JP2020094529A

JP2020094529A - 過給システム

Info

Publication number: JP2020094529A
Application number: JP2018232412A
Authority: JP
Inventors: 光伊東; Hikari Ito
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18

Abstract

【課題】荷重変動に適した過給を行う。【解決手段】車両のエンジン１０へ空気を過給する過給システム１は、吸気路２０に設けられ、エンジン１０へ流れる空気を過給する電動過給機５０と、車両の車輪への荷重の作用状態を検出する荷重検出部８２と、荷重検出部８２が検出した荷重の作用状態に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する過給制御部９６とを備える。【選択図】図１

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。

車両には、例えばエンジンの出力を大きくする観点から、エンジンへ流れる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。

特開２０１７−８８３８号公報

ところで、車両には荷物等が積載されるが、積載状態（例えば積載量や積載重心位置）によっては、車両の車輪に作用する荷重が変動する。そして、荷重変動を考慮せずに過給を行うと、例えば車輪が空転してしまい、ドライバビリティの悪化等を招くおそれがある。

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、荷重変動に適した過給を行うことを目的とする。

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、前記車両の車輪への荷重の作用状態を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態に基づいて、前記過給機による過給を制御する過給制御部と、を備える、過給システムを提供する。

また、前記過給システムは、前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態に基づいて、前記車両の積載物の積載量を取得する積載状態取得部を更に備え、前記過給制御部は、前記積載状態取得部が取得した前記積載量に基づいて、前記過給機による過給を制御することとしてもよい。

また、前記過給システムは、前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態に基づいて、前記車両の積載物の積載重心位置を取得する積載状態取得部を更に備え、前記過給制御部は、前記積載状態取得部が取得した前記積載重心位置に基づいて、前記過給機による過給を制御することとしてもよい。

また、前記過給システムは、前記車両が走行する走行環境を取得する環境情報取得部を更に備え、前記過給制御部は、前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態と、前記環境情報取得部が取得した前記走行環境とに基づいて、前記過給機による過給を制御することとしてもよい。

本発明によれば、積載状態に適した過給を行うことができるという効果を奏する。

本発明の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。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。荷重センサ８２ａを説明するための模式図である。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。

＜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。

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、加熱装置７０と、検出部８０と、制御装置９０とを有する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

検出部８０は、車両の状態や、車両の周囲の状況等を検出する。検出部８０は、車両の車輪（前輪と後輪）に作用する荷重の作用状態を検出する。また、検出部８０は、車両の前方の状況を検出したりする。検出部８０の検出結果は、制御装置９０に出力される。

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。

本実施形態では、詳細は後述するが、制御装置９０は、車両の車輪への荷重の作用状態に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。例えば、制御装置９０は、検出部８０が検出した荷重の作用状態に基づいて、電動過給機５０による過給圧を制御する。

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、荷重検出部８２を有する。また、制御装置９０は、積載状態取得部９２と、環境情報取得部９４と、過給制御部９６とを有する。

荷重検出部８２は、車両の車輪（前輪及び後輪）への荷重の作用状態を検出する。例えば、荷重検出部８２は、車両に積載された積載物により車輪に作用する荷重や、車両が旋回する際に車輪に作用する荷重を検出する。荷重検出部８２は、ここでは、車輪に作用する荷重の大きさを検出する荷重センサを有する。

図３は、荷重センサ８２ａを説明するための模式図である。荷重センサ８２ａは、例えばロードセルであり、前輪１９の軸１９ａと駆動輪である後輪１８の軸１８ａとにそれぞれ取り付けられている。すなわち、４つの荷重センサ８２ａが、前輪１９及び後輪１８に作用する荷重を検出することで、車両の左右・前後に作用する荷重状態を検出できる。

積載状態取得部９２は、車両に積載された積載物の積載状態に関する情報を取得する。例えば、積載状態取得部９２は、荷重検出部８２が検出した荷重の作用状態に基づいて、車両の積載物の積載量を取得する。すなわち、積載状態取得部９２は、４つの荷重センサ８２ａが検出した荷重の大きさから、積載物の積載量を取得する。これにより、積荷の上げ下ろしの頻度が多いトラックの積載量を適切に取得できる。

また、積載状態取得部９２は、荷重検出部８２が検出した荷重の作用状態に基づいて、車両の積載物の積載重心位置を取得する。すなわち、積載状態取得部９２は、４つの荷重センサ８２ａの各々が検出した荷重の差から、積載物の積載重心位置を取得する。これにより、積荷の上げ下ろしによって車両内の積荷の位置が変わっても、積載重心位置を適切に取得できる。

環境情報取得部９４は、車両の周囲の状況に関する情報を取得する。環境情報取得部９４は、車両が走行する走行環境に関する環境情報を取得する。環境情報取得部９４は、例えば地図情報を取得し、取得した地図情報から車両が接近する道路の前方の状況（例えば、道路の勾配や路面状態）を取得してもよい。

過給制御部９６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９６は、荷重検出部８２が検出した荷重の作用状態に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。例えば、過給制御部９６は、車輪に作用する荷重が大きい場合には、電動過給機５０による過給圧を大きくし、車輪に作用する荷重が小さい場合には、電動過給機５０による過給圧を小さくする。これにより、車両の車輪に作用するトラクションをコントロールして、車輪の空転を抑制できる。また、電動過給機５０によって早期に過給されるので、エンジン１０内への燃料噴射時の空気不足に起因する煤の発生を抑制できる。

過給制御部９６は、積載状態取得部９２が取得した積載状態に基づいて、電動過給機５０の過給を制御する。過給制御部９６は、積載状態取得部９２が取得した積載量に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。例えば、過給制御部９６は、積載量が所定値よりも多い場合には、電動過給機５０による過給圧を高くし、積載量が所定値よりも少ない場合には、電動過給機５０による過給圧を低くする。この際、過給制御部９６は、例えば、積載量と過給圧の対応関係を示すＭＡＰに基づいて、電動過給機５０の過給を制御してもよい。

過給制御部９６は、積載状態取得部９２が取得した積載重心位置に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。例えば、過給制御部９６は、駆動輪（後輪１８）に対する積載重心位置に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。一例として、過給制御部９６は、積載重心位置の後輪１８からの距離が閾値以下の場合には、電動過給機５０による過給圧を高くし、積載重心位置の後輪１８からの距離が閾値よりも大きい場合には、電動過給機５０による過給圧を低くする。これにより、駆動輪である後輪１８に作用するトラクションを適切にコントロールして、駆動輪の空転を抑制できる。

過給制御部９６は、環境情報取得部９４が取得した走行環境に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。例えば、過給制御部９６は、車両が登坂に接近する場合には、電動過給機５０による過給圧を高くさせる。これにより、車両が登坂を走行する際の過給遅れを抑制でき、この結果ドライバビリティの低下を抑制できる。

なお、過給制御部９６は、積載状態取得部９２が取得した積載状態、及び環境情報取得部９４が取得した走行環境に基づいて、電動過給機５０による過給を制御してもよい。例えば、過給制御部９６は、路面が滑りやすく、かつ積載重心位置が駆動輪である後輪１８から前方へ離れている場合には、後輪１８の空転を防止するために、電動過給機５０による過給圧を低くする。

＜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４を参照しながら説明する。

図４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４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。

図４の処理では、車両が積載物を積載した状態で走行しているものとする。
まず、制御装置９０の荷重検出部８２が、車両の車輪への荷重の作用状態を検出する（ステップＳ１０２）。すなわち、荷重センサ８２ａが、前輪１９及び後輪１８に作用する荷重を検出する。

次に、積載状態取得部９２は、荷重検出部８２が検出した荷重の作用状態に基づいて、車両の積載物の積載状態に関する情報を取得する（ステップＳ１０４）。例えば、積載状態取得部９２は、４つの荷重センサ８２ａが検出した荷重から、積載物の積載量や積載物の積載重心位置を取得する。

次に、環境情報取得部９４は、車両が走行する走行環境に関する環境情報を取得する（ステップＳ１０６）。例えば、環境情報取得部９４は、地図情報等に基づいて、車両が走行する道路（例えば、登坂）の勾配情報や路面情報を取得する。なお、ステップＳ１０６の処理は、ステップＳ１０４の処理と同じタイミングで行われてもよい。

次に、過給制御部９６は、ステップＳ１０４で取得した積載情報や、ステップＳ１０６で取得した環境情報に基づいて、電動過給機５０による過給圧を設定する（ステップＳ１０８）。例えば、過給制御部９６は、積載量が所定値よりも多い場合には、電動過給機５０による過給圧を高くし、積載量が所定値よりも少ない場合には、電動過給機５０による過給圧を低くする。

次に、過給制御部９６は、ステップＳ１０８で設定した過給圧に基づいて、電動過給機５０による過給を行う（ステップＳ１１０）。なお、過給制御部９６は、過給圧を高く設定した場合には、ターボチャージャー４０に過給させつつ、電動過給機５０に過給をアシストさせてもよい。

＜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、車両の車輪への荷重の作用状態を検出する荷重検出部８２とを備える。そして、過給システム１は、荷重検出部８２が検出した荷重の作用状態に基づいて、電動過給機５０による過給を制御する。例えば、過給制御部９６は、車輪に作用する荷重が大きい場合には、電動過給機５０による過給圧を大きくし、車輪に作用する荷重が小さい場合には、電動過給機５０による過給圧を小さくする。
上記の構成により、車両の車輪に作用するトラクションをコントロールして、車輪の空転を抑制でき、この結果、車両のドライバビリティを向上できる。また、電動過給機５０によって早期に過給されるので、エンジン１０内への燃料噴射時の空気不足に起因する煤の発生を抑制できる。

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。

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。

１過給システム
１０エンジン
１８後輪
１９前輪
２０吸気路
５０電動過給機
８２荷重検出部
９２積載状態取得部
９４環境情報取得部
９６過給制御部

Claims

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、
前記車両の車輪への荷重の作用状態を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態に基づいて、前記過給機による過給を制御する過給制御部と、
を備える、過給システム。
前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態に基づいて、前記車両の積載物の積載量を取得する積載状態取得部を更に備え、
前記過給制御部は、前記積載状態取得部が取得した前記積載量に基づいて、前記過給機による過給を制御する、
請求項１に記載の過給システム。
前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態に基づいて、前記車両の積載物の積載重心位置を取得する積載状態取得部を更に備え、
前記過給制御部は、前記積載状態取得部が取得した前記積載重心位置に基づいて、前記過給機による過給を制御する、
請求項１又は２に記載の過給システム。
前記車両が走行する走行環境を取得する環境情報取得部を更に備え、
前記過給制御部は、前記荷重検出部が検出した前記荷重の作用状態と、前記環境情報取得部が取得した前記走行環境とに基づいて、前記過給機による過給を制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の過給システム。