JP2017180158A - Internal Combustion Engine System - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine system capable of inhibiting the rotation speed of a supercharger from exceeding an allowable rotation speed.SOLUTION: An internal combustion engine system 1 includes a planetary gear device 40 having a sun gear connected to a supercharger 20, a ring gear connected to a motor generator 30, and a carrier gear engaging with the sun gear and the ring gear and connected to an internal combustion engine 10, and a control device. In this configuration, the control device controls the motor generator to make the autorotation speed of the ring gear lower than the revolution speed of the carrier gear, when the power of the internal combustion engine and the motor generator is transmitted via the planetary gear device to the supercharger, if the rotation speed of the supercharger is not lower than a predetermined rotation speed lower than a preset allowable rotation speed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関システムに関し、詳しくはスーパーチャージャを備える内燃機関システムに関する。   The present invention relates to an internal combustion engine system, and more particularly to an internal combustion engine system including a supercharger.

従来、内燃機関システムとして、内燃機関及びモータージェネレータの両方によって駆動可能なスーパーチャージャを備えるものが知られている(例えば特許文献1参照)。具体的には特許文献1には、モータージェネレータの回転軸に固定支持されるとともにスーパーチャージャの入力軸にベルトを介して接続された第1プーリと、モータージェネレータの回転軸に相対回転自在に支持されるとともに内燃機関の出力軸にベルトを介して接続された第2プーリと、第1プーリと第2プーリとの間に配置されて両者の接続、切断を行うエンジン用クラッチとを備えるスーパーチャージャが開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine system that includes a supercharger that can be driven by both an internal combustion engine and a motor generator is known (see, for example, Patent Document 1). Specifically, in Patent Document 1, a first pulley that is fixedly supported on the rotation shaft of a motor generator and connected to the input shaft of a supercharger via a belt, and is supported in a relatively rotatable manner on the rotation shaft of the motor generator. And a second pulley connected to the output shaft of the internal combustion engine via a belt, and an engine clutch disposed between the first pulley and the second pulley for connecting and disconnecting the two pulleys. Is disclosed.

特開2014−194209号公報JP 2014-194209 A

しかしながら、特許文献1の技術では、第1プーリ及び第2プーリのプーリ比が変更できないので、内燃機関及びモータージェネレータの動力がスーパーチャージャに伝達された場合に、スーパーチャージャの回転数が許容回転数を超える可能性がある。   However, in the technique of Patent Document 1, since the pulley ratio of the first pulley and the second pulley cannot be changed, when the power of the internal combustion engine and the motor generator is transmitted to the supercharger, the rotation speed of the supercharger is the allowable rotation speed. There is a possibility of exceeding.

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、スーパーチャージャの回転数が許容回転数を超えることを抑制できる内燃機関システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine system capable of suppressing the rotation speed of a supercharger from exceeding an allowable rotation speed.

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の吸気通路の吸気を過給するスーパーチャージャと、モータージェネレータと、を備える内燃機関システムにおいて、前記スーパーチャージャに接続されたサンギアと、前記モータージェネレータに接続されたリングギアと、前記サンギア及び前記リングギアに係合するとともに前記内燃機関に接続されたキャリアギアと、を有する遊星歯車装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記内燃機関及び前記モータージェネレータの動力が前記遊星歯車装置を介して前記スーパーチャージャに伝達された場合において、前記スーパーチャージャの回転数が予め設定された許容回転数よりも低い所定回転数以上になった場合に、前記キャリアギアの公転速度よりも前記リングギアの自転速度が遅くなるように前記モータージェネレータを制御するように構成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine system according to the present invention includes an internal combustion engine, a supercharger that supercharges intake air in the intake passage of the internal combustion engine, and a motor generator. A planetary gear device having a sun gear connected to the motor generator, a ring gear connected to the motor generator, a carrier gear engaged with the sun gear and the ring gear and connected to the internal combustion engine, and a control device; The control device is configured such that when the power of the internal combustion engine and the motor generator is transmitted to the supercharger via the planetary gear device, the rotation speed of the supercharger is set in advance. The carrier gear revolution Characterized in that it is configured to control the motor generator to the rotation speed is reduced to the ring gear than degrees.

本発明によれば、上記のようにスーパーチャージャの回転数が所定回転数以上になった場合に、キャリアギアの公転速度よりもリングギアの自転速度を遅くすることによって、サンギアの自転速度を低下させて、スーパーチャージャの回転数の上昇を抑制することができる。これにより、スーパーチャージャの回転数が許容回転数を超えることを抑制することができる。   According to the present invention, when the rotation speed of the supercharger is equal to or higher than the predetermined rotation speed as described above, the rotation speed of the sun gear is reduced by making the rotation speed of the ring gear slower than the rotation speed of the carrier gear. Thus, an increase in the rotation speed of the supercharger can be suppressed. Thereby, it can suppress that the rotation speed of a supercharger exceeds permissible rotation speed.

また、上記のようにスーパーチャージャの回転数が許容回転数を超えることが抑制されているので、スーパーチャージャの常用回転数を高めに設定することができる。これによ
り、内燃機関の回転数が低い段階からスーパーチャージャが高回転で回転できるので、過給性能を向上させて、内燃機関の発進過渡トルクを大きくすることができる。これにより、トランスミッションのギア比を小さくすることができるので、高速走行時に内燃機関の回転数を低くすることができ、燃費を向上させることができる。
Moreover, since the rotation speed of the supercharger is prevented from exceeding the allowable rotation speed as described above, the normal rotation speed of the supercharger can be set higher. Thereby, since the supercharger can rotate at a high speed from the stage where the rotational speed of the internal combustion engine is low, the supercharging performance can be improved and the starting transient torque of the internal combustion engine can be increased. As a result, the gear ratio of the transmission can be reduced, so that the number of revolutions of the internal combustion engine can be lowered during high speed traveling, and fuel efficiency can be improved.

上記構成において、前記制御装置は、前記スーパーチャージャの回転数が前記所定回転数以上になった場合に、前記モータージェネレータに励磁ブレーキをかける際のトルク指示値を変更することで、前記キャリアギアの公転速度よりも前記リングギアの自転速度を遅くしてもよい。   In the above configuration, when the rotation speed of the supercharger is equal to or higher than the predetermined rotation speed, the control device changes a torque instruction value when applying the excitation brake to the motor generator, thereby The rotation speed of the ring gear may be slower than the revolution speed.

本発明によれば、スーパーチャージャの回転数が許容回転数を超えることを抑制できる。また本発明によれば、燃費を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the rotation speed of the supercharger from exceeding the allowable rotation speed. Moreover, according to this invention, a fuel consumption can be improved.

実施形態に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す概略図である。1 is a schematic diagram schematically showing an overall configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment. 実施形態に係る内燃機関システムの遊星歯車装置とその周辺構成を拡大して模式的に示す拡大概略図である。1 is an enlarged schematic view schematically showing an enlarged planetary gear device and its peripheral configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment. 図3(a)は通常時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。図3(b)は、加速時や高負荷時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system in a normal state. FIG. 3B is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system during acceleration and high load. 図4(a)は、減速時や低負荷時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。図4(b)は、始動時や発進時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。FIG. 4A is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system at the time of deceleration or low load. FIG. 4B is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system at the time of starting or starting. 実施形態に係る励磁ブレーキ制御処理の効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of the excitation brake control process which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関システム1について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように実際の製品から寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。   Hereinafter, an internal combustion engine system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Regarding the drawings, the dimensions are changed from the actual product so that the configuration is easy to understand, and the ratio of the thickness, width, length, etc. of each member and each component does not necessarily match the actual product ratio. Not necessarily.

図1は、本実施形態に係る内燃機関システム1の全体構成を模式的に示す概略図である。この内燃機関システム1が搭載されている車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはバスやトラック等の大型車両を用いる。図1に示す内燃機関システム1は、内燃機関10、スーパーチャージャ20、モータージェネレータ30、遊星歯車装置40、及び制御装置50を備えている。   FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an overall configuration of an internal combustion engine system 1 according to the present embodiment. The specific type of vehicle on which the internal combustion engine system 1 is mounted is not particularly limited, but in the present embodiment, a large vehicle such as a bus or a truck is used. The internal combustion engine system 1 shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10, a supercharger 20, a motor generator 30, a planetary gear device 40, and a control device 50.

内燃機関10の種類は特に限定されるものではなく、ディーゼル機関やガソリン機関等、種々の内燃機関を用いることができる。本実施形態では内燃機関10の一例としてディーゼル機関を用いている。内燃機関10の燃料噴射量や燃料噴射時期等は、制御装置50によって制御されている。   The type of the internal combustion engine 10 is not particularly limited, and various internal combustion engines such as a diesel engine and a gasoline engine can be used. In this embodiment, a diesel engine is used as an example of the internal combustion engine 10. The fuel injection amount and fuel injection timing of the internal combustion engine 10 are controlled by the control device 50.

この制御装置50は、制御部としての機能を有するCPUや、CPUの動作に必要なプログラムや各種情報等を記憶する記憶部としての機能を有するROM、RAM等を備えるマイクロコンピュータを備えている。   The control device 50 includes a CPU having a function as a control unit, and a microcomputer having a ROM, a RAM, and the like having a function as a storage unit that stores programs necessary for the operation of the CPU and various types of information.

スーパーチャージャ20は、内燃機関10の吸気通路60に配置されており、吸気通路60の吸気(空気)を過給する機械式の過給機である。本実施形態に係るスーパーチャージャ20は、一例として、ロータ21a、ロータ21b、及びロータ回転軸22を備えて
おり、ロータ回転軸22が回転するとロータ21a及びロータ21bが回転して、吸気通路60の吸気を過給する構成となっている。すなわち、本実施形態に係るスーパーチャージャ20は、リショルム式のスーパーチャージャである。
The supercharger 20 is disposed in the intake passage 60 of the internal combustion engine 10 and is a mechanical supercharger that supercharges intake air (air) in the intake passage 60. The supercharger 20 according to the present embodiment includes, as an example, a rotor 21a, a rotor 21b, and a rotor rotation shaft 22. When the rotor rotation shaft 22 rotates, the rotor 21a and the rotor 21b rotate, and the intake passage 60 The intake air is supercharged. That is, the supercharger 20 according to the present embodiment is a Rishorum type supercharger.

また、本実施形態に係るスーパーチャージャ20は、クラッチ23を備えている。このクラッチ23は、制御装置50に制御されることで、断状態(切断された状態)と接状態(接続された状態)との間で変化する。このクラッチ23は、断状態の場合にはロータ回転軸22の回転を許容し、接状態の場合にはロータ回転軸22の回転を停止させるように構成されている。これにより、クラッチ23が断状態から接状態に変化することでスーパーチャージャ20の過給は停止される。   In addition, the supercharger 20 according to this embodiment includes a clutch 23. The clutch 23 is controlled by the control device 50 to change between a disconnected state (disconnected state) and a contact state (connected state). The clutch 23 is configured to permit the rotation of the rotor rotation shaft 22 in the disconnected state and to stop the rotation of the rotor rotation shaft 22 in the contact state. Thereby, the supercharging of the supercharger 20 is stopped when the clutch 23 changes from the disengaged state to the engaged state.

また、本実施形態に係る内燃機関システム1は、吸気通路60のスーパーチャージャ20よりも上流側の吸気をスーパーチャージャ20をバイパスさせて吸気通路60のスーパーチャージャ20よりも下流側に流動させるバイパス通路61と、制御装置50の指示を受けてバイパス通路61を開閉するバイパスバルブ62とを備えている。制御装置50は、所定の条件が満たされた場合に、バイパスバルブ62を開弁させる。これにより、スーパーチャージャ20よりも上流側の吸気はバイパスバルブ62を通過して、スーパーチャージャ20よりも下流側に流動する(すなわち、スーパーチャージャ20をバイパスする)。なお、本実施形態に係る制御装置50は、スーパーチャージャ20の回転を停止させる場合(すなわち過給を停止させる場合)に、バイパスバルブ62を開弁させる。   Further, the internal combustion engine system 1 according to the present embodiment bypasses the supercharger 20 so that the intake air upstream of the supercharger 20 in the intake passage 60 flows to the downstream side of the supercharger 20 in the intake passage 60. 61 and a bypass valve 62 that opens and closes the bypass passage 61 in response to an instruction from the control device 50. The control device 50 opens the bypass valve 62 when a predetermined condition is satisfied. As a result, the intake air upstream of the supercharger 20 passes through the bypass valve 62 and flows downstream of the supercharger 20 (ie, bypasses the supercharger 20). Note that the control device 50 according to the present embodiment opens the bypass valve 62 when the rotation of the supercharger 20 is stopped (that is, when supercharging is stopped).

モータージェネレータ30は、バッテリ(図示せず)に電気的に接続されている。モータージェネレータ30の回転動作は制御装置50が制御する。モータージェネレータ30のモータ回転軸31は、後述する遊星歯車装置40に接続している。モータージェネレータ30がバッテリの電力を用いて回転した場合、モータージェネレータ30の動力は遊星歯車装置40に伝達される。一方、遊星歯車装置40の回転によってモータージェネレータ30が回転した場合、モータージェネレータ30は回生発電を行う。この回生発電で生じた電力はバッテリに充電される。   Motor generator 30 is electrically connected to a battery (not shown). The control device 50 controls the rotation operation of the motor generator 30. The motor rotating shaft 31 of the motor generator 30 is connected to a planetary gear device 40 described later. When motor generator 30 is rotated using battery power, the power of motor generator 30 is transmitted to planetary gear unit 40. On the other hand, when the motor generator 30 is rotated by the rotation of the planetary gear device 40, the motor generator 30 performs regenerative power generation. Electric power generated by this regenerative power generation is charged to the battery.

また、本実施形態に係るモータージェネレータ30は、通常時には、制御装置50によって指示されたトルク指示値のトルクを発生するように回転する。また制御装置50は、モータージェネレータ30に対して、通常時とは逆回転方向のトルク指示値を送信することで、モータージェネレータ30に対して励磁ブレーキをかける。   Further, the motor generator 30 according to the present embodiment rotates so as to generate a torque having a torque instruction value instructed by the control device 50 in a normal state. Further, the control device 50 applies an excitation brake to the motor generator 30 by transmitting a torque instruction value in a direction reverse to the normal rotation direction to the motor generator 30.

図2は、内燃機関システム1の遊星歯車装置40とその周辺構成を拡大して模式的に示す拡大概略図である。遊星歯車装置40は、サンギア41、キャリアギア42(これは複数個存在している)、及びリングギア43を備えている。サンギア41は遊星歯車装置40の中央で回転するギアである。リングギア43は遊星歯車装置40の外周部で回転するギアである。キャリアギア42は、サンギア41とリングギア43との間の部分に配置されており、サンギア41及びリングギア43に係合し、自転しながらサンギア41の周囲を公転するギアである。   FIG. 2 is an enlarged schematic view schematically showing the planetary gear device 40 of the internal combustion engine system 1 and its peripheral configuration in an enlarged manner. The planetary gear device 40 includes a sun gear 41, a carrier gear 42 (a plurality of them), and a ring gear 43. The sun gear 41 is a gear that rotates at the center of the planetary gear device 40. The ring gear 43 is a gear that rotates on the outer periphery of the planetary gear device 40. The carrier gear 42 is disposed in a portion between the sun gear 41 and the ring gear 43, engages with the sun gear 41 and the ring gear 43, and revolves around the sun gear 41 while rotating.

サンギア41には、スーパーチャージャ20が接続されている。具体的には本実施形態においては、一例として、スーパーチャージャ20のロータ回転軸22がサンギア41の回転中心部に接続している。   A supercharger 20 is connected to the sun gear 41. Specifically, in the present embodiment, as an example, the rotor rotation shaft 22 of the supercharger 20 is connected to the rotation center of the sun gear 41.

リングギア43には、モータージェネレータ30が接続されている。具体的には本実施形態においては、一例として、モータージェネレータ30のモータ回転軸31とリングギア43の外周歯との間にリングギア接続機構70(これは歯車機構によって構成されている)が配置されており、モータージェネレータ30はリングギア接続機構70を介してリ
ングギア43に接続している。
The motor generator 30 is connected to the ring gear 43. Specifically, in the present embodiment, as an example, a ring gear connection mechanism 70 (which is configured by a gear mechanism) is disposed between the motor rotation shaft 31 of the motor generator 30 and the outer peripheral teeth of the ring gear 43. The motor generator 30 is connected to the ring gear 43 via the ring gear connection mechanism 70.

キャリアギア42には、内燃機関10が接続されている。具体的には本実施形態では、一例として、内燃機関10の回転軸であるクランクシャフト11が、キャリアギア接続機構80を介してキャリアギア42に接続している。キャリアギア接続機構80の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として、第1プーリ81、第2プーリ82、動力伝達ベルト83、及び接続部材84を備えている。   The internal combustion engine 10 is connected to the carrier gear 42. Specifically, in the present embodiment, as an example, the crankshaft 11 that is the rotating shaft of the internal combustion engine 10 is connected to the carrier gear 42 via the carrier gear connection mechanism 80. Although the specific configuration of the carrier gear connection mechanism 80 is not particularly limited, the first embodiment includes a first pulley 81, a second pulley 82, a power transmission belt 83, and a connection member 84 as an example.

第1プーリ81は、クランクシャフト11の先端部に接続されている。動力伝達ベルト83は、第1プーリ81及び第2プーリ82に巻き掛けられている。接続部材84は第2プーリ82の回転中心と各々のキャリアギア42の回転中心とを接続している。内燃機関10のクランクシャフト11の回転動力は、第1プーリ81、動力伝達ベルト83、第2プーリ82及び接続部材84を介して、各々のキャリアギア42に伝達される。   The first pulley 81 is connected to the tip of the crankshaft 11. The power transmission belt 83 is wound around the first pulley 81 and the second pulley 82. The connection member 84 connects the rotation center of the second pulley 82 and the rotation center of each carrier gear 42. The rotational power of the crankshaft 11 of the internal combustion engine 10 is transmitted to each carrier gear 42 via the first pulley 81, the power transmission belt 83, the second pulley 82, and the connection member 84.

続いて内燃機関システム1の動作について、図3及び図4を用いて説明する。図3(a)は、通常時における内燃機関システム1の動作を模式的に図示している。なお、本実施形態において、この通常時とは、具体的には、内燃機関10の始動時や車両の発進時でない状態の時であり、且つ定常走行時(加速時や減速時でない走行時)や中負荷時(高負荷時や低負荷時でない負荷時)をいう。図3(b)は、加速時や高負荷時における内燃機関システム1の動作を模式的に図示している。また図4(a)は、減速時や低負荷時における内燃機関システム1の動作を模式的に図示しており、図4(b)は、始動時や発進時における内燃機関システム1の動作を模式的に図示している。   Next, the operation of the internal combustion engine system 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3A schematically illustrates the operation of the internal combustion engine system 1 in a normal state. In the present embodiment, the normal time is specifically when the internal combustion engine 10 is not started or when the vehicle is not started, and when the vehicle is in steady running (when the vehicle is not accelerated or decelerated). Or during a medium load (when the load is not high or low). FIG. 3B schematically shows the operation of the internal combustion engine system 1 at the time of acceleration or high load. FIG. 4A schematically shows the operation of the internal combustion engine system 1 at the time of deceleration or low load, and FIG. 4B shows the operation of the internal combustion engine system 1 at the time of starting or starting. This is schematically shown.

図3(a)に示すように、通常時において、制御装置50は、クラッチ23を断状態にし、またモータージェネレータ30を停止させる。この場合、内燃機関10の動力(F)は、遊星歯車装置40のキャリアギア42及びサンギア41を介してスーパーチャージャ20に伝達される。すなわち、この場合、内燃機関10の動力のみによってスーパーチャージャ20は駆動される。   As shown in FIG. 3A, in a normal time, the control device 50 disengages the clutch 23 and stops the motor generator 30. In this case, the power (F) of the internal combustion engine 10 is transmitted to the supercharger 20 via the carrier gear 42 and the sun gear 41 of the planetary gear device 40. That is, in this case, the supercharger 20 is driven only by the power of the internal combustion engine 10.

図3(b)に示すように、加速時や高負荷時において、制御装置50は、クラッチ23を断状態にし、またモータージェネレータ30をバッテリの電力によって駆動させる。この場合、内燃機関10の動力(F)は遊星歯車装置40のキャリアギア42及びサンギア41を介してスーパーチャージャ20に伝達され、モータージェネレータ30の動力(F)は遊星歯車装置40のリングギア43、キャリアギア42及びサンギア41を介してスーパーチャージャ20に伝達される。すなわち、この場合、内燃機関10の動力に加えて、モータージェネレータ30の動力によってスーパーチャージャ20の回転がアシストされる。   As shown in FIG. 3B, the controller 50 disengages the clutch 23 and drives the motor generator 30 with the battery power during acceleration or high load. In this case, the power (F) of the internal combustion engine 10 is transmitted to the supercharger 20 via the carrier gear 42 and the sun gear 41 of the planetary gear device 40, and the power (F) of the motor generator 30 is transmitted to the ring gear 43 of the planetary gear device 40. Then, it is transmitted to the supercharger 20 via the carrier gear 42 and the sun gear 41. That is, in this case, the rotation of the supercharger 20 is assisted by the power of the motor generator 30 in addition to the power of the internal combustion engine 10.

また、制御装置50は、内燃機関10の動力及びモータージェネレータ30の動力が遊星歯車装置40を介してスーパーチャージャ20に伝達された状態で、スーパーチャージャ20の回転数が予め設定された許容回転数よりも低い所定回転数以上になった場合には、キャリアギア42の公転速度よりもリングギア43の自転速度が遅くなるようにモータージェネレータ30を制御する制御処理を実行する(以下、この制御処理を「励磁ブレーキ制御処理」と称する)。   Further, the control device 50 allows the rotational speed of the supercharger 20 to be set in advance in a state where the power of the internal combustion engine 10 and the power of the motor generator 30 are transmitted to the supercharger 20 via the planetary gear device 40. When the rotational speed exceeds a predetermined lower rotational speed, a control process is executed to control the motor generator 30 so that the rotation speed of the ring gear 43 is slower than the revolution speed of the carrier gear 42 (hereinafter, this control process). Is referred to as “excitation brake control processing”).

具体的には、本実施形態に係る制御装置50は、スーパーチャージャ20の回転数(具体的にはロータ回転軸22の回転数)を検出する回転数センサ90(図1に図示されている)の検出結果に基づいて、スーパーチャージャ20の回転数を取得する。そして、制御装置50は、この取得されたスーパーチャージャ20の回転数が、予め記憶部(例えばROM等)に記憶されている所定回転数(これは許容回転数よりも低い)以上になったか否
かを判定し、この回転数が所定回転数以上になったと判定した場合に、上記の励磁ブレーキ制御処理を実行する。
Specifically, the control device 50 according to the present embodiment detects a rotational speed of the supercharger 20 (specifically, the rotational speed of the rotor rotating shaft 22) (shown in FIG. 1). Based on the detection result, the rotation speed of the supercharger 20 is acquired. The control device 50 determines whether or not the acquired rotation speed of the supercharger 20 is equal to or higher than a predetermined rotation speed (which is lower than the allowable rotation speed) stored in advance in a storage unit (for example, ROM). If it is determined that the rotational speed has reached or exceeded the predetermined rotational speed, the excitation brake control process described above is executed.

そして、この励磁ブレーキ制御処理において、制御装置50は、モータージェネレータ30に励磁ブレーキをかける際のトルク指令値を変更することで、キャリアギア42の公転速度よりもリングギア43の自転速度を遅くする。より具体的には、本実施形態に係る制御装置50は、通常時に励磁ブレーキをかける場合よりも、励磁ブレーキのトルク指令値を小さい値に変更することで、励磁ブレーキを緩めて、キャリアギア42の公転速度よりもリングギア43の自転速度を遅くする。   In this excitation brake control process, the control device 50 changes the rotation speed of the ring gear 43 relative to the revolution speed of the carrier gear 42 by changing the torque command value when applying the excitation brake to the motor generator 30. . More specifically, the control device 50 according to the present embodiment loosens the excitation brake by changing the torque command value of the excitation brake to a smaller value than when applying the excitation brake at the normal time, and the carrier gear 42. The rotation speed of the ring gear 43 is set to be slower than the revolution speed.

上記のようにスーパーチャージャ20の回転数が所定回転数以上になった場合に、キャリアギア42の公転速度よりもリングギア43の自転速度を遅くすることによって、サンギア41の自転速度を低下させることができる。これにより、スーパーチャージャ20の回転数の上昇を抑制することができるので、スーパーチャージャ20の回転数が許容回転数を超えることを抑制することができる。   When the rotation speed of the supercharger 20 exceeds a predetermined rotation speed as described above, the rotation speed of the sun gear 41 is reduced by making the rotation speed of the ring gear 43 slower than the revolution speed of the carrier gear 42. Can do. Thereby, since the raise of the rotation speed of the supercharger 20 can be suppressed, it can suppress that the rotation speed of the supercharger 20 exceeds an allowable rotation speed.

なお、この所定回転数は、許容回転数よりも小さい値であれば、その具体的な値は特に限定されるものではなく、例えば、実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、記憶部に記憶させておけばよい。なお、所定回転数の求め方の一例を挙げると、この所定回転数の値が小さいほど、許容回転数と所定回転数との差が大きくなるので、スーパーチャージャ20の回転数が許容回転数を超えることをより確実に抑制することができる。一方、所定回転数の値が大きいほど、より遅い時期にモータージェネレータ30によってスーパーチャージャ20の回転数上昇の抑制を開始させることができる。そこで、これらのバランスを考慮して、所定回転数として、適切な値を求めればよい。   Note that the specific value of the predetermined rotational speed is not particularly limited as long as it is smaller than the allowable rotational speed. For example, an appropriate value is obtained by experiment, simulation, etc. You can memorize it. An example of how to obtain the predetermined rotational speed is that the smaller the value of the predetermined rotational speed, the larger the difference between the allowable rotational speed and the predetermined rotational speed. It can suppress more reliably than exceeding. On the other hand, as the value of the predetermined rotational speed is larger, the motor generator 30 can start suppressing the rotational speed increase of the supercharger 20 at a later time. In view of these balances, an appropriate value may be obtained as the predetermined rotational speed.

図4(a)に示すように、減速時や低負荷時において、制御装置50は、クラッチ23を接状態にする。なお、この場合、モータージェネレータ30のバッテリの電力による駆動は停止されている。このようにクラッチ23が接状態になることで、スーパーチャージャ20の駆動は停止される(すなわち、過給は停止される)。また、これに伴い、制御装置50はバイパスバルブ62を開弁させる。これにより、スーパーチャージャ20よりも上流側の吸気はバイパス通路61を通過してスーパーチャージャ20よりも下流側の吸気通路60に流入して、内燃機関10に供給される。   As shown in FIG. 4A, the control device 50 puts the clutch 23 into the engaged state during deceleration or low load. In this case, the driving of the motor generator 30 by the power of the battery is stopped. Thus, the clutch 23 is brought into the engaged state, whereby the driving of the supercharger 20 is stopped (that is, the supercharging is stopped). Accordingly, the control device 50 opens the bypass valve 62. As a result, the intake air upstream of the supercharger 20 passes through the bypass passage 61, flows into the intake passage 60 downstream of the supercharger 20, and is supplied to the internal combustion engine 10.

また、図4(a)において、モータージェネレータ30のバッテリの電力による駆動が停止した状態で、クラッチ23が接状態になることでスーパーチャージャ20の駆動が停止した場合、内燃機関10の動力(F)は、遊星歯車装置40のキャリアギア42及びリングギア43を介してモータージェネレータ30に伝達される。これにより、モータージェネレータ30は回生発電を行う。   4A, when the driving of the supercharger 20 is stopped when the driving of the motor generator 30 by the battery power is stopped and the clutch 23 is engaged, the power of the internal combustion engine 10 (F ) Is transmitted to the motor generator 30 via the carrier gear 42 and the ring gear 43 of the planetary gear unit 40. Thereby, the motor generator 30 performs regenerative power generation.

図4(b)に示すように、始動時や発進時において、制御装置50は、クラッチ23を接状態にし、バイパスバルブ62を開弁させる。このようにクラッチ23が接状態になることで、スーパーチャージャ20の駆動は停止される。しかしながら、バイパスバルブ62が開弁するので、スーパーチャージャ20よりも上流側の吸気はバイパス通路61を通過してスーパーチャージャ20よりも下流側の吸気通路60に流入して、内燃機関10に供給される。   As shown in FIG. 4B, at the time of starting or starting, the control device 50 brings the clutch 23 into the engaged state and opens the bypass valve 62. Thus, the drive of the supercharger 20 is stopped by the clutch 23 being in a contact state. However, since the bypass valve 62 opens, the intake air upstream of the supercharger 20 passes through the bypass passage 61 and flows into the intake passage 60 downstream of the supercharger 20 and is supplied to the internal combustion engine 10. The

また、制御装置50は、始動時や発進時において、クラッチ23を接状態にした後に、モータージェネレータ30をバッテリの電力で駆動させる。この場合、モータージェネレータ30の動力(F)は、遊星歯車装置40のリングギア43及びキャリアギア42を介して内燃機関10に伝達される。これにより、例えば内燃機関10の始動時(つまり停止した状態の内燃機関10を始動させる時)には、モータージェネレータ30の動力によって内燃機関10のクランキングを行って、内燃機関10を始動させることができる。また、例えば車両の発進時には、モータージェネレータ30によって内燃機関10の回転をアシストすることができる。   In addition, the control device 50 drives the motor generator 30 with the electric power of the battery after the clutch 23 is brought into the engaged state at the time of starting or starting. In this case, the power (F) of the motor generator 30 is transmitted to the internal combustion engine 10 via the ring gear 43 and the carrier gear 42 of the planetary gear device 40. Thus, for example, when the internal combustion engine 10 is started (that is, when the internal combustion engine 10 in a stopped state is started), the internal combustion engine 10 is cranked by the power of the motor generator 30 to start the internal combustion engine 10. Can do. For example, when the vehicle starts, the motor generator 30 can assist the rotation of the internal combustion engine 10.

続いて本実施形態の作用効果について説明する。まず、本実施形態によれば、スーパーチャージャ20の回転数が所定回転数(これは予め設定された許容回転数よりも低い値である)以上になった場合に、前述した励磁ブレーキ制御処理が実行されているので、サンギア41の自転速度を低下させて、スーパーチャージャ20の回転数の上昇を抑制することができる。これにより、スーパーチャージャ20の回転数が許容回転数を超えることを抑制することができる。   Then, the effect of this embodiment is demonstrated. First, according to the present embodiment, when the rotational speed of the supercharger 20 becomes equal to or higher than a predetermined rotational speed (this is a value lower than a preset allowable rotational speed), the excitation brake control process described above is performed. Since it is being executed, the rotation speed of the sun gear 41 can be reduced, and an increase in the rotational speed of the supercharger 20 can be suppressed. Thereby, it can suppress that the rotation speed of the supercharger 20 exceeds allowable rotation speed.

上述した励磁ブレーキ制御処理の効果について、図を用いて説明すると次のようになる。図5は、本実施形態に係る励磁ブレーキ制御処理の効果を説明するための模式図である。具体的には図5の縦軸は、スーパーチャージャ20の回転数(SC回転数)を示し、横軸は内燃機関10の回転数(EG回転数)を示している。曲線100は、本実施形態に係る励磁ブレーキ制御処理が行われた場合のスーパーチャージャ20の回転数の変化を模式的に示している。曲線200は、本実施形態に係る励磁ブレーキ制御処理が行われない場合のスーパーチャージャ(以下、比較例に係るスーパーチャージャと称する)の回転数の変化を模式的に示している。   The effect of the excitation brake control process described above will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the effect of the excitation brake control process according to the present embodiment. Specifically, the vertical axis in FIG. 5 indicates the rotation speed (SC rotation speed) of the supercharger 20, and the horizontal axis indicates the rotation speed (EG rotation speed) of the internal combustion engine 10. A curve 100 schematically shows a change in the rotational speed of the supercharger 20 when the excitation brake control process according to the present embodiment is performed. A curve 200 schematically shows a change in the number of rotations of a supercharger (hereinafter referred to as a supercharger according to a comparative example) when the excitation brake control process according to the present embodiment is not performed.

曲線200に示す比較例に係るスーパーチャージャの場合、本実施形態に係る励磁ブレーキ制御処理を行わずにスーパーチャージャの回転数が許容回転数(Rm)を超えることを抑制するために、スーパーチャージャの常用回転数が低めに設定されている。そのため、曲線200に示す比較例に係るスーパーチャージャの場合、スーパーチャージャの回転数は全体的に低めになっている。したがって、比較例に係るスーパーチャージャの過給性能は良好とはいえない。また、比較例の場合、スーパーチャージャの回転数が許容回転数(Rm)近傍になった場合に、スーパーチャージャのクラッチによってスーパーチャージャの回転に急ブレーキをかけているので、スーパーチャージャの回転数が許容回転数(Rm)近傍になった後にスーパーチャージャの回転数は急激に減少している。この点においても、比較例に係るスーパーチャージャの過給性能は良好とはいえない。   In the case of the supercharger according to the comparative example shown by the curve 200, in order to prevent the rotation speed of the supercharger from exceeding the allowable rotation speed (Rm) without performing the excitation brake control processing according to the present embodiment, The normal rotation speed is set low. Therefore, in the case of the supercharger according to the comparative example shown by the curve 200, the rotation speed of the supercharger is generally low. Therefore, the supercharging performance of the supercharger according to the comparative example cannot be said to be good. Further, in the case of the comparative example, when the rotation speed of the supercharger is close to the permissible rotation speed (Rm), the rotation of the supercharger is suddenly applied to the rotation of the supercharger by the supercharger clutch. After approaching the permissible rotational speed (Rm), the supercharger rotational speed decreases rapidly. In this respect as well, the supercharging performance of the supercharger according to the comparative example is not good.

これに対して曲線100に示す本実施形態の場合、スーパーチャージャ20の回転数が許容回転数(Rm)よりも低い所定回転数(Rt)以上になった場合に、励磁ブレーキ制御処理によってスーパーチャージャ20の回転数の上昇が抑制されて、スーパーチャージャ20の回転数が許容回転数(Rm)を超えることが抑制されている。   On the other hand, in the case of the present embodiment shown by the curve 100, when the rotational speed of the supercharger 20 becomes equal to or higher than a predetermined rotational speed (Rt) lower than the allowable rotational speed (Rm), the supercharger is controlled by the excitation brake control process. The increase in the rotational speed of 20 is suppressed, and the rotational speed of the supercharger 20 is suppressed from exceeding the allowable rotational speed (Rm).

そして、本実施形態によれば、上記のようにスーパーチャージャ20の回転数が許容回転数を超えることが抑制されているので、スーパーチャージャ20の常用回転数を高めに設定することができる。これにより、内燃機関10の回転数が低い段階からスーパーチャージャ20が高回転で回転できるので、過給性能を向上させて、内燃機関10の発進過渡トルクを大きくすることができる。これにより、トランスミッション(車両の変速機)のギア比を小さくすることができるので、高速走行時に内燃機関10の回転数を低くすることができる。この結果、燃費を向上させることができる。   According to this embodiment, since the rotation speed of the supercharger 20 is suppressed from exceeding the allowable rotation speed as described above, the normal rotation speed of the supercharger 20 can be set higher. Thereby, since the supercharger 20 can rotate at a high speed from the stage where the rotational speed of the internal combustion engine 10 is low, the supercharging performance can be improved and the starting transient torque of the internal combustion engine 10 can be increased. As a result, the gear ratio of the transmission (vehicle transmission) can be reduced, so that the number of revolutions of the internal combustion engine 10 can be reduced during high-speed traveling. As a result, fuel consumption can be improved.

また、本実施形態によれば、励磁ブレーキ制御処理によって緩やかにスーパーチャージャ20の回転数が許容回転数を超えることを抑制しているので、曲線100に示すように、スーパーチャージャ20の回転数が所定回転数(Rt)以上になった場合であっても、スーパーチャージャ20の回転数が急激に減少することが抑制されている。この点においても、本実施形態によれば、スーパーチャージャ20による過給性能を向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, the rotation speed of the supercharger 20 is moderately suppressed from exceeding the allowable rotation speed by the excitation brake control process. Even when the rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed (Rt), a rapid decrease in the rotation speed of the supercharger 20 is suppressed. Also in this respect, according to the present embodiment, the supercharging performance by the supercharger 20 can be improved.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.

1 内燃機関システム
10 内燃機関
20 スーパーチャージャ
30 モータージェネレータ
40 遊星歯車装置
41 サンギア
42 キャリアギア
43 リングギア
50 制御装置
60 吸気通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine system 10 Internal combustion engine 20 Supercharger 30 Motor generator 40 Planetary gear apparatus 41 Sun gear 42 Carrier gear 43 Ring gear 50 Control apparatus 60 Intake passage

Claims (2)

内燃機関と、前記内燃機関の吸気通路の吸気を過給するスーパーチャージャと、モータージェネレータと、を備える内燃機関システムにおいて、
前記スーパーチャージャに接続されたサンギアと、前記モータージェネレータに接続されたリングギアと、前記サンギア及び前記リングギアに係合するとともに前記内燃機関に接続されたキャリアギアと、を有する遊星歯車装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関及び前記モータージェネレータの動力が前記遊星歯車装置を介して前記スーパーチャージャに伝達された場合において、前記スーパーチャージャの回転数が予め設定された許容回転数よりも低い所定回転数以上になった場合に、前記キャリアギアの公転速度よりも前記リングギアの自転速度が遅くなるように前記モータージェネレータを制御するように構成されていることを特徴とする内燃機関システム。
In an internal combustion engine system comprising an internal combustion engine, a supercharger that supercharges intake air in the intake passage of the internal combustion engine, and a motor generator,
A planetary gear unit having a sun gear connected to the supercharger, a ring gear connected to the motor generator, and a carrier gear engaged with the sun gear and the ring gear and connected to the internal combustion engine;
A control device,
When the power of the internal combustion engine and the motor generator is transmitted to the supercharger via the planetary gear device, the control device has a predetermined lower rotation speed than the preset allowable rotation speed. An internal combustion engine system configured to control the motor generator so that the rotation speed of the ring gear is slower than the revolution speed of the carrier gear when the rotation speed is exceeded.
前記制御装置は、前記スーパーチャージャの回転数が前記所定回転数以上になった場合に、前記モータージェネレータに励磁ブレーキをかける際のトルク指示値を変更することで、前記キャリアギアの公転速度よりも前記リングギアの自転速度を遅くする請求項1記載の内燃機関システム。   The control device changes the torque instruction value when applying the excitation brake to the motor generator when the rotation speed of the supercharger is equal to or higher than the predetermined rotation speed. The internal combustion engine system according to claim 1, wherein the rotation speed of the ring gear is decreased.
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