JP2017078396A - Vehicle supercharging system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電動機により駆動可能に構成されたコンプレッサを有する過給器を備える車両の過給システムに関する。 The present disclosure relates to a supercharging system for a vehicle including a supercharger having a compressor configured to be driven by an electric motor.
エンジンを走行用動力源として搭載する車両では、出力及び燃費性能の向上を目的として過給器が用いられるものがある。例えば、過給器の一種であるターボチャージャは、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路にタービンと連動して駆動されるように設けられたコンプレッサとを備えており、排ガスによってタービンが駆動されると、吸気通路のコンプレッサが連動して駆動されることで過給が行われる。また吸気通路に設けられたコンプレッサを、例えばバッテリに蓄えられた電力を利用して駆動可能な電動機を用いて回転可能な電動過給器も知られている。 Some vehicles equipped with an engine as a driving power source use a supercharger for the purpose of improving output and fuel efficiency. For example, a turbocharger, which is a type of supercharger, includes a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage so as to be driven in conjunction with the turbine, and the turbine is driven by exhaust gas. If it does, supercharging will be performed by the compressor of an intake passage being driven in conjunction. There is also known an electric supercharger that can rotate a compressor provided in an intake passage by using an electric motor that can drive, for example, electric power stored in a battery.
特許文献1には、ターボチャージャ及び電動過給器をともに備える過給システムの一例が開示されており、特に、車両の速度に基づいてターボチャージャと電動過給器をそれぞれ制御することが記載されている。
ターボチャージャの過給効率は、排ガスの流量の流量に依存するため、排ガスの流量が少ない場合には過給効率が低下してしまう。一方、電動過給器は排ガスの流量に依存することなく、電力駆動によって安定的に良好な過給効率を達成できる。そのため、特許文献1のようにターボチャージャ及び電動過給器を備える過給システムでは、排ガスの流量が少ない運転状態の場合には、過給効率が低下するターボチャージャを停止させ、電動過給器を駆動させることにより、過給効率の低下を防止することができる。このように、このように過給器の制御は車両のエネルギマネジメントの観点からも重要であり、より一層の効率向上が求められている。
Since the supercharging efficiency of the turbocharger depends on the flow rate of the exhaust gas, the supercharging efficiency is reduced when the exhaust gas flow rate is small. On the other hand, the electric supercharger can stably achieve good supercharging efficiency by driving electric power without depending on the flow rate of exhaust gas. Therefore, in a supercharging system including a turbocharger and an electric supercharger as in
本発明の少なくとも1実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、複数の過給器を搭載した車両において優れたエネルギマネジメントを達成可能な車両の過給システムを提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a vehicle supercharging system capable of achieving excellent energy management in a vehicle equipped with a plurality of superchargers. To do.
本発明の少なくとも1実施形態に係る車両の過給システムは上記課題を解決するために、 エンジンの吸気通路に設けられ、電動機により駆動可能に構成された第1のコンプレッサを有する第1の過給器と、前記エンジンの排気通路に設けられたタービン、及び、前記吸気通路に設けられ、前記タービンに連動して駆動可能に構成された第2のコンプレッサを有する第2の過給器と、前記第1のコンプレッサ及び前記タービンへの前記エンジンの排ガスの供給量をそれぞれ調整可能な排ガス供給量調整手段とを備え、前記排ガス供給量調整手段により供給された前記排ガスによって前記第1のコンプレッサを駆動することにより、前記電動機を回生させる。 In order to solve the above-described problem, a supercharging system for a vehicle according to at least one embodiment of the present invention includes a first supercharger having a first compressor that is provided in an intake passage of an engine and configured to be driven by an electric motor. A second supercharger having a compressor, a turbine provided in an exhaust passage of the engine, and a second compressor provided in the intake passage and configured to be driven in conjunction with the turbine; An exhaust gas supply amount adjusting means capable of adjusting an exhaust gas supply amount of the engine to the first compressor and the turbine, respectively, and driving the first compressor by the exhaust gas supplied by the exhaust gas supply amount adjusting means By doing so, the electric motor is regenerated.
上記構成によれば、例えば第1の過給器が停止状態にある場合に、排ガス供給量調整手段によって排ガスを第1のコンプレッサに供給することで、停止している第1のコンプレッサを駆動することができる。すると、第1のコンプレッサの回転軸に接続された電動機が回生駆動されることにより、排ガスに含まれるエネルギを電気エネルギとして回収することができ、車両のエネルギ効率をより向上させることができる。 According to the above configuration, for example, when the first supercharger is in a stopped state, the stopped first compressor is driven by supplying the exhaust gas to the first compressor by the exhaust gas supply amount adjusting means. be able to. Then, when the electric motor connected to the rotating shaft of the first compressor is regeneratively driven, the energy contained in the exhaust gas can be recovered as electric energy, and the energy efficiency of the vehicle can be further improved.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
図1は、本発明の少なくとも1実施形態に係る車両の過給システム1の全体構成を示す模式図であり、図2は図1においてエンジン2が停止状態である場合における吸気及び排気の流路を概略的に示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a
尚、図1では及び図2では吸気の流れを薄いハッチングで示すとともに、排気の流れを濃いハッチングでそれぞれ示している。特に図1では、過給システム1の典型的な吸気の流れを示すために、後述する第1の吸気通路12及び第2の吸気通路14に吸気が分岐して導入されることにより、第1の過給器24及び第2の過給器26の双方が駆動されている場合における流路を示している。
In FIG. 1 and FIG. 2, the flow of intake air is indicated by thin hatching, and the flow of exhaust gas is indicated by dark hatching. In particular, in FIG. 1, in order to show a typical intake air flow of the
過給システム1が搭載される車両には、走行用動力源としてエンジン2が備えられている。エンジン2は化石燃料の燃焼によって動力を出力可能な内燃機関であり、図1では特に、4シリンダディーゼルエンジンが例示されている。エンジン2は、吸気通路4から取り込んだ吸気に、不図示の燃料噴射装置から供給される燃料を混合して燃焼し、排ガスを排気通路6から排出する。
A vehicle equipped with a
吸気通路4は外気を取り込むための取込口8を有しており、その下流側に設けられた分岐点10を起点として、第1の吸気通路12及び第2の吸気通路14に分岐されている。分岐点10にはバルブ18が設けられており、バルブ18の切換状態に応じて、取込口8から導入された吸気が第1の吸気通路12及び第2の吸気通路14のいずれか一方、或いは、双方に流入可能に構成されている。第1の吸気通路12及び第2の吸気通路14は、下流側の合流点15で合流した後、エンジン2の吸気マニホールド16に接続されている。
尚、図1の例では、第1の吸気通路12及び第2の吸気通路14が単一(共通)の取込口8を備えるように構成されているが、第1の吸気通路12及び第2の吸気通路14がそれぞれ独立した取込口を備えるように構成してもよい。
The intake passage 4 has an intake port 8 for taking in outside air, and is branched into a
In the example of FIG. 1, the
エンジン2の排気マニホールド22には、エンジン2で生じた排ガスを外部に排出するための排気通路6が設けられている。エンジン2から排出される排ガスは、排気通路6上に設置された排気浄化装置で浄化された後、外部に排出される。図1では排気浄化装置として、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのディーゼルパーティキュレートフィルタ42、及び、排ガスに尿素水などの還元剤を添加することで排ガス中の窒素酸化物を浄化するためのSCRシステム44が例示されている。
尚、エンジン2がガソリンエンジンである場合には、排気浄化装置として三元触媒が用いられてもよい。
The
In the case where the
エンジン2には、出力及び燃費性能の向上を目的として第1の過給器24及び第2の過給器26が備えられている。第1の過給器24は、電動機30によって駆動可能な第1のコンプレッサ28を有する電動過給器である。第1のコンプレッサ28は第1の吸気通路12に設けられており、電動機30がバッテリ29に蓄えられた電力で駆動されることにより、該電動機30の回転軸に接続された第1のコンプレッサ28が駆動されるように構成されている。
The
第2の過給器26は、排気通路6に設けられたタービン32、及び、第2の吸気通路14に設けられた第2のコンプレッサ34を有するターボチャージャである。第2の過給器26では、エンジン2の排ガスによってタービン32が駆動されると、第2のコンプレッサ34がタービン32と連動して駆動することにより、過給が行われる。
The
本実施形態では、このように第1のコンプレッサ28及び第2のコンプレッサ34は、吸気通路4においてエンジン2に対して互いに並列に設けられているが、直列に設けられるように構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
第1の過給器24及び第2の過給器26の動作状態は、例えば車両のコントロールユニットであるECU(Electric Control Unit)からの制御信号に基づいて制御される。ここで、第1の過給器24及び第2の過給器26の制御例について簡潔に説明する。
The operating states of the
第1の過給器24はバッテリ29から供給される電力を用いて動作可能な電動過給器であるため、排ガスの流量に影響を受けることなく、低速走行時においても比較的良好な過給効率が得られる。一方、第2の過給器26は排ガスによって駆動されるターボチャージャであるため、排ガスの流量が比較的少ない低速走行時には過給効率が低下する。このような2つの過給器の特性の違いに鑑みて、例えば以下のような制御が実施される。
Since the
車両の低速走行時にはエンジン2からの排ガスの流量が比較的少ないため、過給効率が低くなる第2の過給器26を停止させる一方で、排ガスの流量から影響を受けない第1の過給器24によって過給を行うことで、車両全体としての過給効率を良好に確保できる。一方の高速走行時には、エンジン2からの排ガスの流量が比較的多いため、第2の過給器26においても良好な過給効率が得られる。そのため、高速走行時には第2の過給器26によって過給を行うことで、電力消費を伴う第1の過給器24の使用を控える。これにより、無駄な電力消費が抑制され、良好なエネルギ効率が達成できる。
Since the flow rate of the exhaust gas from the
このように上記過給システム1では、車両の走行状態によって第1の過給器24が過給に寄与しないタイミングが少なからず存在し得る。第1の過給器24が過給に寄与しない間、図2に示されるように、バルブ18が切り換えられることによって取込口8から取り込んだ吸気は、全て第2の吸気通路14に導入される。このとき、第1の吸気通路12には吸気の導入が禁止され、第2の吸気通路14に対して隔離されることとなる。このような状況下において、本実施形態に係る過給システム1は以下に述べる構成によって、過給に寄与しない第1の過給器24を有効活用することにより、更なるエネルギ効率向上を達成することができる。
As described above, in the
過給システム1は、第1のコンプレッサ28及びタービン32へのエンジン2の排ガスの供給量をそれぞれ調整可能な排ガス供給量調整手段を備える。本実施形態では、排ガス供給量調整手段として、バイパス通路46、戻り通路48、及び、これらの通路に吸気及び排気を導入するために切り換え可能なバルブ類が例示されている。
The supercharging
バイパス通路46は、排気通路6及び第1の吸気通路12間を接続するように設けられている。バイパス通路46の一端46aは、バルブ19を介して排気通路6に接続されており、該バルブ19の開閉状態を切り換えることによって、排気通路6を流れる排ガスの一部を導入可能に構成されている。
The
ここで排気通路6上におけるバルブ19の設置位置は任意でもよいが、図1では特に、タービン32の上流側に設けられている。タービン32の上流側の排気通路6では、排気圧力が比較的高いため、バルブ19の開閉に伴ってバイパス通路46に対して排ガスを良好に導入することができる。
Here, the installation position of the
一方、バイパス通路46の他端46bは、第1の吸気通路12のうち第1のコンプレッサ28より上流側に接続されている。これにより、バイパス通路46を介して導入された排ガスが第1のコンプレッサ28に供給されることにより、停止状態にある第1のコンプレッサ28を駆動することができる。第1のコンプレッサ28が駆動されると、その回転軸に接続された電動機30が駆動され、発電が行われる。電動機30で発電された電力は車内に設置されたバッテリ29に充電される。このように停止状態にある第1の過給器24に排ガスの一部を導入することで、排ガスに含まれるエネルギを電気エネルギとして回収することができる。
On the other hand, the
尚、バイパス通路46の他端46bには、一端46aに倣って開閉制御可能なバルブを設けることによって、バイパス通路46を介して導入される排ガスの流路切り換えを、より確実なものにしてもよい。
Incidentally, the
第1のコンプレッサ28を駆動した後の排ガスは、第1のコンプレッサ28の下流側に設けられた戻り通路48を介して、排気通路6に戻される。戻り通路48の一端48aは、第1の吸気通路12のうち第1のコンプレッサ28より下流側に接続されている。本実施形態では特に、戻り通路48の一端48aにはバルブ50が設けられており、該バルブ50を開閉することにより、バイパス通路46を介して第1のコンプレッサ28に導入された排ガスを戻り通路48に導入可能に構成されている。
The exhaust gas after driving the
一方、戻り通路48の他端48bは、排気通路6のうちタービン32の下流側に接続されている。上述したように、バイパス通路46にはタービン32の上流側から圧力の高い排ガスが導入されるが、戻り通路48を圧力の低いタービン32の下流側に接続することにより、これらの差圧に基づいて排ガスを第1のコンプレッサ28に効率的に導入できる。これにより、第1のコンプレッサ28による発電が促進され、効率的に電気エネルギを回収することができる。
On the other hand, the
尚、戻り通路48の他端48bには、一端48aに倣って開閉制御可能なバルブを設けることによって、戻り通路48を介して排出される排ガスの流路切り換えを、より確実なものにしてもよい。
The
その後、戻り通路48を介して排気通路6に戻された排ガスは、エンジン2から直接排出された排ガスとともに排気通路6を通って、外部に排出される。
Thereafter, the exhaust gas returned to the
以上説明したように、上記構成によれば、排ガスによって駆動される第1の過給器24による過給が停止状態にある際に、排ガスの一部がバイパス通路46を介して第1のコンプレッサ28に供給される。これにより、停止状態にある第1のコンプレッサ28はバイパス通路46から供給される排ガスによって駆動され、それに伴い、第1のコンプレッサ28に連結された電動機30が発電機として駆動される。このようにして、排ガスが有するエネルギが電気エネルギとして回収されることにより、車両におけるエネルギ効率が向上する。
As described above, according to the above configuration, when the supercharging by the
1 過給システム
2 エンジン
4 吸気通路
6 排気通路
8 取込口
10 分岐点
12 第1の吸気通路
14 第2の吸気通路
15 合流点
16 吸気マニホールド
18,19,50 バルブ
22 排気マニホールド
24 第1の過給器
26 第2の過給器
28 第1のコンプレッサ
29 バッテリ
30 電動機
32 タービン
34 第2のコンプレッサ
42 ディーゼルパーティキュレートフィルタ
44 SCRシステム
46 バイパス通路
48 戻り通路
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記エンジンの排気通路に設けられたタービン、及び、前記吸気通路に設けられ、前記タービンに連動して駆動可能に構成された第2のコンプレッサを有する第2の過給器と、
前記第1のコンプレッサ及び前記タービンへの前記エンジンの排ガスの供給量をそれぞれ調整可能な排ガス供給量調整手段と
を備え、
前記排ガス供給量調整手段により供給された前記排ガスによって前記第1のコンプレッサを駆動することにより、前記電動機を回生させることを特徴とする車両の過給システム。 A first supercharger having a first compressor provided in an intake passage of the engine and configured to be drivable by an electric motor;
A turbine provided in an exhaust passage of the engine, and a second supercharger having a second compressor provided in the intake passage and configured to be driven in conjunction with the turbine;
An exhaust gas supply amount adjusting means capable of adjusting an exhaust gas supply amount of the engine to the first compressor and the turbine, respectively.
A supercharging system for a vehicle, wherein the electric motor is regenerated by driving the first compressor with the exhaust gas supplied by the exhaust gas supply amount adjusting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015208049A JP2017078396A (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Vehicle supercharging system |
Applications Claiming Priority (1)
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