JP3094560B2 - Engine with turbocharger - Google Patents

Engine with turbocharger

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JP3094560B2
JP3094560B2 JP03270530A JP27053091A JP3094560B2 JP 3094560 B2 JP3094560 B2 JP 3094560B2 JP 03270530 A JP03270530 A JP 03270530A JP 27053091 A JP27053091 A JP 27053091A JP 3094560 B2 JP3094560 B2 JP 3094560B2
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turbocharger
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load
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,エンジンの排気
エネルギーによって駆動されるターボチャージャを備え
たエンジンに関する。
The present invention relates to an engine provided with a turbocharger driven by exhaust energy of the engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に,ターボチャージャを備えたエン
ジンについて,過給圧をコントロールする場合には,排
気マニホルドに連通したターボチャージャをバイパスす
る排気通路に設けたウエィストゲートを設け,該ウエィ
ストゲートの開閉を行って最大圧力のみをコントロール
している。ウエィストゲートは,一種の排気ガスの外部
に逃がして吸気圧を低下させる逃がしバルブであり,タ
ーボチャージャのタービンの上流に設けてターボチャー
ジャをバイパスさせるものである。
2. Description of the Related Art Generally, when controlling the supercharging pressure of an engine equipped with a turbocharger, a wastegate provided in an exhaust passage bypassing the turbocharger communicating with an exhaust manifold is provided. Is opened and closed to control only the maximum pressure. The waste gate is a relief valve that reduces the intake pressure by releasing a kind of exhaust gas to the outside, and is provided upstream of the turbine of the turbocharger to bypass the turbocharger.

【0003】例えば,ターボチャージャを備えたエンジ
ンでは,給気圧マップ即ちブースト圧マップは,図4に
示すようになっている。図4では,横軸にエンジン回転
数rpm即ちエンジンスピードNをとり,且つ縦軸にト
ルク即ちエンジン負荷Lをとっている。エンジンの構造
上,500mmHgが最高過給圧とすると,過給圧50
0mmHgでウエィストゲートを開放する。この時,吸
気ブースト側の圧力を利用してウエィストゲートを開放
している。仮にエンジンスピード即ちエンジン回転数N
がNX であるとすると,回転数NX ではエンジンの過給
圧はエンジン負荷Lに関係なく,最高過給圧500mm
Hgで運転されるように構成されている。
For example, in an engine provided with a turbocharger, a supply pressure map, that is, a boost pressure map is as shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the engine speed rpm, ie, the engine speed N, and the vertical axis represents the torque, ie, the engine load L. Due to the structure of the engine, if the maximum boost pressure is 500 mmHg,
Open the waste gate at 0 mmHg. At this time, the waste gate is opened using the pressure on the intake boost side. Suppose the engine speed, that is, the engine speed N
Is N X , the supercharging pressure of the engine at the rotation speed N X is 500 mm, regardless of the engine load L.
It is configured to be operated at Hg.

【0004】従来,回転電機付きターボチャージャの駆
動装置として,特開平2−30925号公報に開示され
たものがある。該回転電機付きターボチャージャの駆動
装置は,エンジンの排気流路に回転電機を備えた2台の
ターボチャージャを直列に順次に接続し,これらターボ
チャージャの過給気流路も直列接続してエンジンに圧気
を供給すると共に,エンジンの低速高負荷の運転領域に
応じて前記回転電機を電動機として駆動するものであ
る。
[0004] Conventionally, as a driving device of a turbocharger with a rotating electric machine, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-30925. The drive device of the turbocharger with the rotating electric machine connects two turbochargers equipped with the rotating electric machine in series to the exhaust passage of the engine in series, and also connects the supercharged passages of these turbochargers in series to the engine. In addition to supplying compressed air, the rotary electric machine is driven as an electric motor in accordance with an operation range of the engine at a low speed and a high load.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで,ターボチャ
ージャを備えたエンジンからの排気ガス中に含まれるN
X 量及びエンジン出力Pは,図5に示すようになって
いる。図5では,横軸にトルク即ちエンジン負荷Lをと
り,縦軸に排気ガスに含まれるNOX 量及びエンジン出
力Pをとっている。エンジン負荷Lは,図5では,低負
荷LL の領域,中負荷LM の領域及び高負荷LH の領域
に分けられている。図5に示すように,エンジンが最高
過給圧500mmHgで運転される時,NOX の排気ガ
ス中の含有量とエンジン出力Pは実線で示すようにな
る。また,エンジンが過給圧400mmHgで運転され
る時,NOX の排気ガス中の含有量とエンジン出力Pは
点線で示すようになる。更に,エンジンが過給圧300
mmHgで運転される時,NOX の排気ガス中の含有量
とエンジン出力Pは二点鎖線で示すようになる。
Incidentally, the N contained in the exhaust gas from an engine equipped with a turbocharger is known.
O X amount and the engine output P is as shown in FIG. In Figure 5, it takes the torque that is, the engine load L is plotted on the horizontal axis, and taking the amount of NO X and the engine output P on the vertical axis contained in the exhaust gas. Engine load L, in FIG. 5, is divided into regions of low load L L regions, medium load L M region and high load L H. As shown in FIG. 5, when the engine is operated at the maximum boost pressure 500 mmHg, amount and the engine output P of the exhaust gas of the NO X is as shown by the solid line. Further, when the engine is operated in the boost pressure 400 mmHg, amount and the engine output P of the exhaust gas of the NO X is as shown by a dotted line. Furthermore, if the engine has a boost pressure of 300
When operated in mmHg, content and engine output P of the exhaust gas of the NO X is as shown by a two-dot chain line.

【0006】ターボチャージャを備えたエンジンでは,
例えば,図5から分かるように,エンジン負荷Lに対す
るNOX 量の発生が少なくなるのは,過給圧300mm
Hgで運転される時であるが,エンジン出力Pを余り低
下させないで,NOX の発生量を低下させる最良のブー
スト圧Pb は,エンジン負荷Lが高負荷LH の時は50
0mmHgであり,中負荷LM の時は400mmHgで
あり,中負荷LL の時は300mmHgである。
In an engine equipped with a turbocharger,
For example, as can be seen from FIG. 5, the generation of the NO X amount with respect to the engine load L is reduced when the boost pressure is 300 mm.
Although when in operating at Hg, without reducing much the engine output P, best boost pressure P b to reduce the generation amount of the NO X when the engine load L is high load L H 50
Is a 0mmHg, when the medium load L M is 400mmHg, when the medium load L L is 300mmHg.

【0007】この発明の目的は,上記のように,エンジ
ン負荷及びエンジンスピードに応じてNOX の排出量を
低減できる最適のブースト圧が存在することを考慮し
て,エンジン負荷とエンジンスピードに応じて予めセッ
トしたブースト圧マップに従って目標過給圧を設定即ち
セットし,該目標過給圧になるようにターボチャージャ
に設けた回転電機を発電機として作動し,該発電機の発
電量を制御してブースト圧即ち過給圧を制御し,エンジ
ン出力を維持した状態でNOX の発生を抑制するターボ
チャージャを備えたエンジンを提供することである。
It is an object of the present invention, as described above, considering that the boost pressure of the best that can reduce the emissions of the NO X in accordance with the engine load and the engine speed is present, according to the engine load and engine speed The target supercharging pressure is set or set in accordance with a preset boost pressure map, and the rotating electric machine provided in the turbocharger is operated as a generator so as to achieve the target supercharging pressure, and the amount of power generated by the generator is controlled. controls boost圧即Chi boost pressure Te, is to provide an engine equipped with a turbocharger suppressing generation of the NO X while maintaining the engine output.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は,シリンダヘ
ッドに形成した排気ポートに連通する排気マニホルド,
該排気マニホルドに排気通路を通じて連通する回転電機
を持つターボチャージャ,エンジンの作動状態を検出す
るセンサー,及び該センサーの検出信号に応答して前記
回転電機を発電機として作動し,前記回転電機の発電量
をエンジンの作動状態に従って制御して過給圧を制御す
るコントローラを有し,前記コントローラは予めセット
したブースト圧マップに従ってエンジンスピード及びエ
ンジン負荷に応じた最適過給圧になるように前記回転電
機の発電量を制御することから成るターボチャージャを
備えたエンジンに関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an exhaust manifold which communicates with an exhaust port formed in a cylinder head.
A turbocharger having a rotating electric machine communicating with the exhaust manifold through an exhaust passage, a sensor for detecting an operation state of an engine, and the rotating electric machine operating as a generator in response to a detection signal of the sensor, and generating electricity of the rotating electric machine. A controller for controlling the supercharging pressure by controlling the amount in accordance with the operating state of the engine, wherein the controller controls the rotating electric machine so as to obtain an optimum supercharging pressure according to the engine speed and the engine load according to a preset boost pressure map. The present invention relates to an engine provided with a turbocharger that controls the amount of power generated by a turbocharger.

【0009】また,この発明は,シリンダヘッドに形成
した排気ポートに連通する排気マニホルド,該排気マニ
ホルドに排気通路を通じて連通する回転電機を持つター
ボチャージャ,エンジンの作動状態を検出するセンサ
ー,及び該センサーの検出信号に応答して前記回転電機
を発電機として作動し,前記回転電機の発電量をエンジ
ンの作動状態に従って制御して過給圧を制御するコント
ローラを有し,前記コントローラはエンジンスピード及
びエンジン負荷に対応する予めセットしたブースト圧マ
ップに従って目標過給圧を設定し,該目標過給圧と前記
センサーで検出された実過給圧とを比較し,前記実過給
圧が前記目標過給圧になるように前記回転電機の発電量
を制御することから成るターボチャージャを備えたエン
ジンに関する。
Also, the present invention provides an exhaust manifold communicating with an exhaust port formed in a cylinder head, a turbocharger having a rotating electric machine communicating with the exhaust manifold through an exhaust passage, a sensor for detecting an operating state of an engine, and the sensor. A controller that operates the rotating electric machine as a generator in response to the detection signal, and controls a supercharging pressure by controlling a power generation amount of the rotating electric machine in accordance with an operation state of the engine. A target supercharging pressure is set according to a preset boost pressure map corresponding to the load, and the target supercharging pressure is compared with the actual supercharging pressure detected by the sensor. The present invention relates to an engine provided with a turbocharger comprising controlling the amount of power generated by the rotating electric machine so as to obtain a pressure.

【0010】このターボチャージャを備えたエンジン
は,上記のように構成されているので,NOX の発生を
抑制する最適の過給圧に制御することができ,エンジン
出力を維持した状態で,NOX の発生を抑制することが
できる。特に,前記コントローラは,予めセットしたブ
ースト圧マップに従ってエンジンスピード及びエンジン
負荷に応じた最適過給圧になるように前記回転電機を発
電機として作動して発電量を制御するので,NOX の発
生を低減できる最適過給圧に制御でき,例えば,低負荷
時には前記回転電機の発電量をブースト圧マップに従う
ように制御し,ターボチャージャのタービン回転を低下
して過給圧を低下し,NOX の発生を低減する。また,
エンジンの中負荷及び高負荷では,ターボチャージャの
発電量をブースト圧マップに従うようにすると共に,タ
ーボチャージャを加速してコンプレッサの作動を盛んに
して過給圧を高め,エンジン出力を維持した状態で,N
Xの発生を低減する。
[0010] In a state engine with a turbocharger, which is configured as described above, which can be controlled boost pressure optimal for suppressing the generation of NO X, maintaining the engine output, NO X generation can be suppressed. In particular, the controller, and controls the power generation amount operates as a generator the rotary electric machine so as to optimize the boost pressure according to the engine speed and engine load in accordance with the boost pressure map is set in advance, of the NO X generation the can be controlled to the optimum supercharging pressure can be reduced, for example, at the time of low load controlled to follow the power generation amount of the electric rotating machine to a boost pressure map, and reduce the supercharging pressure by reducing the turbine speed of the turbocharger, NO X The occurrence of is reduced. Also,
At medium and high loads of the engine, the turbocharger power generation is made to follow the boost pressure map, and the turbocharger is accelerated to increase the compressor operation to increase the boost pressure and maintain the engine output. , N
To reduce the occurrence of O X.

【0011】このターボチャージャを備えたエンジン
は,図6に示すように,エンジンスピードN及びエンジ
ン負荷Lに対応する予めセットしたブースト圧マップに
従うものである。エンジンスピードNが低回転時(例え
ば,エンジン回転数がN1 の時)に,エンジンからの排
ガスエネルギーが小のため,高負荷側ではブースト圧が
高圧(図では,350mmHgのa点)となり,低負荷
側ではブースト圧が低圧(図では,200mmHgのb
点)となっており,基本的には本発明のあるべきブース
ト圧マップに従うものとなっている。しかしながら,エ
ンジンスピードNが高回転時(例えば,エンジン回転数
がN2 の時)には,点cの低負荷側では従来はブースト
圧が点線で示すように,450mmHgの高圧が付加さ
れるので,本発明ではブースト圧が200mmHgまで
低下したブースト圧マップにすることにより,NOX
発生を抑制した運転を可能にする。この発明では,上記
のように目標過給圧を決定しているものである。
The engine equipped with this turbocharger follows a preset boost pressure map corresponding to the engine speed N and the engine load L as shown in FIG. When the engine speed N is low rotation (e.g., when the engine speed is N 1) in order exhaust gas energy from the engine is small, (in the figure, a point of 350 mmHg) the boost pressure in the high-load side pressure becomes, On the low load side, the boost pressure is low (in the figure, 200 mmHg b
Point), and basically follows the boost pressure map that should be the present invention. However, when the engine speed N is high rotation (e.g., when the engine speed is N 2), the boost pressure is conventionally in the low-load side of the point c is as shown by the dotted line, since the pressure of 450mmHg is added , in the present invention by the boost pressure map the boost pressure is lowered to 200 mmHg, allowing the operation with suppressing the occurrence of NO X. In the present invention, the target boost pressure is determined as described above.

【0012】例えば,図5に示すように,エンジン負荷
Lが,低負荷LL 時には過給圧は300mmHgになる
ように回転電機を発電機として作動し,中負荷LM 時に
は過給圧は400mmHgになるようにターボチャージ
ャの発電量でコンプレッサを作動して過給圧を高め,更
に高負荷LH 時には過給圧は500mmHgになるよう
にターボチャージャの発電量でコンプレッサを作動して
過給圧を高め,NOXの発生量を低減する。即ち,低負
荷LL 時に,過給圧を300mmHgで駆動すれば,エ
ンジン出力P及びNOX 発生量は二点鎖線を辿る。中負
荷LM 時に,過給圧を400mmHgで作動すれば,エ
ンジン出力P及びNOX 発生量は点線を辿る。また,高
負荷LH 時に,過給圧は500mmHgで作動すれば,
エンジン出力P及びNOX 発生量は実線を辿る。それ
故,エンジンの全作動領域において,エンジン出力Pを
殆ど低下させることなく,NOX の発生量を大幅に低減
できる。
[0012] For example, as shown in FIG. 5, the engine load L is low load L L sometimes supercharging pressure operated as a generator to the rotary electric machine so as to 300 mmHg, medium load L M times supercharging pressure 400mmHg so that by operating the compressor in the power generation amount of the turbocharger increases the boost pressure, a higher load L H sometimes boost pressure to operate the compressor in the power generation amount of the turbocharger to be 500mmHg supercharging pressure And the amount of generated NO X is reduced. That is, sometimes the low load L L, by driving the boost pressure at 300 mmHg, the engine output P and NO X generation amount follows a two-dot chain line. Sometimes medium load L M, if operating the supercharging pressure at 400 mmHg, the engine output P and NO X generation amount follows the dotted line. Also, sometimes a high load L H, boost pressure when operating at 500 mmHg,
The engine output P and the NO X generation amount follow the solid line. Therefore, in the entire operating range of the engine, without hardly reducing the engine output P, it can be greatly reduced generation of NO X.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
によるターボチャージャを備えたエンジンの一実施例を
説明する。図1はこの発明によるターボチャージャを備
えたエンジンの一実施例を示す概略説明図,図2はこの
発明によるターボチャージャを備えたエンジンの作動の
一実施例を示す処理フロー図,図3はこの発明によるタ
ーボチャージャを備えたエンジンと従来のエンジンのエ
ンジン負荷に対応するNOX の発生量と出力の関係を示
すグラフ,図4は過給圧に対するエンジン回転数とエン
ジン負荷の関係を示すグラフ,図5は過給圧に対するエ
ンジン負荷と出力及びNOX 発生量の関係を示すグラ
フ,及び図6はエンジン負荷とエンジン回転数に対する
最適過給圧を示すブースト圧マップの一例を示すグラフ
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an engine having a turbocharger according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of an engine equipped with a turbocharger according to the present invention, FIG. 2 is a processing flow chart showing an embodiment of the operation of an engine equipped with a turbocharger according to the present invention, and FIG. invention graph showing the generation amount to output relationship of the NO X corresponding to the engine load of the engine and a conventional engine with a turbocharger according to the graph Figure 4 which shows the relationship between the engine speed and the engine load on the boost pressure, Figure 5 is a graph showing the output and NO X generation amount relationship between the engine load on the boost pressure, and FIG. 6 is a graph showing an example of a boost pressure map showing the optimum supercharging pressure for the engine load and the engine speed.

【0014】このターボチャージャを備えたエンジン
は,エンジンの排気エネルギーによって駆動されるター
ボチャージャ5を有している。このターボチャージャを
備えたエンジンは,シリンダブロック2,該シリンダブ
ロック2に固定したシリンダヘッド1,シリンダブロッ
ク2に形成したシリンダ20,該シリンダ20内を往復
運動するピストン19,図示していないが,シリンダヘ
ッド1に配置した燃料噴射ノズル等を有している。シリ
ンダヘッド1には排気ポート11と吸気ポート(図示せ
ず)が形成され,排気ポート11には排気バルブ9が配
置され,図示していないが,吸気ポートには吸気バルブ
が配置されている。シリンダヘッド1に形成した排気ポ
ート11は,マニホルドガスケット等を介在して排気通
路である排気マニホルド3に連結されている。
The engine equipped with the turbocharger has a turbocharger 5 driven by the exhaust energy of the engine. An engine equipped with this turbocharger includes a cylinder block 2, a cylinder head fixed to the cylinder block 2, a cylinder 20 formed in the cylinder block 2, a piston 19 reciprocating in the cylinder 20, and a cylinder (not shown). It has a fuel injection nozzle and the like arranged on the cylinder head 1. An exhaust port 11 and an intake port (not shown) are formed in the cylinder head 1, and an exhaust valve 9 is arranged in the exhaust port 11, and an intake valve (not shown) is arranged in the intake port. An exhaust port 11 formed in the cylinder head 1 is connected to an exhaust manifold 3 serving as an exhaust passage via a manifold gasket or the like.

【0015】このターボチャージャを備えたエンジン
は,排気マニホルド3が排気通路4を通じてターボチャ
ージャ5のタービン14のタービンスクロール12に連
通している。ターボチャージャ5は,回転電機を備えた
ターボチャージャを使用し,エンジンの排気ガスが送り
込まれるタービン14,タービン14を一端に固定した
シャフト16,シャフト16の他端に取り付けたコンプ
レッサ15及びシャフト16上に取り付けた回転電機で
ある発電・電動機17を有している。また,ターボチャ
ージャ5の出口側排気通路13の下流には,図示してい
ないが,排気ガス処理装置,消音装置等,場合によって
は,エネルギー回収タービンを設けることもできる。
In the engine equipped with the turbocharger, the exhaust manifold 3 communicates with the turbine scroll 12 of the turbine 14 of the turbocharger 5 through the exhaust passage 4. The turbocharger 5 uses a turbocharger provided with a rotating electric machine, and is provided with a turbine 14 into which exhaust gas of an engine is fed, a shaft 16 having the turbine 14 fixed to one end, a compressor 15 attached to the other end of the shaft 16 and a shaft 16. And a generator / motor 17 which is a rotating electric machine attached to the motor. Although not shown, an exhaust gas processing device, a silencer, and the like, and in some cases, an energy recovery turbine can be provided downstream of the exhaust passage 13 on the outlet side of the turbocharger 5.

【0016】コントローラ10には,エンジンの作動状
態,即ち,過給圧センサー8で検出されたブースト圧即
ち過給圧,負荷センサー7で検出されたエンジン負荷及
び回転センサー6で検出されたエンジン回転数即ちエン
ジンスピードの各検出信号が入力される。過給圧センサ
ー8による過給圧は給気系の給気圧力を検出すればよ
く,負荷センサー7によるエンジン負荷は燃料供給量或
いはアクセルペダルの踏込み量を検出すればよく,ま
た,回転センサー6によるエンジンスピードはクランク
シャフト18の回転数を検出すればよい。コントローラ
10は,これらの検出信号に応答して発電・電動機17
を発電機として作動し,該発電機の発電量を制御してブ
ースト圧マップに従う過給圧に制御するものである。発
電・電動機17の発電量の制御は,発電・電動機17で
発電される電力の消費量で制御できるものである。例え
ば,発電量を大きくするには,コンプレッサ15の働き
を大きくしたり,補機等で電力を多量に消費することで
達成でき,また,発電量を小さくするには,コンプレッ
サ15の働きを小さくしたり,補機等での電力の消費量
を小さくすることで達成できる。
The controller 10 includes an operating state of the engine, that is, a boost pressure or a boost pressure detected by the boost pressure sensor 8, an engine load detected by the load sensor 7, and an engine rotation detected by the rotation sensor 6. Each detection signal of the number, that is, the engine speed is input. The supercharging pressure by the supercharging pressure sensor 8 may detect the supply pressure of the air supply system, the engine load by the load sensor 7 may detect the fuel supply amount or the depression amount of the accelerator pedal, and the rotation sensor 6 The engine speed can be determined by detecting the number of revolutions of the crankshaft 18. The controller 10 responds to these detection signals, and
Is operated as a generator, and the amount of power generated by the generator is controlled to control the supercharging pressure according to the boost pressure map. The control of the power generation amount of the power generation / motor 17 can be controlled by the power consumption of the power generated by the power generation / motor 17. For example, the amount of power generation can be increased by increasing the operation of the compressor 15 or consuming a large amount of electric power by auxiliary equipment, and the like. And reducing the power consumption of auxiliary equipment.

【0017】このターボチャージャを備えたエンジンの
作動の一実施例を,図2に示す処理フロー図を参照して
説明する。図6はエンジン負荷とエンジン回転数に対す
る最適過給圧を示すブースト圧マップの一例を示すグラ
フである。このターボチャージャを備えたエンジンにお
いて,エンジンスピードNを回転センサー6で検出し,
エンジン負荷Lを負荷センサー7で検出する(ステップ
30)。図6に示すように,エンジンスピードN及びエ
ンジン負荷Lに対応する予めセットしたブースト圧マッ
プに従って目標過給圧P1 を読出し(ステップ31),
過給圧センサー8で実過給圧P2 を検出する(ステップ
32)。次いで,目標過給圧P1 と実過給圧P2 とを比
較し,実過給圧P2 が目標過給圧P1 より大きい(P2
>P1 )又は大きくない(P2 ≦P1 )かについて判断
する(ステップ33)。
An embodiment of the operation of the engine having the turbocharger will be described with reference to a processing flowchart shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing an example of a boost pressure map showing the optimum boost pressure with respect to the engine load and the engine speed. In the engine equipped with this turbocharger, the engine speed N is detected by the rotation sensor 6,
The engine load L is detected by the load sensor 7 (Step 30). As shown in FIG. 6, reads out the target supercharging pressure P 1 according to the boost pressure map which is previously set corresponding to the engine speed N and engine load L (step 31),
Detecting the actual boost pressure P 2 in supercharging pressure sensor 8 (step 32). Then, the target supercharging pressure P 1 is compared with the actual supercharging pressure P 2, the actual boost pressure P 2 is larger than the target supercharging pressure P 1 (P 2
> P 1 ) or not large (P 2 ≦ P 1 ) (step 33).

【0018】ステップ33において,実過給圧P2 が目
標過給圧P1 より大きい場合には,実過給圧P2 が目標
過給圧P1 になるように,コントローラ10はターボチ
ャージャ5の発電・電動機17を発電機として作動させ
る制御をする(ステップ34)。ターボチャージャ5の
発電・電動機17が発電機として作動して発電量を大き
くすることによってコンプレッサ15の作動は低下し,
コンプレッサ15からエンジンへ送り込まれる給気が低
下し,過給圧が低減される(ステップ35)。従って,
目標過給圧P1 より大きい実過給圧P2 は低減され,実
過給圧P2 が目標過給圧P1 に近づくようになり,エン
ジン出力を低下させないでNOX を低減させた駆動を行
うことができる。
[0018] In step 33, when the actual supercharging pressure P 2 is larger than the target supercharging pressure P 1, as the actual boost pressure P 2 becomes the target supercharging pressure P 1, the controller 10 turbocharger 5 Is controlled to operate the power generation / motor 17 of this embodiment as a power generator (step 34). When the generator / motor 17 of the turbocharger 5 operates as a generator to increase the amount of power generation, the operation of the compressor 15 decreases,
The supply air supplied from the compressor 15 to the engine is reduced, and the supercharging pressure is reduced (step 35). Therefore,
Target boost pressure P 1 is greater than the actual boost pressure P 2 is reduced, driving the actual boost pressure P 2 becomes closer to the target boost pressure P 1, with reduced NO X without reducing the engine output It can be performed.

【0019】また,ステップ33において,実過給圧P
2 が目標過給圧P1 より大きくない場合には,実過給圧
2 が目標過給圧P1 になるように,コントローラ10
の指令で発電・電動機17を発電機として作動して発電
量を小さくし(ステップ36),ターボチャージャ5を
加速してコンプレッサ15の作動を盛んにする。即ち,
ターボチャージャ5のタービン14へ排気ガスを送り込
むことによってターボチャージャ5の作動状態が強化さ
れ,コンプレッサ15からエンジンへ送り込まれる給気
が増大し,過給圧が上昇し,最適過給圧に近づける(ス
テップ37)。従って,目標過給圧P1 より小さい実過
給圧P2 は増加され,実過給圧P2 が目標過給圧P1
近づくようになり,エンジン出力を低下させないでNO
X を低減させた駆動を行うことができる。
In step 33, the actual supercharging pressure P
If 2 is not greater than the target supercharging pressure P 1, as the actual boost pressure P 2 becomes the target supercharging pressure P 1, the controller 10
The generator / motor 17 is operated as a generator to reduce the amount of power generation (step 36), and the turbocharger 5 is accelerated to increase the operation of the compressor 15. That is,
By sending the exhaust gas to the turbine 14 of the turbocharger 5, the operating state of the turbocharger 5 is strengthened, the supply air supplied from the compressor 15 to the engine increases, the supercharging pressure increases, and approaches the optimal supercharging pressure ( Step 37). Therefore, the target supercharging pressure P 1 is smaller than the actual boost pressure P 2 is increased, the actual boost pressure P 2 becomes closer to the target boost pressure P 1, without reducing the engine output NO
Drive with reduced X can be performed.

【0020】このターボチャージャを備えたエンジン
は,上記のように作動されるが,図5に示すように,コ
ントローラ10によってエンジン負荷Lに従って回転電
機である発電・電動機17を発電機としての作動を次の
ように制御することが好ましい。例えば,エンジン負荷
Lが,低負荷LL 時には過給圧は300mmHgになる
ように,発電・電動機17を発電機として作動し,該発
電機の発電量を制御する。また,中負荷LM 時には過給
圧は400mmHgになるように発電・電動機17の発
電量を制御し,更に高負荷LH 時には過給圧は500m
mHgになるように発電・電動機17の発電量を制御す
る。それによって,エンジン出力Pを全作動領域にわた
って殆ど低下させることなく,NOX の発生量は,低負
荷LL ,中負荷LM 及び高負荷LH の全領域で制御さ
れ,NOX の発生量は全作動領域にわたって低減される
ことになる。
The engine provided with the turbocharger is operated as described above. As shown in FIG. 5, the controller 10 causes the generator / motor 17 as a rotating electric machine to operate as a generator according to the engine load L as shown in FIG. It is preferable to control as follows. For example, when the engine load L is low and the load L L , the generator / motor 17 is operated as a generator so that the supercharging pressure becomes 300 mmHg, and the power generation of the generator is controlled. Also, sometimes the supercharging pressure medium load L M controls the amount of power generated by the motor-generator 17 so as to 400 mmHg, further high load L H sometimes supercharging pressure 500m
The power generation amount of the power generation / motor 17 is controlled so as to be mHg. Thereby, without reducing most of the engine output P over the entire operating range, the amount of the NO X is controlled at low load L L, the entire area of the medium load L M and a heavy load L H, the amount of the NO X Will be reduced over the entire operating range.

【0021】このターボチャージャを備えたエンジン
は,上記のように構成されているので,実過給圧P1
最適過給圧P3 になるように,発電・電動機17を発電
機として作動し,該発電機の発電量を制御するので,エ
ンジンはNOX を低減させた状態の駆動を行うことがで
きる。エンジンの全作動領域で低負荷LL ,中負荷LM
及び高負荷LH で区別することなく連続的にエンジン出
力Pをあまり低下させることなく,NOX 発生量を低減
させる過給圧でエンジンを作動することができる。それ
故,エンジンの全作動領域において,エンジン出力Pを
殆ど低下させることなく,NOX の発生量を大幅に低減
できる。
The engine equipped with the turbocharger, which is configured as described above, such that the actual supercharge pressure P 1 is optimum supercharging pressure P 3, and operate the motor-generator 17 as a generator , and controls the power generation amount of the generator, the engine can be driven in the state with reduced NO X. Low load L L in all operating regions of the engine, a middle load L M
And continuously without the much reduce the engine output P without distinguishing at high load L H, it is possible to operate the engine in boost pressure to reduce NO X generation amount. Therefore, in the entire operating range of the engine, without hardly reducing the engine output P, it can be greatly reduced generation of NO X.

【0022】このターボチャージャを備えたエンジン
は,上記のように,エンジンの作動状態に応じて発電・
電動機17の発電量を制御するので,図3に示すよう
に,従来のターボチャージャを備えたエンジンに比較し
て,エンジン出力Pを殆ど低下させることなく,NOX
の発生量を大幅に低減することができる。即ち,図3
は,横軸にエンジン負荷Lをとり,縦軸にエンジン出力
P及びNOX の発生量をとっている。このターボチャー
ジャを備えたエンジンは,エンジン出力Pが点線Eで示
すようになり,また,NOX の発生量が点線Fで示すよ
うになる。これに対して,従来のターボチャージャを備
えたエンジンは,エンジン出力Pが実線Gで示すように
なり,また,NOX の発生量が実線Hで示すようにな
る。
As described above, an engine equipped with this turbocharger generates and generates electric power according to the operating state of the engine.
And controls the amount of power generated by the motor 17, as shown in FIG. 3, as compared to an engine having a conventional turbocharger without hardly reducing the engine output P, NO X
Can be greatly reduced. That is, FIG.
Takes the engine load L is plotted on the horizontal axis, and taking the generation amount of the engine output P and NO X on the vertical axis. Engine with a turbocharger, the engine output P becomes as shown by the dotted line E, also, the amount of the NO X becomes as indicated by a dotted line F. In contrast, the engine having a conventional turbocharger, the engine output P becomes as shown by a solid line G, also, the amount of the NO X becomes as shown by the solid line H.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明によるターボチャージャを備え
たエンジンは,上記のように構成されているので,NO
X の発生量を抑制する最適の過給圧に制御することがで
き,出力を維持した状態で,NOX の発生量を低減する
ことができる。特に,このエンジンは,エンジン出力を
殆ど低下させないようにして,NOX の発生量を低減で
きる最適過給圧に連続して制御でき,例えば,低負荷時
には前記回転電機の発電量を低下させる制御を行い,ま
た,高負荷時には前記回転電機の発電量を増加する制御
をし,エンジン出力を維持した状態でNOX の発生を低
減する。
The engine provided with the turbocharger according to the present invention is constructed as described above.
It is possible to control the supercharging pressure to an optimal level for suppressing the generation amount of X , and it is possible to reduce the generation amount of NO X while maintaining the output. In particular, this engine is controlled so as hardly to reduce the engine output, continuously optimum supercharging pressure that can reduce the generation amount of the NO X can be controlled, for example, at the time of low load to reduce the power generation by the rotary electric machine It was carried out, also at the time of high load to a control to increase the power generation amount of the rotating electrical machine, to reduce the generation of the NO X while maintaining the engine output.

【0024】また,前記コントローラは,エンジンスピ
ード及びエンジン負荷に対応する予めセットしたブース
ト圧マップに従って目標過給圧を設定し,該目標過給圧
と前記センサーで検出された実過給圧とを比較し,前記
実過給圧が前記目標過給圧になるように前記回転電機の
発電量を制御するので,エンジン出力を殆ど低下させな
いようにして,NOX の発生量を低減できる最適過給圧
に検出信号をフィードバックして段階的に制御でき,例
えば,低負荷時には前記回転電機の発電量を低下させる
制御をし,また,高負荷時には前記回転電機の発電量を
増加させる制御をし,エンジン出力を維持した状態でN
X の発生量を低減できる。
The controller sets a target boost pressure according to a preset boost pressure map corresponding to an engine speed and an engine load, and calculates the target boost pressure and the actual boost pressure detected by the sensor. comparison, since the actual supercharging pressure control amount of power generation of the rotating electric machine such that the target supercharging pressure, so as hardly to reduce the engine output, the optimum supercharging capable of reducing the generation amount of the nO X The detection signal can be fed back to the pressure to control stepwise. For example, when the load is low, control is performed to reduce the power generation of the rotating electric machine, and when the load is high, control is performed to increase the power generation of the rotary electric machine, N with engine output maintained
It can reduce the generation amount of O X.

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

【図1】この発明によるターボチャージャを備えたエン
ジンの一実施例を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of an engine provided with a turbocharger according to the present invention.

【図2】この発明によるターボチャージャを備えたエン
ジンの作動の一実施例を示す処理フロー図である。
FIG. 2 is a processing flowchart showing one embodiment of the operation of the engine having the turbocharger according to the present invention.

【図3】この発明によるターボチャージャを備えたエン
ジンと従来のエンジンのエンジン負荷に対応するNOX
の発生量と出力の関係を示すグラフである。
FIG. 3 shows NO X corresponding to the engine load of an engine equipped with a turbocharger according to the present invention and a conventional engine.
6 is a graph showing the relationship between the amount of generation and the output.

【図4】過給圧に対するエンジン回転数とエンジン負荷
の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an engine speed and an engine load with respect to a supercharging pressure.

【図5】過給圧に対するエンジン負荷と出力及びNOX
発生量の関係を示すグラフである。
FIG. 5 shows engine load, output and NO X with respect to boost pressure.
It is a graph which shows the relationship of the amount of generation.

【図6】エンジン負荷とエンジン回転数に対する最適過
給圧を示すブースト圧マップの一例を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing an example of a boost pressure map showing an optimum boost pressure with respect to an engine load and an engine speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダヘッド 2 シリンダブロック 3 排気マニホルド 4 排気通路 5 ターボチャージャ 6 エンジン回転数センサー 7 エンジン負荷センサー 8 過給圧センサー 10 コントローラ 11 排気ポート 13 出口側排気通路 14 タービン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head 2 Cylinder block 3 Exhaust manifold 4 Exhaust passage 5 Turbocharger 6 Engine speed sensor 7 Engine load sensor 8 Supercharging pressure sensor 10 Controller 11 Exhaust port 13 Outlet exhaust passage 14 Turbine

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリンダヘッドに形成した排気ポートに
連通する排気マニホルド,該排気マニホルドに排気通路
を通じて連通する回転電機を持つターボチャージャ,エ
ンジンの作動状態を検出するセンサー,及び該センサー
の検出信号に応答して前記回転電機を発電機として作動
し,前記回転電機の発電量をエンジンの作動状態に従っ
て制御して過給圧を制御するコントローラを有し,前記
コントローラは予めセットしたブースト圧マップに従っ
てエンジンスピード及びエンジン負荷に応じた最適過給
圧になるように前記回転電機の発電量を制御することか
ら成るターボチャージャを備えたエンジン。
An exhaust manifold communicating with an exhaust port formed in a cylinder head, a turbocharger having a rotating electric machine communicating with the exhaust manifold through an exhaust passage, a sensor for detecting an operating state of an engine, and a detection signal of the sensor. A controller that operates in response to the rotating electric machine as a generator, controls a power generation amount of the rotating electric machine in accordance with an operation state of an engine, and controls a supercharging pressure ,
The controller follows the preset boost pressure map.
Optimum supercharging according to engine speed and engine load
Controlling the amount of power generated by the rotating electric machine so that
Et consisting engine with a turbocharger.
【請求項2】 シリンダヘッドに形成した排気ポートに
連通する排気マニホルド,該排気マニホルドに排気通路
を通じて連通する回転電機を持つターボチャージャ,エ
ンジンの作動状態を検出するセンサー,及び該センサー
の検出信号に応答して前記回転電機を発電機として作動
し,前記回転電機の発電量をエンジンの作動状態に従っ
て制御して過給圧を制御するコントローラを有し,前記
コントローラはエンジンスピード及びエンジン負荷に対
応する予めセットしたブースト圧マップに従って目標過
給圧を設定し,該目標過給圧と前記センサーで検出され
た実過給圧とを比較し,前記実過給圧が前記目標過給圧
になるように前記回転電機の発電量を制御することから
成るターボチャージャを備えたエンジン。
2. An exhaust port formed in a cylinder head.
An exhaust manifold that communicates with the exhaust manifold;
Turbocharger with rotating electric machine communicating through
Sensor for detecting operating state of engine, and the sensor
The rotating electric machine operates as a generator in response to the detection signal of
And the amount of power generated by the rotating electric machine depends on the operating state of the engine.
And a controller for controlling the supercharging pressure by setting the target supercharging pressure in accordance with a preset boost pressure map corresponding to the engine speed and the engine load. comparing the detected actual supercharging pressure, since the actual boost pressure is controlled power generation by the rotary electric machine such that the target boost pressure
Engine with a turbocharger comprising.
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