JP2016114046A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
従来、吸気通路に設けられる電動コンプレッサと、この電動コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、を備えた内燃機関が知られている。電動コンプレッサは、作動停止状態から所望の回転速度に到達するまでに時間がかかることが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine including an electric compressor provided in an intake passage and a bypass passage that bypasses the electric compressor is known. It is known that an electric compressor takes time to reach a desired rotational speed from an operation stop state.
特許文献1には、電動コンプレッサを予回転させる技術が開示されている。電動コンプレッサの予回転とは、内燃機関の運転状態が予回転領域にある場合、電動コンプレッサを予め駆動させておくことである。電動コンプレッサを予回転させることで、電動コンプレッサを所望の回転速度に到達させるまでの時間を短縮することができる。
しかしながら、特許文献1の技術では、電動コンプレッサの予回転中、電動コンプレッサによって過給された吸気がバイパス通路を介して循環することにより、吸気温度が上昇することがあった。吸気温度が上昇すると、内燃機関の出力が低下するおそれがある。
However, in the technique of
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電動コンプレッサを備えた内燃機関の出力低下を抑制することができる内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can suppress a decrease in the output of an internal combustion engine that includes an electric compressor.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関において、
内燃機関の吸気通路に設けられる電動コンプレッサと、
前記電動コンプレッサの下流側の吸気通路に設けられる絞り弁と、
前記電動コンプレッサの上流側の吸気通路と前記絞り弁の下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられるバイパス弁と、
前記内燃機関の回転速度と前記電動コンプレッサの最大消費電力とに基づいて、前記電動コンプレッサの予回転の回転速度を決定し、前記バイパス弁を全開、かつ、前記絞り弁を全閉にして前記電動コンプレッサを予回転させる制御装置と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides an internal combustion engine,
An electric compressor provided in the intake passage of the internal combustion engine;
A throttle valve provided in an intake passage on the downstream side of the electric compressor;
A bypass passage communicating the intake passage on the upstream side of the electric compressor and the intake passage on the downstream side of the throttle valve;
A bypass valve provided in the bypass passage;
Based on the rotational speed of the internal combustion engine and the maximum power consumption of the electric compressor, the rotational speed of the pre-rotation of the electric compressor is determined, the bypass valve is fully opened, and the throttle valve is fully closed to A control device for pre-rotating the compressor;
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、予回転の際に絞り弁を閉じているため、予回転によって電動コンプレッサから吐出された吸気がバイパス通路内を逆流することはない。このため、逆流した吸気が再び電動コンプレッサで圧縮されることがなくなり、吸気温度の上昇を抑制することができる。この結果、吸気温度の上昇に起因するエンジン出力の低下を抑制できる。 According to the first aspect, since the throttle valve is closed during the pre-rotation, the intake air discharged from the electric compressor by the pre-rotation does not flow backward in the bypass passage. For this reason, the backflowed intake air is not compressed again by the electric compressor, and an increase in intake air temperature can be suppressed. As a result, a decrease in engine output due to an increase in intake air temperature can be suppressed.
実施の形態1.
[システムの構成]
図1は、実施の形態1のシステムの構成を表した図である。図1には、エンジン本体8が表されている。エンジン本体8には、吸気マニホールド7と排気マニホールド9とが取り付けられている。吸気マニホールド7には、吸気通路13が接続されている。排気マニホールド9には、排気通路14が接続されている。
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the system according to the first embodiment. FIG. 1 shows an
吸気通路13には、上流から順に、電動コンプレッサ1、ターボコンプレッサ3、インタークーラ4が設けられている。ターボコンプレッサ3は、排気を利用して吸気を圧縮するターボ過給機を構成する装置である。電動コンプレッサ1は、ケーシングに格納されたインペラとインペラを回転させるモータ16とを含んでいる。電動コンプレッサ1は、電気によってモータ16を駆動してインペラを回転させて、吸気を圧縮する装置である。電動コンプレッサ1は、ターボ過給機のターボラグ発生時の過給圧を補償したり、さらに急加速時に過給を補助したりする等の目的で設けられている。
In the
さらに、吸気通路13には、電動コンプレッサ1より上流の吸気通路13と、電動コンプレッサ1及びターボコンプレッサ3の間の吸気通路13とを連通するバイパス通路15が接続されている。バイパス通路15には、バイパス通路15を開閉するバイパス弁2が設けられている。
Further, a
さらに、電動コンプレッサ1とターボコンプレッサ3との間には、絞り弁10が設けられる。絞り弁10は、吸気通路13とバイパス通路15の下流の末端との接続部よりも上流の吸気通路13に設けられる。絞り弁10は、電動コンプレッサ1から吐出される空気の流量を調節する。
Further, a
排気通路14には、ターボ過給機を構成する装置であるタービン11が設けられている。タービン11を排気が通過することでタービン11が回転し、その回転と連動してターボコンプレッサ3が回転する。
The
実施の形態1のシステムの構成は、エンジン本体8の運転状態を制御する制御装置としてECU100(Electronic Control Unit)を備える。ECU100の入力側には、エンジン回転速度センサ(不図示)が接続される。ECU100は、エンジン回転速度センサが出力した信号から、エンジン回転速度を検出する。
The system configuration of the first embodiment includes an ECU 100 (Electronic Control Unit) as a control device that controls the operating state of the
ECU100の出力側には、電動コンプレッサ1、バイパス弁2、絞り弁10などのアクチュエータが接続される。ECU100は、電動コンプレッサ1に駆動信号を出力して、電動コンプレッサ1を駆動させる。ECU100は、バイパス弁2に信号を出力して、バイパス弁2の開度を調節する。ECU100は、絞り弁10に信号を出力して、絞り弁10の開度を調節する。
An actuator such as the
実施の形態1では、電動コンプレッサ1のレスポンスの向上のため、電動コンプレッサ1によるアシストを開始する前に、予め電動コンプレッサ1を回転させておく予回転制御が行われる。以下、電動コンプレッサの予回転制御が行われる運転領域について、図2を参照して説明する。
In the first embodiment, in order to improve the response of the
図2は、エンジンの運転領域を表した図である。図2には、縦軸にトルクが、横軸にエンジン回転速度が示されている。図2の実線は、電動コンプレッサ1による過給領域を示している。電動コンプレッサ1の過給領域の中(図2の斜線部分)には、予回転領域が設定されている。
FIG. 2 is a diagram showing an engine operating region. FIG. 2 shows the torque on the vertical axis and the engine speed on the horizontal axis. A solid line in FIG. 2 indicates a supercharging region by the
エンジンの運転状態が図2に示す予回転領域にあるときには、電動コンプレッサ1を予め回転駆動させておいて、すぐに過給を開始できるようにしている。また、図2に示すように、エンジン回転速度がNe2以上の予回転をしなくてもレスポンスを得られる領域や、エンジン回転速度がNe1以下のエンジン始動時のような低回転領域では、予回転は行われない。
When the operating state of the engine is in the pre-rotation region shown in FIG. 2, the
上記予回転領域において、電動コンプレッサ1の予回転の回転速度は、予めECU100に記憶されているマップに基づいて決定される。以下、電動コンプレッサ1の予回転の回転速度を決定するマップについて、図3を参照して説明する。
In the pre-rotation region, the pre-rotation speed of the
図3は、予回転の回転速度を決定するマップについて表した図である。図3において、縦軸は電動コンプレッサ1の吐出部の圧力(大気圧に対する圧力比)であり、横軸は電動コンプレッサ1の吐出部における修正空気流量である。
FIG. 3 is a diagram showing a map for determining the rotation speed of the pre-rotation. In FIG. 3, the vertical axis represents the pressure (pressure ratio with respect to atmospheric pressure) of the discharge portion of the
図3のマップ中、Y1rpm、Y2rpm、そしてY3rpm等回転速度表示をしている実線は、電動コンプレッサ1をこの回転速度で回転させたときの等電動コンプレッサ回転速度線である。破線は、電動コンプレッサ1のモータ16の最大モータ消費電力線である。一点鎖線は、エンジンを一定の回転速度で運転したときの等エンジン回転速度線である。
In the map of FIG. 3, the solid lines displaying the rotational speeds of Y1 rpm, Y2 rpm, and Y3 rpm are the isoelectric compressor rotational speed lines when the
図3に示すマップでは、エンジン回転速度と最大消費電力との交点から、電動コンプレッサ1の予回転の回転速度が決定される。例えば、図3の点Aに示すように、エンジン回転速度がZrpm、かつ、モータ最大消費電力がXkWの条件では、電動コンプレッサ1の予回転の回転速度は、Y2rpmに設定される。なお、点Aは、バイパス弁2が全閉、かつ、絞り弁10の開度が全開の状態における上記条件の場合の予回転の回転速度である。
In the map shown in FIG. 3, the rotational speed of the pre-rotation of the
以下、バイパス弁2が全閉、かつ、絞り弁10の開度が全開の状態を比較例とする。
Hereinafter, a state in which the
ここで、実施の形態1の予回転制御は、バイパス弁2が全開、かつ、絞り弁10が全閉の状態で行われる。これについて、以下、点Bを用いて説明する。
Here, the pre-rotation control of the first embodiment is performed in a state in which the
図3の点Bは、比較例の場合におけるエンジン回転速度とモータ消費電力を同様の条件において、バイパス弁2が全開、かつ、絞り弁10が全閉の状態を示している。このように、絞り弁10を全閉にすることで、電動コンプレッサ1をサージ領域で予回転させることができる。
Point B in FIG. 3 shows a state where the
次に、実施の形態1の予回転制御が行われた場合の圧力比と空気流量の変化について、図4を参照して説明する。 Next, changes in the pressure ratio and the air flow rate when the pre-rotation control of the first embodiment is performed will be described with reference to FIG.
図4は、予回転の回転速度を決定するマップ上における作動線を示した図である。図4のIとIIで示す矢印は、比較例の圧力比と空気流量の変化について示している。バイパス弁2が全閉、かつ、絞り弁10の開度が全開の状態で電動コンプレッサ1の予回転を行うと、まず、空気流量が上昇し(矢印I)、次に、圧力比が増加する(矢印II)。
FIG. 4 is a diagram showing an operating line on a map for determining the rotation speed of the pre-rotation. The arrows indicated by I and II in FIG. 4 indicate changes in the pressure ratio and the air flow rate of the comparative example. When the
一方、図4のI’、II’、そしてIII’で示す矢印は、実施の形態1における圧力比と空気流量の変化について示している。バイパス弁2を全開し、かつ、絞り弁10を全閉にした状態で電動コンプレッサ1の予回転が行われると、絞り弁10が全閉しているため、まず、圧力比が上昇する(矢印I’)。次に、バイパス通路15から電動コンプレッサ1によって圧縮された空気が流れるため、等電動コンプレッサ回転速度線に沿って空気流量が増加する(矢印II’)。その後、再び圧力比が上昇する(矢印III’)。
On the other hand, arrows indicated by I ′, II ′, and III ′ in FIG. 4 indicate changes in the pressure ratio and the air flow rate in the first embodiment. If the
このように、実施の形態1における電動コンプレッサ1の予回転制御が行われることで、電動コンプレッサ1をサージ領域で予回転させることができる。このため、電動コンプレッサ1のモータ消費電力を抑えながら予回転させることができる。さらに、加速時には電動コンプレッサ1の作動線が等回転ラインを通る。このため、電動コンプレッサ1の駆動を高効率化でき、同時に電動コンプレッサ1の駆動時のイナーシャロスが減る。この結果、実施の形態1の予回転制御を行わない場合に比べて、圧力比の上昇が早くなる。
Thus, by performing the pre-rotation control of the
さらに、実施の形態1では、予回転の際に絞り弁10を閉じているため、予回転によって電動コンプレッサ1から吐出された吸気がバイパス通路15内を逆流することはない。このため、逆流した吸気が再び電動コンプレッサ1で圧縮されることがなくなり、吸気温度の上昇を抑制することができる。この結果、吸気温度の上昇に起因するエンジン出力の低下を抑制できる。
Furthermore, in
以下、電動コンプレッサ1の予回転制御フローについて、図5を参照して説明する。
Hereinafter, the pre-rotation control flow of the
[予回転制御フロー]
図5は、実施の形態1のECU100で実行される予回転制御フローを表した図である。まず、ECU100は、予回転領域か否かを判定する(S100)。ECU100は、現在のエンジンの運転領域が、図2で説明した予回転領域であるか否かを判定する。予回転領域ではないと判定された場合、予回転制御は終了する。
[Pre-rotation control flow]
FIG. 5 is a diagram illustrating a pre-rotation control flow executed by
一方、ECU100は、S100において、予回転領域であると判定した場合、エンジン回転速度Ne及びモータ最大消費電力から予回転の回転速度を決定する(S102)。予回転の回転速度は、図3で説明したマップを用いて決定される。
On the other hand, when it is determined in S100 that it is the pre-rotation region, the
次に、ECU100は、電動コンプレッサ1の予回転を実施する(S104)。ここで、電動コンプレッサ1の予回転は、バイパス弁2を全開、かつ、絞り弁10を全閉にして実施される。
Next, the
次に、ECU100は、加速要求があるか否かを判定する(S106)。ここでいう加速要求とは、ターボ過給機のターボラグ発生時の過給圧を補償したり、急加速時に過給を補助したりする際に、電動コンプレッサ1を駆動させる要求をいう。ECU100は、加速要求がないと判定した場合には、再度S100を実行する。
Next, the
一方、ECU100は、加速要求があると判定した場合には、電動コンプレッサ1のアシストを開始する(S108)。電動コンプレッサ1のアシストとは、電動コンプレッサ1の加速要求があった場合に、予回転領域から過給領域に移行して、電動コンプレッサ1による過給を行うことをいう。
On the other hand, when it is determined that there is an acceleration request, the
次に、ECU100は、バイパス弁2を全閉、かつ、絞り弁10を全開にする際には、絞り弁10の全開が先になるように制御する(S110)。S110では、電動コンプレッサ1のアシストが行われる際に、絞り弁10が開弁してバイパス弁2が閉弁するときのそれぞれの弁の開閉の順番が制御される。S110が実行されることで、バイパス弁2と絞り弁10との両方が全閉することを防止できる。
Next, when fully closing the
次に、ECU100は、アシストオフがされたか否かを判定する(S112)。ここで、アシストオフとは、電動コンプレッサ1を駆動して所望のエンジン出力を得ることができた際に電動コンプレッサ1が停止することをいう。アシストオフがされていないと判定された場合、アシストが継続され、再度S112の処理が実行される。
Next, the
一方、ECU100は、アシストがオフされていると判定した場合、予回転制御を終了させる。
On the other hand, when
1 電動コンプレッサ
2 バイパス弁
8 エンジン本体
10 絞り弁
13 吸気通路
15 バイパス通路
16 モータ
100 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電動コンプレッサの下流側の吸気通路に設けられる絞り弁と、
前記電動コンプレッサの上流側の吸気通路と前記絞り弁の下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられるバイパス弁と、
前記内燃機関の回転速度と前記電動コンプレッサの最大消費電力とに基づいて、前記電動コンプレッサの予回転の回転速度を決定し、前記バイパス弁を全開、かつ、前記絞り弁を全閉にして前記電動コンプレッサを予回転させる制御装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関。 An electric compressor provided in the intake passage of the internal combustion engine;
A throttle valve provided in an intake passage on the downstream side of the electric compressor;
A bypass passage communicating the intake passage on the upstream side of the electric compressor and the intake passage on the downstream side of the throttle valve;
A bypass valve provided in the bypass passage;
Based on the rotational speed of the internal combustion engine and the maximum power consumption of the electric compressor, the rotational speed of the pre-rotation of the electric compressor is determined, the bypass valve is fully opened, and the throttle valve is fully closed to A control device for pre-rotating the compressor;
An internal combustion engine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014256076A JP2016114046A (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014256076A JP2016114046A (en) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Internal combustion engine |
Publications (1)
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102036822B1 (en) * | 2019-04-25 | 2019-10-25 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | Apparatus and method for controlling twin electric supercharger system |
-
2014
- 2014-12-18 JP JP2014256076A patent/JP2016114046A/en active Pending
Cited By (2)
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KR102036822B1 (en) * | 2019-04-25 | 2019-10-25 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | Apparatus and method for controlling twin electric supercharger system |
WO2020216568A1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | Vitesco Technologies GmbH | Apparatus and method for controlling twin electric supercharger system |
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