JPH0381525A - Control device for turbocharger with rotating electric machine - Google Patents
Control device for turbocharger with rotating electric machineInfo
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Abstract
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電動−発電機を取
付けた回転電機付ターボチャージャの制御装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control device for a turbocharger with a rotating electric machine, in which an electric generator is attached to the rotating shaft of the turbocharger.
(従来の技術)
内燃機関の排気ガスは高温、かつ高圧のため、この排気
ガスエネルギーを駆動力や電力として回収しようとする
装置が従来から種々提案されている。(Prior Art) Since the exhaust gas of an internal combustion engine is high temperature and high pressure, various devices have been proposed to recover the exhaust gas energy as driving force or electric power.
この種の排気エネルギーの回収装置として、tJl気タ
ービンの回転軸に電動−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電動機または発電機とし
て回転電機を駆動する試みが種々なされている。As this type of exhaust energy recovery device, various attempts have been made to attach a rotating electrical machine that serves as an electric generator to the rotating shaft of a tJl-turbine, and to drive the rotating electrical machine as an electric motor or generator depending on the operating state of the engine. There is.
そして、エンジンの負荷を検出する手段と、アクセルペ
ダル踏込量を検出する手段とを設置−)、これら手段か
らの信号に基づいて、回転電機による過給手段と燃料供
給手段とを制御しようとする提案が特開昭63−272
909号公報に開示されている。Then, means for detecting the engine load and means for detecting the amount of accelerator pedal depression are installed, and based on signals from these means, the supercharging means and fuel supply means using the rotating electric machine are controlled. The proposal was published in JP-A-63-272.
It is disclosed in Japanese Patent No. 909.
(発明が解決しようとする課題)
上述の公開公報に示された回転電機付ターボチャージャ
の制御装置においては、エンジンの低回転高負荷時なと
ては、排気エネルギーによるターボチャージャの過給作
動に加えて、回転電機にバッテリから電力を供給し電動
機としてカ行させて過給気圧を高める一方、燃料供給量
を増加させてエンジンの出力を増加させている。(Problems to be Solved by the Invention) In the control device for a turbocharger with a rotating electrical machine disclosed in the above-mentioned publication, when the engine is at low rotational speed and high load, the turbocharger is not supercharged by exhaust energy. In addition, electric power is supplied from the battery to the rotating electric machine to operate it as an electric motor to increase supercharging pressure, and at the same time, the amount of fuel supplied is increased to increase the output of the engine.
しかし、このような電動機として運転時に、アクセルペ
ダルの踏込量に応じ、例えば踏込量が最大の場合には回
転電機に大電力が供給されて、回転数が急上昇し、許容
の最大回転数を超過するのを防ぐため、限界に達する以
前に回転電機への通電がオフにされる。したがって、通
電が断となるとタービン回転数が減少することになり、
所定の回転数に下降すると再び通電されるため、第4図
に示すタービン回転制御曲線のように、例えば毎分12
万回転の許容回転数を基準として、三角波のような回転
数の変動を繰返えす。このためエンジン出力にも変動を
生じ、車両の走行フィーリングに悪影響を与えるという
欠点がある。However, when such an electric motor is operated, depending on the amount of depression of the accelerator pedal, for example, when the amount of pedal depression is maximum, a large amount of power is supplied to the rotating electric machine, causing the rotation speed to rise rapidly and exceed the maximum allowable rotation speed. In order to prevent this, the power to the rotating electric machine is turned off before the limit is reached. Therefore, when the power is cut off, the turbine rotation speed will decrease.
When the rotation speed decreases to a predetermined speed, the power is turned on again, so as shown in the turbine rotation control curve shown in FIG.
The rotational speed fluctuates like a triangular wave based on the allowable rotational speed of 10,000 revolutions. Therefore, there is a drawback that the engine output also fluctuates, which adversely affects the driving feeling of the vehicle.
木発明はこのような従来の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に取付けられた回転
電機の電動駆動に際し、タービンの許容回転数近傍にお
ける回転数の変動巾を狭く制御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 invention was made in view of these conventional problems, and its purpose is to narrowly control the fluctuation range of the rotation speed in the vicinity of the permissible rotation speed of the turbine when electrically driving a rotating electric machine attached to a turbocharger. An object of the present invention is to provide a control device for a turbocharger with a rotating electrical machine.
(課題を解決するための手段)
本発明によれば、タービン軸に取付けた回転電機を電動
駆動してエンジンへの過給圧をイ」勢する回転電機付タ
ーボチャージャの制御装置において、前記タービン軸が
その上限回転数近傍の所定回転数に到達したとき、該タ
ービン軸回転数の壜加/減少の傾向に応じて回転電機へ
の供給電力を制御する回転電機イ」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 electrical machine that electrically drives a rotating electrical machine attached to a turbine shaft to activate supercharging pressure to the engine, the turbine When the shaft reaches a predetermined rotational speed near the upper limit rotational speed, a control device for the turbocharger of the rotating electric machine controls the power supplied to the rotating electric machine according to the tendency of increasing/decreasing the rotational speed of the turbine shaft. provided.
(作用)
本発明ではタービン軸の回転数か許容回転数近傍の所定
回転数に達したとき、タービン回転数が増加傾向か減少
傾向を検知して、増加傾向の場合は回転電機への供給電
力を減少させ、減少傾向の場合は供給電力を増してター
ビン軸の回転数を制御する。したがってタービン回転数
の上下変動巾は抑制されることになる。(Operation) In the present invention, when the rotational speed of the turbine shaft reaches a predetermined rotational speed near the allowable rotational speed, it is detected whether the turbine rotational speed is increasing or decreasing, and if the turbine rotational speed is increasing, the power supplied to the rotating electrical machine is If it tends to decrease, the supplied power is increased to control the rotation speed of the turbine shaft. Therefore, the vertical fluctuation range of the turbine rotational speed 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 using the drawings.
第1図は木発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the tree invention.
第1図において、1はエンジンで吸気管1aを介して吸
気する空気と、燃料タンク1gから噴射ポンプ1fを介
して供給される燃料との燃焼エネルギーにより、図示し
ていない車両を駆動するものであり、排気管1bを介し
て燃焼後の排気ガスが排出される。1cはアクセルペダ
ル踏込量の検出手段となるアクセルセンサ、1eは内燃
機関の回転数を検出する回転センサであり、それぞれ検
出した信号を後述するコントローラ6に送信する。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine that drives a vehicle (not shown) by the combustion energy of air taken in through an intake pipe 1a and fuel supplied from a fuel tank 1g through an injection pump 1f. The exhaust gas after combustion is discharged through the exhaust pipe 1b. 1c is an accelerator sensor serving as means for detecting the amount of depression of the accelerator pedal, and 1e is a rotation sensor that detects the rotational speed of the internal combustion engine, and transmits detected signals to a controller 6, which will be described later.
2は排気管1bおよび吸気管1aに接続されたターボチ
ャージャであり、排気カスにより駆動されるタービンブ
レード2bと、吸気管1aに吸気を圧送するコンプレッ
サブレード2aとを有し、これらのブレードを接続する
回転軸2cには電動機あるいは発電機として作動する回
転電機3が取付けられている。A turbocharger 2 is connected to an exhaust pipe 1b and an intake pipe 1a, and has a turbine blade 2b driven by exhaust gas and a compressor blade 2a that pressure-feeds intake air to the intake pipe 1a. A rotating electric machine 3 that operates as an electric motor or a generator is attached to the rotating shaft 2c.
回転電機3はロータ3aとステータ3bとを有し、排気
エネルギーによってロータ3aか回転駆動されるとステ
ータ3bには交流電力が発電され電力変換器4を介して
バッテリ5に送電される。The rotating electrical machine 3 has a rotor 3 a and a stator 3 b. When the rotor 3 a is rotationally driven by exhaust energy, alternating current power is generated in the stator 3 b and transmitted to the battery 5 via the power converter 4 .
また、電力変換器4を介したバッテリ5からの電力によ
りロータ3aが駆動されると、コンプレッサブレード2
aの作動により吸気が圧縮され、吸気管1aを介して内
燃機関1にiM給されるよう構成されている。なお、1
hはブーストセンサで、コンプレッサブレード2aの作
動による過給気圧を検出してコントローラ6に送信する
ものである。Furthermore, when the rotor 3a is driven by the power from the battery 5 via the power converter 4, the compressor blades 2
The intake air is compressed by the operation of step a, and is supplied iM to the internal combustion engine 1 via the intake pipe 1a. In addition, 1
A boost sensor h detects the supercharging pressure caused by the operation of the compressor blade 2a and transmits it to the controller 6.
電力変換器4は発電機作動時のステータ3bからの交流
電力を人力して、例えばバッテリ5の充電電力に変換し
たり、回転電機3を電動機駆動するためバッテリ5から
の直流電力を所定の交流電力に変換するものである。し
たがって交流より直流に変換する整流回路、平滑回路の
他、直流より交流に変換するインバータ、昇圧回路など
を備えており、変換する交流周波数やその電圧、電力は
コントローラ6の指令により制御されるものである。The power converter 4 converts AC power from the stator 3b when the generator is operated into, for example, charging power for the battery 5, or converts DC power from the battery 5 into a predetermined AC power to drive the rotating electric machine 3 as a motor. It converts it into electricity. Therefore, in addition to a rectifier circuit and a smoothing circuit that convert AC to DC, it is equipped with an inverter, a booster circuit, etc. that convert DC to AC, and the AC frequency to be converted, its voltage, and power are controlled by commands from the controller 6. It is.
コントローラ6はマイクロコンピュータよりなり、内燃
機関1の作動状態や各種センサからの信号に基づいて供
給燃料や所要電力、ブースト圧などの演算を行う中央処
理装置、これらの演算結果のメモリや、内燃機関、回転
電機の制御プログラムを格納する各種メモリ装置、各種
の人力を受合したり、関連部分に制御指示を発令する人
/出力装置などを有している。なお、回転電機3が回転
作動時のステータ3bに誘起される逆起電力の周波数に
よりタービン軸の回転数はコントローラ6に人力される
よう構成されている。The controller 6 is composed of a microcomputer, and includes a central processing unit that calculates the supplied fuel, required power, boost pressure, etc. based on the operating state of the internal combustion engine 1 and signals from various sensors, a memory for the results of these calculations, and the internal combustion engine. , various memory devices that store control programs for the rotating electrical machine, and human/output devices that receive various types of human power and issue control instructions to related parts. The rotation speed of the turbine shaft is manually controlled by the controller 6 based on the frequency of the back electromotive force induced in the stator 3b when the rotating electrical machine 3 is in rotation.
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
り、同図を参照してその作動を説明する。FIG. 2 is a processing flow diagram showing an example of the operation of this embodiment, and the operation will be explained with reference to the same figure.
ステップ1にてアクセルセンサICの信号から踏込量が
最大か否かを判断し、−杯に踏込まれている場合はステ
ップ2へ、最大の踏込みて/よい場合はステップ5に進
む。In step 1, it is determined from the signal of the accelerator sensor IC whether or not the amount of depression is at the maximum. If the amount of depression is the maximum, the process proceeds to step 2; if the maximum depression is acceptable, the process proceeds to step 5.
ステップ5に進んだ場合は、目標ブースト圧値(Pt
)と実際のブースト圧値(PB )との差が加速判断ブ
ースト差圧(KB )より大きい場合(加速状態)はス
テップ9に進んで、電力変換器4の有するインバータに
通電する電流値I lnvを計算する。また、ステップ
5にてのPt−PBが小さい場合はステップ10のモー
ト判断に進むことになる。If you proceed to step 5, the target boost pressure value (Pt
) and the actual boost pressure value (PB) is larger than the acceleration judgment boost differential pressure (KB) (acceleration state), the process advances to step 9, and the current value I lnv flowing to the inverter of the power converter 4 is determined. Calculate. Further, if Pt-PB in step 5 is small, the process proceeds to step 10, where mote determination is performed.
アクセルペダルが最大に踏込まれてステップ1からステ
ップ2に進んだ場合は、回転電機3のステータ3bから
の逆起電力の周波数からタービン回転数を求め、該ター
ビン回転数が所定回転数の低側回転数Lr□以下のとき
はステップ3に進み、インバータへの電流値I Inv
を最大値I maxに設定し、ステップ4にてインバー
タをオンにして電動駆動する。また、ステップ2にてタ
ービン回転数が低側回転数L rpm以上のときはステ
ップ6に進み、ここではタービン回転数を所定回転数の
高側回転数Hrp、、、、と比較し、高側回転数Hrp
m以下ならステップ7に、以上ならステップ11に進ん
でインバータをオフにして通電を停止する。When the accelerator pedal is depressed to the maximum and the process advances from step 1 to step 2, the turbine rotation speed is determined from the frequency of the back electromotive force from the stator 3b of the rotating electric machine 3, and the turbine rotation speed is determined to be on the lower side of the predetermined rotation speed. When the rotation speed is less than Lr□, proceed to step 3, and the current value I Inv to the inverter
is set to the maximum value Imax, and in step 4, the inverter is turned on to perform electric drive. In addition, when the turbine rotation speed is equal to or higher than the low side rotation speed L rpm in step 2, the process proceeds to step 6, where the turbine rotation speed is compared with the high side rotation speed Hrp of the predetermined rotation speed, and the high side rotation speed is Rotation speed Hrp
If it is less than m, the process goes to step 7, and if it is more than m, the process goes to step 11, where the inverter is turned off and the energization is stopped.
そして、高側回転数Hrpm以下でステップ7に進んだ
場合は、タービン回転が増加傾向か低減イ頃向かを起電
力の周波数から判断し、周波数か上昇して回転数が増加
傾向の場合はステップ8に追み、インバータへの電流値
I Invを所定値iたけ減少させてステップ4に進ん
でインバータを作動させる。If the process advances to step 7 when the rotational speed is below the high side rotation speed Hrpm, it is determined from the frequency of the electromotive force whether the turbine rotation is increasing or decreasing. If the frequency is increasing and the rotational speed is increasing, Following step 8, the current value I Inv to the inverter is decreased by a predetermined value i, and the process proceeds to step 4, where the inverter is activated.
また、ステップ7にて低減傾向の場合はステップ12に
て電流値を前回のままとし、ステップ4てインバータを
オンにすることになる。Further, if it is determined in step 7 that the current value is decreasing, the current value is left as it was at the previous time in step 12, and the inverter is turned on in step 4.
したかって、第2図に示す処理を行うことにより、ター
ビンの回転数がり、□以下の場合は、インバータへの投
入電流を最大にして回転数を上昇させ、タービン回転数
がL rpm以上の場合はタービン回転数の増加か、低
減かの傾向に応してインバータへの電流を制御して、タ
ービン回転数の変動を抑えるよう制御することになる。Therefore, by performing the process shown in Fig. 2, the rotation speed of the turbine increases. If the rotation speed is below □, the current applied to the inverter is maximized to increase the rotation speed, and if the turbine rotation speed is L rpm or higher, the rotation speed is increased. In this case, the current to the inverter is controlled in accordance with the tendency of the turbine rotation speed to increase or decrease, thereby suppressing fluctuations in the turbine rotation speed.
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更が可能てあり、これらの
変更を本発明の範囲から排除するものてはない。Although the present invention has been described above with reference to the above embodiments, various changes can be made within the scope of the invention, and these changes are not excluded from the scope of the invention.
(発明の効果)
本発明によれば、ターボチャージャのタービン回転数の
上限値の前後に高側回転数Hrpmと低側回転数L r
pmとを設け、アクセルペダルが一杯に踏込まれた場合
、タービン回転数を高側回転数、または低側回転数と比
較し、低側回転数以下の場合はインバータへの電流を最
大に、高側と低側回転数の間の場合はタービン回転数の
増、または減の傾向に応じてインバータへの電流値を制
御して供給するので、従来の如きタービン回転数の著し
い変動は抑え得るとともに、一方タービン回転数が減少
したときはエンジン回転数は上昇して排気エネルギーが
増大するためタービン回転数が上昇に転することがあり
、このため、前記のインバータ電流の制御と相俟って、
高側と低側回転数の間の一定回転数にタービン回転数か
収束するという効果が得られる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the high side rotational speed Hrpm and the low side rotational speed L r before and after the upper limit value of the turbine rotational speed of the turbocharger.
pm, and when the accelerator pedal is fully depressed, the turbine rotation speed is compared with the high side rotation speed or the low side rotation speed, and if it is below the low side rotation speed, the current to the inverter is maximized and the high speed is set. When the rotation speed is between the high side and the low side, the current value is controlled and supplied to the inverter according to the tendency of the turbine rotation speed to increase or decrease. On the other hand, when the turbine speed decreases, the engine speed increases and the exhaust energy increases, so the turbine speed may start to rise.
The effect is that the turbine rotational speed converges to a constant rotational speed between the high side and low side rotational speeds.
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図、第3図
は本実施例におけるタービン回転制御の曲線図、第4図
は従来のターボチャージャの制御におけるタービン回転
制御の曲線図である。
1・・・エンジン、2・・・ターボチャージャ、3・・
・回転電機、4・・・電力変換器、5・・・バッテリ、
6・・・コントローラ、2b・・・タービンブレード、
2c・・・回転軸。FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a process flow diagram showing an example of the operation of this embodiment, FIG. 3 is a curve diagram of turbine rotation control in this embodiment, and FIG. 4 is a curve diagram of turbine rotation control in conventional turbocharger control. 1...Engine, 2...Turbocharger, 3...
・Rotating electric machine, 4...power converter, 5...battery,
6... Controller, 2b... Turbine blade,
2c...Rotation axis.
Claims (1)
への過給圧を付勢する回転電機付ターボチャージャの制
御装置において、前記タービン軸がその上限回転数近傍
の所定回転数に到達したとき、該タービン軸回転数の増
加/減少の傾向に応じて回転電機への供給電力を制御す
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。In a control device for a turbocharger with a rotating electrical machine that electrically drives a rotating electrical machine attached to a turbine shaft to apply supercharging pressure to the engine, when the turbine shaft reaches a predetermined rotational speed near its upper limit rotational speed, A control device for a turbocharger with a rotating electrical machine, characterized in that the power supplied to the rotating electrical machine is controlled according to a tendency of increase/decrease in the turbine shaft rotational speed.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP21711189A JP2775882B2 (en) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | Control device for turbocharger with rotating electric machine |
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JP21711189A JP2775882B2 (en) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | Control device for turbocharger with rotating electric machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0381525A true JPH0381525A (en) | 1991-04-05 |
JP2775882B2 JP2775882B2 (en) | 1998-07-16 |
Family
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JP21711189A Expired - Fee Related JP2775882B2 (en) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | Control device for turbocharger with rotating electric machine |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2775882B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005344539A (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Air fuel ratio control system for gas engine |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP21711189A patent/JP2775882B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005344539A (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Air fuel ratio control system for gas engine |
Also Published As
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JP2775882B2 (en) | 1998-07-16 |
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