JPH0925828A - Exhaust energy recovery device - Google Patents
Exhaust energy recovery deviceInfo
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- JPH0925828A JPH0925828A JP7195877A JP19587795A JPH0925828A JP H0925828 A JPH0925828 A JP H0925828A JP 7195877 A JP7195877 A JP 7195877A JP 19587795 A JP19587795 A JP 19587795A JP H0925828 A JPH0925828 A JP H0925828A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ターボチャージャに設
けた回転電機を、排気ガスにより回転させてエネルギー
を回収する排気エネルギー回収装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust energy recovery system for recovering energy by rotating a rotary electric machine provided in a turbocharger with exhaust gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ターボ車のターボチャージャは、排気ガ
スによりタービンを回転させて大気の吸入を促進してい
るが、発進を終え通常走行に移行した後における排気ガ
スは、タービンを回転させた後でも、まだ充分にエネル
ギーを有している。そこで、ターボチャージャに回転電
機を付設し、更に排気エネルギーを回収する装置が考え
られている。2. Description of the Related Art In a turbocharger of a turbo vehicle, the turbine is rotated by the exhaust gas to promote the intake of the atmosphere. However, the exhaust gas after starting the vehicle and shifting to normal running is But I still have enough energy. Therefore, a device in which a rotary electric machine is attached to the turbocharger to further recover exhaust energy has been considered.
【０００３】図７は、そのような排気エネルギー回収装
置の構成を示す図である。図７において、１はエンジン
回転数センサ、２はプーリ、３はエンジン、４は排気
管、５はガバナ、６はベルト、７は吸気管、８はブース
ト圧センサ、９はターボチャージャ、１０はタービンブ
レード、１１はコンプレッサブレード、１２はターボチ
ャージャ回転電機、１２−１は回転子、１２−２は固定
子、１３はポジションセンサ、１４はプーリ、１５は車
両発電機、１６はパワーユニット、１７はバッテリ、１
８は電気負荷、１９はエンジンコントローラ、２０はエ
ネルギー回収コントローラ、２１はアクセルセンサであ
る。FIG. 7 is a diagram showing the structure of such an exhaust energy recovery system. In FIG. 7, 1 is an engine speed sensor, 2 is a pulley, 3 is an engine, 4 is an exhaust pipe, 5 is a governor, 6 is a belt, 7 is an intake pipe, 8 is a boost pressure sensor, 9 is a turbocharger, 10 is Turbine blade, 11 compressor blade, 12 turbocharger rotating electric machine, 12-1 rotor, 12-2 stator, 13 position sensor, 14 pulley, 15 vehicle generator, 16 power unit, 17 Battery, 1
Reference numeral 8 is an electric load, 19 is an engine controller, 20 is an energy recovery controller, and 21 is an accelerator sensor.
【０００４】プーリ２はエンジン３の軸に接続されてお
り、プーリ１４は車両発電機１５の軸に接続されてい
る。そして、プーリ２，１４は、ベルト６により連結さ
れている。ターボチャージャ９内には、ターボチャージ
ャ回転電機１２が設けられており、その回転子１２−１
は、ターボチャージャ９のコンプレッサブレード１１お
よびタービンブレード１０の回転軸に接続され、固定子
１２−２は、ターボチャージャ９内に固定される。ター
ボチャージャ回転電機１２としては同期機が用いられ、
時に応じて発電機運転されたりモータ運転されたりす
る。ポジションセンサ１３は、同期機であるターボチャ
ージャ回転電機１２の回転子１２−１の回転位置を検出
するセンサである。ポジションセンサ１３からの信号を
基にして、回転数も検出することが出来る。The pulley 2 is connected to the shaft of the engine 3, and the pulley 14 is connected to the shaft of the vehicle generator 15. The pulleys 2 and 14 are connected by the belt 6. A turbocharger rotating electric machine 12 is provided in the turbocharger 9, and its rotor 12-1
Is connected to the rotary shafts of the compressor blade 11 and the turbine blade 10 of the turbocharger 9, and the stator 12-2 is fixed inside the turbocharger 9. A synchronous machine is used as the turbocharger rotating electric machine 12,
Depending on the time, it is operated by a generator or a motor. The position sensor 13 is a sensor that detects the rotational position of the rotor 12-1 of the turbocharger rotating electric machine 12 that is a synchronous machine. The rotation speed can also be detected based on the signal from the position sensor 13.
【０００５】車両発電機１５は、車両に搭載されている
通常の発電機であり、その発電電力は、周知のようにバ
ッテリ１７の充電や、電気負荷１８への給電に用いられ
る。しかし、ターボチャージャ回転電機１２で回収され
るエネルギーが大の場合、その発電電力でバッテリ１７
等への給電を行うほか、車両発電機１５をモータ運転も
し、エンジン３の回転を助けるトルク（アシストトル
ク）を付与することも行われる。The vehicle generator 15 is an ordinary generator installed in a vehicle, and its generated power is used for charging the battery 17 and supplying power to the electric load 18, as is well known. However, when the energy recovered by the turbocharger rotating electric machine 12 is large, the generated power is used to generate the battery 17
In addition to supplying electric power to the vehicle, etc., the vehicle generator 15 is also operated by a motor, and a torque (assist torque) for assisting the rotation of the engine 3 is applied.
【０００６】パワーユニット１６は、車両発電機１５，
ターボチャージャ回転電機１２，バッテリ１７等と接続
され、それらの間での電力の授受を制御する。そのブロ
ック構成は、後に図８で説明する。エンジンコントロー
ラ１９は、エンジン３のガバナ５にガバナ制御信号を発
して、エンジンを制御する。ガバナ制御信号は、エンジ
ンコントローラ１９に入力されてくるエンジン回転数セ
ンサ１，ブースト圧センサ８，アクセルセンサ２１から
の検出信号、およびその他の検出信号（例、車速信号，
ラック位置信号，クラッチ信号，ブレーキ信号等々）の
中から必要なものを考慮に入れてつくられる。The power unit 16 includes a vehicle generator 15,
It is connected to the turbocharger rotating electric machine 12, the battery 17, etc., and controls the transfer of electric power between them. The block configuration will be described later with reference to FIG. The engine controller 19 issues a governor control signal to the governor 5 of the engine 3 to control the engine. The governor control signal is a detection signal from the engine speed sensor 1, the boost pressure sensor 8 and the accelerator sensor 21, which is input to the engine controller 19, and other detection signals (eg, vehicle speed signal,
The rack position signal, the clutch signal, the brake signal, etc.) are taken into consideration when necessary.
【０００７】エネルギー回収コントローラ２０は、エン
ジン回転数センサ１，ブースト圧センサ８およびその他
の検出信号を考慮に入れ、エネルギーが回収できる運転
状態か否かを判断し、パワーユニット１６へ制御動作を
指示する信号を発する。The energy recovery controller 20 takes into consideration the engine speed sensor 1, the boost pressure sensor 8 and other detection signals, determines whether or not the operating state is such that energy can be recovered, and instructs the power unit 16 to perform a control operation. Emit a signal.
【０００８】ターボチャージャ９のターボ作用が弱い
（ブースト圧がまだ小さい）発進時等には、ブースト圧
を上げるため、ターボチャージャ回転電機１２にも給電
してモータ運転することが指示される。その給電は車両
発電機１５からなされるが、モータ運転とされたターボ
チャージャ回転電機１２は、コンプレッサブレード１
１，タービンブレード１０の回転を助け、ターボ作用を
助長し、エンジンのトルクをアップする。When the turbocharger 9 has a weak turbo action (the boost pressure is still small), the turbocharger rotating electric machine 12 is instructed to operate the motor in order to increase the boost pressure. The electric power is supplied from the vehicle generator 15, but the turbocharger rotating electric machine 12 that is operated by the motor operates the compressor blade 1
1. The rotation of the turbine blade 10 is assisted, the turbo action is promoted, and the torque of the engine is increased.
【０００９】排気ガスのエネルギーが大であり、余分の
エネルギーを回収できる時には、ターボチャージャ回転
電機１２は発電機運転することが指示される。その発電
電力は、バッテリ１７の充電や電気負荷１８への給電に
用いられる。また、場合によっては車両発電機１５にも
給電され、車両発電機１５をモータ運転する。モータ運
転された車両発電機１５は、エンジン３にトルクを与
え、消費する燃料を少なくする。When the energy of the exhaust gas is large and the excess energy can be recovered, the turbocharger rotating electric machine 12 is instructed to operate the generator. The generated power is used for charging the battery 17 and supplying power to the electric load 18. In some cases, the vehicle generator 15 is also supplied with electric power to drive the vehicle generator 15 by a motor. The motor-driven vehicle generator 15 applies torque to the engine 3 and consumes less fuel.
【００１０】図８は、パワーユニット１６の構成を示す
図である。符号は図７のものに対応し、３０はインバー
タ整流回路、３１は整流回路、３２はインバータ、３３
は平滑回路、３４は昇圧回路、３５はインバータ整流回
路、３６はインバータ、３７は整流回路、３８は平滑回
路、３９はレギュレータ、４０は切替回路、４１は制御
部である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the power unit 16. Reference numerals correspond to those of FIG. 7, 30 is an inverter rectifier circuit, 31 is a rectifier circuit, 32 is an inverter, 33
Is a smoothing circuit, 34 is a booster circuit, 35 is an inverter rectifier circuit, 36 is an inverter, 37 is a rectifier circuit, 38 is a smoothing circuit, 39 is a regulator, 40 is a switching circuit, and 41 is a controller.
【００１１】昇圧回路３４は、ターボチャージャ回転電
機１２をモータ運転する場合に、車両発電機１５の発電
電圧を昇圧して印加するためのものである。一般に、タ
ーボチャージャ回転電機１２の回転数は車両発電機１５
のそれより遙かに大であり、その誘起電圧は大である。
従って、ターボチャージャ回転電機１２をモータ運転す
るには、その誘起電圧より大なる電圧を印加してやる必
要があるが、車両発電機１５の発電電圧はその値に達し
ていないことがある。そこで、昇圧回路３４によって昇
圧して印加する。なお、昇圧回路３４の構成は、スイッ
チングトランジスタを用いた公知の昇圧回路である。The booster circuit 34 is for boosting and applying the generated voltage of the vehicle generator 15 when the turbocharger rotating electric machine 12 is operated by a motor. Generally, the rotation speed of the turbocharger rotating electric machine 12 is set to the vehicle generator 15
It is much larger than that, and its induced voltage is large.
Therefore, in order to operate the turbocharger rotating electric machine 12 as a motor, it is necessary to apply a voltage higher than the induced voltage, but the generated voltage of the vehicle generator 15 may not reach that value. Therefore, the voltage is boosted by the booster circuit 34 and applied. The configuration of the booster circuit 34 is a known booster circuit using a switching transistor.
【００１２】インバータ整流回路３０，３５は、ある時
にはインバータの役目を果たし、別のある時には整流回
路の役目も果たす回路である。その構成は、例えば、３
相ブリッジ接続されたスイッチングトランジスタのそれ
ぞれに、ダイオードを逆並列接続した構成である。The inverter rectifier circuits 30 and 35 are circuits that serve as an inverter at one time and as a rectifier circuit at another time. The configuration is, for example, 3
A diode is connected in antiparallel to each of the phase bridge-connected switching transistors.
【００１３】車両発電機１５の発電電圧は整流回路３０
で整流され、平滑回路３３で平滑され、点Ｐにその出力
電圧ＶP が現れる。同様に、ターボチャージャ回転電機
１２の発電電圧は整流回路３７で整流され、平滑回路３
８で平滑され、点Ｑにその出力電圧ＶQ が現れる。各平
滑回路の出力電圧ＶP ，ＶQ が切替回路４０へ入力され
ている場合、その内の高い方の電圧が選択されて、レギ
ュレータ３９に出力される。The voltage generated by the vehicle generator 15 is the rectifier circuit 30.
Is rectified by and smoothed by the smoothing circuit 33, and the output voltage V P appears at the point P. Similarly, the generated voltage of the turbocharger rotating electric machine 12 is rectified by the rectifying circuit 37, and the smoothing circuit 3
It is smoothed at 8, and its output voltage V Q appears at the point Q. When the output voltages V P and V Q of each smoothing circuit are input to the switching circuit 40, the higher one of them is selected and output to the regulator 39.
【００１４】レギュレータ３９は、切替回路４０からの
電圧を、バッテリ１７を充電したり電気負荷１８へ給電
したりするのに適した電圧に降圧制御するためのもので
ある。その構成は、例えば、スイッチングトランジス
タ，変圧器，整流平滑回路等で構成される公知のもので
ある。The regulator 39 is for stepping down the voltage from the switching circuit 40 to a voltage suitable for charging the battery 17 and supplying power to the electric load 18. The structure is a known structure including, for example, a switching transistor, a transformer, a rectifying / smoothing circuit, and the like.
【００１５】図９は、エンジンにおけるトルクアップ必
要領域およびエネルギー回収領域を示す図である。横軸
はエンジン回転数を表し、縦軸はターボチャージャ回転
数を表している。なお、車両発電機１５の回転数は、エ
ンジン回転数とプーリ２，１４の回転数比とで決まる。
曲線イは、ターボチャージャ回転電機１２をモータ運転
したり発電運転したりしなかった場合の、ターボチャー
ジャ回転数の変化を示す。FIG. 9 is a diagram showing a torque increase required region and an energy recovery region in the engine. The horizontal axis represents the engine speed and the vertical axis represents the turbocharger speed. The rotation speed of the vehicle generator 15 is determined by the engine rotation speed and the rotation speed ratio of the pulleys 2 and 14.
Curve a shows a change in the turbocharger rotation speed when the turbocharger rotating electric machine 12 is not operated by a motor or by a power generation.
【００１６】エンジン回転数がＮ1 より低い領域として
示されているトルクアップ必要領域Ｄは、ターボチャー
ジャ９が排気ガスのエネルギーで回転しているだけでは
ブースト圧が低く、エンジンのトルクが小さい領域であ
る。この領域では、トルクアップが必要とされる。領域
を区切るエンジン回転数Ｎ1 は、エンジンの種類によっ
て異なる（例えば、９００ｒｐｍ）。In the torque-up required region D shown as a region where the engine speed is lower than N 1 , the boost pressure is low and the engine torque is low only when the turbocharger 9 is rotated by the energy of the exhaust gas. Is. In this area, torque up is required. The engine speed N 1 that divides the region varies depending on the type of engine (for example, 900 rpm).
【００１７】曲線ロの部分は、トルクアップのためにタ
ーボチャージャ回転電機１２をモータ運転し、ブースト
圧を所要の値にするべくターボチャージャ回転数を上げ
てやった場合の変化を示している。ターボチャージャ回
転電機１２をモータ運転する場合、車両発電機１５の発
電電力を、整流回路３０→平滑回路３３→昇圧回路３４
→インバータ３６→ターボチャージャ回転電機１２とい
う経路で供給する。The curve B shows the change when the turbocharger rotating electric machine 12 is operated by a motor to increase the torque and the turbocharger speed is increased to bring the boost pressure to a required value. When the turbocharger rotating electric machine 12 is driven by a motor, the power generated by the vehicle generator 15 is converted into the rectifying circuit 30, the smoothing circuit 33, and the boosting circuit 34.
→ Inverter 36 → Turbocharger The electric rotating machine 12 is used for the supply.
【００１８】エンジン回転数がＮ2 より高い領域として
示されているエネルギー回収領域Ｅは、ターボチャージ
ャ９が排気ガスのエネルギーのままに回転していると、
必要以上にブースト圧が高くなってしまう領域であり、
この領域では、余分にブースト圧を高めているエネルギ
ーを、回収することが出来る。領域を区切るエンジン回
転数Ｎ2 は、エンジンの種類によって異なる（例えば、
１３００ｒｐｍ）。In the energy recovery region E shown as a region where the engine speed is higher than N 2 , when the turbocharger 9 is rotating with the energy of the exhaust gas,
This is an area where the boost pressure becomes higher than necessary,
In this region, the energy that boosts the boost pressure can be recovered. The engine speed N 2 that divides the region differs depending on the type of engine (for example,
1300 rpm).
【００１９】曲線ハの部分は、ターボチャージャ回転電
機１２をエネルギー回収のために発電機運転した場合の
変化を示しており、ターボチャージャ回転数は下がる。
ターボチャージャ回転電機１２の発電電力は、整流回路
３７→平滑回路３８→切替回路４０→レギュレータ３９
という経路でバッテリ１７および電気負荷１８に供給さ
れると共に、整流回路３７→平滑回路３８→インバータ
３２→車両発電機１５という経路で、車両発電機１５に
供給される場合もある。かくして、排気ガスのエネルギ
ーが、電気的エネルギーおよび機械的エネルギーとして
回収される。The portion of curve C shows the change when the turbocharger rotating electric machine 12 is operated as a generator for energy recovery, and the turbocharger rotational speed decreases.
The power generated by the turbocharger rotating electric machine 12 is generated by the rectifying circuit 37, the smoothing circuit 38, the switching circuit 40, and the regulator 39.
The battery 17 and the electric load 18 may be supplied to the vehicle generator 15 through the route, and the vehicle generator 15 may be supplied through the route of the rectifier circuit 37, the smoothing circuit 38, the inverter 32, and the vehicle generator 15. Thus, the energy of the exhaust gas is recovered as electrical energy and mechanical energy.
【００２０】なお、排気エネルギー回収装置に関する従
来の文献としては、例えば、特開平５−152919号公報が
ある。As a conventional document relating to the exhaust energy recovery system, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-152919.
【００２１】[0021]
（問題点）前記した従来の技術では、ターボチャージャ
回転電機１２の発電電力で車両発電機１５をモータ運転
して、エンジンの回転を助けるトルク（アシストトル
ク）を与える場合、必要以上にトルクアップをしてしま
うことがあるという問題点があった。(Problem) In the above-described conventional technique, when the vehicle generator 15 is driven by the electric power generated by the turbocharger rotating electric machine 12 to give a torque (assist torque) for assisting the rotation of the engine, the torque is increased more than necessary. There was a problem that it might happen.
【００２２】（問題点の説明）エンジン３が車両発電機
１５からアシストトルクを与えられる場合、エンジン３
全体が出すトルクは、エンジン３自身が出すトルクとア
シストトルクとの合計である。排気ガスのエネルギーが
大である場合、ターボチャージャ回転電機１２の発電電
力は大となるから、車両発電機１５へ送られる電力も大
となり、アシストトルクも大となる。そのため、エンジ
ン３全体が出すトルクは、その時必要としているトルク
より大となってしまう。(Explanation of Problems) When the engine 3 is given an assist torque from the vehicle generator 15, the engine 3
The torque produced by the entire engine is the sum of the torque produced by the engine 3 itself and the assist torque. When the energy of the exhaust gas is large, the electric power generated by the turbocharger rotating electric machine 12 becomes large, so the electric power sent to the vehicle generator 15 becomes large and the assist torque also becomes large. Therefore, the torque generated by the entire engine 3 becomes larger than the torque required at that time.
【００２３】エンジン３自身の出すトルクは、エンジン
コントローラ１９からのガバナ制御信号に応じたもので
あり、これはアクセルセンサ２１からのアクセル開度信
号（ドライバーのアクセルペダル踏み込み量に対応）等
により決定されるものである。従って、トルクが必要以
上に出ているという状態は、ドライバーがそういう状態
に気が付いて、アクセルペダルの踏み込みを少なくする
まで継続する。それまでは、折角エネルギーを回収して
アシストトルクとして利用しているにもかかわらず、燃
料を必要以上に噴射し、無駄に消費する結果となってい
た。本発明は、このような問題点を解決することを課題
とするものである。The torque generated by the engine 3 itself is in accordance with a governor control signal from the engine controller 19, which is determined by an accelerator opening signal from the accelerator sensor 21 (corresponding to a driver's accelerator pedal depression amount). It is what is done. Therefore, the state in which the torque is generated more than necessary continues until the driver notices such a state and reduces the depression of the accelerator pedal. Until then, despite the fact that the bending energy was recovered and used as the assist torque, the fuel was injected more than necessary and wasted. An object of the present invention is to solve such a problem.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の排気エネルギー回収装置では、エネルギー
回収時にはモータ運転されエンジンにアシストトルクを
付与する車両発電機と、ターボチャージャに付設され、
ターボ作用が不足している場合にはモータ運転され、排
気エネルギーが大である場合には発電機運転されるター
ボチャージャ回転電機と、前記車両発電機，前記ターボ
チャージャ回転電機，バッテリおよび電気負荷間の電力
の流れを制御するパワーユニットと、エンジンを制御す
るエンジンコントローラと、前記パワーユニットでの制
御を指示すると共に、エネルギー回収時にはアシストト
ルク相当分だけアクセル開度を少なくした補正アクセル
開度を算出するエネルギー回収コントローラと、アクセ
ルセンサからの検出アクセル開度と前記補正アクセル開
度とが入力され、前記エネルギー回収コントローラから
の切り換え信号により、正常状態にて排気エネルギーを
回収する場合には前記補正アクセル開度を選択し、それ
以外の場合には検出アクセル開度を選択して前記エンジ
ンコントローラに入力するアクセル開度信号切換装置と
を具えることとした。In order to solve the above problems, in the exhaust energy recovery system of the present invention, a vehicle generator that is operated by a motor at the time of energy recovery and applies an assist torque to the engine is attached to a turbocharger,
Between the turbocharger rotating electric machine, which is operated by a motor when the turbo action is insufficient, and is operated by a generator when the exhaust energy is large, and the vehicle generator, the turbocharger rotating electric machine, the battery and the electric load. Energy for controlling the power unit for controlling the flow of electric power, the engine controller for controlling the engine, and the control by the power unit, and for calculating the corrected accelerator opening degree in which the accelerator opening degree is reduced by the amount corresponding to the assist torque at the time of energy recovery When the recovery accelerator, the detected accelerator opening degree from the accelerator sensor and the corrected accelerator opening degree are input, and the exhaust energy is recovered in a normal state by the switching signal from the energy recovery controller, the corrected accelerator opening degree is input. Select, otherwise It was that it comprises an accelerator opening degree signal switching apparatus to be input to the engine controller to select the accelerator opening.
【００２５】[0025]
【作 用】車両発電機の他にターボチャージャ回転電
機が設けられている排気エネルギー回収装置において、
エネルギー回収時に、ターボチャージャ回転電機の発電
電力で車両発電機をモータ運転し、エンジンにアシスト
トルクを与える場合、アシストトルクに相当する分だけ
アクセル開度を小にした補正アクセル開度を算出する。
そして、エンジンを制御するエンジンコントローラに対
しては、アクセルセンサから検出される実際のアクセル
開度ではなく、補正アクセル開度を入力し、これに従っ
てエンジンを制御させる。これにより、エンジン全体の
トルクを必要以上に大にすることがなく、しかも消費す
る燃料を少なくすることが可能となる。[Operation] In an exhaust energy recovery device equipped with a turbocharger rotating electric machine in addition to a vehicle generator,
At the time of energy recovery, when the vehicle generator is driven by the electric power generated by the turbocharger rotating electric machine to give the assist torque to the engine, the corrected accelerator opening is calculated by reducing the accelerator opening by an amount corresponding to the assist torque.
Then, not the actual accelerator opening detected by the accelerator sensor but the corrected accelerator opening is input to the engine controller that controls the engine, and the engine is controlled accordingly. As a result, it is possible to reduce the fuel consumption without increasing the torque of the entire engine more than necessary.
【００２６】[0026]
【実施例】本発明は、排気エネルギー回収装置におい
て、回収したエネルギーをエンジンへのアシストトルク
として利用する場合、余分なトルクは出さないようにし
て燃料を節約するものであるが、まずその概要を説明す
る。最初にブースト圧を基にして、回収出来るエネルギ
ーを求める。回収出来るエネルギーがあれば、そのエネ
ルギーに基づき、車両発電機をモータ運転するために供
給できる電流を求める。次に、その電流でモータ運転し
た場合のアシストトルクをアクセル開度に換算し、実際
のアクセル開度よりその分だけ少ない「補正アクセル開
度」を求める。この補正アクセル開度でエンジンを制御
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, when the recovered energy is used as assist torque to the engine in the exhaust energy recovery system, the excess torque is not generated to save the fuel. explain. First, calculate the energy that can be recovered based on the boost pressure. If there is energy that can be recovered, the current that can be supplied to drive the vehicle generator to drive the motor is determined based on that energy. Next, the assist torque when the motor is driven by the current is converted into an accelerator opening, and a "corrected accelerator opening" that is smaller than the actual accelerator opening by that amount is obtained. The engine is controlled by this corrected accelerator opening.
【００２７】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の排気エネルギー回収装
置のブロック図であり、符号は図７のものに対応し、２
２はアクセル開度信号切換装置、２３，２４は信号線、
２５は目標ブースト圧マップである。目標ブースト圧マ
ップ２５は、エネルギー回収コントローラ２０の中に、
予め記憶させておく。図７と同じ符号のものは同様のも
のであるので、その説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an exhaust energy recovery system according to the present invention, in which reference numerals correspond to those in FIG.
2 is an accelerator opening signal switching device, 23 and 24 are signal lines,
Reference numeral 25 is a target boost pressure map. The target boost pressure map 25 is stored in the energy recovery controller 20.
Store in advance. The same reference numerals as those in FIG. 7 are the same, and thus the description thereof will be omitted.
【００２８】構成上、図７の従来例と相違する点は、ア
クセルセンサ２１とエンジンコントローラ１９との間
に、アクセル開度信号切換装置２２を設けた点である。
図４に、アクセル開度信号切換装置２２の構成を示す。
アクセル開度信号切換装置２２は、アクセルセンサ２１
からのアクセル開度信号Ａ21と、エネルギー回収コント
ローラ２０から信号線２３を通って送られてくる補正ア
クセル開度信号Ａ20とを切り換える。切り換え信号は、
エネルギー回収コントローラ２０から信号線２４を通っ
て送られて来る。A structural difference from the conventional example of FIG. 7 is that an accelerator opening signal switching device 22 is provided between the accelerator sensor 21 and the engine controller 19.
FIG. 4 shows the configuration of the accelerator opening signal switching device 22.
The accelerator opening signal switching device 22 includes an accelerator sensor 21.
An accelerator opening degree signal A 21 from switches and energy recovery controller 20 is sent through a signal line 23 from the correction accelerator opening degree signal A 20. The switching signal is
It is sent from the energy recovery controller 20 through the signal line 24.
【００２９】補正アクセル開度は、エネルギー回収コン
トローラ２０で算出する。その算出過程は、図２で説明
する。切り換え信号も、エネルギー回収コントローラ２
０で生成される。その生成過程は、図３で説明する。The corrected accelerator opening is calculated by the energy recovery controller 20. The calculation process will be described with reference to FIG. The switching signal is also the energy recovery controller 2
It is generated by 0. The generation process will be described with reference to FIG.
【００３０】図２は、補正アクセル開度を求める過程を
示す図である。 ステップ１…エネルギー回収コントローラ２０に、アク
セル開度とエンジン回転数とを読み込む。アクセルセン
サ２１からのアクセル開度信号は、図１に示すように、
アクセル開度信号切換装置２２にも入力されるが、エネ
ルギー回収コントローラ２０にも入力される。エンジン
回転数は、エンジン回転数センサ１より入力される。FIG. 2 is a diagram showing a process of obtaining the corrected accelerator opening degree. Step 1 ... The accelerator opening and the engine speed are read into the energy recovery controller 20. The accelerator opening signal from the accelerator sensor 21 is, as shown in FIG.
It is also input to the accelerator opening signal switching device 22, but also to the energy recovery controller 20. The engine speed is input from the engine speed sensor 1.
【００３１】ステップ２…アクセル開度とエンジン回転
数とを基に、目標ブースト圧を求める。目標ブースト圧
とは、現時点でのエンジンの状況において望ましいブー
スト圧である。目標ブースト圧は、エンジンの種類によ
り、またアクセル開度とエンジン回転数との組み合わせ
により異なるが、その値を予め実験等により求めてお
き、マップとしてエネルギー回収コントローラ２０に記
憶させておく。図６は、目標ブースト圧マップを示す図
である。例えば、アクセル開度がＡ2〜Ａ3 の範囲の値
であり、エンジン回転数がＮ4 〜Ｎ5 の範囲の値である
場合（つまり、図６の領域Ｈにある場合）には、目標ブ
ースト圧はＢ53と求められる。Step 2 ... A target boost pressure is obtained based on the accelerator opening and the engine speed. The target boost pressure is a desired boost pressure in the present engine condition. The target boost pressure varies depending on the type of engine and the combination of the accelerator opening degree and the engine speed, but the value is obtained in advance by experiments or the like and stored in the energy recovery controller 20 as a map. FIG. 6 is a diagram showing a target boost pressure map. For example, when the accelerator opening is a value in the range of A 2 to A 3 and the engine speed is a value in the range of N 4 to N 5 (that is, in the region H of FIG. 6), the target The boost pressure is required to be B 53 .
【００３２】ステップ３…ブースト圧センサ８より、現
在のブースト圧（以下「現状ブースト圧」という）を読
み込む。 ステップ４…現状ブースト圧と目標ブースト圧とを基に
して、車両発電機１５をモータ運転することの出来る電
流を求める。モータ運転電流は、回収可能エネルギーに
所定の係数を乗じた値として求められる。回収可能エネ
ルギーは、現状ブースト圧から目標ブースト圧を差し引
いたもので表すことが出来る。従って、回収可能エネル
ギー，モータ運転電流は、次式のように表される。Step 3: The current boost pressure (hereinafter referred to as "current boost pressure") is read from the boost pressure sensor 8. Step 4 ... Based on the current boost pressure and the target boost pressure, a current that can drive the vehicle generator 15 as a motor is determined. The motor operating current is obtained as a value obtained by multiplying the recoverable energy by a predetermined coefficient. The recoverable energy can be represented by the current boost pressure minus the target boost pressure. Therefore, the recoverable energy and the motor operating current are expressed by the following equations.
【００３３】 回収可能エネルギー＝（現状ブースト圧）−（目標ブースト圧）……（１） モータ運転電流Ｉ15＝（回収可能エネルギー）×係数Ｋ1 ……（２） 但し、（１）式において、現状ブースト圧が目標ブース
ト圧より小である場合には、回収可能エネルギーはゼロ
として扱う。（１）式を（２）式に代入することによ
り、モータ運転電流Ｉ15を求めることが出来る。なお、
（２）式の係数Ｋ1 は、ターボチャージャ回転電機１２
が発電する際に生ずる損失等を考慮して定める。Recoverable energy = (current boost pressure) − (target boost pressure) (1) Motor operating current I 15 = (recoverable energy) × coefficient K 1 (2) However, in equation (1) , If the current boost pressure is lower than the target boost pressure, the recoverable energy is treated as zero. By substituting the equation (1) into the equation (2), the motor operating current I 15 can be obtained. In addition,
The coefficient K 1 of the equation (2) is determined by the turbocharger rotating electric machine 12
Shall be determined in consideration of the loss etc.
【００３４】ステップ５…車両発電機１５がモータ運転
電流Ｉ15でモータ運転された場合にエンジンに付与する
アシストトルクを、アクセルペダルをふかして発生させ
たとした場合のアクセル開度に換算する。その換算した
アクセル開度を、以下「アシストトルク換算アクセル開
度」（ＡM ）という。換算は、次式によって行う。 アシストトルク換算アクセル開度ＡM ＝検出アクセル開度Ａ21×（モータ運転電 流Ｉ15÷モータ運転電流最大値ＩMAX ）×係数Ｋ2 …（３） ここに、検出アクセル開度Ａ21は、アクセルセンサ２１
で検出されるアクセル開度である。なお、モータ運転電
流最大値ＩMAX は、車両発電機１５の種類に応じて予め
決定しておく。Step 5: The assist torque applied to the engine when the vehicle generator 15 is driven by the motor operating current I 15 is converted into the accelerator opening when the accelerator pedal is generated. The converted accelerator opening is hereinafter referred to as "assist torque converted accelerator opening" ( AM ). Conversion is performed by the following formula. Assist torque conversion accelerator opening degree A M = Detected accelerator opening degree A 21 × (motor operating current I 15 ÷ motor operating current maximum value I MAX ) × coefficient K 2 (3) where the detected accelerator opening degree A 21 is , Accelerator sensor 21
It is the accelerator opening detected at. The maximum motor operating current value I MAX is determined in advance according to the type of the vehicle generator 15.
【００３５】ステップ６…検出アクセル開度Ａ21から、
アシストトルク換算アクセル開度ＡM を差し引いたもの
を、補正アクセル開度Ａ20とする。即ち、エンジンをど
の程度駆動するかというドライバーの意志は、検出アク
セル開度Ａ21の大きさに現れる。しかし、その内のアシ
ストトルク換算アクセル開度ＡM 分は、回収エネルギー
で実現されているから、それを差し引いたもの（補正ア
クセル開度Ａ20）をアクセル開度として扱ってエンジン
３を制御してやればよい。 補正アクセル開度Ａ20＝検出アクセル開度Ａ21−アシストトルク換算アクセル開 度ＡM …（４） ステップ７…以上のようにして求めた補正アクセル開度
Ａ20を、アクセル開度信号切換装置２２に送る。Step 6 ... From the detected accelerator opening A 21
The corrected accelerator opening A 20 is obtained by subtracting the assist torque conversion accelerator opening A M. That is, the driver's willingness to drive the engine appears in the detected accelerator opening A 21 . However, since the amount of the assist torque converted accelerator opening amount A M among them is realized by the recovered energy, the engine 3 is controlled by treating the subtracted amount (corrected accelerator opening amount A 20 ) as the accelerator opening amount. Good. Correcting the accelerator opening degree A 20 = detected accelerator opening A 21 - assist torque converting accelerator opening A M ... (4) correcting the accelerator opening degree A 20 obtained in the step 7 ... above, the accelerator opening signal switching apparatus Send to 22.
【００３６】図３は、アクセル開度信号切換装置の切り
換え信号の生成過程を説明する図である。 ステップ１…エネルギー回収コントローラ２０には、エ
ンジン回転数，ブースト圧、アクセル開度等を初めとし
て、各種の検出信号が入力されているが、それらの値が
異常となっているかどうか調べる。各検出信号につい
て、それぞれ正常範囲の値があるわけであるが、それを
逸脱した値となっていれば、何らかの異常が発生してい
ることになる。FIG. 3 is a diagram for explaining a process of generating a switching signal of the accelerator opening signal switching device. Step 1 ... Various detection signals such as engine speed, boost pressure, accelerator opening, etc. are input to the energy recovery controller 20, and it is checked whether these values are abnormal. Each detection signal has a value within the normal range, but if the value deviates from that, it means that some abnormality has occurred.
【００３７】ステップ２…何らかの異常が発生している
と判断された場合には、エンジンコントローラ１９に入
力するアクセル開度としては、アクセルセンサ２１で検
出されたものを採用することにする。そのため、検出ア
クセル開度Ａ21を採用するための切換信号を生成する。
何らかの原因で、補正アクセル開度Ａ20が、異常値にな
るかも知れないからである。Step 2 ... When it is determined that some abnormality has occurred, the accelerator opening detected by the accelerator sensor 21 is used as the accelerator opening input to the engine controller 19. Therefore, the switching signal for adopting the detected accelerator opening A 21 is generated.
This is because the corrected accelerator opening A 20 may become an abnormal value for some reason.
【００３８】ステップ３…異常がないと判断された場合
には、エンジン運転状況がエネルギー回収領域にあるか
否か調べる（図９参照）。エネルギー回収領域にない場
合は、ターボチャージャ回転電機１２を発電運転しない
から、その発電電力で車両発電機１５をモータ運転する
ということも有り得ない。従って、ステップ２に進み、
検出アクセル開度を採用する切り換え信号を生成する。 ステップ４…エネルギー回収領域にある場合には、車両
発電機１５がモータ運転され、トルクアシストを行うか
ら、その分を差し引いた補正アクセル開度Ａ20を採用し
た方が、燃費を改善することが出来る。そこで、補正ア
クセル開度Ａ20を採用する切り換え信号を生成する。Step 3 ... If it is determined that there is no abnormality, it is checked whether the engine operating condition is in the energy recovery region (see FIG. 9). If it is not in the energy recovery area, the turbocharger rotating electric machine 12 is not operated to generate electric power, so that it is not possible to operate the vehicle generator 15 with the generated electric power. Therefore, go to step 2,
A switching signal that adopts the detected accelerator opening is generated. Step 4 ... When the vehicle is in the energy recovery region, the vehicle generator 15 is driven by a motor to perform torque assist. Therefore, it is possible to improve fuel efficiency by adopting the corrected accelerator opening A 20 obtained by subtracting that amount. I can. Therefore, a switching signal that adopts the corrected accelerator opening A 20 is generated.
【００３９】図５は、本発明によるトルク分担を示す図
である。横軸はブースト差圧（＝現状ブースト圧−目標
ブースト圧）を表し、縦軸はトルクを表している。曲線
イは所要トルクであり、曲線ロはエンジン３自身が発生
するトルク（＝補正アクセル開度Ａ20を基にしてガバナ
制御されて発生するトルク）である。ＴE は、ブースト
差圧がＢD の時にエンジン３自身が発生しているトル
ク、ＴA は同じ時に車両発電機１５から与えられるアシ
ストトルクである。アシストトルクＴA が増えると、そ
の分だけエンジントルクＴE が減少され（従って、燃料
が節約される）、全体としては所要トルクを発生してい
る。FIG. 5 is a diagram showing torque sharing according to the present invention. The horizontal axis represents boost differential pressure (= current boost pressure-target boost pressure), and the vertical axis represents torque. Curve A is the required torque, and curve B is the torque generated by the engine 3 itself (= the torque generated by the governor control based on the corrected accelerator opening A 20 ). T E is the torque generated by the engine 3 itself when the boost differential pressure is B D , and T A is the assist torque given from the vehicle generator 15 at the same time. When the assist torque T A is increased, the engine torque T E is reduced by that amount (thus, fuel is saved), and the required torque is generated as a whole.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の排気エネルギ
ー回収装置によれば、エネルギー回収時に、ターボチャ
ージャ回転電機の発電電力で車両発電機をモータ運転
し、エンジンにアシストトルクを与える場合、アシスト
トルクに相当する分だけアクセル開度を小にした補正ア
クセル開度を算出する。そして、エンジンを制御するエ
ンジンコントローラに対しては、アクセルセンサから検
出される実際のアクセル開度ではなく、補正アクセル開
度を入力し、これに従ってエンジンを制御させるので、
エンジン全体のトルクを必要以上に大にすることがな
く、しかも消費する燃料を少なくすることが出来る。As described above, according to the exhaust energy recovery system of the present invention, when recovering energy, the vehicle generator is driven by the electric power generated by the turbocharger rotating electric machine to give an assist torque to the engine. A corrected accelerator opening is calculated by reducing the accelerator opening by an amount corresponding to the torque. Then, for the engine controller that controls the engine, not the actual accelerator opening detected by the accelerator sensor, but the corrected accelerator opening is input, and the engine is controlled accordingly,
It is possible to reduce the fuel consumption without increasing the torque of the entire engine more than necessary.
【図１】 本発明の排気エネルギー回収装置のブロック
図FIG. 1 is a block diagram of an exhaust energy recovery system according to the present invention.
【図２】 補正アクセル開度を求める過程を示す図FIG. 2 is a diagram showing a process of obtaining a corrected accelerator opening degree.
【図３】 アクセル開度信号切換装置の切り換え信号の
生成過程を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating a process of generating a switching signal of an accelerator opening signal switching device.
【図４】 アクセル開度信号切換装置の構成を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an accelerator opening signal switching device.
【図５】 本発明によるトルク分担を示す図FIG. 5 is a diagram showing torque sharing according to the present invention.
【図６】 目標ブースト圧マップを示す図FIG. 6 is a diagram showing a target boost pressure map.
【図７】 従来の排気エネルギー回収装置のブロック図FIG. 7 is a block diagram of a conventional exhaust energy recovery device.
【図８】 パワーユニットの構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a power unit.
【図９】 トルクアップ必要領域およびエネルギー回収
領域を示す図FIG. 9 is a diagram showing a torque increase required area and an energy recovery area.
【符号の説明】 １…エンジン回転数センサ、２…プーリ、３…エンジ
ン、４…排気管、５…ガバナ、６…ベルト、７…吸気
管、８…ブースト圧センサ、９…ターボチャージャ、１
０…タービンブレード、１１…コンプレッサブレード、
１２…ターボチャージャ回転電機、１２−１…回転子、
１２−２…固定子、１３…ポジションセンサ、１４…プ
ーリ、１５…車両発電機、１６…パワーユニット、１７
…バッテリ、１８…電気負荷、１９…エンジンコントロ
ーラ、２０…エネルギー回収コントローラ、２１…アク
セルセンサ、２２…アクセル開度信号切換装置、２３，
２４…信号線、２５…目標ブースト圧マップ、３０…イ
ンバータ整流回路、３１…整流回路、３２…インバー
タ、３３…平滑回路、３４…昇圧回路、３５…インバー
タ整流回路、３６…インバータ、３７…整流回路、３８
…平滑回路、３９…レギュレータ、４０…切替回路、４
１…制御部[Explanation of Codes] 1 ... Engine speed sensor, 2 ... Pulley, 3 ... Engine, 4 ... Exhaust pipe, 5 ... Governor, 6 ... Belt, 7 ... Intake pipe, 8 ... Boost pressure sensor, 9 ... Turbocharger, 1
0 ... Turbine blade, 11 ... Compressor blade,
12 ... Turbocharger rotating electric machine, 12-1 ... Rotor,
12-2 ... Stator, 13 ... Position sensor, 14 ... Pulley, 15 ... Vehicle generator, 16 ... Power unit, 17
... battery, 18 ... electric load, 19 ... engine controller, 20 ... energy recovery controller, 21 ... accelerator sensor, 22 ... accelerator opening signal switching device, 23,
24 ... Signal line, 25 ... Target boost pressure map, 30 ... Inverter rectifier circuit, 31 ... Rectifier circuit, 32 ... Inverter, 33 ... Smoothing circuit, 34 ... Booster circuit, 35 ... Inverter rectifier circuit, 36 ... Inverter, 37 ... Rectifier Circuit, 38
... Smoothing circuit, 39 ... Regulator, 40 ... Switching circuit, 4
1 ... Control unit
Claims (1)
ンジンにアシストトルクを付与する車両発電機と、ター
ボチャージャに付設され、ターボ作用が不足している場
合にはモータ運転され、排気エネルギーが大である場合
には発電機運転されるターボチャージャ回転電機と、前
記車両発電機，前記ターボチャージャ回転電機，バッテ
リおよび電気負荷間の電力の流れを制御するパワーユニ
ットと、エンジンを制御するエンジンコントローラと、
前記パワーユニットでの制御を指示すると共に、エネル
ギー回収時にはアシストトルク相当分だけアクセル開度
を少なくした補正アクセル開度を算出するエネルギー回
収コントローラと、アクセルセンサからの検出アクセル
開度と前記補正アクセル開度とが入力され、前記エネル
ギー回収コントローラからの切り換え信号により、正常
状態にて排気エネルギーを回収する場合には前記補正ア
クセル開度を選択し、それ以外の場合には検出アクセル
開度を選択して前記エンジンコントローラに入力するア
クセル開度信号切換装置とを具えたことを特徴とする排
気エネルギー回収装置。1. A vehicle generator that is driven by a motor to give an assist torque to an engine during energy recovery and a turbocharger. When the turbo action is insufficient, the motor is operated and exhaust energy is large. Includes a turbocharger rotating electric machine that is driven by a generator, a power unit that controls the flow of electric power between the vehicle generator, the turbocharger rotating electric machine, a battery and an electric load, an engine controller that controls the engine,
An energy recovery controller for instructing control by the power unit and calculating a corrected accelerator opening by reducing the accelerator opening by an amount corresponding to assist torque during energy recovery, an accelerator opening detected from an accelerator sensor, and the corrected accelerator opening. Is input, the corrected accelerator opening is selected when the exhaust energy is recovered in a normal state by the switching signal from the energy recovery controller, and the detected accelerator opening is selected in other cases. An exhaust energy recovery device comprising an accelerator opening signal switching device for inputting to the engine controller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19587795A JP3389746B2 (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Exhaust energy recovery device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19587795A JP3389746B2 (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Exhaust energy recovery device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0925828A true JPH0925828A (en) | 1997-01-28 |
| JP3389746B2 JP3389746B2 (en) | 2003-03-24 |
Family
ID=16348479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19587795A Expired - Fee Related JP3389746B2 (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Exhaust energy recovery device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3389746B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007000312B4 (en) * | 2006-06-08 | 2013-01-10 | Denso Corporation | Control unit of a vehicle internal combustion engine system |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP19587795A patent/JP3389746B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007000312B4 (en) * | 2006-06-08 | 2013-01-10 | Denso Corporation | Control unit of a vehicle internal combustion engine system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3389746B2 (en) | 2003-03-24 |
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