JP2017214893A - Engine mounted with exhaust-driven generator - Google Patents
Engine mounted with exhaust-driven generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017214893A JP2017214893A JP2016109988A JP2016109988A JP2017214893A JP 2017214893 A JP2017214893 A JP 2017214893A JP 2016109988 A JP2016109988 A JP 2016109988A JP 2016109988 A JP2016109988 A JP 2016109988A JP 2017214893 A JP2017214893 A JP 2017214893A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- engine
- turbine
- generator
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
本発明は、排気駆動発電機を備えたエンジンに関する。 The present invention relates to an engine equipped with an exhaust drive generator.
従来より、エンジンシステムにおいて、各種電気機器に供給する電力を生成するために、発電機を設けることが行われている。 Conventionally, in an engine system, a generator is provided in order to generate electric power to be supplied to various electric devices.
例えば、特許文献1には、ターボ過給機と、排気のエネルギによる発電する発電機とを備えたエンジンシステムであって、発電機がターボ過給機のタービンとコンプレッサとを連結するシャフトに連結されており、シャフトの回転力によって発電を行うものが開示されている。このエンジンシステムでは、排気のエネルギが過給と発電とに有効に利用されるため、システム全体のエネルギ効率を高めことができる。
For example,
しかしながら、特許文献1のエンジンシステムでは、排気のエネルギが発電によって消費される結果、排気通路の下流側に設けられる浄化装置に流入する排気の温度が低下して浄化装置の浄化性能を良好に維持できなくなるおそれがある。特に、エンジンの減速時は、排気の温度が低いことに伴って浄化装置の温度が低下しやすいため、特許文献1のエンジンシステムにおいてエンジンの減速時に発電を行うと浄化装置の浄化性能が悪化するおそれがある。
However, in the engine system of
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、発電量を確保しつつ浄化装置の浄化性能をより良好にすることのできる排気駆動発電機を備えたエンジンを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and provides the engine provided with the exhaust drive generator which can make the purification performance of a purification apparatus more favorable, ensuring the amount of electric power generation. Objective.
前記課題を解決するために、本発明は、排気駆動発電機を備えたエンジンであって、エンジン本体と、前記エンジン本体にそれぞれ接続される吸気通路および排気通路と、前記排気通路に設けられて排気のエネルギを受けて回転する発電用タービンおよび前記発電用タービンにより駆動されて発電するタービン側発電機を含む発電装置と、前記エンジン本体の出力軸に連結されて当該出力軸により回転駆動されることで発電するエンジン側発電機と、前記排気通路の前記発電用タービンの下流側に設けられて排気を浄化するための浄化装置と、前記タービン側発電機および前記エンジン側発電機を含むエンジンの各部を制御可能な制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジン本体の減速時において前記浄化装置の温度が予め設定された第1基準温度以上の場合は少なくとも前記タービン側発電機に発電を行わせ、前記減速時において前記浄化装置の温度が前記第1基準温度より低い温度に設定された第2基準温度未満の場合は前記タービン側発電機による発電を停止し、前記減速時において前記浄化装置の温度が前記第2基準温度未満且つ発電要求がある場合は、前記エンジン側発電機に発電を行わせることを特徴とする排気駆動発電機を備えたエンジンを提供する(請求項1)。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an engine including an exhaust drive generator, and is provided in an engine body, an intake passage and an exhaust passage connected to the engine body, and the exhaust passage. A power generation device including a power generation turbine that rotates in response to exhaust energy and a turbine-side generator that is driven by the power generation turbine to generate power, and is connected to the output shaft of the engine body and is rotationally driven by the output shaft. An engine-side generator for generating electricity, a purification device for purifying exhaust gas provided downstream of the power generation turbine in the exhaust passage, an engine including the turbine-side generator and the engine-side generator Control means capable of controlling each part, and the control means is preset with a temperature of the purification device when the engine body is decelerated. When the temperature is equal to or higher than one reference temperature, at least the turbine-side generator is configured to generate power. When the temperature of the purification device is lower than the second reference temperature set lower than the first reference temperature at the time of deceleration, Exhaust gas that stops power generation by a turbine-side generator and causes the engine-side generator to generate power when the temperature of the purification device is lower than the second reference temperature and there is a power generation request at the time of deceleration. An engine including a drive generator is provided.
この構成によれば、減速時のエネルギを利用してエンジン側発電機またはタービン側発電機で発電を行うことにより、減速時のエネルギを電力として回収することができる。 According to this structure, the energy at the time of deceleration can be collect | recovered as electric power by generating with an engine side generator or a turbine side generator using the energy at the time of deceleration.
しかも、エンジン減速時において浄化装置の温度が第2基準温度未満と低い場合にはタービン側発電機による発電が停止されて、発電要求があってもエンジン側発電機によって発電が行われるため、浄化装置の温度が過剰に低下するのを抑制して浄化装置の浄化性能を良好にすることができる。 In addition, if the temperature of the purification device is lower than the second reference temperature during engine deceleration, power generation by the turbine-side generator is stopped and power generation is performed by the engine-side generator even when there is a power generation request. It is possible to improve the purification performance of the purification device by suppressing an excessive decrease in the temperature of the device.
さらに、この構成では、減速時において浄化装置の温度が第1基準温度以上と高い場合には、少なくともタービン側発電機による発電が実施される。そのため、排気のエネルギを発電に有効に利用しつつ、タービン側発電機において排気の温度を低下させて浄化装置の温度が過剰に高くなるのを抑制することができる。従って、発電量を確保しつつ浄化装置の浄化性能をより確実に良好にすることができる。 Further, in this configuration, when the temperature of the purification device is as high as the first reference temperature or higher during deceleration, at least power generation by the turbine-side generator is performed. Therefore, it is possible to suppress an excessive increase in the temperature of the purification device by reducing the temperature of the exhaust gas in the turbine-side generator while effectively using the energy of the exhaust gas for power generation. Therefore, it is possible to improve the purification performance of the purification device more reliably while securing the power generation amount.
前記構成において、前記排気通路の前記発電用タービンの上流側に設けられる過給用タービンおよび前記吸気通路に設けられるコンプレッサを含むターボ過給機と、前記排気通路に設けられて、前記過給用タービンと前記発電用タービンとの間の部分と前記過給用タービンよりも上流側の部分とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉する開閉弁とを備え、前記制御手段は、前記エンジン本体の減速時は前記開閉弁を開くのが好ましい(請求項2)。 In the above configuration, a turbocharger including a turbocharger provided upstream of the power generation turbine in the exhaust passage and a compressor provided in the intake passage, and the supercharger provided in the exhaust passage. A bypass passage that communicates a portion between the turbine and the power generation turbine and a portion upstream of the supercharging turbine; and an on-off valve that opens and closes the bypass passage; and the control means includes the engine It is preferable to open the on-off valve during deceleration of the main body (Claim 2).
この構成によれば、排気のエネルギによって過給と発電とが実施されるため排気のエネルギを有効に利用することができる。 According to this configuration, since the supercharging and power generation are performed by the exhaust energy, the exhaust energy can be used effectively.
しかも、この構成によれば、エンジン本体の減速時に開閉弁が開弁されて、排気の少なくとも一部が過給用タービンを迂回して下流側に導出される。そのため、減速中に、エンジン本体から排出される比較的低温の排気が導入されることで過給用タービンが冷却されるのを抑制することができる。従って、減速後においても過給用タービンの温度を高くすることができ、減速後の加速時等において過給用タービンの駆動力すなわちターボ過給機の過給性能を高くすることができる。 In addition, according to this configuration, the on-off valve is opened when the engine body is decelerated, and at least a portion of the exhaust bypasses the supercharging turbine and is led to the downstream side. Therefore, it is possible to suppress cooling of the supercharging turbine by introducing relatively low temperature exhaust discharged from the engine body during deceleration. Accordingly, the temperature of the turbocharging turbine can be increased even after deceleration, and the driving force of the turbocharging turbine, that is, the turbocharging performance of the turbocharger can be increased during acceleration after deceleration.
前記構成において、前記制御手段は、前記エンジン本体が減速中であり、且つ、前記浄化装置の温度が前記第2基準温度以上であるとともに前記第1基準温度より低く、かつ、発電要求がある場合において、発電要求が低い場合は前記エンジン側発電機によってのみ発電を実施し、発電要求が高い場合は前記エンジン側発電機に加えて前記タービン側発電機による発電を実施するのが好ましい(請求項3)。 In the above configuration, when the engine body is decelerating, the temperature of the purification device is equal to or higher than the second reference temperature and lower than the first reference temperature, and there is a request for power generation. In this case, it is preferable that power generation is performed only by the engine-side generator when the power generation request is low, and that power generation by the turbine-side power generator is performed in addition to the engine-side generator when the power generation request is high. 3).
この構成によれば、浄化装置の温度を適正に維持しつつ、エンジン側発電機とターボ側発電機とで発電要求に応じた適切な発電を行うことができる。 According to this configuration, appropriate power generation according to the power generation request can be performed by the engine-side generator and the turbo-side generator while maintaining the temperature of the purification device appropriately.
以上説明したように、本発明の排気駆動発電機を備えたエンジンによれば、発電量を確保しつつ浄化装置の浄化性能をより良好にすることができる。 As described above, according to the engine provided with the exhaust drive generator of the present invention, the purification performance of the purification device can be improved while securing the amount of power generation.
(1)全体構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる排気駆動発電機を備えたエンジンが適用されるエンジンシステム100の概略構成図である。
(1) Overall Configuration FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
このエンジンシステム100は、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路120と、エンジン本体1から導出される排気(燃焼ガス)が流通する排気通路130と、排気通路130を流通する排気により駆動されるターボ過給機60と、排気通路130を流通する排気により駆動されて発電する発電装置70とを備える。ここでは、図1等に示すように、エンジン本体1が、4ストロークの直列4気筒ガソリンエンジンであって、車両に駆動源として搭載される場合について説明する。
The
図2は、エンジン本体1の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the
エンジン本体1は、気筒10が内部に形成されたシリンダブロック101と、シリンダブロック101の上面に設けられたシリンダヘッド102と、気筒10に往復摺動可能に挿入されたピストン103とを有している。
The
ピストン103はコネクティングロッドを介してクランクシャフト(エンジン本体1の出力軸)106と連結されており、ピストン103の往復運動に応じて、クランクシャフト106はその中心軸回りに回転する。
The
図1に示すように、クランクシャフト106には、クランクシャフト106の回転力により駆動されて発電するエンジン側発電機82が連結されている。本実施形態では、エンジン側発電機82は、モータ機能付発電機、いわゆるISG(Integrated Starter Generator)であり、前記のようにクランクシャフト106により駆動されて発電機として機能するとともに、発進時や加速時等においてモータとして機能してクランクシャフト106の回転を補助する。以下では、エンジン側発電機82をISG82という。ISG82はISG駆動装置85により制御され、ISG駆動装置85によって発電機とモータとの切替、および発電量やモータとしての駆動力が変更される。
As shown in FIG. 1, an engine-
ピストン103の上方には燃焼室5が形成されている。シリンダブロック101の側壁には、燃焼室5内を臨むようにインジェクタ105が取り付けられている。燃焼室5内には、インジェクタ105から燃料が噴射される。噴射された燃料と空気との混合気は燃焼室5で燃焼し、ピストン103はその燃焼による膨張力で押し下げられて上下に往復運動する。なお、インジェクタ105は、シリンダヘッド102に取り付けられていてもよい。
A
シリンダヘッド102には、インジェクタ105から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火を行う点火プラグ18が設けられている。
The
シリンダヘッド102には、各気筒10にそれぞれ対応して、吸気通路120から供給される空気を各気筒10の燃焼室5に導入するための吸気ポート13と、吸気ポート13を開閉する吸気弁14と、各気筒10の燃焼室5で生成された排気をエンジン本体1の外部に導出するための排気ポート11と、排気ポート11を開閉する排気弁12とが設けられている。
In the
吸気通路120は、各吸気ポート13に繋がるように設けられている。吸気通路120には、上流側から順に、コンプレッサ62、インタークーラ122、スロットルバルブ123、サージタンク124が設けられている。
The
コンプレッサ62は、ターボ過給機60の構成部品である。すなわち、ターボ過給機60は、排気通路130に設けられて排気により回転駆動される過給用タービン64と、吸気通路120に設けられて過給用タービン64により回転駆動されるコンプレッサ62とを有しており、過給用タービン64(詳細には過給用タービン64の後述するインペラ64a)が排気の導入を受けて回転することでコンプレッサ62が回転して吸気を過給する。
The
(2)排気系
排気通路130は、エンジン本体1の各排気ポート11に繋がるように設けられている。排気通路130には、上流側から順に、過給用タービン64、発電用タービン74、触媒装置(浄化装置)90が設けられている。
(2) Exhaust System The
図3に示すように、本実施形態では、過給用タービン64は、可変容量タービンすなわちVGT(Variable Geometry Turbine)であり、排気のエネルギを受けて回転するインペラ64aと、インペラ64aの周囲に設けられて角度変更可能な複数のノズルベーン64bと、各ノズルベーン64bと連携されたロッド64cと、ロッド64cを進退駆動することにより各ノズルベーン64bの角度を変更するベーンアクチュエータ64dとを備える。ベーンアクチュエータ64dおよびロッド64cによってノズルベーン64bが閉方向(隣接するノズルベーン64bどうしの距離を狭める方向)に駆動されると、過給用タービン64のインペラ64aに流入する排気の流路の面積は小さくなり排気の流速が増大される。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the supercharging
以下では、ノズルベーン64bの角度をVGT開度という。このVGT開度は、その値が大きいほど過給用タービン64の各翼に向かう排気の流通通路の流路面積が大きくなって各翼に衝突する排気の流速が低くなり、その値が小さいほどこの流路面積が小さく絞られて前記排気の流速が高くなることを示すパラメータである。
Hereinafter, the angle of the
本実施形態では、エンジンの稼働中において、VGT開度は全閉(流通通路を完全に閉鎖する状態)よりも開き側の所定の開度以上となるように制御される。 In the present embodiment, during the operation of the engine, the VGT opening is controlled to be equal to or more than a predetermined opening on the opening side with respect to the fully closed state (a state in which the flow passage is completely closed).
図1に戻り、発電用タービン74は、発電装置70の構成部品である。発電装置70は、この発電用タービン74と、これにより回転駆動されるタービン側発電機72と、タービン側発電機72を駆動するジェネレータ駆動装置75とを有している。
Returning to FIG. 1, the
発電用タービン74は、排気のエネルギを受けて回転するタービンであり、タービン側発電機72は、発電用タービン74により回転駆動されることで発電する。具体的には、タービン側発電機72は、発電用タービン74と連動して回転するロータコイルを有しており、当該ロータコイルの回転に伴う電磁誘導により発電を行う。タービン側発電機72で生成された電力は、バッテリ(不図示)に蓄電される、あるいは、各種電気機器(不図示)に供給される。
The
ジェネレータ駆動装置75は、タービン側発電機72による発電の実施/停止すなわちタービン側発電機72のロータコイルへの磁化用の電流の印加の実施/停止を切り替えるとともに、タービン側発電機72の発電量を変更する。
The
触媒装置90は、排気を浄化するための装置であり、例えば、酸化触媒等を含む。
The
排気通路130には、過給用タービン64をバイパスするバイパス通路132と、これを開閉するウエストゲートバルブ(開閉弁)133とが設けられている。具体的には、バイパス通路132は、排気通路130のうち過給用タービン64よりも上流側の部分と発電用タービン74よりも下流側の部分とを接続している。従って、ウエストゲートバルブ133が開いている状態では、エンジン本体1から排出された排気の多くは、これら過給用タービン64を通過せずに触媒装置90に流入する。
The
(3)制御系
図4を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。当実施形態のエンジンシステム100は、車両に搭載されたECU(エンジン制御ユニット、制御手段)500によって制御される。ECU500は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM、I/F等から構成されるマイクロプロセッサである。
(3) Control system The control system of an engine system is demonstrated using FIG. The
ECU500には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ECU500は、クランクシャフト106の回転数すなわちエンジン本体1の回転数を検出するためのエンジン回転数センサSN1、エンジン本体1に流入する吸気の量を検出するためのエアフローセンサSN2、車両に設けられて運転者により操作されるアクセルペダル(不図示)の開度を検出するアクセル開度センサSN3、吸気通路120のうちコンプレッサ62よりも下流側の圧力すなわちコンプレッサ62の過給圧(以下、単に過給圧という)を検出するための過給圧センサSN4、排気通路130の温度である排気温を検出する排気温度センサSN5等と電気的に接続されており、これらのセンサからの入力信号を受け付ける。また、ECU500には、バッテリの電圧や各種電気機器の操作信号も入力される。
ECU500は、各センサSN1〜SN5からの入力信号等に基づいて種々の演算等を実行し、ジェネレータ駆動装置75、ISG駆動装置85、ウエストゲートバルブ133、およびその他のエンジンの各部(点火プラグ18、インジェクタ105、スロットルバルブ123等)にそれぞれ制御信号を出力する。なお、詳細には、ECU500は、ウエストゲートバルブ133を開閉するアクチュエータに制御信号を出力して、これの開度を制御する。
The
ECU500による、ジェネレータ駆動装置75、ISG駆動装置85、ウエストゲートバルブ133の制御手順について、図5のフローチャートを用いて説明する。
A control procedure of the
まず、ステップS1にて、コントローラ500は、エンジン回転数センサSN1により検出されたエンジン回転数、アクセル開度センサSN5により検出されたアクセル開度、過給圧センサSN5により検出された過給圧、触媒装置90の温度である触媒温度、および、バッテリ残量であるSOC等を読み込む。なお、触媒温度は、排気温センサSN4で検出された排気の温度等から別途算出される。また、SOCは、バッテリに接続された電流センサの検出値等から別途算出される。
First, in step S1, the
次に、ステップS3にて、運転条件(エンジン回転数とエンジン負荷等)に応じて、過給圧の目標値である目標過給圧と、VGT開度の基本値である基本VGT開度とを設定する。例えば、コントローラ500には、予めエンジン回転数とエンジン負荷とについての目標過給圧および基本VGT開度のマップが記憶されており、コントローラ500は、現在のエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する各値を各マップから抽出する。なお、エンジン負荷は、エンジン回転数とアクセル開度等から算出される。
Next, in step S3, the target boost pressure, which is the target value of the boost pressure, and the basic VGT opening, which is the basic value of the VGT opening, are set according to the operating conditions (engine speed, engine load, etc.). Set. For example, the
次に、ステップS4にてエンジン本体1が減速中(減速時)であるか否かを判定する。例えば、コントローラ500は、気筒10への燃料の供給量や、エンジン回転数とエンジン負荷との変化量に基づいて減速中か否かを判定する。
Next, in step S4, it is determined whether or not the
なお、本実施形態では、気筒10への燃料の供給が停止されるいわゆる燃料カット時に加えて、エンジン回転数およびエンジン負荷の低下中も減速中であるとして判定する。
In the present embodiment, in addition to the so-called fuel cut in which the supply of fuel to the
ステップS4の判定がYESであって、エンジン本体1が減速している場合は、ステップS5に進む。
If the determination in step S4 is YES and the
ステップS5では、ウエストゲートバルブ133を開弁する。
In step S5, the
このように、本実施形態では、エンジン本体1の減速時には、ウエストゲートバルブ133を開弁して、エンジン本体1から排出された排気の多く(ほぼ全量)を、過給用タービン72をバイパスして下流側に流す。ステップS5の次はステップS6に進む。
As described above, in this embodiment, when the
ステップS6では、発電要求があるか否かを判定する。 In step S6, it is determined whether there is a power generation request.
具体的には、コントローラ500は、SOCや各種電気機器の電気負荷等に基づいて、所定の電力量に対して現在不足している電力量を算出し、この電力不足量が所定値以上であれば発電要求があると判定する。所定の電力量は、例えば、バッテリの最大蓄電量であり、この最大蓄電量から現在のバッテリの蓄電量および各種電気機器で消費されている電力量を差し引くことで算出される。
Specifically, the
ステップS6の判定がNOであり、発電要求がない場合はステップS7に進み、ISG82による発電を停止する。
If the determination in step S6 is NO and there is no power generation request, the process proceeds to step S7, and power generation by the
一方、ステップS6の判定がYESであり、発電要求がある場合はステップS8に進み、ISG82による発電を実施する。
On the other hand, if the determination in step S6 is YES and there is a power generation request, the process proceeds to step S8 and power generation by the
このように、本実施形態では、エンジン本体1の減速時において発電要求があればISG82による発電を実施する。
Thus, in this embodiment, if there is a power generation request during deceleration of the
ステップS7あるいはステップS8の次は、ステップS9に進む。 After step S7 or step S8, the process proceeds to step S9.
ステップS9では、触媒温度が予め設定された許容温度(第1基準温度)以上か否かを判定する。許容温度は、十分に高い温度であって、触媒装置90にとって好ましくない温度域の最低温度に設定されている。
In step S9, it is determined whether or not the catalyst temperature is equal to or higher than a preset allowable temperature (first reference temperature). The allowable temperature is a sufficiently high temperature and is set to a minimum temperature in a temperature range that is not preferable for the
ステップS9の判定がYESであって、触媒温度が許容温度以上と高温の場合は、ステップS10に進む。ステップS10では、タービン側発電機72による発電を実施する。具体的には、ジェネレータ駆動装置75によってタービン側発電機72のロータコイルに磁化用の電流を印加する。ステップS10の次はステップS16に進む。
When the determination in step S9 is YES and the catalyst temperature is higher than the allowable temperature, the process proceeds to step S10. In step S <b> 10, power generation by the
一方、ステップS9の判定がNOであって、触媒温度が許容温度未満の場合は、ステップS11に進む。 On the other hand, if the determination in step S9 is NO and the catalyst temperature is less than the allowable temperature, the process proceeds to step S11.
ステップS11では、触媒温度が予め設定された活性温度未満であるか否かを判定する。 In step S11, it is determined whether or not the catalyst temperature is lower than a preset activation temperature.
ここで、活性温度は、触媒装置90が活性化した状態での最低温度に設定されている。
Here, the activation temperature is set to the lowest temperature when the
ステップS11の判定がYESであって、触媒温度が活性温度未満であって触媒装置90が活性状態にない場合は、ステップS12に進む。
When the determination in step S11 is YES and the catalyst temperature is lower than the activation temperature and the
ステップS12では、タービン側発電機72による発電を停止する。具体的には、ジェネレータ駆動装置75によってタービン側発電機72のロータコイルへの磁化用の電流の印加を停止する。ステップS12の後はステップS16に進む。
In step S12, power generation by the turbine-
一方、ステップS11の判定がNOであって、触媒温度が活性温度以上である場合すなわち触媒装置90が活性状態にある場合は、ステップS13に進む。
On the other hand, if the determination in step S11 is NO and the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature, that is, if the
ステップS13では、発電要求が高いか否か、すなわち、発電要求があり、かつ、緊急に発電すべきである状態か否かを判定する。具体的には、前記電力不足量が前記所定値よりも高い値に設定された基準不足量よりも大きく、電力が大きく不足(所定の電力量に対して)している場合に、発電要求が高い、すなわち、緊急に発電すべきであると判定される。例えば、SOCが所定値未満に低下しており、発電をしなければ間もなく電力不足(必要な電気機器を正常に動かせない状態)に陥る可能性のある場合には、この判定はYESとなる。 In step S13, it is determined whether or not the power generation request is high, that is, whether or not there is a power generation request and the power should be generated urgently. Specifically, when the power shortage amount is larger than the reference shortage amount set to a value higher than the predetermined value and the power is largely insufficient (relative to the predetermined power amount), the power generation request is made. It is determined that the power is high, that is, the power should be generated urgently. For example, this determination is YES when the SOC has dropped below a predetermined value and there is a possibility that power shortage will soon occur (a state in which necessary electrical equipment cannot be operated normally) unless power generation is performed.
ステップS13の判定がYESであって、発電要求レベルが高く、緊急に発電する必要がある場合は、ステップS14に進み、ステップS14にて、タービン側発電機72による発電を実施する。ステップS14の次は、ステップS16に進む。
If the determination in step S13 is YES and the power generation request level is high and it is necessary to generate power urgently, the process proceeds to step S14, and power generation by the
一方、ステップS13の判定がNOであって、発電要求レベルが低い、あるいは、発電要求がない場合は、ステップS15に進み、ステップS15にて、タービン側発電機72による発電を停止する。ステップS15の次は、ステップS16に進む。
On the other hand, if the determination in step S13 is NO and the power generation request level is low or there is no power generation request, the process proceeds to step S15, and power generation by the turbine-
ステップS16では、過給圧が目標過給圧になっているか否かを判定する。この判定がNOであって目標過給圧が実現されていない場合は、ステップS17に進む。 In step S16, it is determined whether or not the supercharging pressure is the target supercharging pressure. If this determination is NO and the target boost pressure is not realized, the process proceeds to step S17.
ステップS17では、VGT開度を補正する。具体的には、過給圧が目標過給圧よりも低い場合は、VGT開度を減少し(閉じ側に補正し)、過給圧が目標過給圧よりも高い場合は、VGT開度を増大する(開き側に補正する)。例えば、VGT開度が基本VGT開度とされている場合には、この基本VGT開度からVGT開度を大きくあるいは小さくする。 In step S17, the VGT opening is corrected. Specifically, when the supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the VGT opening is decreased (corrected to the closing side), and when the supercharging pressure is higher than the target supercharging pressure, the VGT opening Is increased (corrected to the open side). For example, when the VGT opening is the basic VGT opening, the VGT opening is increased or decreased from the basic VGT opening.
一方、ステップS16の判定がYESであって過給圧が目標過給圧に制御されている場合は、そのまま処理を終了する。 On the other hand, when the determination in step S16 is YES and the supercharging pressure is controlled to the target supercharging pressure, the processing is terminated as it is.
なお、ステップS16では、過給圧が目標過給圧と完全に一致している場合に限らず、過給圧と目標過給圧との差が所定値以下である場合にも過給圧が目標過給圧になっている判定されてもよい。 In step S16, the supercharging pressure is not limited to the case where the supercharging pressure completely coincides with the target supercharging pressure, but the supercharging pressure is also increased when the difference between the supercharging pressure and the target supercharging pressure is a predetermined value or less. It may be determined that the target boost pressure is reached.
このように、本実施形態では、エンジン本体1の減速時において、触媒温度が許容温度以上の場合、あるいは、触媒温度が活性温度以上でかつ発電要求が高い場合に、タービン側発電機72による発電が実施される。一方、エンジン本体1の減速時において、触媒温度が活性温度未満の場合、あるいは、発電要求が低い場合には、タービン側発電機72による発電は停止される。
Thus, in the present embodiment, when the
なお、ステップS4の判定がNOであって減速中でない場合は、ステップS20に進む。 If the determination in step S4 is NO and the vehicle is not decelerating, the process proceeds to step S20.
ステップS20では、ウエストゲートバルブ(W/G)133を全閉にする。ステップS20の次は、ステップS21に進む。 In step S20, the waste gate valve (W / G) 133 is fully closed. After step S20, the process proceeds to step S21.
ステップS21では、ISG82による発電を停止する一方、発電要求がある場合には、それに応じてタービン側発電機72による発電を実施する。ステップS21の次は、ステップS22に進む。そして、ステップS22で、VGT開度を基本VGT開度に制御して、処理を終了する。
In step S21, while power generation by the
(4)作用等
以上のように、本エンジンシステム100では、クランクシャフト106の回転によって発電を行うISG(エンジン側発電機)82と、排気通路130に設けられて排気のエネルギを利用して発電を行うタービン側発電機72とが設けられて、減速時のエネルギを利用してエンジン側発電機82、さらにはタービン側発電機72で発電を行うことができる。従って、減速時のエネルギを電力として回収することができ、効率よく高い発電量を得ることができる。
(4) Operation, etc. As described above, in the
しかも、減速時において触媒温度が活性温度未満の場合には、発電要求に応じてISG82による発電は実施される一方、タービン側発電機72による発電は停止される。そのため、発電量を確保しつつ、触媒装置90の活性化を促進することができる。
Moreover, when the catalyst temperature is lower than the activation temperature during deceleration, power generation by the
具体的には、減速時にエンジン本体1から排出される排気の温度は比較的低温である。そのため、このときにさらにタービン側発電機72による発電が実施されて発電用タービン74にて排気のエネルギが消費されると、触媒装置90に流入する排気の温度は非常に低くなる。これに対して、前記のように減速時において触媒温度が活性温度未満の場合に、タービン側発電機による発電が停止されていることで、本エンジンシステム100では、触媒装置90の活性化を促進することができる。
Specifically, the temperature of the exhaust discharged from the
さらに、本エンジンシステム100では、減速時において触媒温度が許容温度以上と高い場合には、発電要求の有無にかかわらずタービン側発電機72による発電が実施される。そのため、排気のエネルギを発電に有効に利用しながら、発電用タービン74において排気の温度を低下させ、これにより、触媒装置90の温度が過剰に高くなるのも抑制することができる。従って、発電量を確保しつつ触媒装置の浄化性能をより確実に良好にすることができる。なお、発電要求がなく、バッテリおよび電気機器への電力の追加が不要である場合には、例えば、電動ファン等に電力を供給する。
Further, in the
また、本エンジンシステム100では、減速時において、触媒温度が活性温度以上、かつ、許容温度未満である状態で発電要求が高い場合には、ISG82に加えてタービン側発電機72によっても発電が実施される。そのため、触媒装置90の浄化性能を良好に維持しつつ、要求に応じた高い発電量を得ることができる。
Further, in the
また、本エンジンシステム100では、減速時において、ウエストゲートバルブ133が開弁されてエンジン本体1から排出される排気が過給用タービン64をバイパスして流下するようになっている。そのため、減速時にエンジン本体1から排出される比較的低温の排気によって過給用タービン64が冷却されるのを抑制することができる。従って、過給用タービン64の冷却に伴って過給用タービン64の駆動力が低下するのを抑制して、ターボ過給機60の過給性能を高く維持することができる。特に、減速後の加速時において過給圧をより確実に高めることができ、加速性能を良好にすることができる。
Further, in the
(5)変形例
前記実施形態では、排気通路130のうち発電用タービン74の上流側に過給用タービン64を設けた場合について説明したが、過給用タービン64は省略してもよい。ただし、過給用タービン64を設ければ、排気エネルギを発電に加えて過給にも利用することができ、過給性能を高めることおよびシステム全体のエネルギ効率を高めることができる。
(5) Modified Example In the above embodiment, the case where the supercharging
また、前記実施形態では過給用タービン64が可変容量タービンの場合について説明したが、過給用タービン64は、固定容量タービンいわゆるFGT(Fiex Geometry Turbine)すなわちインペラに流入する排気の流路面積が一定に固定されたタービンであってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the supercharging
また、ウエストゲートバルブ133は省略可能である。ただし、ウエストゲートバルブ133を設けて、減速時にこれを開弁すれば、前記のように、過給用タービン64の温度低下を抑制して過給性能をより確実に高くすることができる。
Further, the
また、前記実施形態では、減速時で且つ触媒温度が活性温度以上かつ許容温度未満である場合において、発電要求が高いときにのみタービン側発電機64による発電が実施される場合について説明したが、減速時で且つ触媒温度が活性温度以上かつ許容温度未満であるときにおいて、発電要求が低い場合であっても、発電要求が出されるのに伴って、タービン側発電機72を駆動してもよい。
In the above embodiment, the case where power generation by the turbine-
ただし、前記実施形態のように、発電要求が高いときにのみタービン側発電機72による発電を実施して、減速時にはISG82による発電を優先的に実施するようにすれば、タービン側発電機72による発電に伴って触媒温度が低下するのをより確実に抑制することができるとともに、エンジン本体1の抵抗力を増大させて減速力を高めることができる。
However, if the power generation by the turbine-
また、バッテリに代えて電力を蓄えることが可能な他の装置を用いてもよい。また、発電要求レベルの高低の判定は前記に限らず、例えば、電気機器で消費される電力量の大小によって判定してもよい。 Moreover, you may use the other apparatus which can store electric power instead of a battery. In addition, the determination of the level of the power generation request level is not limited to the above, and may be determined based on, for example, the amount of power consumed by the electrical device.
また、タービン側発電機72は発電用タービン74により駆動されて、発電の実施と停止とを切り替えることが可能なものであればよく、具体的な構成は前記に限らない。例えば、発電機と発電用タービンとの連結が解除されることで発電機での発電が停止されるものであってもよい。
Further, the turbine-
また、前記実施形態では、エンジン本体1が4気筒のガソリンエンジンの場合について説明したが、エンジン本体1の種類はこれに限らない。例えば、ディーゼルエンジンや、その他の気筒数を有するエンジンであってもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the engine
1 エンジン本体
60 ターボ過給機
62 コンプレッサ
64 過給用タービン
70 発電装置
72 タービン側発電機
74 発電用タービン
82 ISG(エンジン側発電機)
90 触媒装置(浄化装置)
100 エンジンシステム(ターボ過給機付エンジン)
106 クランクシャフト(出力軸)
120 吸気通路
130 排気通路
132 バイパス通路
133 ウエストゲートバルブ(開閉弁)
500 ECU(制御手段)
DESCRIPTION OF
90 Catalyst device (Purification device)
100 engine system (turbocharged engine)
106 Crankshaft (output shaft)
120
500 ECU (control means)
Claims (3)
エンジン本体と、
前記エンジン本体にそれぞれ接続される吸気通路および排気通路と、
前記排気通路に設けられて排気のエネルギを受けて回転する発電用タービンおよび前記発電用タービンにより駆動されて発電するタービン側発電機を含む発電装置と、
前記エンジン本体の出力軸に連結されて当該出力軸により回転駆動されることで発電するエンジン側発電機と、
前記排気通路の前記発電用タービンの下流側に設けられて排気を浄化するための浄化装置と、
前記タービン側発電機および前記エンジン側発電機を含むエンジンの各部を制御可能な制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記エンジン本体の減速時において前記浄化装置の温度が予め設定された第1基準温度以上の場合は少なくとも前記タービン側発電機に発電を行わせ、
前記減速時において前記浄化装置の温度が前記第1基準温度より低い温度に設定された第2基準温度未満の場合は前記タービン側発電機による発電を停止し、
前記減速時において前記浄化装置の温度が前記第2基準温度未満且つ発電要求がある場合は、前記エンジン側発電機に発電を行わせることを特徴とする排気駆動発電機を備えたエンジン。 An engine with an exhaust drive generator,
The engine body,
An intake passage and an exhaust passage respectively connected to the engine body;
A power generation apparatus including a power generation turbine that is provided in the exhaust passage and rotates by receiving energy of exhaust gas, and a turbine generator that is driven by the power generation turbine to generate electric power;
An engine-side generator that is connected to the output shaft of the engine body and is driven to rotate by the output shaft;
A purification device for purifying exhaust gas provided at the downstream side of the power generation turbine in the exhaust passage;
Control means capable of controlling each part of the engine including the turbine-side generator and the engine-side generator,
The control means includes
When the temperature of the purification device is equal to or higher than a preset first reference temperature during deceleration of the engine body, at least the turbine-side generator is configured to generate power,
When the temperature of the purifier is lower than the second reference temperature set to a temperature lower than the first reference temperature at the time of deceleration, the power generation by the turbine-side generator is stopped,
An engine equipped with an exhaust drive generator, wherein the engine-side generator is configured to generate power when the temperature of the purification device is lower than the second reference temperature and there is a power generation request during deceleration.
前記排気通路の前記発電用タービンの上流側に設けられる過給用タービンおよび前記吸気通路に設けられるコンプレッサを含むターボ過給機と、
前記排気通路に設けられて、前記過給用タービンと前記発電用タービンとの間の部分と前記過給用タービンよりも上流側の部分とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉する開閉弁とを備え、
前記制御手段は、前記エンジン本体の減速時は前記開閉弁を開くことを特徴とする排気駆動発電機を備えたエンジン。 In the engine provided with the exhaust drive generator according to claim 1,
A turbocharger including a turbocharger provided upstream of the power generation turbine in the exhaust passage and a compressor provided in the intake passage;
A bypass passage provided in the exhaust passage and communicating a portion between the supercharging turbine and the power generating turbine and a portion upstream of the supercharging turbine;
An on-off valve for opening and closing the bypass passage,
An engine equipped with an exhaust drive generator, wherein the control means opens the on-off valve when the engine body is decelerated.
前記制御手段は、前記エンジン本体が減速中であり、且つ、前記浄化装置の温度が前記第2基準温度以上であるとともに前記第1基準温度より低く、かつ、発電要求がある場合において、発電要求が低い場合は前記エンジン側発電機によってのみ発電を実施し、発電要求が高い場合は前記エンジン側発電機に加えて前記タービン側発電機による発電を実施することを特徴とする排気駆動発電機を備えたエンジン。 In the engine provided with the exhaust drive generator according to claim 1 or 2,
The control means generates a power generation request when the engine body is decelerating, the temperature of the purification device is equal to or higher than the second reference temperature and lower than the first reference temperature, and there is a power generation request. An exhaust-driven generator characterized in that power generation is performed only by the engine-side generator when power is low, and power generation by the turbine-side power generator is performed in addition to the engine-side power generator when power generation demand is high. Engine equipped.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016109988A JP2017214893A (en) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | Engine mounted with exhaust-driven generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016109988A JP2017214893A (en) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | Engine mounted with exhaust-driven generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017214893A true JP2017214893A (en) | 2017-12-07 |
Family
ID=60576587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016109988A Abandoned JP2017214893A (en) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | Engine mounted with exhaust-driven generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017214893A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11306649B2 (en) | 2018-04-26 | 2022-04-19 | Ihi Corporation | Engine system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002089316A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-27 | Hitachi Ltd | Vehicular control device |
JP2004143997A (en) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Toyota Motor Corp | Controlling device of internal combustion engine having turbocharger with generator |
JP2011157881A (en) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | Control device of supercharger with motor |
JP2013536911A (en) * | 2010-09-06 | 2013-09-26 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | Power station |
-
2016
- 2016-06-01 JP JP2016109988A patent/JP2017214893A/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002089316A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-27 | Hitachi Ltd | Vehicular control device |
JP2004143997A (en) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Toyota Motor Corp | Controlling device of internal combustion engine having turbocharger with generator |
JP2011157881A (en) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | Control device of supercharger with motor |
JP2013536911A (en) * | 2010-09-06 | 2013-09-26 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | Power station |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11306649B2 (en) | 2018-04-26 | 2022-04-19 | Ihi Corporation | Engine system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4380674B2 (en) | Supercharging pressure control device | |
KR101490959B1 (en) | Control mehtod of turbochager | |
EP1464808B1 (en) | Control apparatus and control method for internal combustion engine | |
JP2013204428A (en) | Internal combustion engine control device including electric supercharger | |
JP2007303330A (en) | Control unit of internal combustion engine with turbocharger | |
WO2005085612A1 (en) | Control device for internal combustion engine with electrically driven supercharger | |
JP2013185506A (en) | Internal combustion engine | |
JP4023421B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2016188607A (en) | Internal combustion engine and supercharging method for the same | |
JP2005226501A (en) | Control device for internal combustion engine having supercharger with electric motor | |
JP2017214893A (en) | Engine mounted with exhaust-driven generator | |
JP2011080398A (en) | Control device for electric supercharger | |
JP6763488B2 (en) | Control method and control device for internal combustion engine for vehicles | |
JP2014169648A (en) | Supercharger control device for internal combustion engine | |
JP2018193899A (en) | Intake/exhaust structure of compressed natural gas engine | |
JP4168925B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2017214891A (en) | Engine with turbosupercharger | |
KR102237073B1 (en) | Engine system and control method for the same | |
JP6340629B2 (en) | Hybrid vehicle drive system | |
JP6323497B2 (en) | Turbocharged engine | |
JP2007278066A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5565378B2 (en) | Internal combustion engine control system | |
JP2017214890A (en) | Engine with turbosupercharger | |
JP2017214889A (en) | Engine with turbosupercharger | |
JP2018100647A (en) | Turbocharger control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171128 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20171226 |