JPH05240058A - ターボチャージャ付き内燃機関 - Google Patents

ターボチャージャ付き内燃機関

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JPH05240058A
JPH05240058A JP4413392A JP4413392A JPH05240058A JP H05240058 A JPH05240058 A JP H05240058A JP 4413392 A JP4413392 A JP 4413392A JP 4413392 A JP4413392 A JP 4413392A JP H05240058 A JPH05240058 A JP H05240058A
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JP
Japan
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alternator
internal combustion
combustion engine
power generation
state
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JP4413392A
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English (en)
Inventor
Shinichi Sano
▲眞▼一 佐野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、選択的に電動機又は発電機として
使用されるアシストモータを有するターボチャージャ付
き内燃機関に関し、オルタネータによる不必要な内燃機
関のトルク低下を防止することを目的とする。 【構成】 過給な必要な運転状態において所望の過給圧
が得られず、かつバッテリ11の電圧が所定値以上の時
に、アシストモータ9は電動機として使用されると共に
オルタネータ6は非発電状態とされ、それ以外の時にア
シストモータ9は発電機として使用され、その発電量が
所定値以上であればオルタネータ6は非発電状態とさ
れ、所定値未満であれば発電状態とされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、選択的に電動機又は発
電機として使用されるアシストモータを有するターボチ
ャージャ付き内燃機関に関する。
【0002】ターボチャージャは、排気ガスのエネルギ
を利用してタービンを駆動し、このタービンに連結され
たコンプレッサが駆動されることにより、過給が行なわ
れ、充填効率を向上させて高いトルクが得られるように
するものである。
【0003】このようなターボチャージャは、内燃機関
の高速域においては、排気ガス圧が高く前述のような効
果が得られるが、車両の登坂時などのような低速高負荷
域においては、排気ガス圧が低く、十分な過給が行なわ
れないために、トルクを高めることができない。
【0004】この問題を解決するために、特開平1−1
21516号公報には、ターボチャージャにアシストモ
ータを設けるものが記載されている。これは、低速高負
荷域において、このアシストモータを電動機として使用
することにより、十分な過給を行なわせ、高トルクを得
られるようにしたものである。
【0005】また、それ以外の運転状態においてアシス
トモータは発電機として使用され、排気ガスのエネルギ
を回収すると共に、過給圧が過剰となることを防止し、
従来必要とされていたウエストゲート装置が省略可能と
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、内燃機関の運転状態によってはアシストモータによ
るバッテリの充電が十分ではないために、オルタネータ
が設けられている。このオルタネータは常時内燃機関に
連結されて駆動されるものである。
【0007】そのために、例えば高速域のようなアシス
トモータだけで十分にバッテリを充電可能な時におい
て、オルタネータの負荷は単に内燃機関のトルクを減少
させるだけである。
【0008】従って、本発明の目的は、オルタネータに
よる不必要な内燃機関のトルクの低下を防止することが
できるアシストモータを有するターボチャージャ付き内
燃機関を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明による第1のターボチャージャ付き内燃機
関は、ターボチャージャに取付けられ、選択的に電動機
又は発電機として使用されるアシストモータと、内燃機
関により駆動され、発電状態と非発電状態のいずれかが
選択されるオルタネータと、前記アシストモータ及び前
記オルタネータへ電気的に接続されたバッテリと、前記
バッテリの電圧の測定手段、とを具備し、過給が必要な
運転状態において所望の過給圧が得られず、かつ前記バ
ッテリの電圧が所定値以上の時に、前記アシストモータ
は電動機として使用されると共に前記オルタネータは非
発電状態とされ、それ以外の時に、前記アシストモータ
は発電機として使用され、その発電量が所定値以上であ
れば前記オルタネータは非発電状態とされ、所定値未満
であれば発電状態とされることを特徴とする。
【0010】また、本発明による第2のターボチャージ
ャ付き内燃機関は、第1のターボチャージャ付き内燃機
関において、過給が必要な運転状態において所望の過給
圧が得られず、かつ前記バッテリの電圧が所定値未満の
時に、前記オルタネータは発電状態とされ、その発電さ
れた電気により前記アシストモータは、電動機として使
用されることを特徴とする。
【0011】
【作用】第1のターボチャージャ付き内燃機関によれ
ば、オルタネータは、前記アシストモータが発電機とし
て使用され、その発電量が所定値未満の場合だけ発電状
態とされ、それ以外の場合において非発電状態とされる
ために、オルタネータによる不必要な内燃機関のトルク
の低下を防止することができる。
【0012】また、第2のターボチャージャ付き内燃機
関によれば、第1のターボチャージャ付き内燃機関と同
様にオルタネータによる不必要なトルク低下を防止でき
ると共に、過給が必要な運転状態において所望の過給圧
が得られず、かつバッテリの電圧が所定値未満の時にオ
ルタネータにより発電された電気によりアシストモータ
が電動機として使用され、過給圧を高めることができ
る。
【0013】
【実施例】図1は本発明によるターボチャージャ付き内
燃機関の第1実施例を示す概略図である。同図におい
て、1はエンジン、2は吸気通路、3は排気通路、4は
アクセルペダルである。
【0014】エンジン1の回転軸には、電磁クラッチ5
を介してオルタネータ6が連結されている。吸気通路2
には、吸気圧力を測定する圧力センサ7が設置され、そ
の上流側にはターボチャージャ8のコンプレッサ8aが
設けられている。また排気通路3には、ターボチャージ
ャ8のコンプレッサ8aに連結されたタービン8bが設
けられている。
【0015】吸気通路2のコンプレッサ8aの上流側に
は、アシストモータ9がコンプレッサ8aに同心に取付
けられている。アシストモータ9は、選択的に電動機又
は発電機として使用されるものであり、その時の発熱が
吸気によって冷却されるようになっている。
【0016】オルタネータ6とアシストモータ9は、制
御回路10を介してバッテリ11へ電気的に接続されて
いる。バッテリ11には、その電圧を測定するための電
圧センサ12が設けられている。
【0017】アクセル4には、ストロークセンサ13が
設けられ、その信号を基に、スロットルバルブ(図示せ
ず)の開度及びインジェクタ14の燃料噴射量等が制御
される。また、ストロークセンサ13は、前述の圧力セ
ンサ7と電圧センサ12とエンジン1の回転センサ(図
示せず)と共に制御装置15へ接続され、この制御装置
15により前述の制御回路10が制御される。
【0018】この制御装置15による制御回路10の制
御は、図2に示す第1フローチャートにより行なわれ
る。まずステップ101において、ストロークセンサ1
3により測定されるアクセルペダルストロークL′が内
燃機関の高負荷状態における最小アクセルペダルストロ
ークLより大きいかどうかが判断される。
【0019】測定されたアクセルペダルストロークL′
が最小アクセルペダルストロークLより大きいならば高
負荷状態であり、次にステップ102において、回転セ
ンサにより測定されるエンジン1の回転数N′が内燃機
関の低速状態における最大回転数Nより小さいかどうか
が判断される。
【0020】測定された回転数N′が最大回転数Nより
小さいならば、低速状態であり次にステップ103にお
いて、圧力センサ7により測定される吸気通路2内のコ
ンプレッサ8a下流側の吸気圧力P′が、所望の過給圧
1 より小さいかどうかが判断される。
【0021】測定された吸気圧力P′が所望の過給圧P
1 より小さいならば、次にステップ104において、電
圧センサ12により測定されるバッテリ11の電圧V′
が、アシストモータ9を電動機として使用することがで
きる最低電圧Vより大きいかどうかが判断される。
【0022】測定された電圧V′が最低電圧Vより大き
いならば、次にステップ105において、アシストモー
タ9を電動機として使用するように制御装置15が制御
回路10を制御し、ステップ106においてオルタネー
タ6の電磁クラッチ5が切断される。
【0023】また、ステップ101においてアクセルペ
ダルストロークL′が最小アクセルペダルストロークL
以下の時、又はステップ102においてエンジン1の回
転数N′が最大回転数N以上の時、又はステップ103
において吸気圧力P′が所望の過給圧P1 以上の時、又
はステップ104においてバッテリ11の電圧V′が最
低電圧V以下の時には、ステップ107において吸気圧
力P′が所定値P2 より大きいかどうかが判断される。
この所定値P2 には、アシストモータ9が発電機として
使用され、その発電量がバッテリ11を充電するのに十
分である時に、コンプレッサ8aにより生じる吸気圧力
の最低値が設定される。
【0024】吸気圧力P′が所定値P2 より大きいなら
ば、次にステップ108においてアシストモータ9を発
電機として使用するように制御装置15が制御回路10
を制御し、ステップ106においてオルタネータ6の電
磁クラッチ5が切断される。
【0025】また、ステップ107において、吸気圧力
P′が所定値P2 以下の時には、ステップ109におい
てステップ108と同様にアシストモータ9は発電機と
して使用され、ステップ110において、オルタネータ
6の電磁クラッチ5が接続される。
【0026】このように、本実施例のターボチャージャ
付き内燃機関は、エンジン1が過給を必要とし、過給圧
の上昇が困難な低速高負荷状態において、所望の過給圧
が得られず、かつバッテリ11がアシストモータ9を駆
動するのに十分な電圧を有する時に、アシストモータ9
を電動機として使用することにより、過給圧を上昇させ
てトルク向上を可能とする。この時、バッテリ11は十
分な電圧を有するために、充電の必要はなく、電磁クラ
ッチ5は切断され、オルタネータ6の負荷がエンジン1
から外されるために、その分のトルク低下を防止するこ
とができ、従来に比べて加速性能を向上することができ
る。
【0027】また、それ以外の時、つまり、エンジン1
が過給を必要としない時、又は過給を必要としてもエン
ジン1の回転数が十分に高い時、又は必要な過給圧が得
られている時、又はバッテリ11の電圧が不足している
時には、アシストモータ9は発電機として使用され、バ
ッテリ11を充電するために、排気ガスのエネルギをバ
ッテリ11に回収することができる。また、この発電機
による負荷は、コンプレッサ8aが異常に高速で回転し
て過給圧が上限を越えることを防止するために、過給圧
の上限制御のために設けられていたウエストゲート装置
を省略することが可能となる。
【0028】アシストモータ9が発電機として使用され
る時に、その発電量がバッテリ11を充電するのに十分
でない場合にのみ電磁クラッチ5が接続されてオルタネ
ータ6が発電状態となる。それ以外の場合において、オ
ルタネータ6の負荷はエンジン1から外され、その分の
トルクの低下を防止することができる。
【0029】本実施例は、オルタネータ6の非発電状態
を電磁クラッチ5の切断により実現するものであるが、
電磁クラッチ5を省略してその時オルタネータ6をバッ
テリ11から電気的に切断するようにしても非発電状態
におけるオルタネータ6の負荷の軽減は可能であり、同
様にその分のトルク低下を防止することができる。
【0030】図3は、本発明によるターボチャージャ付
き内燃機関の第2実施例の制御回路10′の制御方法を
示す第2フローチャートである。第2実施例は、制御回
路10′が第1実施例のものと異なり、オルタネータ9
にはその発電量を測定するセンサが設けられている。制
御回路10′には、オルタネータ6とアシストモータ9
とを電気的に直接接続するためのスイッチが加えられて
いる。以下に第2フローチャートを説明するが、図2に
示す第1フローチャートと同様な所は省略する。
【0031】この第2フローチャートは、ステップ20
4において、バッテリ11の電圧V′がアシストモータ
9を電動機として使用することができる最低電圧V以下
の時に、ステップ207ではなくステップ211へ進
み、電磁クラッチ5が接続され、オルタネータ9を発電
状態とする。
【0032】次に、ステップ212において、オルタネ
ータ9の発電量A′が測定され、その発電量A′がアシ
ストモータ9を電動機として使用することができる最低
発電量Aより大きいかどうかが判断される。
【0033】測定された発電量A′が最低発電量Aより
大きいならば、ステップ213において、前述のスイッ
チが入れられオルタネータ6とアシストモータ9は電気
的に接続され、ステップ214においてアシストモータ
9はオルタネータ6により発電された電気によって電動
機として使用される。
【0034】また、ステップ212において測定された
発電量A′が最低発電量A以下であれば、アシストモー
タ9は発電機として使用される。
【0035】このように、第2フローチャートによれ
ば、バッテリ11の老化及び液漏れ等の原因によりバッ
テリ11の電圧が最低電圧V以下となる場合、第1フロ
ーチャートでは所望の過給圧が得られない時に、アシス
トモータ9の電動機としての使用は断念することになる
が、この時に、オルタネータ6の発電量が十分であれ
ば、その電気を使用してアシストモータ9を駆動するこ
とができ、それにより所望の過給圧が得られ、トルクを
向上させることが可能となる。
【0036】第1及び第2フローチャートにおいて、ス
テップ103及びステップ203で使用した所望の過給
圧P1 は、内燃機関の運転状態により変化させることも
可能である。それによりアシストモータ9は、発電機と
して使用される機会が増加し、排気エネルギをバッテリ
11へ回収することができ、その分エンジン1の駆動損
失を伴うオルタネータ6を発電状態とする機会が減少す
る。
【0037】また、エンジン1の回転数が上昇すれば、
それに伴い排気圧力も上昇し、アシストモータ9を発電
機として使用する際の発電量も大きくなる。従って、第
1及び第2フローチャートのステップ107及び207
で使用したオルタネータ6の発電状態及び非発電状態を
決定する吸気圧力の所定値P2 は、図4に示すようにエ
ンジン1の回転数の上昇に伴い減少するようにしてもよ
く、それによりオルタネータ6を発電状態とする機会を
減少させることができる。
【0038】
【発明の効果】このように、本発明によれば、内燃機関
が過給を必要とし、所望の過給圧を得られない時にのみ
アシストモータを電動機として使用して過給圧を上昇さ
せ、それ以外の時にはアシストモータは発電機として使
用され、排気ガスのエネルギをバッテリに回収し、オル
タネータを必要な時だけ発電状態とするために、オルタ
ネータの負荷による内燃機関の駆動損失を低減すること
が可能となり、加速性能の向上及び燃費低減が実現され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるターボチャージャ付き内燃機関の
第1実施例を示す概略図である。
【図2】第1実施例の制御回路制御のための第1フロー
チャートである。
【図3】第2実施例の制御回路制御のための第2フロー
チャートである。
【図4】第1及び第2フローチャートに使用されるエン
ジン回転数に対する吸気圧力の所定値のマップである。
【符号の説明】
1…エンジン 2…吸気通路 3…排気通路 5…電磁クラッチ 6…オルタネータ 8…ターボチャージャ 9…アシストモータ 10,10′…制御回路 11…バッテリ 15…制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターボチャージャに取付けられ、選択的
    に電動機又は発電機として使用されるアシストモータ
    と、内燃機関により駆動され、発電状態と非発電状態の
    いずれかを選択可能なオルタネータと、前記アシストモ
    ータ及び前記オルタネータへ電気的に接続されたバッテ
    リと、前記バッテリの電圧の測定手段、とを具備し、過
    給が必要な運転状態において所望の過給圧が得られず、
    かつ前記バッテリの電圧が所定値以上の時に、前記アシ
    ストモータは電動機として使用されると共に前記オルタ
    ネータは非発電状態とされ、それ以外の時に、前記アシ
    ストモータは発電機として使用され、その発電量が所定
    値以上であれば前記オルタネータは非発電状態とされ、
    所定値未満であれば発電状態とされることを特徴とする
    ターボチャージャ付き内燃機関。
  2. 【請求項2】 過給が必要な運転状態において所望の過
    給圧が得られず、かつ前記バッテリの電圧が所定値未満
    の時に、前記オルタネータは発電状態とされ、その発電
    された電気により前記アシストモータは電動機として使
    用されることを特徴とする請求項1に記載のターボチャ
    ージャ付き内燃機関。
JP4413392A 1992-02-29 1992-02-29 ターボチャージャ付き内燃機関 Pending JPH05240058A (ja)

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