JP2819784B2 - ブースト圧制御装置 - Google Patents

ブースト圧制御装置

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JP2819784B2 JP2153479A JP15347990A JP2819784B2 JP 2819784 B2 JP2819784 B2 JP 2819784B2 JP 2153479 A JP2153479 A JP 2153479A JP 15347990 A JP15347990 A JP 15347990A JP 2819784 B2 JP2819784 B2 JP 2819784B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はターボチャージャの回転軸に配置した電動−
発電機となる回転電機への通電を制御して車両の発進時
のエンジンへの過給気を制御するターボチャージャのブ
ースト圧制御装置に関する。
(従来の技術) エンジンの排気エネルギーをタービンに導いて高速回
転させ、タービン軸に接続したコンプレッサを駆動して
エンジンに過給気を圧送するターボチャージャが広く使
用されている。
そして、この種のターボチャージャの回転軸に電動−
発電機となる回転電機を配置し、車両の発進準備完了を
検知する手段からの信号により、回転電機を電動駆動し
て吸気圧を上昇させ、発進時のエンジンに圧送するター
ボチャージャの制御装置が本出願人によって昭和63年特
許願第275301号として提案されている。
(発明が解決しようとする課題) 上述の特許願における提案では、登坂路においての車
両の発進のように、エンジンが低回転で大きなトルクを
要する場合では、タイミングよくエンジンへの過給圧を
上昇させれば坂道発進は可能となるが、ブースト圧上昇
のタイミングが遅れると、過給作動を助勢する回転電機
への供給電力を増加しても、ブースト圧の上昇が不十分
となって、積荷の満載状態の大型車両などでは坂道発進
が不能となる虞を生ずる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は勾配の急な坂道においても、エンジンへ
の送気のブースト圧上昇のタイミングを計ることによ
り、車両の坂道発進を容易にしようとするブースト圧制
御装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 上述の目的を達成するために本発明によれば、エンジ
ンの排気流路に設けたタービンと、吸気流路に設けられ
タービントルクにより駆動されるコンプレッサと、該コ
ップレッサを回転駆動する回転電機とを有するターボチ
ャージャのブースト圧制御装置において、登り坂道の傾
斜角が所定値を越えたことを検出する傾斜角検出手段
と、車速の減速時に車両速度が所定値以下に到達したこ
とを検知する車速検知手段と、前記傾斜角検出手段と車
速検知手段との出力信号の論理積が得られたとき前記回
転電機を駆動してコンプレッサを作動せしめる制御手段
とを有するブースト圧制御装置と、エンジンの排気流路
に設けたタービンと、吸気流路に設けられタービントル
クにより駆動されるコンプレッサと、該コンプレッサを
回転駆動する回転電機とを有するターボチャージャのブ
ースト圧制御装置において登り坂道の傾斜角が所定値を
越えたことを検出する傾斜角検出手段と、車速の減速時
に車両速度が所定値以下に到達したことを検知する車速
検知手段と、タービンブレードへの排気流吹出口の面積
を狭める絞り手段と、コンプレッサからの流出空気量を
制限する流出空気量制限手段と、前記傾斜角検出手段と
車速検知手段との出力信号の論理積が得られたとき、前
記絞り手段と空気量制限手段とを動作せしめるとともに
前記回転電機を駆動してコンプレッサを作動せしめる制
御手段とを有するブースト圧制御装置が提供される。
(作用) 本発明では、路面の急勾配な坂道の発進に際しては、
その勾配の度合や停止前の車速から停車を判断し、ター
ボチャージャに流入する排気流路を細めて流速を増すと
ともにコンプレッサからエンジンへの給気の流路を絞っ
て負荷を減少させ、この状態で回転電機を駆動して早期
にフライングブーストアップを開始させる。そして、ア
クセル開度やその後の車速などに基づいて回転電機の駆
動や、両流路の制御を解除する。
(実施例) つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
第1図は本発明にかかるブースト圧制御装置の一実施
例を示す構成ブロック図である。
同図において、1はエンジンであり、その排気管11と
吸気管12にはターボチャージャ2が接続され、該ターボ
チャージャ2はエンジン1の排気ガスエネルギーにより
駆動されるタービン21と、該タービントルクにより駆動
されてエンジン1に過給気を圧送するコンプレッサ22と
を備えている。
そして、ターボチャージャ2のタービンスクロール23
に連通する排気流路13の途中には、該流路を大流路131
と小流路132とに2分する隔壁14が配置され、タービン
スクロール23の大スクロール231および小スクロール232
にそれぞれ排気ガスを導くように形成されている。な
お、15は上述の大流路131に設けられ流路を切換えて排
気流路を狭める絞り手段となる切換バルブであり、バル
ブアクチュエータ151に操作されて大流路131の開閉を行
うもので、切換バルブ15の閉鎖時には排気ガスは小流路
132を介して小スクロール232に送出され、排気ガス量が
少ない場合でもタービン21への流速が早められてタービ
ン21を効率よく駆動するように構成されている。
一方、ターボチャージャ2から吸気管12に接続される
吸気流路にはコンプレッサからの流出空気量を絞る流出
空気量制限手段となる絞り弁16が配置されて、その閉弁
によりコンプレッサ22の仕事量を減ずるように構成さ
れ、また、この際のエンジン1の吸気路における絞り弁
16とエンジン1の吸気口との間には、バイパス弁17を有
する吸気バイパス路18が取付けられ、絞り弁16の作動時
には該吸気バイパス路18を介してエンジン1が吸気す
る。なお、これらの絞り弁16およびバイパス弁17の開閉
制御は、後述するコントローラの指令に応じて作動する
絞り弁アクチュエータ161、およびバイパス弁アクチュ
エータ171によりそれぞれ制御されるものである。
3は回転電機で電動機または発電機として作動するも
のであり、ターボチャージャ2の回転軸に取付けられて
いる。そして、バッテリ4を電源として電力が供給され
ると電動機として作動してコンプレッサ22を付勢し、そ
の圧気動作を助勢して過給気圧を上昇させる。また、エ
ンジン1からの排気エネルギーが大きいときは発電機と
して作動し、排気エネルギーを電力として回収し、該電
力は電力変換器41を介してバッテリ4を充電するように
構成されている。
電力変換器41はインバータとコンバータとを備えた交
直両方向変換器からなり、発電作動時の回転電機3の交
流出力を入力して、バッテリ4を充電する直流電力に変
換したり、またはバッテリ4からの電力を回転電機3に
供給するときは、その直流電力をコントローラ5からの
指令によって所定の交流電力に変換するものである。
6はアクセスペダルで、その踏込量を検出する踏込量
センサ61が取付けられ、7はブレーキペダルで、ブレー
キセンサ71が取付けられている。また、8は車両に接地
された傾斜角検出手段となる勾配センサで、路面の傾斜
角度が検知できるもの、9は車速を検出する車速検知手
段となる車速センサで、これらの踏込量センサ61、ブレ
ーキセンサ71、勾配センサ8および車速センサ9からの
それぞれの検出信号はコントローラ5の入力回路に接続
されている。なお10はサイドブレーキセンサであり、サ
イドブレーキが操作されたか否かの信号を発するもので
ある。
コントローラ5はマイクロコンピュータからなり、演
算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順な
どを格納する各種メモリ、入力/出力回路などを備えて
いる。そして入力回路には前記の踏込量センサ61、ブレ
ーキセンサ71、勾配センサ8、車速センサ9またはサイ
ドブレーキセンサ10などからの検出信号の他、回転電機
3の回転数が検知できる周波数信号などが入力されるよ
うに接続され、出力回路には前述の各種のバルブや弁の
アクチュエータや電力変換器41への指令ラインなどが結
線されている。
第2図はこのように構成された本実施例の作動の一例
を示す処理フロー図雨であり、同図を用いて本実施例の
作動を説明する。
まず、ステップ1にては車両に設けた勾配センサ8か
らの信号によって、路面の傾斜角Tanを計測し、ステッ
プ2ではその傾斜角と、本実施例が適用される所定勾配
角Tとを比較し、計測した傾斜角が大きいときはステ
ップ3に進み、車速センサ9からの信号をチェックして
車速が2Km/hの以下の場合は車両の停車直前と判断し、
ステップ4からステップ7のフローにしたがい、回転電
機3の電動駆動によるフライングブーストアップを早期
に開始する。
そしてこの場合、ステップ4ではバルブアクチュエー
タ151に指令して切換バルブ15を閉じ、排気の流路を小
スクロール232のみに通じて流速を早め、タービン21を
効率よく駆動させる。そしてステップ5,6ではバイパス
弁アクチュエータ171と絞り弁アクチュエータ161に指令
し、バイパス弁17を開いてエンジン1への吸気を確保す
るとともに絞り弁16によりターボチャージャ2からの吸
気流路を閉じさせ、ステップ7で電力変換器41に指令し
てバッテリ4からの電力によって回転電機3を電動駆動
し、停車前からフライングブーストアップを開始させ
る。
このようにステップ7でフライングブーストアップを
開始後は、ステップ8にてアクセルペダル6の踏込量セ
ンサ61からの信号をチェックし、アクセル開度が50%以
上の場合は車両の再発進と判断してステップ11に移って
フライングブーストアップを中止する。そしてステップ
12からステップ14のフローによって、切換バルブ15を開
いて大スクロール231にも排気を通じてエンジン排圧の
上昇を防ぎ、絞り弁16の開制御、バイパス弁17の閉制御
を行ってステップ15における通常の制御に移行すること
になる。
前述のステップ8でアクセル開度が50%に未達の場合
はステップ9に移り、車速が5Km/h以上の場合や、車速
が5Km/h以下の場合でもステップ10で加速モードと判断
されると、ステップ11に進んで回転電機3への通電を断
ってフライングブーストアップを中止する。
なお、ステップ10にて加速モードでなく、車両が停止
し(ステップ16)、ブレーキ7が踏まれ、さらにサイド
ブレーキ10が操作された場合は、継続的な駐車と判断
し、ステップ17,18からステップ11に進んでフライング
ブーストアップが中止されることになる。そして、ステ
ップ16からステップ18の間にて、いずれかが否の場合は
最初のステップ1からのフローに戻って勾配角の計測
や、車速のチェックが行われ、この間、所定勾配角T
以下の場合や車速が2Km/h以上の場合には、ステップ11
に進み、フライングブーストアップは行われない。
以上、本発明を上述の実施例を用いて説明したが、本
発明の主旨の範囲内で例えば排気流路に隔壁や切換バル
ブを設けたツインスクロール方式を除いたり、または吸
気側の絞り弁制御を除いて本実施例に準じたターボチャ
ージャの制御を行うなどの変形や応用が可能であり、こ
れらの変形や応用は本発明の範囲から排除するものでは
ない。
(発明の効果) 上述のように本発明によれば、回転電機付ターボチャ
ージャを備えた車両による坂道発進に際しては、登坂路
の勾配や停止前の車速によって停車の判断を行い、ター
ボチャージャに流入する排気流路を細めて排気流速を増
すとともにコンプレッサからエンジンへの給気の流路を
絞って圧気負荷を減少させ、この状態で回転電機に通電
して早期にフライングブーストアップを開始させる。
したがって、停車前からコンプレッサの助勢が行われ
るので、早期にブースト圧が上昇し、積荷の多い車両で
も坂道発進が容易に行われるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかるブースト圧制御装置の一実施例
を示す構成ブロック図、第2図は本実施例の作動の一例
を示す処理フロー図である。 1……エンジン、2……ターボチャージャ、3……回転
電機、5……コントローラ、6……アクセスペダル、8
……勾配センサ、9……車速センサ、13……排気流路、
15……切換バルブ、16……絞り弁、21……タービン、22
……コンプレッサ、132……小流路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気流路に設けたタービンと、
    吸気流路に設けられタービントルクにより駆動されるコ
    ンプレッサと、該コンプレッサを回転駆動する回転電機
    とを有するターボチャージャのブースト圧制御装置にお
    いて、登り坂道の傾斜角が所定値を越えたことを検出す
    る傾斜角検出手段と、車速の減速時に車両速度が所定値
    以下に到達したことを検知する車速検知手段と、前記傾
    斜角検出手段と車速検知手段との出力信号の論理積が得
    られたとき前記回転電機を駆動してコンプレッサを作動
    せしめる制御手段とを有することを特徴とするブースト
    圧制御装置。
  2. 【請求項2】エンジンの排気流路に設けたタービンと、
    吸気流路に設けられタービントルクにより駆動されるコ
    ンプレッサと、該コンプレッサを回転駆動する回転電機
    とを有するターボチャージャのブースト圧制御装置にお
    いて、登り坂道の傾斜角が所定値を越えたことを検出す
    る傾斜角検出手段と、車速の減速時に車両速度が所定値
    以下に到達したことを検知する車速検知手段と、タービ
    ンブレードへの排気流吹出口の面積を狭める絞り手段
    と、コンプレッサからの流出空気量を制限する流出空気
    量制限手段と、前記傾斜角検出手段と車速検知手段との
    出力信号の論理積が得られたとき、前記絞り手段と空気
    量制限手段とを動作せしめるとともに前記回転電機を駆
    動してコンプレッサを作動せしめる制御手段とを有する
    ことを特徴とするブースト圧制御装置。
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