JP2819785B2 - ターボチャージャの制御装置 - Google Patents
ターボチャージャの制御装置Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
- F02B37/10—Engines 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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前
にエンジンへの過給気を送出するターボチャージャの制
御装置に関する。
発電機となる回転電機への通電を制御して車両の発進前
にエンジンへの過給気を送出するターボチャージャの制
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。
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ターボチャージャの制御装置の
鉄案では、車両の発進前からトーボチャージャを作動さ
せてブースト圧を高めているが、ガソリンエンジンの場
合では発進前のアイドリング状態では排気エネルギーが
少なくてタービンが回転していない。
鉄案では、車両の発進前からトーボチャージャを作動さ
せてブースト圧を高めているが、ガソリンエンジンの場
合では発進前のアイドリング状態では排気エネルギーが
少なくてタービンが回転していない。
このため回転電機をスタートさせてコンプレッサを駆
動するが、通常の回転磁石型の電動機の起動に際し、起
動用の回路が必要となり、起動回路やその制御装置の経
費が嵩むという問題がある。
動するが、通常の回転磁石型の電動機の起動に際し、起
動用の回路が必要となり、起動回路やその制御装置の経
費が嵩むという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的はターボチャージャ用の回転電機の起動回
路などを省いても発進前のブーストアップが行えるター
ボチャージャの制御装置を提供しようとするものであ
る。
り、その目的はターボチャージャ用の回転電機の起動回
路などを省いても発進前のブーストアップが行えるター
ボチャージャの制御装置を提供しようとするものであ
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
ンの排気通路に設けたタービンと、吸気通路に設けられ
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
ャージャの制御装置において、車両の減速時にエンジン
回転数が低下してターボチャージャの回転数が所定値に
達したことを検出する回転低下検出手段と、該回転低下
検出手段からの出力信号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
るターボチャージャの制御装置が提供される。
ンの排気通路に設けたタービンと、吸気通路に設けられ
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
ャージャの制御装置において、車両の減速時にエンジン
回転数が低下してターボチャージャの回転数が所定値に
達したことを検出する回転低下検出手段と、該回転低下
検出手段からの出力信号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
るターボチャージャの制御装置が提供される。
（作用） 本発明では、車両の停止以前からタービンの回転数を
チェックし、回転電機が起動回路を必要とする低回転数
に到達する前に、回転電機を電動運転してコンプレッサ
を付勢する。このため、フライングブーストアップを行
う際に起動回路を必要とすることなく、コンプレッサに
よる圧気がエンジンに供給される。
チェックし、回転電機が起動回路を必要とする低回転数
に到達する前に、回転電機を電動運転してコンプレッサ
を付勢する。このため、フライングブーストアップを行
う際に起動回路を必要とすることなく、コンプレッサに
よる圧気がエンジンに供給される。
また、本発明では、タービンスクロールの制御により
少ない排気エネルギーでもタービンを効率よく駆動で
き、さらにコンプレッサからの出口を絞って圧縮仕事量
を減少させるので、回転電機への供給電力が削減される
ことになる。
少ない排気エネルギーでもタービンを効率よく駆動で
き、さらにコンプレッサからの出口を絞って圧縮仕事量
を減少させるので、回転電機への供給電力が削減される
ことになる。
（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。
明する。
第１図は本発明にかかるターボチャージャの制御装置
の一実施例を示す構成ブロック図である。
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はガソリンを燃料とするエンジン
で、その排気管11と吸気管12にはターボチャージャ２が
接続されており、ターボチャージャ２はエンジン１から
の排気エネルギーにより駆動されるタービン21と、該タ
ービン21の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。なお23はタ
ービンスクロールで、排気管11から排気流路13を介して
圧送される排気ガスの圧力を変換してタービン21を効率
よく回転させるように形成されている。
で、その排気管11と吸気管12にはターボチャージャ２が
接続されており、ターボチャージャ２はエンジン１から
の排気エネルギーにより駆動されるタービン21と、該タ
ービン21の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。なお23はタ
ービンスクロールで、排気管11から排気流路13を介して
圧送される排気ガスの圧力を変換してタービン21を効率
よく回転させるように形成されている。
３は回転電機で電動機または発電機として動作するも
ので、ターボチャージャ２の回転軸に配置されている。
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
機として回転し、コンプレッサ22を付勢してその圧気作
動を助勢してエンジン１への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
電機として作動して、排気エネルギーを電力として回収
し、該電力をバッテリ４の充電に供するように構成され
ている。なお、回転電機３の固定子コイル31からは、そ
の交流周波数によりタービン回転数が検出できる回転低
下検出手段となる信号線が引出され、後述のコントロー
ラに接続されている。
ので、ターボチャージャ２の回転軸に配置されている。
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
機として回転し、コンプレッサ22を付勢してその圧気作
動を助勢してエンジン１への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
電機として作動して、排気エネルギーを電力として回収
し、該電力をバッテリ４の充電に供するように構成され
ている。なお、回転電機３の固定子コイル31からは、そ
の交流周波数によりタービン回転数が検出できる回転低
下検出手段となる信号線が引出され、後述のコントロー
ラに接続されている。
41は電力変換器であり、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からの交流出力をバッテリ充電用の直流電力に変換
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、コントローラ５からの指令に応じて直流
電力を所定周波数の交流電力に変換するように構成され
ている。
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からの交流出力をバッテリ充電用の直流電力に変換
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、コントローラ５からの指令に応じて直流
電力を所定周波数の交流電力に変換するように構成され
ている。
６はアクセルペダルであり、その踏込量を検出する踏
込量センサ61が取付けられており、８はエンジン回転セ
ンサでエンジン１の回転数を検出するもの、９はマニュ
アルスイッチで運転者が本実施例によるシステムを使用
する場合、手動にてコントローラ５に指令するスイッチ
で、これらのセンサやスイッチからの信号ラインはコン
トローラ５に接続されている。
込量センサ61が取付けられており、８はエンジン回転セ
ンサでエンジン１の回転数を検出するもの、９はマニュ
アルスイッチで運転者が本実施例によるシステムを使用
する場合、手動にてコントローラ５に指令するスイッチ
で、これらのセンサやスイッチからの信号ラインはコン
トローラ５に接続されている。
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。
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、前述のセンサやスイッチなどからの信号の
他、タービン回転数Ntが検知できる回転電機３の固定子
コイル31からの周波数信号が入力されると、所定の処理
が行われて電力変換器41などに指令信号が発せられるよ
うに構成されている。
他、タービン回転数Ntが検知できる回転電機３の固定子
コイル31からの周波数信号が入力されると、所定の処理
が行われて電力変換器41などに指令信号が発せられるよ
うに構成されている。
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であり、同図を用いて本実施例の作
動を説明する。
を示す処理フロー図であり、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、運転者が本実施例を動作させる
か否かを確認のため、マニュアルスイッチ９のオン／オ
フをチェックし、スイッチオンの場合はステップ２に進
み、回転電機３の固定子コイル31からの周波数信号によ
ってタービン回転数Ntを測定する。
か否かを確認のため、マニュアルスイッチ９のオン／オ
フをチェックし、スイッチオンの場合はステップ２に進
み、回転電機３の固定子コイル31からの周波数信号によ
ってタービン回転数Ntを測定する。
ステップ３では測定したタービン回転数Ntと、所定の
回転数Ｎ＊（低回転のためタービンが停止するので電動
機運転せねばならないタービン回転数）とを比較し、回
転数NtがＮ＊の未達の場合はステップ４にて、起動回路
を用いずに電動機運転が可能なタービン回転数Nlと比較
する。ここで、回転数NtがNlより大きい場合はステップ
５に進んで電力変換器41に指令し、回転電機３を電動駆
動してコンプレッサ22を付勢し過給気圧を上昇させる。
回転数Ｎ＊（低回転のためタービンが停止するので電動
機運転せねばならないタービン回転数）とを比較し、回
転数NtがＮ＊の未達の場合はステップ４にて、起動回路
を用いずに電動機運転が可能なタービン回転数Nlと比較
する。ここで、回転数NtがNlより大きい場合はステップ
５に進んで電力変換器41に指令し、回転電機３を電動駆
動してコンプレッサ22を付勢し過給気圧を上昇させる。
ステップ５で回転電機３の電動運転を開始した後はス
テップ６にて、エンジン回転センサ８、アクセルペダル
の踏込量センサ61からエンジン回転数、アクセル開度を
チェックする。
テップ６にて、エンジン回転センサ８、アクセルペダル
の踏込量センサ61からエンジン回転数、アクセル開度を
チェックする。
ターボチャージャの回転数（タービン回転数）はエン
ジン回転数とアクセル開度とにより定まるため、予めベ
ンチでのエンジン単体テストによってタービン回転数が
前述の回転数Ｎ＊以上のゾーンが決定できるものであ
る。
ジン回転数とアクセル開度とにより定まるため、予めベ
ンチでのエンジン単体テストによってタービン回転数が
前述の回転数Ｎ＊以上のゾーンが決定できるものであ
る。
したがって、つぎのステップ７でエンジン１の状況に
よって回転電機３の電動運転を中止しても、回転数Ｎ＊
以上回転できる場合は、ステップ８にて電動運転を中止
し、ステップ９ではターボチャージャの通常制御に移る
ことになる。
よって回転電機３の電動運転を中止しても、回転数Ｎ＊
以上回転できる場合は、ステップ８にて電動運転を中止
し、ステップ９ではターボチャージャの通常制御に移る
ことになる。
なお、第３図はタービン回転数マップの一例を示す曲
線図で、ステップ７における電動機運転の中止可能を判
断するものであり、エンジン回転数とアクセル開度に基
づき、左下方の例えば１万回転以下の斜線部分以外の場
合を電動機運転中止可能とするものである。
線図で、ステップ７における電動機運転の中止可能を判
断するものであり、エンジン回転数とアクセル開度に基
づき、左下方の例えば１万回転以下の斜線部分以外の場
合を電動機運転中止可能とするものである。
また第２図の処理フロー図におけるステップ３では測
定したタービン回転数Ntが所定の回転数Ｎ＊以上の場合
はステップ９に進んでターボチャージャの通常制御に移
り、ステップ４にて回転数Nlに未達の場合は最初のステ
ップに戻ってフローを繰返すことになる。
定したタービン回転数Ntが所定の回転数Ｎ＊以上の場合
はステップ９に進んでターボチャージャの通常制御に移
り、ステップ４にて回転数Nlに未達の場合は最初のステ
ップに戻ってフローを繰返すことになる。
さらに、ステップ７でタービン回転数がＮ＊以下とな
るエンジン状態ではステップ５に戻り、電動機運転を継
続させる。
るエンジン状態ではステップ５に戻り、電動機運転を継
続させる。
つぎに第４図は前述の第１図に示した実施例を変形し
たもので、タービンスクローク23に大小のスクロールに
分割し、さらにコンプレッサ22からの流路に空気制限手
段となる絞り弁を設けるとともにエンジンの吸気管12に
バイパス路を設けたものである。
たもので、タービンスクローク23に大小のスクロールに
分割し、さらにコンプレッサ22からの流路に空気制限手
段となる絞り弁を設けるとともにエンジンの吸気管12に
バイパス路を設けたものである。
第４図において、14は排気流路を大小の流路に２分す
る隔壁で、大流路には絞り手段となる切換弁15が設けら
れてアクチュエータ151によって大流路を開閉制御する
ように形成されており、その閉鎖時には大スクロール23
1が閉じられて、小スクロール232のみが排気流路となる
ため、排気ガス量が少なくとも狭ばめられた流路によっ
て流速が増し、効率よくタービン21が駆動されることに
なる。
る隔壁で、大流路には絞り手段となる切換弁15が設けら
れてアクチュエータ151によって大流路を開閉制御する
ように形成されており、その閉鎖時には大スクロール23
1が閉じられて、小スクロール232のみが排気流路となる
ため、排気ガス量が少なくとも狭ばめられた流路によっ
て流速が増し、効率よくタービン21が駆動されることに
なる。
16は絞り弁で空気制御手段となるものであり、コンプ
レッサ22から吸気口に至る吸気流路に設けられ、アクチ
ュエータ161によって吸気流路を絞り状態に制御される
と、ターボチャージャ２のコンプレッサ22の仕事量が減
じられるものである。
レッサ22から吸気口に至る吸気流路に設けられ、アクチ
ュエータ161によって吸気流路を絞り状態に制御される
と、ターボチャージャ２のコンプレッサ22の仕事量が減
じられるものである。
なお、18は吸気流路の絞り弁16より下流に設けられた
バイパス流路であり、絞り弁16によってコンプレッサ22
からの吸気が絞られたときにバイパス弁17がアクチュエ
ータ171により開放され、バイパス流路18を介してエン
ジン１の吸気が行われるものである。
バイパス流路であり、絞り弁16によってコンプレッサ22
からの吸気が絞られたときにバイパス弁17がアクチュエ
ータ171により開放され、バイパス流路18を介してエン
ジン１の吸気が行われるものである。
このような第４図における実施例では、切換弁15によ
り小スクロール232のみを使用するとガス流速が増大し
てタービン21の駆動効率が向上し、また、絞り弁16によ
りコンプレッサ22からの流路を絞ると圧縮仕事量が減
じ、ともにフライングブーストアップ時の回転電機３へ
の供給電力が節減できるものである。
り小スクロール232のみを使用するとガス流速が増大し
てタービン21の駆動効率が向上し、また、絞り弁16によ
りコンプレッサ22からの流路を絞ると圧縮仕事量が減
じ、ともにフライングブーストアップ時の回転電機３へ
の供給電力が節減できるものである。
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種々の変形が可能であり、これら
の変形を本発明の範囲から排除するものではない。
発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これら
の変形を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
ージャの回転軸の回転数を、車両の停止以前からチェッ
クし、回転電機が起動回路を必要とする低回転数に到達
する前に回転電機を電動運転してコンプレッサを付勢す
るので、フライングブーストアップを行う際に回転電機
をスタートさせる起動回路の必要がなくなり、したがっ
て、その関連の制御装置などのスペースや経費が節減で
きるという効果が得られる。
ージャの回転軸の回転数を、車両の停止以前からチェッ
クし、回転電機が起動回路を必要とする低回転数に到達
する前に回転電機を電動運転してコンプレッサを付勢す
るので、フライングブーストアップを行う際に回転電機
をスタートさせる起動回路の必要がなくなり、したがっ
て、その関連の制御装置などのスペースや経費が節減で
きるという効果が得られる。
また本発明によれば、タービンのスクロールを分割
し、その一部の使用により排気の流速を増大させたり、
コンプレッサからの圧気の流路を絞り弁により絞ってコ
ンプレッサの仕事を減少させるので、回転電機の電動駆
動に際して供給電力が節減でき、能率よくフライングブ
ーストアップが実施できるという利点も生ずる。
し、その一部の使用により排気の流速を増大させたり、
コンプレッサからの圧気の流路を絞り弁により絞ってコ
ンプレッサの仕事を減少させるので、回転電機の電動駆
動に際して供給電力が節減でき、能率よくフライングブ
ーストアップが実施できるという利点も生ずる。
第１図は本発明にかかるターボチャージャの制御装置の
一実施例を示す構成ブロック図、第２図はその実施例の
作動の一例を示す処理フロー図、第３図はエンジン回転
数とアクセル開度との関連するタービン回転数マップ、
第４図は第１図に示す実施例を変形した他の実施例の構
成ブロック図である。 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、13……排気流路、14……隔
壁、15……切換弁、16……絞り弁、21……タービン、22
……コンプレッサ、23……タービンスクロール、31……
固定子コイル。
一実施例を示す構成ブロック図、第２図はその実施例の
作動の一例を示す処理フロー図、第３図はエンジン回転
数とアクセル開度との関連するタービン回転数マップ、
第４図は第１図に示す実施例を変形した他の実施例の構
成ブロック図である。 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、13……排気流路、14……隔
壁、15……切換弁、16……絞り弁、21……タービン、22
……コンプレッサ、23……タービンスクロール、31……
固定子コイル。
Claims (2)
- 【請求項１】エンジンの排気通路に設けたタービンと、
吸気通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制御装置において、車両
の減速時にエンジン回転数が低下してターボチャージャ
の回転数が所定値に達したことを検出する回転低下検出
手段と、該回転低下検出手段からの出力信号が得られた
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ターボチャージ
ャの制御装置。 - 【請求項２】エンジンの排気通路に設けたタービンと、
吸気通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制御装置において、車両
の減速時にエンジン回転数が低下してターボチャージャ
の回転数が所定値に達したことを検出する回転低下検出
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
する空気制限手段と、前記の回転低下検出手段からの出
力信号が得られたとき前記絞り手段と空気制限手段とを
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
るターボチャージャの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2153480A JP2819785B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | ターボチャージャの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2153480A JP2819785B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | ターボチャージャの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443822A JPH0443822A (ja) | 1992-02-13 |
| JP2819785B2 true JP2819785B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15563498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2153480A Expired - Fee Related JP2819785B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | ターボチャージャの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819785B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006320143A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Erumekku:Kk | 電動アシスト型ターボチャージャー |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2153480A patent/JP2819785B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443822A (ja) | 1992-02-13 |
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