JP2959652B2 - 回転電機付ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

回転電機付ターボチャージャの制御装置

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JP2959652B2
JP2959652B2 JP3282262A JP28226291A JP2959652B2 JP 2959652 B2 JP2959652 B2 JP 2959652B2 JP 3282262 A JP3282262 A JP 3282262A JP 28226291 A JP28226291 A JP 28226291A JP 2959652 B2 JP2959652 B2 JP 2959652B2
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Isuzu Motors Ltd
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    • 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
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • 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
    • YGENERAL 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
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はターボチャージャに回転
電機を取付け、エンジンの高出力時の性能を改善しよう
とする回転電機付ターボチャージャの制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気エネルギーによりタービ
ンを回転させ、該タービントルクによりコンプレッサを
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。
【0003】この種のターボチャージャの回転軸に回転
電機(TCG)を取付け、エンジンの低速高負荷時には
回転電機を電動駆動してコンプレッサを付勢して過給気
圧を上昇させたり、またはエンジンの高速域では回転電
機に発電作動させ、排気エネルギーを電力に変換して回
収するなどの試みが種々行われている。
【0004】一方、ターボチャージャ付のエンジンで
は、その高速域における過給気圧が高圧すぎると異常燃
焼などによる不都合が生ずるため、ウエストゲートバル
ブを設けて排気の一部をタービンに導かずに外気に逃す
方法が行われている。
【0005】また、エンジンの運転状態に応じて多気筒
エンジンの一部のシリンダの運転を制御する提案として
例えば特開昭56−121838号公報や、特開昭59
−7747号公報に気筒数制御エンジンがそれぞれ示さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにターボチ
ャージャ付のエンジンの高速域における過給気圧の過大
な上昇を防止するため排気の一部をウエストゲートバル
ブにより大気に放出しても、流路の抵抗などにより、タ
ービン入口圧力(エンジン排圧)はコンプレッサ出口圧
力(過給気圧)に比して高くなり、このエンジン排圧の
上昇のためエンジンの高速出力が低下するという問題が
生ずることになる。また上記の提案のような気筒数制御
エンジンを利用した場合では、その制御に手数を要する
割合には高速時に所望する過給気圧に達する場合が少な
く、十分な高速出力が得られないという不都合がある。
【0007】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は回転電機を設けたターボチャー
ジャにより、排気エネルギーの一部を放出しても、回転
電機の電動駆動により適切なブースト圧を得て、高速域
における十分なトルクを得ようとする回転電機付ターボ
チャージャの制御装置を提供することにある。
【0008】上述の如き本発明の目的を達成するため
に、本発明は、タービン軸に回転電機を設けたターボチ
ャージャを有する多気筒のエンジンの高速域における運
転を、排気エネルギーと回転電機の電動駆動により制御
する回転電機付ターボチャージャの制御装置において、
前記多気筒のエンジンの一部気筒からの排気を、単独で
大気に放出する排気と、タービン(4a)に通じる共通
の排気管(1d)に排気する排気とに選択動作させる排
気放出手段と、バッテリを電源として回転電機を駆動す
る電動駆動手段と、前記バッテリの充電量をチェックす
る手段と、エンジンへの過給気圧を検出するブースト圧
検出手段と、前記ブースト圧検出手段により得られたブ
ースト圧が所定値を越えるとき、前記排気放出手段によ
り選択された気筒の排気を大気に放出するとともに、前
記バッテリの充電量をチェックする手段がバッテリの充
電量が所定値より小さくて充電量不足を検知したとき、
前記排気放出手段により選択された気筒の排気を大気に
放出する制御手段と、を有することを特徴とする回転電
機付ターボチャージャの制御装置を提供する。
【0009】
【作用】本発明では、エンジンの高速時には排気の一部
を流路抵抗の低い流路によってターボチャージャを介さ
ずに大気に放出して排圧の上昇を防ぐとともに、ターボ
チャージャからのブースト圧が所望値に未達の場合には
回転電機の電動駆動を行う。バッテリの充電量をチェッ
クする手段がバッテリの充電量が所定値より小さくて充
電量不足を検知したとき、前記排気放出手段により選択
された気筒の排気を大気に放出してエンジンの出力を上
昇させて、コンプレッサの圧気作動を強め、十分な過給
気をエンジンに圧送させる。
【0010】
【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。
【0011】図1は本発明にかかる回転電機付ターボチ
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。
【0012】同図において、1は4シリンダとしてA,
B,CおよびDのシリンダを備えたエンジンであり、そ
の排気流路はAおよびBシリンダからはそれぞれ流路1
aおよび1bとして単独に、CおよびDシリンダからは
合流された流路1cが設けられている。
【0013】そして、流路1aにはアクチュエータ3b
により開閉操作されるバルブ2bが設けられ、流路2b
にはアクチュエータ3dにより開閉操作されるバルブ2
dが配置されており、バルブ2b,2dが開放されると
それぞれのシリンダからの排気は流路抵抗の少ない排気
管1kを介しサイレンサ4cから大気に放出される。
【0014】合流された流路1cからの排気は排気管1
dを介してターボチャージャ4のタービン4aに導かれ
て回転駆動するものであるが、図示のようにAシリンダ
の排出口とBシリンダの排出口との間にはバルブ2aが
配置され、さらにBシリンダの排出口とCシリンダの排
出口との間にはバルブ2cが配置され、これらのバルブ
2a,2cはアクチュエータ3a,3cによりそれぞれ
開閉操作され、AシリンダやBシリンダからの排気が直
接に大気に放出されるか、またはターボチャージャ4に
導かれるように切換自在に構成されている。
【0015】ターボチャージャ4は排気エネルギーによ
り駆動されるタービン4aのトルクによりコンプレッサ
4bを作動させ、エアクリーナ4dから取入れる空気を
圧縮して給気管1eを介しエンジン1に過給気を圧送す
るもので、エンジン1の吸気流路1fには過給気圧を検
出するブースト圧センサ1gが取付けられている。
【0016】また、ターボチャージャ4のタービン軸に
は電動−発電機となる回転電機(TCG)5が取付けら
れ、排気エネルギーが弱くて所望する過給気圧が得られ
ない場合はバッテリ8から電源が供給されて電動駆動さ
れ、コンプレッサ4bの圧気作動を付勢したり、排気エ
ネルギーに余裕のある場合には発電作動して排気エネル
ギーを電力として回収するように構成されている。
【0017】6はコントローラでマイクロコンピュータ
からなり、中央制御装置、各種メモリ、入 /出力回路
などを備えており、エンジン1の回転センサ1h、ブー
スト圧センサ1g、アクセルペダル7の踏込量を検出す
るアクセルセンサ7aなどからの信号が入力されると所
定の演算や処理が行われ、前述のアクチュエータ3a〜
3dに対してバルブ2a〜2dの開/閉弁の指令や、回
転電機5に対し電動/発電作動の指令が発せられるよう
に構成されている。
【0018】図2は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。
【0019】まずステップ1にて、回転センサ1hから
エンジン回転数、アクセルセンサ7aからアクセル開
度、ブースト圧センサ1gからブースト圧をそれぞれ読
込み、ステップ2ではこれらのセンサからの信号によっ
て、エンジンが高速域であるか否かを判断する。ここで
高速域と判断するとステップ3に進み、アクチュエータ
3b,3dに開弁指令、アクチュエータ3a,3cに閉
弁指令して、バルブ2b,2dを開き、バルブ2a,2
cを閉じさせて、AおよびBシリンダからの排気を排気
管1kを介し大気に放出し、これらのシリンダの排圧を
低下させて出力を向上させる。
【0020】ついで、この状態にて排気管1dを介する
排気エネルギーによるターボチャージャ4からのブース
ト圧をステップ4にて測定し、このブースト圧が所望す
るブースト圧に達しているか否かをステップ5にてチェ
ックする。そして、必要とするブースト圧に達している
場合はステップ6にて回転電機5の電動駆動は行わない
が、未達の場合はステップ7に移行してブースト差圧を
測定し、回転電機5を電動駆動する電力を設定する。つ
いで、ステップ9では設定電力に対してバッテリ8の充
電量が十分であるか否かをチェックし、十分の場合には
回転電機5に通電し、回転電機5のトルクを加えること
によってエンジン1への過給気圧を上昇させることにな
る(ステップ10)。
【0021】ステップ9でバッテリ8の充電量が不足の
場合はステップ14に移り、バルブ2b,2cを開弁、
バルブ2a,2dを閉弁するように各アクチュエータに
指令して、Aシリンダの排気は大気に開放するがBシリ
ンダの排気はCおよびDシリンダの排気とともにタービ
ン4aに導いて駆動力を増加させる。ステップ15では
ブースト圧力の測定を行い、このブースト圧力が所望す
るブースト圧力に達したか否かのチェックをステップ1
6にて実施し、十分の場合にはステップ17に進んで回
転電機5の電動運転を中止する。
【0022】前述のステップ2でエンジン1が高速域で
ない場合はステップ11に移り、低速域の制御としてバ
ルブ2a,2cを開弁、バルブ2b,2dを閉弁に制御
し、一部エンジンの排気の大気に放出や回転電機の電動
駆動を行うことなく、ターボチャージャの通常制御に移
行することになる。
【0023】なお、高速域におけるフローのステップ1
6にて、B,C,Dのシリンダの排気エネルギーでター
ビンを駆動しても必要なブースト圧力が得られない場合
はステップ18に移り、ブースト差圧を測定し回転電機
5を電動駆動する電力をステップ19で設定する。そし
て、ステップ20ではバッテリ8の充電量をチェック
し、充電量が十分の場合は電動駆動を行ってブースト圧
を上昇させるが(ステップ21)、充電量が不足の場合
にはステップ11に移って低速域の制御のように全部の
シリンダの排気によりタービンを駆動する制御を行うこ
とになる。
【0024】以上、本発明を上述の実施例によって説明
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、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0025】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
4シリンダを備えたエンジンの高速域では半数のシリン
ダの排気を流路抵抗の少ない流路を介して大気に放出し
て、シリンダの排圧上昇を抑えて高速出力を上昇させ、
この排気の放出によりターボチャージャから所望するブ
ースト圧が得られないときは回転電機の電動駆動を行っ
て圧気作動を助勢させてブースト圧を高めて高速時のト
ルクを確保させる。なお、このような電動駆動のための
バッテリの充電量が十分でないときは、大気に放出する
排気ガスをシリンダ別に制御してタービンに流入させる
ことにより、高速域における適切なブースト圧が得られ
てトルクの上昇が望めるという効果が生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる回転電機付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。
【図2】本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
る。
【符号の説明】
1…エンジン 1d…排気管 1g…ブースト圧センサ 1h…回転センサ 4…ターボチャージャ 4a…タービン 5…回転電機 6…コントローラ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タービン軸に回転電機を設けたターボチャ
    ージャを有する多気筒のエンジンの高速域における運転
    を、排気エネルギーと回転電機の電動駆動により制御す
    る回転電機付ターボチャージャの制御装置において、 前記多気筒のエンジンの一部気筒からの排気を、単独で
    大気に放出する排気と、タービン(4a)に通じる共通
    の排気管(1d)に排気する排気とに選択動作させる排
    気放出手段と、 バッテリを電源として回転電機を駆動する電動駆動手段
    と、 前記バッテリの充電量をチェックする手段と、 エンジンへの過給気圧を検出するブースト圧検出手段
    と、 前記ブースト圧検出手段により得られたブースト圧が所
    定値を越えるとき、前記排気放出手段により選択された
    気筒の排気を大気に放出するとともに、前記バッテリの
    充電量をチェックする手段がバッテリの充電量が所定値
    より小さくて充電量不足を検知したとき、前記排気放出
    手段により選択された気筒の排気を大気に放出する制御
    手段と、 を有することを特徴とする回転電機付ターボチャージャ
    の制御装置。
JP3282262A 1991-10-02 1991-10-02 回転電機付ターボチャージャの制御装置 Expired - Lifetime JP2959652B2 (ja)

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