JP2987859B2 - Control device for turbocharger with rotating electric machine - Google Patents

Control device for turbocharger with rotating electric machine

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JP2987859B2
JP2987859B2 JP1341011A JP34101189A JP2987859B2 JP 2987859 B2 JP2987859 B2 JP 2987859B2 JP 1341011 A JP1341011 A JP 1341011A JP 34101189 A JP34101189 A JP 34101189A JP 2987859 B2 JP2987859 B2 JP 2987859B2
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rotating electric
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真治 原
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は回転電機付ターボチャージャを備えたエンジ
ンのフライングブーストアップ時にエンジン排圧を低減
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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for a turbocharger with a rotating electric machine that attempts to reduce engine exhaust pressure at the time of flying boost of an engine having the turbocharger with the rotating electric machine.

(従来の技術) 近年、エンジンからの排気エネルギーによってタービ
ンを駆動し、このタービントルクによりコンプレッサを
作動させてエンジンに過給気を圧送し、エンジン出力を
増大させるターボチャージャが実用化されている。
(Prior Art) In recent years, a turbocharger has been put to practical use in which a turbine is driven by exhaust energy from an engine, a compressor is actuated by this turbine torque to feed supercharged air to the engine, and increase the engine output.

そして、この種のターボチャージャに電動−発電機と
なる回転電機を取付け、エンジンの運転状態に応じてこ
の回転電機を電動機または発電機として作動させようと
する提案が、特開昭60−195329号公報に内燃機関のター
ボチャージャとして開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-195329 proposes to attach a rotating electric machine to be a motor-generator to this kind of turbocharger and to operate this rotating electric machine as a motor or a generator according to the operating state of the engine. It is disclosed in a gazette as a turbocharger for an internal combustion engine.

(発明が解決しようとする課題) ターボチャージャを備えたエンジンを搭載した車両で
は、その発進に際してアクセルペダルの踏込み直後はエ
ンジン回転数がすぐには上昇しないため、排気ガス量が
少なくターボチャージャによる過給圧も低いので、エン
ジン回転数の急上昇が望めない。
(Problems to be Solved by the Invention) In a vehicle equipped with an engine equipped with a turbocharger, the engine speed does not immediately rise immediately after the accelerator pedal is depressed when starting, so that the amount of exhaust gas is small and the turbocharger causes excessive engine speed. Due to the low charging pressure, it is not possible to expect a rapid increase in engine speed.

このため、上述の公開公報における提案では、回転電
機を車両の発進前に予め電動機作動させ、コンプレッサ
の圧気作動を付勢してブースト圧を高める、いわゆるフ
ランイングブーストアップを行ってエンジンへの過給圧
を高めているが、排気流量が一定でタービン回転数を上
昇させるので、第2図のタービン特性より明らかなよう
に、エンジン排圧(タービン入口圧力)の上昇が生じる
ことになる。したがって、このような状態ではフライン
グブーストアップ時には燃費が悪化したり、最悪の場合
にはエンジンストールを生じる虞がある。
For this reason, in the proposal in the above-mentioned publication, the rotating electric machine is operated in advance by the electric motor before the vehicle starts, and the boosting pressure is increased by energizing the pneumatic operation of the compressor. Although the pressure is increased, since the exhaust gas flow rate is constant and the turbine speed is increased, the engine exhaust pressure (turbine inlet pressure) increases as is apparent from the turbine characteristics in FIG. Therefore, in such a state, fuel efficiency may be degraded at the time of flying boost up, and in the worst case, engine stall may occur.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的はフライングブースアップ時にエンジン排
圧の上昇を抑えて従来の欠点を解消しようとする回転電
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。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device for a turbocharger with a rotating electric machine which aims to suppress an increase in engine exhaust pressure at the time of a flying booth and eliminate the conventional disadvantage. It is in.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、ターボチャージャに配置した回転電
機を電動駆動し、車両の発進前に過給気を増圧さしめる
回転電機付ターボチャージャの制御装置において、アク
セルペダルの踏込みを検出する検出手段と、エンジンか
らの排気を直接に外気へ放出する排気バイパス管と、該
排気バイパス管とターボチャージャへの排気流路とを切
換える切換手段と、前記回転電機を電動駆動するとき
は、前記検出手段からの信号に応じ前記排気バイパス管
に排気を流すように前記切換手段を制御する制御手段と
を有する回転電機付ターボチャージャの制御装置が提供
される。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, in a control device for a turbocharger with a rotating electric machine, which electrically drives a rotating electric machine arranged in a turbocharger and increases a supercharging pressure before the vehicle starts moving, Detecting means for detecting depression of an accelerator pedal, an exhaust bypass pipe for directly discharging exhaust gas from the engine to the outside air, switching means for switching between the exhaust bypass pipe and an exhaust flow path to a turbocharger, and the rotating electric machine. A controller for a turbocharger with a rotating electric machine, comprising: control means for controlling the switching means so as to flow exhaust gas to the exhaust bypass pipe in response to a signal from the detection means when electrically driven.

(作用) 本発明では、アクセルペダルの踏込状態によって、エ
ンジンのフライングブーストアップを検出すると、排気
流路に設けた切換手段により切換バルブを排気バイパス
管側に切換えて、排気ガスを直接に外気に放出させるの
で、回転電機の電動駆動によってタービン回転数が上昇
しても、エンジン排圧が抑制されることになる。
(Operation) In the present invention, when the boosting of the engine is detected based on the depression state of the accelerator pedal, the switching valve is switched to the exhaust bypass pipe by the switching means provided in the exhaust flow path, and the exhaust gas is directly discharged to the outside air. Therefore, even if the rotational speed of the turbine increases due to the electric drive of the rotating electric machine, the exhaust pressure of the engine is suppressed.

(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。
Example Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention.

同図において、1はエンジンで、その排気管11と吸気
管12とにはターボチャージャ2が接続されており、該タ
ーボチャージャ2はエンジン1の排出ガスエネルギーに
より駆動されるタービン21と、該タービントルクにより
駆動されるコンプレッサ22とを備え、コンプレッサ22の
作動による圧気は吸気管12を介して過給気としてエンジ
ン1に供給されるように構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine, and a turbocharger 2 is connected to an exhaust pipe 11 and an intake pipe 12 of the engine. The turbocharger 2 includes a turbine 21 driven by exhaust gas energy of the engine 1 and a turbine 21. A compressor 22 driven by torque is provided, and compressed air generated by the operation of the compressor 22 is supplied to the engine 1 as supercharged air via the intake pipe 12.

14は排気バイパス管で、ターボチャージャ2への排気
管11の途中に分岐して設けられ、排気ガスを直接に外気
へ導くパイプであり、その分岐部には切換バルブ15が配
置されている。
Reference numeral 14 denotes an exhaust bypass pipe which is provided in the middle of the exhaust pipe 11 to the turbocharger 2 and is provided to branch the exhaust gas directly to the outside air. A switching valve 15 is disposed at the branch.

16はバルブアクチュエータで切換バルブ15を切換作動
させるものであり、該バルブアクチュエータ16には後述
するコントローラからの指令ラインが接続されている。
Reference numeral 16 denotes a valve actuator for switching the switching valve 15, and a command line from a controller described later is connected to the valve actuator 16.

3は電動−発電機となる回転電機であり、その回転子
はタービン21の回転軸に直結されている。そしてエンジ
ン1からの排気ガスエネルギーが大きいときは、タービ
ントルクによりコンプレッサ22を駆動してブースト圧力
を高めるとともに、回転子も駆動して回転電機3を発電
機として作動させ、排気エネルギーを電気エネルギーと
して回収させるものである。また、エンジン1の急発進
時や、エンジン1が低速高負荷時には回転電機3に電力
を供給することにより電動機として作動させ、そのトル
クによりコンプレッサ22を駆動して、圧気をエンジン1
に供給する。なお、13はブースト圧センサで、エンジン
1への過給気の圧力を検出してコントローラ4に送信す
るものである。
Reference numeral 3 denotes a rotating electric machine serving as a motor-generator, and its rotor is directly connected to a rotating shaft of the turbine 21. When the exhaust gas energy from the engine 1 is large, the compressor 22 is driven by the turbine torque to increase the boost pressure, the rotor is also driven to operate the rotating electric machine 3 as a generator, and the exhaust energy is converted into electric energy. It is to be collected. Further, when the engine 1 starts suddenly or when the engine 1 is at a low speed and a high load, the rotating electric machine 3 is operated by supplying electric power to operate as an electric motor.
To supply. A boost pressure sensor 13 detects the pressure of the supercharged air to the engine 1 and transmits it to the controller 4.

5はアクセルペダルで、該ペダルの踏込量を検出する
検出手段となる踏込量センサ51が設けられ、該踏込量セ
ンサ51からの信号はコントローラ4に入力されるように
結線されている。
Reference numeral 5 denotes an accelerator pedal, which is provided with a depression amount sensor 51 as detection means for detecting the depression amount of the pedal, and is connected so that a signal from the depression amount sensor 51 is input to the controller 4.

6はバッテリであり、発電作動時の回転電機3からの
発電電力を電力変換器61を介して蓄電したり、また、エ
ンジン1の急発進時や低速高負荷にはバッテリ6からの
電力により回転電機3を電動駆動してコンプレッサ22に
よる圧気をエンジン1に過給するものである。なお、回
転電機3からはその固定子の逆起電力に対応する周波数
信号がコントローラ4に入力され、この信号によってタ
ーボチャージャ2の回転数が検知できるものである。
Reference numeral 6 denotes a battery, which stores electric power generated by the rotating electric machine 3 at the time of power generation operation via the power converter 61, and rotates by the electric power from the battery 6 when the engine 1 starts suddenly or at a low speed and a high load. The electric motor 3 is electrically driven to supercharge the compressed air from the compressor 22 to the engine 1. Note that a frequency signal corresponding to the back electromotive force of the stator is input from the rotating electric machine 3 to the controller 4, and the rotation speed of the turbocharger 2 can be detected based on this signal.

電力変換器61はインバータとコンバータとを有する交
直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6を充電する直流電力に変換し
たり、バッテリ6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4からの信号による所定の
交流電力に変換するように構成されている。
The power converter 61 includes an AC / DC converter having an inverter and a converter. The AC converter 61 receives an AC output of the rotating electric machine 3 during a power generation operation and converts the AC output into DC power for charging the battery 6 or rotates the power of the battery 6. When supplied to the electric machine 3, the DC power is converted into predetermined AC power by a signal from the controller 4.

コントローラ4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/出力回路などを備えてお
り、入力回路には前記の各種センサなどの信号ラインが
接続され、出力回路には電力変換器61への指令ラインが
結線されている。そして、踏込量センサ51、ブースト圧
センサ13などからの信号が入力されると、電力変換器61
やバルブアクチュエータ16に指令信号が発せられ、回転
電機3に電力を供給したり、切換バルブ15の切換制御を
行うように構成されている。
The controller 4 is composed of a microcomputer and includes a central controller for performing arithmetic processing, various memories for storing arithmetic processing procedures and control procedures, input / output circuits, and the like. A line is connected, and a command line to the power converter 61 is connected to the output circuit. When signals from the depression amount sensor 51, the boost pressure sensor 13, and the like are input, the power converter 61
And a command signal is issued to the valve actuator 16 to supply electric power to the rotary electric machine 3 and to perform switching control of the switching valve 15.

つぎに、このように構成された本実施例の作動を説明
する。
Next, the operation of the present embodiment thus configured will be described.

車両の発進時に運転者によりアクセルペダル5が踏込
まれると、踏込量センサ51からの信号がコントローラ4
に入力される。
When the driver depresses the accelerator pedal 5 when the vehicle starts, a signal from the depression amount sensor 51 is transmitted to the controller 4.
Is input to

ここでコントローラ4は踏込量センサ51の信号によっ
てフライングブーストアップを実行する状態と判断する
と、電力変換器61に指令しバッテリ6からの電力を所定
の交流電力に変換して回転電機に供給するように発令す
るとともに、バルブアクチュエータ16にも発令して、切
換バルブ15を作動させてエンジン1からの排気ガスを排
気バイパス管14に通じるように指令する。
Here, when the controller 4 determines that the flying boost-up is to be performed based on the signal from the depression amount sensor 51, the controller 4 instructs the power converter 61 to convert the power from the battery 6 into predetermined AC power and supply it to the rotating electric machine. At the same time, a command is issued to the valve actuator 16 to operate the switching valve 15 to instruct the exhaust gas from the engine 1 to pass through the exhaust bypass pipe 14.

このため、バッテリ6からの電力により電動作動する
回転電機3はコンプレッサ22を高速に駆動して、回転数
が上昇する前のエンジン1に吸気を圧送してブースト圧
を高め、発進時のエンジントルクを増大させることにな
り、一方、タービン21側においてはエンジン1からの排
気ガスエネルギーは排気バイパス管14によって外気に放
出され、回転電機3の電動駆動によりタービン21の回転
数が上昇しても、エンジン排圧の増加が抑制されること
になる。
For this reason, the rotating electric machine 3 which is electrically operated by the electric power from the battery 6 drives the compressor 22 at high speed to pump the intake air to the engine 1 before the rotation speed increases, thereby increasing the boost pressure, and increasing the engine torque at the time of starting. On the other hand, on the turbine 21 side, even if the exhaust gas energy from the engine 1 is released to the outside air by the exhaust bypass pipe 14 and the rotation speed of the turbine 21 is increased by the electric drive of the rotary electric machine 3, The increase in the engine exhaust pressure is suppressed.

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
の変形は本発明の範囲から排除するものではない。
As described above, the present invention has been described with reference to the above-described embodiment. However, various modifications are possible within the scope of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 本発明によれば、エンジンとターボチャージャとを連
結する排気管の途中に、排気ガスを直接に外気へ導く排
気バイパス管を分岐して設け、該分岐部分に切換バルブ
を配置してエンジンのフライングブーストアップ時には
排気ガスを外気に導くので、回転電機の電動駆動によっ
てタービンの回転数が上昇しても、エンジンの排圧の増
加が抑えられて、エンジンの燃費の悪化やエンジンスト
ールが防止されるという効果が得られる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, an exhaust bypass pipe that directly guides exhaust gas to the outside air is provided in the middle of an exhaust pipe connecting an engine and a turbocharger, and a switching valve is disposed in the branched portion. The exhaust gas is guided to the outside air when the engine's flying boost is increased, so even if the rotation speed of the turbine is increased by the electric drive of the rotating electric machine, the increase in the exhaust pressure of the engine is suppressed, and the fuel efficiency of the engine deteriorates and the engine stalls. Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図はタービンにおける圧力比と修正流量との関連特性を
示す曲線図である。 1……エンジン、2……ターボチャージャ、3……回転
電機、4……コントローラ、5……アクセルペダル、11
……排気管、14……排気バイパス管、15……切換バル
ブ、51……踏込量センサ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a curve diagram showing the related characteristics between the pressure ratio and the corrected flow rate in the turbine. 1 ... Engine 2 ... Turbocharger 3 ... Rotating electric machine 4 ... Controller 5 ... Accelerator pedal 11
... exhaust pipe, 14 ... exhaust bypass pipe, 15 ... switching valve, 51 ... stepping amount sensor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ターボチャージャに配置した回転電機を電
動駆動し、車両の発進前に過給気を増圧せしめる回転電
機付ターボチャージャの制御装置において、アクセルペ
ダルの踏込みを検出する検出手段と、エンジンからの排
気を直接に外気へ放出する排気バイパス管と、該排気バ
イパス管とターボチャージャへの排気流路とを切換える
切換手段と、前記回転電機を電動駆動するときは、前記
検出手段からの信号に応じ前記排気バイパス管に排気を
流すように前記切換手段を制御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。
1. A control device for a turbocharger with a rotating electric machine for electrically driving a rotating electric machine disposed on a turbocharger and increasing a supercharged pressure before the vehicle starts, detecting means for detecting depression of an accelerator pedal, An exhaust bypass pipe that directly discharges exhaust gas from the engine to the outside air, a switching unit that switches between the exhaust bypass pipe and an exhaust flow path to a turbocharger, and an electric motor that drives the rotating electric machine. Control means for controlling the switching means so that exhaust gas flows through the exhaust bypass pipe in response to a signal.
JP1341011A 1989-12-28 1989-12-28 Control device for turbocharger with rotating electric machine Expired - Lifetime JP2987859B2 (en)

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JPS6371524A (en) * 1986-09-11 1988-03-31 Kubota Ltd Supercharging device for vehicle engine with exhaust turbine supercharger

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