JPH0551047B2 - - Google Patents

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JPH0551047B2
JPH0551047B2 JP60188827A JP18882785A JPH0551047B2 JP H0551047 B2 JPH0551047 B2 JP H0551047B2 JP 60188827 A JP60188827 A JP 60188827A JP 18882785 A JP18882785 A JP 18882785A JP H0551047 B2 JPH0551047 B2 JP H0551047B2
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
generator
detection means
motor
Prior art date
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JP60188827A
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Hideo Kawamura
Katsuyuki Tamai
Shigeki Saito
Toshihiro Yamanaka
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Hitachi Ltd
Isuzu Motors Ltd
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Hitachi Ltd
Isuzu Motors Ltd
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  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は内燃機関のターボチヤージヤの制御装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a turbocharger control device for an internal combustion engine.

(従来技術) 内燃機関を用いた車両の電気装置として、始動
電動機、点火装置、警音器、前照灯を含む各種の
照明装置や指示装置など、その他数多くの電気装
置が装備されており、その電源として二次電池に
よるバツテリが車両に用いられ、さらにバツテリ
の充電用として内燃機関によつて駆動される発電
機が搭載されている。そして、昨今では新しい電
気装置が開発され、その搭載により車両における
電力消費量は益々増加している。
(Prior Art) Vehicles using internal combustion engines are equipped with many other electrical devices, such as a starting motor, ignition device, horn, various lighting devices including headlamps, and indicating devices. As a power source, a battery from a secondary battery is used in the vehicle, and a generator driven by an internal combustion engine is mounted to charge the battery. Recently, new electrical devices have been developed, and the power consumption of vehicles is increasing due to their installation.

(従来技術の問題点) 上述のように電力消費量を補充のため、内燃機
関の出力にて駆動される発電機よりの電力をバツ
テリに充電するが、該電力のエネルギーは、内燃
機関のクランク軸よりVベルトを介して発電機に
入力された回転エネルギーであり、内燃機関の正
味出力の一部を電力として電気装置が消費してい
ることとなる。
(Problems with the prior art) As mentioned above, in order to replenish the power consumption, the battery is charged with power from a generator driven by the output of the internal combustion engine, but the energy of this power is used to power the crank of the internal combustion engine. This is rotational energy input from the shaft to the generator via the V-belt, and a portion of the net output of the internal combustion engine is consumed by the electric device as electric power.

また、上記の発電機にては内燃機関のレイアウ
トの関係より外形寸法に制限を受け、最大電力と
して、例えば700W−24V程度が限度となり、今
後増加が予想される電気装置の電力消費量に応じ
かねる危惧も生ずる。
In addition, the above generator is limited in external dimensions due to the layout of the internal combustion engine, and the maximum power is limited to, for example, 700W-24V, which is in line with the expected increase in the power consumption of electrical equipment. There are also some serious concerns.

また一方、排気ガスの有するエネルギーを利用
してタービンを駆動し、このタービンに連動する
コンプレツサにて空気をシリンダ内に過給して、
効率的に燃料を燃焼せしめるターボチヤージヤが
内燃機関に搭載され用いられており、このターボ
チヤージヤにては、内燃機関の低速運転時は排気
ガスのエネルギーが少ないため過給圧も低く充填
効率が低下し、出力、トルクの向上が不十分であ
る。
On the other hand, the energy of the exhaust gas is used to drive a turbine, and a compressor linked to this turbine supercharges air into the cylinder.
A turbocharger that burns fuel efficiently is installed and used in an internal combustion engine, and when the internal combustion engine is operating at low speed, the exhaust gas energy is low, so the boost pressure is low and the charging efficiency is reduced. Improvement in output and torque is insufficient.

(発明の目的) 本発明の目的は上記の如き従来の問題点に鑑
み、バツテリの充電に際し、内燃機関の正味出力
を消費せずにバツテリを充電でき、かつ従来の内
燃機関に付設される発電機の発電に依存すること
なく車内の消費電力を賄うと共に、高負荷低速回
転している内燃機関に対して過給することができ
るような内燃機関のターボチヤージヤの制御装置
を提供することにある。
(Object of the Invention) In view of the conventional problems as described above, the object of the present invention is to provide a battery that can be charged without consuming the net output of the internal combustion engine when charging the battery, and that is capable of charging the battery without consuming the net output of the internal combustion engine. To provide a turbocharger control device for an internal combustion engine capable of covering the power consumption in a vehicle without depending on the power generation of the engine and supercharging the internal combustion engine rotating at low speed under high load.

(発明の概要) 上記のような本発明の目的を達成するために本
発明は、内燃機関の排気ガスエネルギーにより駆
動されるタービンと、該タービンの駆動によりシ
リンダ内に吸気過給するコンプレツサとを備えた
内燃機関のターボチヤージヤにおいて、上記ター
ビンのシヤフトに交流電動−発電機を設け、イン
ジエクタの燃料噴射量を検出する燃料流量センサ
からなる内燃機関の負荷検出手段と、クランクシ
ヤフトの回転数を検出する回転センサからなる内
燃機関の回転数検出手段と、吸気マニホールドに
設けられた給気圧を検出するブーストセンサから
なる内燃機関の給気圧検出手段とを設けると共
に、該負荷検出手段と該回転数検出手段と該吸気
圧検出手段からの信号により内燃機関の負荷状態
と回転数が所定値よりも低下しブースト圧が所定
値よりも低下したことが検出された時、交流電動
−発電機を電動機として動作させて過給を行う第
1の制御手段と、該負荷検出手段と該回転数検出
手段と該吸気圧検出手段からの信号により内燃機
関の負荷状態と回転数が所定値よりも高く、ブー
スト圧が所定値よりも上昇したことが検出された
時、交流電動−発電機を発電機として動作させる
第2の制御手段と、該回転数検出手段からの信号
で内燃機関のアイドリング運転状態を検知した
時、内燃機関の排気によるタービン駆動により交
流電動−発電機を発電機として作用させてバツテ
リを充電させる制御を行う第3の制御手段とを具
備することを特徴とする内燃機関のターボチヤー
ジヤの制御装置を提供する。
(Summary of the Invention) In order to achieve the above objects of the present invention, the present invention provides a turbine driven by exhaust gas energy of an internal combustion engine, and a compressor that supercharges intake air into a cylinder by driving the turbine. In the turbocharger for an internal combustion engine, an AC motor-generator is provided on the shaft of the turbine, and a load detection means for the internal combustion engine includes a fuel flow sensor for detecting the amount of fuel injected into the injector, and a rotation speed of the crankshaft. A revolution speed detection means for the internal combustion engine is provided, which is comprised of a rotation sensor, and a boost pressure detection means for the internal combustion engine is comprised of a boost sensor that detects the supply pressure provided in an intake manifold, and the load detection means and the revolution speed detection means are provided. When it is detected by the signal from the intake pressure detection means that the load condition and rotational speed of the internal combustion engine have fallen below a predetermined value and the boost pressure has fallen below a predetermined value, the AC motor-generator is operated as an electric motor. The load state and rotation speed of the internal combustion engine are higher than a predetermined value, and the boost pressure When it is detected that the AC motor-generator has increased above a predetermined value, the idling operating state of the internal combustion engine is detected by the second control means for operating the AC motor-generator as a generator, and the signal from the rotation speed detection means. and a third control means for controlling a battery to be charged by causing an AC motor-generator to act as a generator by driving a turbine by the exhaust gas of the internal combustion engine. I will provide a.

(実施例) つぎに、本発明の実施例を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、本発明を実現するための一実施例ブ
ロツク図であり、第2図はターボチヤージヤの概
略を示す構成説明図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment for realizing the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the outline of a turbocharger.

図において、1はターボチヤージヤ、2はコン
プレツサハウジング、3はタービンハウジング、
4はセンタハウジングであり、センタハウジング
4の中心部両端には固定ベアリング5、および該
固定ベアリング5内で摺動回転するフローテイン
グメタル6が設けられており、該フローテイング
メタル6にはシヤフト7の両端部が回転自在に支
承されている。
In the figure, 1 is a turbocharger, 2 is a compressor housing, 3 is a turbine housing,
Reference numeral 4 denotes a center housing, and a fixed bearing 5 and a floating metal 6 that slides and rotates within the fixed bearing 5 are provided at both ends of the center portion of the center housing 4, and a shaft 7 is provided on the floating metal 6. Both ends are rotatably supported.

そして、シヤフト7の両端にはコンプレツサイ
ンペラ8、およびタービンインペラ9が取付けら
れ、それぞれ、コンプレツサハウジング2、およ
びタービンハウジング3の内部に納められてい
る。タービンインペラ9はスクロール10に送気
される排気ガスのエネルギーを受けて回転し、シ
ヤフト7を介してコンプレツサインペラ8を回転
せしめ、吸気管11より導入した空気をデイフユ
ーザ12で圧力変換し、内燃機関のシリンダに圧
送するよう動作する。
A compressor impeller 8 and a turbine impeller 9 are attached to both ends of the shaft 7, and are housed inside the compressor housing 2 and turbine housing 3, respectively. The turbine impeller 9 rotates by receiving the energy of the exhaust gas sent to the scroll 10, rotates the compressor impeller 8 via the shaft 7, converts the pressure of the air introduced from the intake pipe 11 in the differential user 12, and generates internal combustion. It operates to feed pressure into the cylinders of the engine.

また、上記シヤフト7の中央部付近には希土類
元素を含んだ、軸方向に長いリング状の磁石ロー
タ13が配設され、強力な磁力を保持している。
そして、その両端面が高抗張力金属円板14にて
固定保持され、さらに磁石ロータ13の外周を炭
素繊維で巻き固めてあり、超高速度回転による遠
心力や振動を受けても強固な磁石ロータとしての
耐久力を有している。
Further, near the center of the shaft 7, an axially long ring-shaped magnet rotor 13 containing a rare earth element is disposed and maintains a strong magnetic force.
Both end surfaces are fixed and held by high tensile strength metal discs 14, and the outer periphery of the magnet rotor 13 is wrapped and hardened with carbon fiber, making the magnet rotor strong even when subjected to centrifugal force and vibration due to ultra-high speed rotation. It has the durability of

15は磁石ロータ13に対向するステータコア
であり、磁石ロータ13の回転によりステータコ
イル16に交流電圧を誘起する。そして、磁石ロ
ータ13、ステータコア15、ステータコイル1
6にて構成する交流機は電動−発電機MGを構成
する。
A stator core 15 faces the magnet rotor 13 and induces an alternating current voltage in the stator coil 16 by rotation of the magnet rotor 13. Then, the magnet rotor 13, stator core 15, stator coil 1
The alternating current machine constituted by 6 constitutes a motor-generator MG.

第1図は上記のターボチヤージヤ1を備えた内
燃機関20と制御装置21との関連を示すブロツ
ク図であり、図において、22は内燃機関20の
排気ポートに連通する排気マニホールドで、ター
ボチヤージヤ1のスクロール10が連通してい
る。23はターボチヤージヤ1のコンプレツサイ
ンペラ8にて圧送する過給気をシリンダに導く吸
気マニホールドであり、該吸気マニホールド23
の途中に、過給気のブースト圧を検出して制御装
置21に信号を送出して内燃機関の吸気圧を検出
する手段となるブーストセンサ24が設けられて
いる。25は内燃機関20の本体に付設したイン
ジエクタであり、該インジエクタ25の燃料噴射
量を検出して内燃機関の負荷を検出する手段とな
る燃料流量センサ26が設けられ、燃料流量信号
を制御装置21に送出する。
FIG. 1 is a block diagram showing the relationship between an internal combustion engine 20 equipped with the above-mentioned turbocharger 1 and a control device 21. In the figure, 22 is an exhaust manifold communicating with the exhaust port of the internal combustion engine 20, and the scroll of the turbocharger 1 10 are connected. Reference numeral 23 denotes an intake manifold that guides supercharging air, which is force-fed by the compressor impeller 8 of the turbocharger 1, to the cylinder;
A boost sensor 24 is provided in the middle of the engine to detect the boost pressure of supercharging air and send a signal to the control device 21 to detect the intake pressure of the internal combustion engine. Reference numeral 25 denotes an injector attached to the main body of the internal combustion engine 20, and a fuel flow sensor 26 is provided, which serves as a means for detecting the fuel injection amount of the injector 25 and the load of the internal combustion engine. Send to.

また、内燃機関20のクランクケース20aに
は、クランクシヤフトの回転数を検出して制御装
置21に信号を発する回転センサ27が設けられ
ている。
Further, the crankcase 20a of the internal combustion engine 20 is provided with a rotation sensor 27 that detects the rotational speed of the crankshaft and issues a signal to the control device 21.

なお、電動−発電機MGにはロータ位置センサ
28が設けられ、磁石ロータ13が高速回転とな
つた発電時において、ステータコイル16を切る
磁束が乱れて起電力の力率の低下を防止するた
め、該ロータ位置センサ28が検出信号を制御装
置21に送ることによりステータコイル16より
の起電力の位相を制御して、高速回転時の発電の
力率を改善するよう構成されている。
The motor-generator MG is provided with a rotor position sensor 28 to prevent a decrease in the power factor of the electromotive force due to disturbance of the magnetic flux cutting the stator coil 16 during power generation when the magnet rotor 13 rotates at high speed. The rotor position sensor 28 is configured to send a detection signal to the control device 21 to control the phase of the electromotive force from the stator coil 16, thereby improving the power factor of power generation during high-speed rotation.

制御装置21は演算処理を行うプロセツサ
(CPU)と、電動−発電機MGや後述するインバ
ータ29を制御するプログラムを格納するリード
オンリーメモリ(ROM)と、入力ポートと、出
力ポートと、演算結果などを格納するランダムア
クセスメモリ(RAM)と、これらを接続するア
ドレスデータバス(BUS)とで、構成されてい
る。入力ポートにはブーストセンサ24、燃料流
量センサ26、回転センサ27、ロータ位置セン
サ28などが接続され、各種センサよりの検出信
号を受ける。また、出力ポートには電動−発電機
MGのほか、インバータ29、PWMコントロー
ラ30、レギユレータ31が接続され、これらを
制御する信号を出力する。
The control device 21 includes a processor (CPU) that performs arithmetic processing, a read-only memory (ROM) that stores programs for controlling the motor-generator MG and an inverter 29 (described later), input ports, output ports, calculation results, etc. It consists of a random access memory (RAM) that stores data, and an address data bus (BUS) that connects them. A boost sensor 24, a fuel flow sensor 26, a rotation sensor 27, a rotor position sensor 28, and the like are connected to the input port, and receive detection signals from various sensors. In addition, the output port has a motor-generator.
In addition to the MG, an inverter 29, a PWM controller 30, and a regulator 31 are connected, and signals for controlling these are output.

インバータ29は制御装置21を介してバツテ
リ32より直流電源が供給され、該電源を交流に
変換して電動−発電機MGを電動機として作動せ
しめる。そして、シヤフト7を回転させ排気エネ
ルギーにて回転するコンプレツサインペラ8の過
給作動を助勢せしめる。なお、該助勢作動は制御
装置21よりの指示に従うインバータ29の出力
周波数や、出力電圧により制御されるよう構成さ
れている。
The inverter 29 is supplied with DC power from the battery 32 via the control device 21, converts the power into AC power, and operates the motor-generator MG as a motor. Then, the shaft 7 is rotated to assist the supercharging operation of the compressor impeller 8 which is rotated by the exhaust energy. The assisting operation is configured to be controlled by the output frequency and output voltage of the inverter 29 according to instructions from the control device 21.

PWMコントローラ30は電動−発電機MGが
発電機として作動時の発電電力を受け、該電力の
電圧を所定値に制御するコントローラであり、電
圧を所定値に制御された電力は、レギユレータ3
1にてバツテリ32の電圧に整合され、該バツテ
リ32の充電を行うよう構成されている。なお、
33はバツテリ32の充電の不具合状態を指示す
る不具合ランプである。
The PWM controller 30 is a controller that receives power generated when the motor-generator MG operates as a generator and controls the voltage of the power to a predetermined value.
1 to match the voltage of the battery 32 and charge the battery 32. In addition,
Reference numeral 33 indicates a malfunction lamp that indicates a malfunction state in charging the battery 32.

第3図は内燃機関の負荷を示す燃料流量Qと、
内燃機関の回転数Nとにより示される曲線図であ
り、Aは無負荷曲線、Bは全負荷曲線、Cはトル
クアツプ曲線を示す。したがつて、例えば燃料流
量Qn、回転数Nnの場合には無負荷曲線Aと全負
荷曲線Bとの間のXnとなり、内燃機関の部分負
荷領域にあることを示す。
Figure 3 shows the fuel flow rate Q, which indicates the load on the internal combustion engine, and
2 is a curve diagram showing the rotational speed N of the internal combustion engine, in which A shows a no-load curve, B shows a full-load curve, and C shows a torque-up curve. Therefore, for example, in the case of fuel flow rate Qn and rotational speed Nn, Xn is between the no-load curve A and the full-load curve B, indicating that the internal combustion engine is in the partial load region.

つぎに、このような構成の本実施例の作動を説
明すると、内燃機関20にインジエクタ25より
供給する燃料流量がQnであり、内燃機関20の
回転数がNnの場合に、制御装置21には燃料流
量センサ26よりQnに基づく信号と、回転セン
サ27よりNnに基づく信号が送出される。制御
装置21はQnとNnとに基づく信号を受信するこ
とにより、ROMに格納のメモリより、内燃機関
20が無負荷曲線Aと全負荷曲線Bとの間の部分
負荷領域にあることを検出し、電動−発電機MG
を発電機として作動させる。そして、磁石ロータ
13の回転により起電するステータコイル16の
電力はPWMコントローラ30に送出され、該電
力は所定の電圧値に制御される。そして、レギユ
レータ31にてバツテリ32の電圧に整合され
て、該バツテリを充電する。なお、上記の発電機
の際、磁石ロータ13の回転が超高速となると、
発電電力が高い周波数となり、電圧と電流との位
相差が大となつて力率の低下となるが、ロータ位
置センサ28がこの位相差を検出し、制御装置2
1に信号を送出することにより、制御装置21は
ステータコイル16の巻線を制御して位相差を減
じて力率を改善する。
Next, to explain the operation of this embodiment with such a configuration, when the fuel flow rate supplied from the injector 25 to the internal combustion engine 20 is Qn and the rotation speed of the internal combustion engine 20 is Nn, the control device 21 The fuel flow sensor 26 sends out a signal based on Qn, and the rotation sensor 27 sends out a signal based on Nn. By receiving the signals based on Qn and Nn, the control device 21 detects from the memory stored in the ROM that the internal combustion engine 20 is in a partial load region between the no-load curve A and the full-load curve B. , electric-generator MG
operates as a generator. The electric power of the stator coil 16 generated by the rotation of the magnet rotor 13 is sent to the PWM controller 30, and the electric power is controlled to a predetermined voltage value. Then, the voltage is matched to the voltage of the battery 32 by the regulator 31, and the battery is charged. In addition, in the case of the above-mentioned generator, when the rotation of the magnet rotor 13 becomes extremely high speed,
The generated power has a high frequency, and the phase difference between voltage and current becomes large, resulting in a decrease in power factor, but the rotor position sensor 28 detects this phase difference, and the control device 2
1, the controller 21 controls the windings of the stator coil 16 to reduce the phase difference and improve the power factor.

つぎに、内燃機関20へ供給する燃料流量が増
加して、例えば、第3図に示す全負荷曲線Bとト
ルクアツプ曲線Cとの間の領域の場合には、燃料
流量センサ26と回転センサ27がそれぞれ検出
した信号を制御装置21に送出する。そして、制
御装置21はROMに格納した電動−発電機MG
の制御プログラムにより、該電動−発電機MGが
電動機として作動するよう制御を行い、さらに燃
料流量センサ26、回転センサ27、ブーストセ
ンサ24の検出信号に基づき、格納してある制御
マツプにしたがつてインバータ29の出力周波
数、出力電圧を制御してステータコイル16に電
力を送り、コンプレツサインペラ8の過給作動を
助勢せしめて最適なブースト圧を得られる如く電
動−発電機MGを電動機として作動せしめる。な
お、上述の一連の作動により排気ガスのエネルギ
ーも上昇して、タービンインペラ9の駆動力も上
昇するが、所定のブースト圧の上限を越えないよ
うに制御装置21が制御を行う。即ち、ブースト
圧が上限に達したときは、発電機として動作さ
せ、動力吸収を図ることができる。また、電動−
発電機MGを電動機として作動させ、コンプレツ
サインペラ8の過給作動を助勢しても、未だブー
スト圧が所定値に達しない時は、さらに電動機の
出力が上昇する如く、インバータ29の出力周波
数、出力電圧を制御してステータコイル16に電
力を供給する。
Next, when the fuel flow rate supplied to the internal combustion engine 20 increases, for example in the region between the full load curve B and the torque up curve C shown in FIG. The respective detected signals are sent to the control device 21. The control device 21 then controls the electric motor-generator MG stored in the ROM.
The motor-generator MG is controlled to operate as an electric motor by the control program, and further, based on the detection signals of the fuel flow sensor 26, rotation sensor 27, and boost sensor 24, according to the stored control map. The output frequency and output voltage of the inverter 29 are controlled to send electric power to the stator coil 16 to assist the supercharging operation of the compressor impeller 8 and operate the motor-generator MG as an electric motor so as to obtain the optimum boost pressure. . Although the energy of the exhaust gas increases due to the series of operations described above, and the driving force of the turbine impeller 9 also increases, the control device 21 performs control so that the boost pressure does not exceed a predetermined upper limit. That is, when the boost pressure reaches the upper limit, it can be operated as a generator to absorb power. Also, electric
Even if the generator MG is operated as an electric motor to assist the supercharging operation of the compressor impeller 8, if the boost pressure still does not reach the predetermined value, the output frequency of the inverter 29 is changed so that the output of the electric motor further increases. Power is supplied to the stator coil 16 by controlling the output voltage.

第4図は本実施例の処理の一例を示す処理フロ
ー図である。図において、まず、回転センサ27
の信号により回転数をチエツクし(ステツプa)、
該回転数が所定のアイドリング回転数の場合はス
テツプbに進み、バツテリ電圧をチエツクする。
ここで、電圧が正常または所定の電圧値以上の場
合は、バツテリの充電の必要がないため、燃料流
量を基準値に保つてステツプaに戻る。
FIG. 4 is a process flow diagram showing an example of the process of this embodiment. In the figure, first, the rotation sensor 27
Check the rotation speed by the signal (step a),
If the rotational speed is the predetermined idling rotational speed, the process proceeds to step b and the battery voltage is checked.
Here, if the voltage is normal or above a predetermined voltage value, there is no need to charge the battery, so the fuel flow rate is maintained at the reference value and the process returns to step a.

つぎに、ステツプbにてバツテリ電圧が所定の
電圧値以下の場合は、発電機として作動している
電動−発電機MGよりの電力をPWMコントロー
ラ30にて充電電流が増加する如く制御し、レギ
ユレータ31を通じて、バツテリ32を充電す
る。そして、この充電電力のため電動−発電機
MGの負荷が増加するので、燃料流量を増加して
排気ガスのエネルギーを増加せしめる(ステツプ
c)。
Next, if the battery voltage is below a predetermined voltage value in step b, the power from the motor-generator MG operating as a generator is controlled by the PWM controller 30 so that the charging current increases, and the regulator 31, the battery 32 is charged. And for this charging power, an electric motor-generator
Since the load on the MG increases, the fuel flow rate is increased to increase the energy of the exhaust gas (step c).

ステツプaにて所定のアイドリング回転数以上
の場合は、バツテリ32よりの消費電流と、充電
電流とを比較し(ステツプd)、充電電流が不足
の場合は電動−発電機MGよりの充電電力を増加
させる手段、即ちPWMコントローラ30の制御
や、燃料流量を増して充電電流を増加せしめる
(ステツプe)。そして、回転センサ27よりの信
号により内燃機関が所定回転数にて運転している
か、また、燃料流量センサ26の信号より負荷状
態をチエツクし(ステツプf、g)、ともに所定
領域にある場合はステツプhに進む。
If the idling speed is above the predetermined idling speed in step a, the current consumption from the battery 32 is compared with the charging current (step d), and if the charging current is insufficient, the charging power from the motor-generator MG is The charging current is increased by controlling the PWM controller 30 or by increasing the fuel flow rate (step e). Then, it is checked whether the internal combustion engine is operating at a predetermined rotation speed based on the signal from the rotation sensor 27, and the load condition is checked based on the signal from the fuel flow sensor 26 (steps f and g), and if both are within the predetermined range, Proceed to step h.

ステツプhにては燃料流量センサ26、回転セ
ンサ27、ブーストセンサ24よりの信号に基づ
き、制御装置21のROMに格納の制御マツプに
したがい制御を行い、全負荷曲線Bとトルクアツ
プ曲線Cとの間の領域の場合はインバータ29の
出力の演算を行い、電動−発電機MGを電動機と
して作動せしめるようインバータ29を制御す
る。つぎに、ブーストセンサ24よりの検出信号
をチエツクし、ブースト圧が所定値の場合は充電
電力の積算値を演算し、該電力積算値をチエツク
する(ステツプi、j)。これは、電動−発電機
MGが電動機として作動中はバツテリ32への充
電電流の供給が停止となるので、バツテリ32の
過放電の監視として電力積算値のチエツクを行
い、OKの場合は最初のステツプaに戻る。
In step h, control is performed according to the control map stored in the ROM of the control device 21 based on the signals from the fuel flow rate sensor 26, rotation sensor 27, and boost sensor 24, and between the full load curve B and the torque up curve C. In the case of the region, the output of the inverter 29 is calculated, and the inverter 29 is controlled to operate the electric motor-generator MG as an electric motor. Next, the detection signal from the boost sensor 24 is checked, and if the boost pressure is at a predetermined value, the integrated value of charging power is calculated, and the integrated power value is checked (steps i, j). This is an electric generator
While the MG is operating as an electric motor, the supply of charging current to the battery 32 is stopped, so the integrated power value is checked to monitor over-discharge of the battery 32, and if OK, return to the first step a.

なお、電力積算値チエツクにて不具合の場合
は、不具合ランプ33を点灯してステツプhに戻
り、前記制御マツプの微調整の演算を行い電動−
発電機MGを発電機として作動させてバツテリ3
2の充電を行う。また、ステツプiのブースト圧
チエツクにて所定値が得られないときはステツプ
hに戻り再度演算が行われる。
If there is a malfunction in the electric power integrated value check, the malfunction lamp 33 is turned on and the process returns to step h, where the calculation for fine adjustment of the control map is performed and the electric power
Operate generator MG as a generator and battery 3
Perform 2 charging steps. Further, if the predetermined value is not obtained in the boost pressure check at step i, the process returns to step h and the calculation is performed again.

なお、本実施例にては内燃機関の負荷を検出す
る手段として、インジエクタ25に燃料流量セン
サ26を配設したが、アクセルペダルの踏込量セ
ンサや、内燃機関の種類により例えばデイーゼル
エンジンの場合には燃料噴射量ラツクの位置セン
サや、ガソリンエンジンの場合には気化器の吸気
バルブの開度センサなどにより負荷を検出しても
よい。
In this embodiment, a fuel flow sensor 26 is provided in the injector 25 as a means for detecting the load on the internal combustion engine, but depending on the accelerator pedal depression amount sensor and the type of internal combustion engine, for example, in the case of a diesel engine, The load may be detected by a position sensor for the fuel injection amount, or in the case of a gasoline engine, an opening sensor for the intake valve of the carburetor.

以上、本発明を上記実施例により説明したが、
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。
The present invention has been explained above using the above embodiments, but
Various modifications are possible within the scope of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は排気ガス
エネルギーにて駆動されるターボチヤージヤに電
動−発電機を設け、内燃機関の部分負荷域にては
該電動−発電機を制御装置にて発電機として作動
せしめてバツテリの充電を行うので、排気ガスエ
ネルギーの有効活用ができるとともに、充電のた
めの内燃機関の正味出力の消費を防止できる。ま
た、充電用の従来の如き発電機を使用しないの
で、そのスペースが他に有効活用できるととも
に、従来用のVベルトやプーリも不要となる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the present invention provides a turbocharger driven by exhaust gas energy with an electric generator, and in a partial load range of the internal combustion engine, the electric generator is controlled by a control device. Since the internal combustion engine is operated as a generator to charge the battery, exhaust gas energy can be used effectively and the net output of the internal combustion engine can be prevented from being consumed for charging. Furthermore, since a conventional generator for charging is not used, the space can be effectively used for other purposes, and the conventional V-belt and pulley are not required.

また、排気ガスエネルギーを有効に活用して発
電することにより、今後予想される電力消費量に
対応することが可能である。
Furthermore, by effectively utilizing exhaust gas energy to generate electricity, it is possible to meet expected future power consumption.

なお、本発明は制御装置により内燃機関の低速
運転時には、制御マツプを微調整して電動−発電
機を電動機として作動せしめる事も可能であるの
で、タービンの回転力に付勢してコンプレツサイ
ンペラを回転せしめ、十分な過給気を内燃機関に
圧送して、低速運転時の内燃機関の出力、トルク
を向上することが可能である。
In addition, in the present invention, when the internal combustion engine is operating at low speed, the control device can finely adjust the control map to operate the motor-generator as a motor. It is possible to rotate the engine and forcefully feed sufficient supercharging air to the internal combustion engine, thereby improving the output and torque of the internal combustion engine during low-speed operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実現するための一実施例ブロ
ツク図、第2図はターボチヤージヤの概略を示す
構成説明図、第3図は内燃機関の燃料流量と回転
数とにより示される曲線図、第4図は本実施例の
処理の一例を示す処理フロー図である。 1……ターボチヤージヤ、7……シヤフト、8
……コンプレツサインペラ、9……タービンイン
ペラ、20……内燃機関、24……ブーストセン
サ、21……制御装置、26……燃料流量セン
サ、27……回転センサ、MG……電動−発電
機。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment for realizing the present invention, Fig. 2 is a configuration explanatory diagram showing an outline of a turbocharger, Fig. 3 is a curve diagram showing the fuel flow rate and rotation speed of the internal combustion engine, FIG. 4 is a process flow diagram showing an example of the process of this embodiment. 1... Turbocharger, 7... Shaft, 8
...Complex impeller, 9...Turbine impeller, 20...Internal combustion engine, 24...Boost sensor, 21...Control device, 26...Fuel flow rate sensor, 27...Rotation sensor, MG...Electric power generator .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内燃機関の排気ガスエネルギーにより駆動さ
れるタービンと、該タービンの駆動によりシリン
ダ内に吸気過給するコンプレツサとを備えた内燃
機関のターボチヤージヤにおいて、上記タービン
のシヤフトに交流電動−発電機を設け、インジエ
クタの燃料噴射量を検出する燃料流量センサから
なる内燃機関の負荷検出手段と、クランクシヤフ
トの回転数を検出する回転センサからなる内燃機
関の回転数検出手段と、吸気マニホールドに設け
られた給気圧を検出するブーストセンサからなる
内燃機関の給気圧検出手段とを設けると共に、該
負荷検出手段と該回転数検出手段と該吸気圧検出
手段からの信号により内燃機関の負荷状態と回転
数が所定値よりも低下しブースト圧が所定値より
も低下したことが検出された時、交流電動−発電
機を電動機として動作させて過給を行う第1の制
御手段と、該負荷検出手段と該回転数検出手段と
該吸気圧検出手段からの信号により内燃機関の負
荷状態と回転数が所定値よりも高く、ブースト圧
が所定値よりも上昇したことが検出された時、交
流電動−発電機を発電機として動作させる第2の
制御手段と、該回転数検出手段からの信号で内燃
機関のアイドリング運転状態を検知した時、内燃
機関の排気によるタービン駆動により交流電動−
発電機を発電機として作用させてバツテリを充電
させる制御を行う第3の制御手段とを具備するこ
とを特徴とする内燃機関のターボチヤージヤの制
御装置。
1. In an internal combustion engine turbocharger equipped with a turbine driven by the exhaust gas energy of the internal combustion engine and a compressor that supercharges intake air into the cylinder by the drive of the turbine, an AC motor-generator is provided on the shaft of the turbine, An internal combustion engine load detection means consisting of a fuel flow sensor that detects the fuel injection amount of the injector, an internal combustion engine rotation speed detection means consisting of a rotation sensor that detects the rotation speed of the crankshaft, and a supply pressure installed in the intake manifold. The load state and rotation speed of the internal combustion engine are determined to a predetermined value based on the signals from the load detection means, the rotation speed detection means, and the intake pressure detection means. first control means for supercharging by operating the AC motor-generator as a motor when it is detected that the boost pressure has fallen below a predetermined value; the load detection means; and the rotation speed. When it is detected from the detection means and the signal from the intake pressure detection means that the load condition and rotational speed of the internal combustion engine are higher than a predetermined value and that the boost pressure has increased than a predetermined value, the AC motor-generator is activated. When the idling operating state of the internal combustion engine is detected by the signal from the second control means and the rotation speed detection means, the AC electric motor is operated by the turbine driven by the exhaust gas of the internal combustion engine.
A control device for a turbocharger for an internal combustion engine, comprising: third control means for controlling a generator to act as a generator to charge a battery.
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