JPH06288269A - 回転電機を備えたターボチャージャ付エンジンの排気還流制御装置 - Google Patents

回転電機を備えたターボチャージャ付エンジンの排気還流制御装置

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JPH06288269A
JPH06288269A JP5096769A JP9676993A JPH06288269A JP H06288269 A JPH06288269 A JP H06288269A JP 5096769 A JP5096769 A JP 5096769A JP 9676993 A JP9676993 A JP 9676993A JP H06288269 A JPH06288269 A JP H06288269A
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    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】TCG付エンジンにおいて、タービン入口の圧
力とブースト圧力とを考慮して適切なEGRを実施する
ことができるようなTCG付エンジンのEGR制御装置
を提供すること。 【構成効果】EGRを掛ける場合、タービン入口の圧力
に対してブースト圧力が高い場合、給気圧力を排気圧力
より低く抑圧する抑圧手段を動作させ、常に給気圧力を
排気圧力より低く抑圧して吸気の排気側への逆流を防
ぎ、EGRの確保を計る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転電機を備えたター
ボチャージャ(以下、TCGという)付エンジンの排気
還流(以下、EGRという)制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸
化物(NOx)を低減するためにEGRを用いること広
く知られており、実際に量産されているエンジンも数多
く存在する。
【0003】一方、エンジンの排気ガスによりタービン
を回転し、その回転駆動力によりコンプレッサを回転さ
せ、該コンプレッサにより圧縮された新気をエンジンの
吸気として用いるいわゆるターボチャージャが知られて
いる。また、排気によるタービンの回転力がコンプレッ
サを駆動する力より大きい場合に、タービンから得られ
る回転力を用いて発電を行ったり、またタービンから得
られる回転力が小さい時にモータによりコンプレッサの
回転を助成する、いわゆるTCG付エンジンも実用化さ
れている。なお、TCG付エンジンに関しては、例えば
特開平1ー155028号公報に詳細に記載されてい
る。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】前記のTCG付エン
ジンにEGRを適用した場合に、コンプレッサの回転を
助成すべく、回転軸に付設された回転機をモータとして
運転している場合、タービン入口の圧力の大小に拘らず
ブースト圧力を上昇させるため、EGRを掛けた場合、
コンプレッサにより圧縮された空気の一部がEGRパイ
プを通って逆流し、ブースト圧力の低下を来す欠点があ
った。
【0005】そこで、本発明は、上述のような従来技術
の欠点を改善しようとするものであり、その目的は、T
CG付エンジンにおいて、タービン入口の圧力とブース
ト圧力とを考慮して適切なEGRを実施することができ
るようなTCG付エンジンのEGR制御装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記のごとき発明の目的
を達成するために、本発明は、エンジンの排気ガスの一
部を給気側に帰還させるとともに、排気ガスエネルギ或
いは電力で回転させたコンプレッサで給気圧力を高める
TCG付エンジンのEGR制御装置において、排気圧力
を検知する排気圧センサと、給気圧力を検知するブース
ト圧センサと、電力でコンプレッサを回転させている状
態でブースト圧力センサの出力が排気圧センサの圧力を
上回ったことを検知する検知手段と、該検知手段が動作
した時給気圧力を排気圧力より低く抑圧する抑圧手段と
を具備することを特徴とするTCG付エンジンのEGR
制御装置を提供するものである。
【0007】
【作用】EGRを掛ける場合、タービン入口の圧力に対
してブースト圧力が高い場合、給気圧力を排気圧力より
低く抑圧する抑圧手段を動作させ、常に給気圧力を排気
圧力より低く抑圧して吸気の排気側への逆流を防ぎ、E
GRの確保を計る。
【0008】
【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。図1は、本発明の一実施例を示すブロ
ック構成図である。図1において、1はエンジンであ
る。エンジン1には吸気マニホールド2と排気マニホー
ルド3が設けられている。吸気マニホールド2は給気管
4に連通し、排気マニホールドは排気管5に連通してい
る。6はTCGである。該TCG6はタービン7とコン
プレッサ8とを有し、これ等を連結する回転軸にはモー
タ或いは発電機として作用する回転電機が設けられてい
る。該タービン7の入口側には排気管5が連通してお
り、コンプレッサ8の出口側には給気管4が連通してい
る。給気管4と排気管5との間をEGRパイプ10が連
結しており、その中間にはEGR開口面積を調整するE
GRバルブ9が設けられている。11は排気管5に設け
られ、排気ガスの圧力を検知する排圧センサであり、1
2は給気管4に設けられ、給気圧を検知する給気圧セン
サである。13はタービン7の出口側に設けられ、その
開口面積を調節する排気バルブであり、アクチエータ1
4により駆動される。15はコントローラであり、排圧
センサ11とブースト圧センサ12からの信号を受け取
り、EGRバルブ9及び排気バルブ13の開度を調整す
るがその詳細な調整方法は次に述べる。コントローラ1
5には、未図示のアクセルペダルの開度信号、エンジン
1の回転数信号などが入力される。
【0009】通常のターボチャージャ運転状態すなわち
排気管5側の圧力が給気管4側の圧力よりも大きい時に
は、排気管5と給気管4との間に設けられたEGRバル
ブ9を全開状態で運転することにより、排気ガスの一部
が吸気側へ流れ込み、いわゆるEGR運転が行われて、
排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の低減を図ることが
できる。
【0010】しかし、エンジン1に重負荷が掛かり、そ
の回転数も低下してくると、TCG6が電動機運転状態
となる。すなわち、図には示されてはいないが、TCG
6の回転電機に対して電動機運転の指令を発し、これを
電動機運転とする。この動作によりコンプレッサ8は電
動機から回転駆動力を受け、その回転が助成される。結
果的に給気管4内の空気圧力が上昇して、過給が行わ
れ、エンジン1の出力も増加する。しかし、TCG6が
電動機運転状態ではタービン7入口圧力が低い状態でも
ブースト圧力が上昇し、EGRバルブ9を通じて吸気の
一部が排気側に流れ込み、EGR動作が効かなくなるよ
うな状態も発生する。これを防ぐため、タービン7の入
口圧力とブースト圧力をモニターし、ブースト圧力がタ
ービン入口圧力よりも高くなった場合、タービン7の出
口に取り付けた排気バルブ13を絞ることで排気圧を上
昇させ、EGRの効果を確保する。
【0011】図2は本発明にかかるTCG付エンジンの
EGR制御装置の第1実施例の制御フローチャートであ
る。つぎにこの制御フローチャートを用いて、本発明の
動作を説明する。ステップS1において、コントローラ
15はエンジン回転数、アクセルペダル踏込量を読み込
み、ステップS2でEGRを実施するか否かを判定す
る。EGRを実行しない場合には、ステップS9、S1
0に進み、EGRバルブ9を閉め、排気バルブ13を開
放する。EGRを実行する場合には、ステップS3へ進
み、EGRバルブ9を開放し、排気ガスが吸入管4に流
入する。
【0012】つぎにステップS4でTCG6が電動機運
転を実施するか否かを判定し、電動機運転でない場合に
は、ステップS12、S13に進み、電動機運転を中止
するとともに、排気バルブ13を開放する。電動機運転
の場合には、ステップS5からステップS6に進み、ブ
ースト圧力(Pb)と排圧(Pt)を測定し、ステップ
S7でブースト圧力(Pb)が排圧(Pt)より大きい
場合は、吸気が排気側へ流れ込む場合と判定して、ステ
ップS8に進み、排気バルブ13を絞り、タービン7入
口圧力を上昇させ、EGR効果を確保する。ブースト圧
力(Pb)が排圧(Pt)より小さい場合には、ステッ
プS7からステップS11に進み、排気バルブ13を開
放する。
【0013】図3は、本発明の第2実施例を示すブロッ
ク構成図である。該第2実施例では第1実施例のEGR
パイプ9と並列にもう1本のEGRパイプ18を設け、
EGRパイプ9と同様に、該EGRパイプ18にEGR
バルブ19を設け、EGR動作の時、排気ガスが十分に
給気側に流れ込み、十分なEGR効果が得られるように
したものである。なお、第1実施例と同一部分には同一
の符号を付し、それらの説明は省略する。
【0014】図3は本発明にかかるTCG付エンジンの
EGR制御装置の第2実施例の制御フローチャートであ
る。つぎにこの制御フローチャートを用いて、本発明の
第2実施例の動作を説明する。なお、この実施例動作は
第1実施例動作と酷似しているので、相違点を中心とし
て説明する。
【0015】ステップS21において、エンジン回転
数、アクセル開度を読み込み、ステップS22でEGR
を実施するか否かの判断を行う。EGRを掛ける場合は
ステップS23に進み、EGRバルブ10のみを開放す
る。つぎにTCG6が電動機運転を行う場合には、ステ
ップS26へ進みブースト圧力(Pb)と排圧(Pt)
を測定する。TCGの電動機運転を実施するとブースト
圧力(Pb)が徐々に上昇し、排圧(Pt)との差が小
さくなる。この時(Pb−Pt)がある定数Kよりも小
さくなった場合、EGRが十分に効かないと判断し(ス
テップS27)、EGRバルブ18を更に開放し、給気
管4へ排気ガスが流入する面積を増加させ、排気ガスの
還元量を確保する。
【0016】一方、ブースト圧力が更に上昇して、排圧
よりも高くなった場合は、吸気が排気側に逆流してしま
うため、ステップS32において、排気バルブ13を絞
り排圧(Pt)を上昇させEGRの効果を確保する。ま
たこの時は、排圧(Pt)が十分上がるため、EGRバ
ルブ19を閉じて通常の経路のみのEGRとなる。
【0017】図5は、本発明の第3実施例を示すブロッ
ク構成図である。該第3実施例では第1実施例のEGR
パイプ9の他に、排気管5からコンプレッサ入口22に
至るEGRバイパスパイプ20を設け、かつEGRバイ
パスパイプ20の途中に、コントローラ15により動作
を制御されるバイパスバルブ21を設ける。
【0018】この実施例において、TCG6を電動機運
転すると、タービン入口圧力が低い場合でも、ブースト
圧力が上昇し、排気ガスが吸気側へ流れなくなり、EG
Rの効果が無くなる。この時、EGRバイパスパイプ2
0に取り付けられたバイパスバルブ21を開放すること
で、排気ガスの一部がコンプレッサ入口22に導入さ
れ、EGRの効果を得ることが可能となる。一般的に
は、排気ガスの一部をコンプレッサの入口側に導入する
ことはターボチャージャの耐久性に問題が生じることが
多いが、本実施例でこのような動作は極短時間に行われ
るものであり、またエンジンの付加も比較的低いため、
耐久性の問題が発生することは少ない。なお第1実施例
と同一部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略
する。
【0019】図6は本発明にかかるTCG付エンジンの
EGR制御装置の第3実施例の制御フローチャートであ
る。つぎにこの制御フローチャートを用いて、本発明の
第3実施例の動作を説明する。なお、この実施例動作は
第1実施例動作と酷似しているので、相違点を中心とし
て説明する。
【0020】ステップS41において、エンジン回転
数、アクセル開度を読み込み、ステップS42でEGR
を実施するか否かの判断を行う。EGRを掛ける場合は
ステップS44に進み、EGRバルブ10を開放するこ
とによって排気ガスの一部が吸気側へ流れ込む。つぎに
TCG6が電動機運転を行うと(ステップS47)、ブ
ースト圧力が徐々に上昇し、ステップS49において、
ブースト圧力(Pb)と排圧(Pt)を比較し、ブース
ト圧力の方が高い場合には、EGRが効かなくなるた
め、ステップS50で従来のEGRバルブ10を閉じ、
ステップS51で新たにバイパスバルブ21を開く。こ
れにより排気ガスの一部がコンプレッサ入口22に流れ
込み、EGRの効果が得られる。
【0021】上記第1実施例では、TCG6が電動機運
転する場合、図1において、タービン7の入口の圧力が
低い場合でもブースト圧力が上昇し、EGRバルブ10
が開いている場合吸気の一部がEGRバルブ10を通し
て排気管5に流れ込み、ブースト圧力の低下を来す。こ
れを防ぐため、第4実施例では、タービン入口圧力を排
気センサ11でモニターし、ブースト圧力をブースト圧
センサ12でモニターし、TCG6の電動機運転により
ブースト圧力が上昇し、タービン入口圧力より上昇した
場合、TCG6の回転電機への投入電流を絞ることでブ
ースト圧力の上昇を抑え、吸気の排気側への流入を防
ぐ。
【0022】図7は本発明にかかるTCG付エンジンの
EGR制御装置の第4実施例の制御フローチャートであ
る。つぎにこの制御フローチャートを用いて、本発明の
第4実施例の動作を説明する。なお、この実施例動作は
第1実施例動作と酷似しているので、相違点を中心とし
て説明する。
【0023】ステップS61において、エンジン回転数
とアクセルペダル開度を読み込み、ステップS62でE
GRを実施するか否かを判定する。EGRを掛ける場合
にはステップS63へ進み、EGRバルブ9を開放し、
排気ガスが給気管4に流入する。つぎに、ステップS5
でTCG6が電動機運転を実施するか否かを判定し、電
動機運転の場合はブースト圧力(Pb)と排圧(Pt)
を測定し、ブースト圧力(Pb)が排圧(Pt)を上回
った場合は、吸気が排気側に流れ込む場合と判断してス
テップS68へ進み、TCG6の回転電機への投入電流
指示値を減少させる。この動作によりブースト圧力の上
昇が抑えられ、排圧以下となり、EGRの効果が確保で
きる。
【0024】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
EGRを掛ける場合、タービン入口の圧力に対してブー
スト圧力が高い場合、給気圧力を排気圧力より低く抑圧
する抑圧手段を動作させ、常に給気圧力を排気圧力より
低く抑圧して吸気の排気側への逆流を防具ことができる
ので、EGRの確保を計ることができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示すブロック構成
【図2】本発明の第1実施例の制御フローチャート
【図3】本発明の第2実施例の構成を示すブロック構成
【図4】本発明の第2実施例の制御フローチャート
【図5】本発明の第3実施例の構成を示すブロック構成
【図6】本発明の第3実施例の制御フローチャート
【図7】本発明の第4実施例の制御フローチャート
【符号の説明】
1・・・・・・エンジン 2・・・・・・吸気マニホールド 3・・・・・・排気マニホールド 4・・・・・・給気管 5・・・・・・排気管 6・・・・・・TCG 7・・・・・・タービン 8・・・・・・コンプレッサ 9・・・・・・EGRバルブ 10・・・・・・EGRパイプ 11・・・・・・排気センサ 12・・・・・・ブースト圧センサ 13・・・・・・排気バルブ 14・・・・・・アクチエータ 15・・・・・・コントローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気ガスの一部を給気側に帰還
    させるとともに、排気ガスエネルギ或いは電力で回転さ
    せたコンプレッサで給気圧力を高める回転電機を備えた
    ターボチャージャ付エンジンの排気還流制御装置におい
    て、排気圧力を検知する排気圧センサと、給気圧力を検
    知するブースト圧センサと、電力でコンプレッサを回転
    させている状態でブースト圧力センサの出力が排気圧セ
    ンサの圧力を上回ったことを検知する検知手段と、該検
    知手段が動作した時給気圧力を排気圧力より低く抑圧す
    る抑圧手段とを具備することを特徴とする回転電機を備
    えたターボチャージャ付エンジンの排気還流制御装置。
JP09676993A 1993-03-31 1993-03-31 回転電機を備えたターボチャージャ付エンジンの排気還流制御装置 Expired - Fee Related JP3376633B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7047742B2 (en) 2003-06-03 2006-05-23 Isuzu Motors Limited Turbocharged engine and method for preventing surging in compressor
JP2018141387A (ja) * 2017-02-27 2018-09-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7047742B2 (en) 2003-06-03 2006-05-23 Isuzu Motors Limited Turbocharged engine and method for preventing surging in compressor
JP2018141387A (ja) * 2017-02-27 2018-09-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

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