JP2020094528A - Supercharging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のエンジンへ空気を過給する過給システムに関する。 The present invention relates to a supercharging system that supercharges air to a vehicle engine.
車両のエンジンには、アクセルペダルがオンされると燃料が噴射されるが、エンジンの出力を大きくする観点から、エンジンへ空気を過給する過給システムが搭載されている。過給システムは、例えば、排気ガスの流れを利用して圧縮機を駆動してエンジンに吸入される空気の密度を高くするターボチャージャーを有する。 Fuel is injected into the engine of the vehicle when the accelerator pedal is turned on, but from the viewpoint of increasing the output of the engine, a supercharging system that supercharges air to the engine is installed. The supercharging system includes, for example, a turbocharger that utilizes a flow of exhaust gas to drive a compressor to increase the density of air taken into the engine.
しかし、上記の排気ガスの流れを利用するターボチャージャーの場合には、アクセルペダルのオンに対しての過給開始までの応答遅れが発生する。そして、過給の応答遅れが発生すると、ドライバビリティの悪化や、排気ガス中の煤の増加等の悪影響を招く可能性がある。 However, in the case of the turbocharger that uses the above-described exhaust gas flow, a response delay occurs until the supercharging starts when the accelerator pedal is turned on. If a response delay of supercharging occurs, there is a possibility that adverse effects such as deterioration of drivability and increase of soot in exhaust gas may occur.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、過給の応答遅れを抑制することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to suppress a response delay of supercharging.
本発明の一の態様においては、車両のエンジンへ空気を過給する過給システムであって、吸気路に設けられ、前記エンジンへ流れる空気を過給する電動式の過給機と、前記車両の前方の状況を検出する前方検出部と、前記車両のアクセルペダルのオン又はオフを検出するペダル検出部と、前記アクセルペダルのオフが検出された状態で、前記前方検出部によって検出された前方の状況に基づいて前記過給機に過給させる過給制御部と、を備える、過給システムを提供する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a supercharging system for supercharging air to an engine of a vehicle, the electric supercharger being provided in an intake passage for supercharging air flowing to the engine, and the vehicle. Front detecting section for detecting a front situation of the vehicle, a pedal detecting section for detecting ON or OFF of an accelerator pedal of the vehicle, and a front detected by the front detecting section in a state where the accelerator pedal is OFF. And a supercharging control unit for supercharging the supercharger based on the above condition.
また、前記前方検出部は、走行中に前方の車両との車間距離を検出し、前記過給制御部は、走行中に前記アクセルペダルのオフが検出された状態で、前記車間距離が所定値よりも大きいと前記過給機に過給させることとしてもよい。 Further, the front detecting unit detects an inter-vehicle distance with a vehicle in front during traveling, and the supercharging control unit detects the inter-vehicle distance with a predetermined value in a state where the accelerator pedal is off during traveling. If it is larger than this, the supercharger may be supercharged.
また、前記過給制御部は、前記アクセルペダルのオフが検出された状態で、過給圧が所定圧力になるまで段階的に前記過給機に過給させ前記所定圧力を保持させることとしてもよい。 Further, the supercharging control unit may supercharge the supercharger stepwise until the supercharging pressure reaches a predetermined pressure in the state where the accelerator pedal is detected to be off, and keep the predetermined pressure. Good.
また、前記過給システムは、前記アクセルペダルのオフが検出された状態の前記過給機の過給状態を通知させる通知制御部を更に備えることとしてもよい。 Further, the supercharging system may further include a notification control unit that notifies the supercharging state of the supercharger in a state where the accelerator pedal is turned off.
また、前記通知制御部は、前記過給機の過給状態に応じて前記アクセルペダルの踏込みを促す情報を通知させることとしてもよい。 Further, the notification control unit may notify information that prompts the accelerator pedal to be depressed according to the supercharging state of the supercharger.
本発明によれば、過給の応答遅れを抑制できるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that a response delay of supercharging can be suppressed.
<過給システムの構成>
本発明の一の実施形態に係る過給システムの構成について、図1を参照しながら説明する。
<Structure of supercharging system>
The configuration of the supercharging system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、一の実施形態に係る過給システム1の構成を説明するための模式図である。過給システム1は、エンジンへ空気を過給するためのシステムであり、ここではトラック等の車両に搭載されている。過給システム1は、図1に示すように、エンジン10と、発電装置14と、吸気路20と、排気路30と、ターボチャージャー40と、電動過給機50と、通知部60と、加熱装置70と、検出部80と、制御装置90とを有する。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of a supercharging system 1 according to an embodiment. The supercharging system 1 is a system for supercharging air to the engine, and is mounted on a vehicle such as a truck here. As shown in FIG. 1, the supercharging system 1 includes an
エンジン10は、気筒(燃焼室)内に噴射された燃料と空気の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。エンジン10は、例えばディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、例えばガソリンエンジンであってもよい。エンジン10においては、空気が気筒内に吸入されると共に、燃焼後の排気ガスが気筒から排出される。
The
発電装置14は、ここではエンジン10と連結されたベルト14aを介して発電を行い、バッテリー16に電力を供給する。発電装置14は、ブレーキ回生(例えば、車両が下り坂を走行する際のブレーキ回生)時に、発電を行い、負荷となる電動過給機50や加熱装置70に電力を供給してもよい。なお、ブレーキ回生時には、エンジン10内に燃料が噴射されない。
The
吸気路20は、エンジン10へ吸入される空気が流れる通路である。吸気路20には、エアクリーナー22と、CAC(Charge Air Cooler)24と、バルブ26と、CAC28が設けられている。なお、ターボチャージャー40のコンプレッサ44及び電動過給機50も、吸気路20に設けられている。
The
エアクリーナー22は、空気中の異物を除去する。CAC24は、コンプレッサ44で圧縮されて温度が上昇した空気を冷却する。バルブ26は、電動過給機50を迂回する迂回路26aに設けられた開閉弁であり、開いた際に空気が迂回路26aを流れる。CAC28は、電動過給機50よりもエンジン10側に設けられ、例えば電動過給機50で圧縮された空気を冷却する。
The
排気路30は、エンジン10の排気ガスが流れる通路である。排気路30には、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)32と、DPF(Diesel Particulate Filter)33と、噴射部35と、SCR(Selective Catalytic Reduction)36と、還流路38が設けられている。ターボチャージャー40のタービン42及び加熱装置70も、排気路30に設けられている。
The
DOC32は、ディーゼル用酸化触媒であり、タービン42を通過した排気ガスの炭化水素を効率的に酸化して排気ガスの温度を上昇させる。DPF33は、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するフィルターである。噴射部35は、アンモニアとなる尿素水を排気路30に噴射する。SCR36は、排気ガス中のNOxとアンモニアとを反応させて、無害な窒素と水に還元させる。還流路38は、エンジン10から排出された排気ガスの一部を吸気路20に還流させる通路である。還流路38には、排気ガスを冷却する冷却部38aと、排気ガスの還流量を調整するためのバルブ38bとが設けられている。
The
ターボチャージャー40は、排気ガスの流れを利用して空気の密度を高くする過給機である。ターボチャージャー40は、排気路30に設けられたタービン42と、吸気路20に設けられたコンプレッサ44とを有する。タービン42は、排気ガスのエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ44は、タービン42に連結軸を介して連結されている。コンプレッサ44がタービン42と共に回転することで、空気が圧縮される。
The
電動過給機50は、エンジン10へ流れる空気を過給する電動式の過給機であり、ターボチャージャー40とは別に設けられている。電動過給機50は、吸気路20においてエンジン10の上流に設けられている。電動過給機50は、バッテリー16や発電装置14から電力を受けて回転するモータ51を有する。すなわち、電動過給機50は、排気ガスを利用せずに、空気を圧縮してエンジン10へ供給する。
The
通知部60は、車両の運転者に各種情報を通知する。例えば、通知部60は、点灯、音声出力、バーグラフ等の図形や文字の表示によって、運転者に通知を行う。詳細は後述するが、通知部60は、アクセルペダルのオン前の電動過給機50による過給時に、過給状態を運転者に通知する。これにより、運転者は、アクセルペダルを踏み込んでいないのに電動過給機50が過給していることを、容易に把握できる。
The
加熱装置70は、排気ガスを加熱する加熱部であり、排気路30においてSCR36の上流側に設けられている。加熱装置70は、例えば電気ヒータであり、バッテリー16や発電装置14から電力を受けて排気ガスを加熱する。これにより、加熱装置70によって加熱されて温度が上昇した排気ガスが、SCR36を通過することになる。
The
検出部80は、車両の状態や、周囲の状況等を検出する。例えば、検出部80は、車両のアクセルペダルのオン又はオフを検出したり、車両の前方の状況を検出したりする。また、検出部80は、排気路30の排気ガスの圧力を検出する。検出部80の検出結果は、制御装置90に出力される。
The
制御装置90は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置(Electric Control Unit)である。制御装置90は、前述した各装置の動作を制御する。
The
本実施形態では、制御装置90は、アクセルペダルのオフが検出された状態で、車両の前方の状況に基づいて電動過給機50の動作を制御する。すなわち、制御装置90は、検出部80が検出した車両の前方の状況に基づいて、電動過給機50による過給を制御する。また、制御装置90は、電動過給機50による過給状態を、通知部60に通知させる。
In the present embodiment, the
図2は、検出部80及び制御装置90の詳細を説明するためのブロック図である。図2に示すように、検出部80は、前方検出部82と、ペダル検出部84とを有する。また、制御装置90は、過給制御部92と、通知制御部94とを有する。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the details of the
前方検出部82は、車両の前方の状況を検出する。例えば、前方検出部82は、車両の前部に設けられたカメラによって、車両の前方の状況を検出する。また、前方検出部82は、地図情報を取得し、地図情報から前方の状況(例えば、道路の勾配等)を検出してもよい。
The
前方検出部82は、例えばレーダー等によって、前方の車両との車間距離を検出する。前方検出部82は、走行中に、前方の車両との車間距離を検出する。ただし、これに限定されず、前方検出部82は、例えば交通信号機で停止中に、前方の車両との車間距離を検出してもよい。
The
ペダル検出部84は、車両のアクセルペダル65のオン又はオフを検出する。すなわち、ペダル検出部84は、運転者がアクセルペダル65を踏み込んだ場合にはアクセルペダル65のオンを検出し、運転者がアクセルペダル65を踏み込んでいない場合にはアクセルペダル65のオフを検出する。
The
過給制御部92は、ターボチャージャー40や電動過給機50による過給を制御する。本実施形態では、過給制御部92は、アクセルペダル65のオフが検出された状態で、前方検出部82によって検出された前方の状況に基づいて電動過給機50に過給させる。例えば、過給制御部92は、車両の前方が登坂になっていると検出された場合に、電動過給機50に過給させる。これにより、登坂を走行するためのアクセルペダル65のオン時の過給遅れを抑制できるので、ドライバビリティの低下を抑制できる。また、電動過給機50によって早期に過給されるので、アクセルペダル65のオン直後の燃焼噴射時の空気不足に起因する煤の発生を抑制できる。
The supercharging
過給制御部92は、走行中にアクセルペダル65のオフが検出された状態で、車間距離が所定値よりも大きいと電動過給機50に過給させる。車間距離が大きい場合には、運転者がアクセルペダル65をオンする可能性が高い。そこで、車間距離が大きい場合には、事前に電動過給機50で過給しておくことで、アクセルペダル65のオン時の応答遅れを抑制できる。
The supercharging
過給制御部92は、アクセルペダル65のオフが検出された状態で、過給圧が所定圧力になるまで段階的に電動過給機50に過給させ所定圧力を保持させる。これにより、過給圧を保持しておくことで、アクセルペダル65がオン時の応答遅れを有効に抑制できる。
The supercharging
通知制御部94は、通知部60による通知を制御する。通知制御部94は、電動過給機50が過給する際の過給状態を通知させる。例えば、通知制御部94は、アクセルペダル65のオフが検出された状態の電動過給機50の過給状態を通知させる。通知制御部94は、電動過給機50による過給が開始されると、直ぐに通知させてもよい。
The
通知制御部94は、電動過給機50による過給圧の大きさに応じて、通知態様を異ならせてもよい。例えば、通知部60がバーグラフを示す際には、通知制御部94は、過給圧の大きさに応じてバーの長さを調整する。また、通知制御部94は、過給圧の大きさに応じて、通知部60が出力する音声の音量を変更してもよい。通知制御部94が上記の通知を行うことで、運転者がアクセルペダル65を踏み込んでいない状態で過給されている際に、運転者は、過給が行われていることを容易に把握できる。
The
通知制御部94は、電動過給機50の過給状態(例えば過給圧)に応じてアクセルペダル65の踏込みを促す情報を通知させる。例えば、通知制御部94は、過給圧が低い場合には少ない踏込み量を示す情報を通知させ、過給圧が高い場合には多い踏込み量を示す情報を通知させる。これにより、運転者は、現状の過給圧に対して、最適な踏込み量だけアクセルペダル65を踏込むことになるので、ドライバビリティが向上する。
The
<過給システムの動作例>
上述した過給システム1の動作例について、図3を参照しながら説明する。
<Operation example of supercharging system>
An operation example of the supercharging system 1 described above will be described with reference to FIG.
図3は、過給システム1の動作例を説明するためのフローチャートである。図3に示す処理は、制御装置90のCPUがプログラムを実行することで実現される。
FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation example of the supercharging system 1. The processing illustrated in FIG. 3 is realized by the CPU of the
図3の処理は、一例として、車両が停止しており、アクセルペダル65がオフ状態であるところから開始される。また、ここでは、ターボチャージャー40や電動過給機50によって空気が過給されていないものとする。
As an example, the process of FIG. 3 is started when the vehicle is stopped and the
まず、制御装置90は、前方検出部82によって車両の前方の状況を検出する(ステップS102)。すなわち、前方検出部82は、カメラやレーダー等によって、車両の前方の状況を検出する。
First, the
次に、制御装置90は、検出した前方の状況に基づいて、電動過給機50による過給を行う(ステップS104)。具体的には、制御装置90の過給制御部92は、電動過給機50によって所定の過給圧になるまで段階的に過給する。そして、過給制御部92は、所定の過給圧を保持する。
Next, the
次に、制御装置90は、電動過給機50による過給状態を通知させる(ステップS106)。具体的には、通知制御部94は、電動過給機50による過給が開始されると、通知部60を介して運転者に過給状態を通知させる。これにより、運転者にアクセルペダル65を踏み込むことを促すことができる。
Next, the
次に、制御装置90は、ペダル検出部84によってアクセルペダル65のオンが検出されたか否かを判定する(ステップS108)。そして、ステップS108でアクセルペダル65がオンされたと検出された場合には(Yes)、制御装置90は、エンジン10内に燃料を噴射させる(ステップS110)。すなわち、所定の過給圧が保持された状態で、燃料が噴射される。
Next, the
その後、制御装置90は、検出部80によって排気ガスの圧力が所定値よりも高くなると、ターボチャージャー40による過給が可能と判断し、電動過給機50に代えてターボチャージャー40によって過給を行う(ステップS112)。
After that, when the pressure of the exhaust gas becomes higher than a predetermined value by the
<本実施形態における効果>
上述した過給システム1は、吸気路20に設けられた電動過給機50と、車両の前方を検出する前方検出部82とを備える。そして、過給システム1は、アクセルペダル65のオフが検出された状態で、前方検出部82によって検出された前方の状況に基づいて電動過給機50に過給させる。
すなわち、運転者がアクセルペダル65を踏み込む前に、車両の前方の状況(例えば、前方が登坂である場合や、前方の車両との車間距離が大きい場合)に応じて、電動過給機50によって過給が行われる。これにより、例えば前方の登坂を走行するためのアクセルペダル65のオン時の過給遅れを抑制できるので、ドライバビリティの低下を抑制できる。また、電動過給機50によって早期に過給されるので、アクセルペダル65のオン直後の燃焼噴射時の空気不足に起因する煤の発生を抑制できる。
<Effects of this embodiment>
The supercharging system 1 described above includes the
That is, before the driver depresses the
なお、上記では、過給システム1は、車両のエンジンへ空気を過給することとしたが、これに限定されない。例えば、過給システム1は、発電装置等に搭載された定置式エンジンへ空気を過給し、又は建設機械や船舶等の産業装置に搭載されたエンジンに空気を過給してもよい。 In the above description, the supercharging system 1 supercharges air to the engine of the vehicle, but the present invention is not limited to this. For example, the supercharging system 1 may supercharge air to a stationary engine mounted on a power generator or the like, or may supercharge air to an engine mounted on an industrial device such as a construction machine or a ship.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. is there. For example, the specific embodiment of the distribution/integration of the device is not limited to the above-described embodiment, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed/integrated in arbitrary units to be configured. You can Further, a new embodiment that occurs due to an arbitrary combination of a plurality of embodiments is also included in the embodiment of the present invention. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment.
1 過給システム
10 エンジン
20 吸気路
50 電動過給機
65 アクセルペダル
82 前方検出部
84 ペダル検出部
92 過給制御部
94 通知制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
吸気路に設けられ、前記エンジンへ流れる空気を過給する電動式の過給機と、
前記車両の前方の状況を検出する前方検出部と、
前記車両のアクセルペダルのオン又はオフを検出するペダル検出部と、
前記アクセルペダルのオフが検出された状態で、前記前方検出部によって検出された前方の状況に基づいて前記過給機に過給させる過給制御部と、
を備える、過給システム。 A supercharging system for supercharging air to a vehicle engine,
An electric supercharger provided in the intake passage for supercharging the air flowing to the engine,
A front detector that detects the situation in front of the vehicle,
A pedal detection unit for detecting ON or OFF of the accelerator pedal of the vehicle,
A supercharging control unit for supercharging the supercharger based on a front situation detected by the front detection unit in a state where the accelerator pedal is turned off,
A supercharging system.
前記過給制御部は、走行中に前記アクセルペダルのオフが検出された状態で、前記車間距離が所定値よりも大きいと前記過給機に過給させる、
請求項1に記載の過給システム。 The front detecting unit detects the inter-vehicle distance with the vehicle in front while traveling,
The supercharging control unit causes the supercharger to supercharge when the inter-vehicle distance is larger than a predetermined value in a state where the accelerator pedal is turned off during traveling.
The supercharging system according to claim 1.
請求項1又は2に記載の過給システム。 The supercharging control unit gradually supercharges the supercharger to maintain the predetermined pressure until the supercharging pressure reaches a predetermined pressure in a state in which the accelerator pedal is turned off.
The supercharging system according to claim 1.
請求項1から3のいずれか1項に記載の過給システム。 Further comprising a notification control unit for notifying a supercharged state of the supercharger in a state where the accelerator pedal is detected to be off,
The supercharging system according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の過給システム。
The notification control unit notifies the information that prompts the accelerator pedal to be depressed according to the supercharging state of the supercharger,
The supercharging system according to claim 4.
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DE102021113671A1 (en) | 2020-05-29 | 2021-12-02 | Shimano Inc. | CONTROL DEVICE AND GEAR SYSTEM |
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