JPH11125121A - Operation control device for engine - Google Patents

Operation control device for engine

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Publication number
JPH11125121A
JPH11125121A JP9306349A JP30634997A JPH11125121A JP H11125121 A JPH11125121 A JP H11125121A JP 9306349 A JP9306349 A JP 9306349A JP 30634997 A JP30634997 A JP 30634997A JP H11125121 A JPH11125121 A JP H11125121A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
control device
operation control
turbine
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP9306349A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Terauchi
勝実 寺内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
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Publication of JPH11125121A publication Critical patent/JPH11125121A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform assistance for starting an engine or promotion for warming it up, by giving braking force or reverse rotation to an exhaust turbine provided in an exhaust pipe, at the time of starting the engine or its warming operation. SOLUTION: In an exhaust turbine 3 provided in an exhaust pipe 2 where exhaust gas flows from an engine 1, a generator 4 is connected. When an electronic control unit judges that the engine is started or operated to be warmed up, a magnet contactor 18 provided in a three-phase AC output line 5 of the generator 4 is operated, and a winding terminal of the generator 4 is short- circuited. Braking force is generated in the rotary shaft of the generator 4, the rotation of the exhaust turbine 3 is slowed. Accordingly, the back pressure of the engine 1 is increased, the cylinder pressure of the engine 1 and its temperature are increased, assistance for starting the engine 1 and promotion for warming it up are devised.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,エンジンから排
出されて排気管を流れる排気ガスが有する熱エネルギを
回収するため排気管に交流機を持つタービンを配置した
エンジンの運転制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control device for an engine in which a turbine having an AC machine is disposed in an exhaust pipe for recovering thermal energy of exhaust gas discharged from the engine and flowing through the exhaust pipe.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,ディーゼルエンジンとして,例え
ば,排気マニホルドの外壁,シリンダライナ,シリンダ
ヘッド断熱板,ピストン等に高熱に耐えることができる
セラミックスを使用したセラミックスエンジンがある。
セラミックスエンジンは,エンジンの冷却が不要である
ので,発生した高温度の排気ガスが有する熱エネルギを
回収してエンジンの出力の向上に利用することが有利で
ある。排気ガスが有する熱エネルギを回収する手段とし
ては,排気管に設けられた発電機を持つタービン又は発
電機を持つターボチャージャがある。タービンは高温の
排気ガスの流れによって回転し,その駆動力はクランク
軸や他の機器に直接に伝達されたり,或いは排気ガスが
有する熱エネルギを電気エネルギに変換するための発電
機の運転に用いられる。タービンの回転によって発電機
を運転させる場合,発生した電力は,電動機に供給され
て,クランク軸や他の機器の回転軸等が電気的に運転さ
れる。特開昭62−276210号公報には,排気ガス
タービンの排気管にそれぞれ発電機を有する高圧用排気
タービンと低圧用排気タービンとを直列に接続して,エ
ンジンの駆動軸にその駆動力を助勢する手段となる2系
統の捲線を有する発電機を取り付け,各発電機からの出
力を2系統の捲線に供給したエンジンが開示されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a diesel engine, for example, there is a ceramic engine using ceramics capable of withstanding high heat for an outer wall of an exhaust manifold, a cylinder liner, a cylinder head heat insulating plate, a piston, and the like.
Since a ceramic engine does not require cooling of the engine, it is advantageous to recover the thermal energy of the generated high-temperature exhaust gas and use it for improving the output of the engine. Means for recovering the thermal energy of the exhaust gas include a turbine having a generator provided in an exhaust pipe or a turbocharger having a generator. The turbine rotates by the flow of hot exhaust gas, and its driving force is transmitted directly to the crankshaft and other equipment, or used to operate a generator to convert the heat energy of the exhaust gas into electric energy. Can be When the generator is operated by the rotation of the turbine, the generated electric power is supplied to the electric motor, and the crankshaft and the rotating shaft of another device are electrically operated. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-276210 discloses that an exhaust pipe of an exhaust gas turbine is connected in series with a high-pressure exhaust turbine and a low-pressure exhaust turbine each having a generator, and assists the driving force of the driving shaft of the engine. There is disclosed an engine in which a generator having two windings, which is a means for performing the operation, is mounted, and the output from each generator is supplied to the two windings.

【0003】また,ディーゼル機関の自動始動装置とし
て,機関の温度センサ,機関の回転数センサ,燃料噴射
装置のロードレバー位置センサ,及び排気管若しくは吸
気管の絞り度センサの各検出信号を入力信号として取り
込み,各検出信号に相応して機関の予熱装置,機関の燃
料噴射装置のロードレバー位置を移動するロードレバー
調節装置,排気管若しくは吸気管の絞り度を調節するア
クチュエータ,及び機関を始動させるスタータの各動作
を経時的に自動制御したディーゼル機関の始動装置が提
案されている(特公平3−25618号公報参照)。こ
のディーゼル機関の始動装置によれば,寒冷期に排気管
又は吸気管を絞ることができるアクチュエータが設けら
れ,機関始動に必要な情報として排気管又は吸気管の絞
り度の情報を加え,上記アクチュエータを最適な始動条
件に自動的に設定することにより,ディーゼル機関の始
動操作を簡単にしている。即ち,機関始動時の温度セン
サの検出温度が低いときには,排気管を閉塞することに
より,燃焼室内に燃焼ガスを滞留させて機関温度を上昇
させ,予熱時から機関の燃焼が完全に行われるまでの時
間を短縮させている。
As an automatic starting device for a diesel engine, detection signals of an engine temperature sensor, an engine speed sensor, a load lever position sensor of a fuel injection device, and a throttle degree sensor of an exhaust pipe or an intake pipe are input to an input signal. And a load lever adjusting device for moving a load lever position of a fuel injection device of the engine, an actuator for adjusting the degree of throttle of an exhaust pipe or an intake pipe, and starting the engine in accordance with each detection signal. There has been proposed a starting device for a diesel engine in which each operation of a starter is automatically controlled with time (see Japanese Patent Publication No. 3-61818). According to the starting apparatus for a diesel engine, an actuator capable of restricting an exhaust pipe or an intake pipe in a cold season is provided, and information on the degree of restriction of the exhaust pipe or the intake pipe is added as information necessary for starting the engine. By automatically setting the optimal starting conditions, the starting operation of the diesel engine is simplified. That is, when the temperature detected by the temperature sensor at the time of starting the engine is low, the exhaust pipe is closed to allow the combustion gas to stay in the combustion chamber and raise the engine temperature. Is shortening the time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで,エンジンの
排気管に関連して設けられる装置,例えば発電機を持つ
タービン又は発電機を持つターボチャージャを利用して
エンジンの背圧を高めることができれば,排気管を閉塞
するのと同様に,燃焼室内に燃焼ガスを滞留させて燃焼
室の温度を上昇させることができる。
By the way, if the back pressure of the engine can be increased by using a device provided in connection with the exhaust pipe of the engine, for example, a turbine having a generator or a turbocharger having a generator, Similar to closing the exhaust pipe, the temperature of the combustion chamber can be raised by retaining the combustion gas in the combustion chamber.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
課題を解決することであり,排気ガスが有するエネルギ
を回収して電気エネルギに変換するために排気管に排気
タービンが設けられていることに着目して,エンジンの
始動時やエンジンの暖機運転時に,タービンを利用して
排気管を流れる排気ガスの流れに対して抵抗を与えた
り,又は積極的に逆向きの流れを生じさせることによっ
て,エンジンの背圧を高めることで筒内圧力を高め,そ
の結果,燃焼室内温度を上昇させてエンジンの始動性能
を向上させたり,暖機運転を促進することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and an exhaust turbine is provided in an exhaust pipe for recovering energy of exhaust gas and converting the energy into electric energy. Focusing on this, when starting the engine or warming up the engine, the turbine is used to provide resistance to the flow of exhaust gas flowing through the exhaust pipe, or to positively generate a reverse flow. In this case, the in-cylinder pressure is increased by increasing the back pressure of the engine, and as a result, the temperature in the combustion chamber is increased to improve the starting performance of the engine and to promote the warm-up operation.

【0006】この発明は,上記目的を達成するため,次
のように構成されている。即ち,この発明は,エンジン
から排出されて排気管を流れる排気ガスが有する熱エネ
ルギを回収するため前記排気管に交流機を持つタービン
を配置したエンジンの運転制御装置において,前記エン
ジンの運転状態を検出する検出手段,及び前記検出手段
が検出した前記エンジンの前記運転状態に基づいて前記
エンジンが始動時又は暖機運転時であるか否かを判断
し,前記エンジンが始動時又は暖機運転時であると判断
したときに,前記タービンに制動力を与えるか又は前記
交流機を電動機として前記排気ガスが回転させる方向と
は逆の方向に回転駆動させるコントローラを備え,前記
タービンに制動力を与えるか又は前記交流機を逆方向に
回転させることによって前記エンジンの背圧を高めて筒
内温度を上昇させることを特徴とするエンジンの運転制
御装置に関する。
[0006] In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention relates to an operation control device for an engine in which a turbine having an AC machine is disposed in the exhaust pipe for recovering thermal energy of exhaust gas discharged from the engine and flowing through the exhaust pipe. Detecting whether the engine is in a start-up or a warm-up operation based on the detection means for detecting and the operating state of the engine detected by the detection means; A controller for applying a braking force to the turbine or rotating the AC machine as a motor in a direction opposite to the direction in which the exhaust gas rotates, and applying a braking force to the turbine. Or an engine wherein the back pressure of the engine is increased by rotating the AC machine in the reverse direction to increase the in-cylinder temperature. About the driving control device.

【0007】また,このエンジンの運転制御装置におい
て,タービンに制動力を与えるには,交流機の巻線端子
を短絡させることによって行われる。交流機の巻線端子
の短絡は,前記交流機の巻線端子間をマグネットコンタ
クタによって接続すること,前記巻線端子に接続された
インバータに組み込まれた交流機の過回転を防止するブ
レーキ回路を短絡すること,又は前記巻線端子に接続さ
れたインバータの逆変換器を短絡することによって行う
ことができる。
In this operation control device for an engine, a braking force is applied to the turbine by short-circuiting a winding terminal of the AC machine. The short circuit of the winding terminals of the alternator is performed by connecting the winding terminals of the alternator with a magnet contactor, and by using a brake circuit for preventing over-rotation of the alternator incorporated in the inverter connected to the winding terminals. This can be done by short-circuiting, or by short-circuiting the inverter converter connected to the winding terminal.

【0008】また,このエンジンの運転制御装置におい
て,前記タービンに与えられる制動力の大きさは,巻線
端子間の短絡を生じさせるために前記マグネットコンタ
クタ,前記ブレーキ回路又は前記インバータの前記逆変
換器に供給されるスイッチング信号のデューティ比を変
更することによって変えられる。スイッチング信号がO
N状態のときに上記短絡を生じさせるとすると,スイッ
チング信号のON状態の期間が長ければ,巻線端子間が
短絡している時間も長くなり,タービンに与えられる制
動力が大きくなる。
In the engine operation control device, the magnitude of the braking force applied to the turbine is controlled by the reverse conversion of the magnet contactor, the brake circuit, or the inverter in order to cause a short circuit between winding terminals. It can be changed by changing the duty ratio of the switching signal supplied to the device. Switching signal is O
Assuming that the short circuit is caused in the N state, if the ON state of the switching signal is long, the time during which the winding terminals are short-circuited becomes long, and the braking force applied to the turbine increases.

【0009】また,このエンジンの運転制御装置におい
て,交流機を電動機として前記排気ガスによって回転す
る方向とは逆方向に回転駆動するには,巻線端子に接続
されるインバータを双方向インバータとし,双方向イン
バータを通じて電力を交流機に供給することによって行
われる。
In this operation control device for an engine, in order to drive the AC machine as a motor in a direction opposite to the direction of rotation by the exhaust gas, the inverter connected to the winding terminal is a bidirectional inverter. This is done by supplying power to the alternator through a bidirectional inverter.

【0010】また,このエンジンの運転制御装置におい
て,通常は,イグニションキーがONに操作されたとき
に,エンジンが始動時であると判断される。或いは,イ
グニションキーがONに操作されたことだけに依存する
と,誤作動の可能性もあるので,イグニションキーがO
Nに操作されたことに加え,変速ギヤの位置が中立位置
又は駐車位置であるか,若しくはサイドブレーキレバー
位置が作動位置であるか,の少なくともいずれかが検出
されたときに,エンジンが始動時であると判断される。
検出手段と検出信号との観点から言えば,前記検出手段
はイグニションキーセンサであり,イグニションキーセ
ンサの検出信号がイグニションキーのON信号であるこ
とによって,コントローラはエンジンが始動時であると
判断する。或いは,前記検出手段はイグニションキーセ
ンサ,変速ギヤ位置センサ,及びサイドブレーキレバー
位置センサであり,イグニションキーセンサの検出信号
がイグニションキーのON信号であることに加え,変速
ギヤ位置センサの検出信号が変速ギヤ位置の中立位置信
号又は駐車位置信号であるか,若しくはサイドブレーキ
レバー位置センサの検出信号がサイドブレーキレバー作
動位置信号であるか(勿論,両方が成立していてもよ
い)によって,コントローラはエンジンが始動時である
と判断する。
[0010] In this engine operation control device, it is usually determined that the engine is being started when the ignition key is turned ON. Alternatively, if the ignition key only depends on being turned ON, there is a possibility of malfunction, so the ignition key is
N, the engine is started when the shift gear position is at the neutral position or the parking position and / or the side brake lever position is at the operating position. Is determined.
From the viewpoint of the detection means and the detection signal, the detection means is an ignition key sensor, and the controller determines that the engine is started at the time when the detection signal of the ignition key sensor is an ON signal of the ignition key. . Alternatively, the detection means is an ignition key sensor, a transmission gear position sensor, and a side brake lever position sensor. In addition to the detection signal of the ignition key sensor being an ON signal of the ignition key, the detection signal of the transmission gear position sensor is provided. Depending on whether the signal is the neutral position signal or the parking position signal of the transmission gear position, or whether the detection signal of the side brake lever position sensor is the side brake lever operating position signal (of course, both may be established), the controller determines It is determined that the engine is starting.

【0011】また,このエンジンの運転制御装置におい
て,エンジンの始動後のエンジンの温度が予め決められ
た温度以下であり且つエンジンの回転速度が予め決めら
れた速度以下であるときに,エンジンが暖機運転時であ
ると判断される。エンジンの始動後,上記の温度とエン
ジン回転速度についての条件を満たせば,エンジンが暖
機運転時であると判断して暖気運転に移行し,エンジン
の筒内圧力を上昇させて筒内温度を上昇させる運転が続
けられる。
In the engine operation control device, when the temperature of the engine after starting the engine is equal to or lower than a predetermined temperature and the rotational speed of the engine is equal to or lower than the predetermined speed, the engine is warmed up. It is determined that the machine is operating. After the engine is started, if the above conditions for the temperature and the engine speed are satisfied, it is determined that the engine is in the warm-up operation and the operation shifts to the warm-up operation, and the in-cylinder temperature of the engine is increased by increasing the in-cylinder pressure of the engine. The ascending operation is continued.

【0012】また,このエンジンの運転制御装置におい
て,エンジンの温度が上昇していくに従って,タービン
に与えられる制動力は小さくなる。エンジンの温度が上
昇すれば,暖気運転が終了に近づいていることになり,
気筒内に燃焼ガスを滞留させる必要性が減少し,タービ
ンに与えられる制動力は減少される。
Further, in the engine operation control device, the braking force applied to the turbine decreases as the temperature of the engine increases. If the temperature of the engine rises, warm-up operation is nearing completion,
The need to accumulate combustion gases in the cylinder is reduced, and the braking force applied to the turbine is reduced.

【0013】この発明は,上記のように,エンジンから
排出されて排気管を流れる排気ガスが有する熱エネルギ
を回収するため前記排気管に交流機を持つタービンを配
置したエンジンの運転制御装置において,エンジンが始
動時又は暖機運転時であると判断したときに,タービン
に制動力を与えるか又は交流機を電動機として排気ガス
によって回転する方向とは逆の方向に駆動させることに
より,排気管からの燃焼ガスの排出を制限してエンジン
の背圧を高め,燃焼室内に燃焼ガスを滞留させてエンジ
ンの筒内圧力と筒内温度とを上昇させているので,エン
ジンの始動性能が向上され,暖機運転の促進が図られ
る。
According to the present invention, as described above, in an operation control device for an engine in which a turbine having an AC machine is arranged in the exhaust pipe to recover thermal energy of exhaust gas discharged from the engine and flowing through the exhaust pipe, When it is determined that the engine is being started or warming up, the exhaust pipe is removed by applying braking force to the turbine or by driving the AC machine as a motor in the direction opposite to the direction of rotation by the exhaust gas. The engine's starting performance is improved because the engine's back pressure is increased by restricting the emission of combustion gas, and the combustion gas is retained in the combustion chamber to increase the in-cylinder pressure and in-cylinder temperature of the engine. The warm-up operation is promoted.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下,添付図面を参照しつつ,こ
の発明の実施例を説明する。図1は,この発明によるエ
ンジンの運転制御装置の一実施例を示す概略図である。
図1において,エンジン1の各気筒から排出される燃焼
ガスは,排気マニホルドによって集合された後,排気管
2を通じて排出される。排気管2には発電機4を持つタ
ービン3が配置されており,タービン3は排気ガスのエ
ネルギによって回転駆動される。発電機(タービンジェ
ネレータ)4はタービン3によって駆動され,生じた電
気エネルギは,例えば発電機4の各巻線端子(図示せ
ず)に接続された出力ライン5を通して三相交流として
車両のクランク軸や他の機器の駆動に供せられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of an engine operation control device according to the present invention.
In FIG. 1, the combustion gas discharged from each cylinder of the engine 1 is collected by an exhaust manifold and then discharged through an exhaust pipe 2. A turbine 3 having a generator 4 is arranged in the exhaust pipe 2, and the turbine 3 is driven to rotate by the energy of the exhaust gas. The generator (turbine generator) 4 is driven by the turbine 3, and the generated electric energy is converted into a three-phase AC through, for example, an output line 5 connected to each winding terminal (not shown) of the generator 4. Used to drive other equipment.

【0015】エンジン1を制御する電子制御ユニット
(ECU)6は,種々のセンサからの検出信号が入力さ
れるI/Oユニット7と,I/Oユニット7からの信号
を受けて信号処理を行うCPU8と,各センサの検出情
報又は各センサからの情報に基づいてCPU8が処理し
た情報を記憶し又は記憶した情報をCPU8に与えるメ
モリ9と,CPU8からの出力信号を電子制御ユニット
6の外部に出力するI/Oユニット10とから構成され
ている。I/Oユニット7には,温度センサ11からの
エンジンの現在の温度を表すエンジン温度信号,変速ギ
ヤ位置センサ12からの変速ギヤの現在位置を表すギヤ
位置信号,サイドブレーキ位置センサ13からのサイド
ブレーキの現在位置を表すサイドブレーキ位置信号,エ
ンジン回転速度センサ14からのエンジンの現在の回転
数を表すエンジン回転速度信号,及びイグニションセン
サ15からのエンジンのイグニションキーが点火操作さ
れたか否かを知らせるイグニション信号とが入力されて
いる。I/Oユニット10の出力は,リレー16に出力
される。
An electronic control unit (ECU) 6 for controlling the engine 1 performs signal processing by receiving an I / O unit 7 to which detection signals from various sensors are input and a signal from the I / O unit 7. A CPU 8, a memory 9 for storing information processed by the CPU 8 based on detection information of each sensor or information from each sensor, or providing the stored information to the CPU 8, and an output signal from the CPU 8 to the outside of the electronic control unit 6; And an output I / O unit 10. The I / O unit 7 includes an engine temperature signal indicating the current temperature of the engine from the temperature sensor 11, a gear position signal indicating the current position of the shift gear from the shift gear position sensor 12, and a side position signal from the side brake position sensor 13. A side brake position signal indicating the current position of the brake, an engine speed signal indicating the current number of revolutions of the engine from the engine speed sensor 14, and whether or not the ignition key of the engine from the ignition sensor 15 has been operated for ignition. The ignition signal is input. The output of the I / O unit 10 is output to the relay 16.

【0016】リレー16は,バッテリ17と三相交流の
端子に接続された出力ライン5との間を結ぶ配線に設け
られている。ECU6が出力信号としてリレー16をO
Nにすると,巻線端子に接続する出力ライン5のそれぞ
れの線間に設けられているマグネットコンタクタ18が
作動する。マグネットコンタクタ18が作動すると,各
巻線端子間が同時に短絡する。
The relay 16 is provided on a wiring connecting between the battery 17 and the output line 5 connected to the three-phase AC terminal. The ECU 6 turns on the relay 16 as an output signal.
When N is set, the magnet contactor 18 provided between the output lines 5 connected to the winding terminals operates. When the magnet contactor 18 operates, the terminals of the windings are simultaneously short-circuited.

【0017】エンジンの始動時には次の事項がECUに
よって判断される。温度センサ11からのエンジン温度
信号によって,現在のエンジン温度が予め決められた温
度以下であるか否かが判断される。変速ギヤ位置センサ
12からの変速ギヤの現在位置を表すギヤ位置信号によ
って,パーキング位置又は中立位置であるか否かが判断
される。サイドブレーキ位置センサ13からのサイドブ
レーキの現在位置を表すサイドブレーキ位置信号によっ
て,サイドブレーキがONであるか否かが判断される。
エンジン回転速度センサ14からのエンジン回転速度信
号によって,エンジンの現在の回転数が予め決められた
回転数以下であるか否かが判断される。そして,イグニ
ションセンサ15からのイグニション信号によって,エ
ンジンのイグニションキーが点火操作されたか否かが判
断される。
When the engine is started, the following items are determined by the ECU. Based on the engine temperature signal from the temperature sensor 11, it is determined whether or not the current engine temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. Based on the gear position signal from the transmission gear position sensor 12 indicating the current position of the transmission gear, it is determined whether the vehicle is at the parking position or the neutral position. It is determined whether or not the side brake is ON based on a side brake position signal indicating the current position of the side brake from the side brake position sensor 13.
Based on the engine speed signal from the engine speed sensor 14, it is determined whether the current engine speed is equal to or less than a predetermined engine speed. Then, based on the ignition signal from the ignition sensor 15, it is determined whether or not the ignition key of the engine is operated for ignition.

【0018】エンジンが始動されたか否かは,基本的に
は,イグニションキーの操作に応じた信号を出力するイ
グニションセンサ15からのイグニション信号によって
判断される。しかしながら,誤作動対策として,変速ギ
ヤ位置センサ12からの変速ギヤの現在位置を表すギヤ
位置信号,及びサイドブレーキ位置センサ13からのサ
イドブレーキの現在位置を表すサイドブレーキ位置信号
の少なくとも一方の信号も利用される。これらの判断に
よって,エンジンが現在始動又は始動を開始して所定の
安定した運転状態ではないと判断されるときには,EC
U6は,リレー16に出力してマグネットコンタクタ1
8を作動させて発電機4の巻線端子間を短絡する。巻線
端子間が短絡されると,発電機4の電磁的な特性として
発電機4に短絡制動がかかることになる。したがって,
発電機4を駆動するタービン3は,排気管2を流れる排
気ガスに流れ抵抗を与える。排気ガスはこの流れ抵抗の
ために排気管2内をスムーズに流れず,背圧が高くなっ
て筒内圧力も高くなる。筒内圧力が高くなると,燃焼ガ
スは,掃気行程において燃焼室から完全に掃気されずに
燃焼室内に滞留し,筒内温度が上昇して燃料が着火し易
くなって,エンジンの始動性が向上する。
Whether or not the engine has been started is basically determined based on an ignition signal from an ignition sensor 15 which outputs a signal corresponding to an operation of an ignition key. However, as a countermeasure against malfunction, at least one of a gear position signal indicating the current position of the shift gear from the shift gear position sensor 12 and a side brake position signal indicating the current position of the side brake from the side brake position sensor 13 is also used. Used. If it is determined that the engine is not in the predetermined stable operating state after the start or the start of the engine, EC
U6 outputs to the relay 16 to output the magnetic contactor 1
8 is operated to short-circuit between the winding terminals of the generator 4. When the winding terminals are short-circuited, short-circuit braking is applied to the generator 4 as an electromagnetic characteristic of the generator 4. Therefore,
The turbine 3 that drives the generator 4 gives flow resistance to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. The exhaust gas does not flow smoothly in the exhaust pipe 2 due to the flow resistance, and the back pressure increases and the in-cylinder pressure also increases. When the pressure in the cylinder increases, the combustion gas is not completely scavenged from the combustion chamber during the scavenging process, but stays in the combustion chamber. As a result, the temperature in the cylinder increases and the fuel easily ignites, improving the engine startability. I do.

【0019】図2は,この発明によるエンジンの運転制
御装置の別の実施例を示す概略図である。図2に示した
構成要素の内,図1に示したのと同一の構成要素につい
ては,図1に付された符号と同一の符号を付すことによ
って重複する説明を省略する。発電機4の各巻線端子に
接続された三相交流の各出力ライン5には,インバータ
21が接続されており,インバータ21内には,発電機
4の過回転防止用ブレーキ回路22が設けられている。
ECU6が,エンジンは現在始動又は始動を開始して所
定の安定した運転状態ではないと判断したときには,E
CU6は,出力線20にスイッチング信号を出力し,イ
ンバータ21内の過回転防止用ブレーキ回路22を作動
させる。過回転防止用ブレーキ回路22は,各出力ライ
ン5間,即ち,発電機4の巻線端子間を短絡させるのと
同じ働きをし,発電機4を短絡制動する。なお,図2に
おいて,インバータ21の逆変換部23(インバータア
ーム部)のスイッチング制御を行う還流ダイオードは省
略して描かれている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the engine operation control device according to the present invention. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 to omit redundant description. An inverter 21 is connected to each of the three-phase AC output lines 5 connected to each winding terminal of the generator 4, and a brake circuit 22 for preventing the generator 4 from over-rotating is provided in the inverter 21. ing.
When the ECU 6 determines that the engine is not in a predetermined stable operating state since the engine is currently started or started, the E
The CU 6 outputs a switching signal to the output line 20 to operate the overspeed prevention brake circuit 22 in the inverter 21. The over-speed prevention brake circuit 22 has the same function as short-circuiting between the output lines 5, that is, between the winding terminals of the generator 4, and short-circuits and brakes the generator 4. In FIG. 2, the freewheeling diode for performing switching control of the inverse converter 23 (inverter arm) of the inverter 21 is omitted.

【0020】図3は,この発明によるエンジンの運転制
御装置の別の実施例を示す概略図である。図3に示した
構成要素の内,図2に示したのと同一の構成要素につい
ては,図1に付された符号と同一の符号を付すことによ
って重複する説明を省略する。図3に示した例は,図2
に示した例と比較して,インバータ21内には,発電機
4の過回転防止用ブレーキ回路22を設けておらず,E
CU6からは,インバータ21の逆変換器23(インバ
ータアーム部)を作動させるためのスイッチング信号が
出力線24に出力される点で異なっている。ECU6
が,エンジンは現在始動又は始動を開始して所定の安定
した運転状態ではないと判断したときには,ECU6が
出力したスイッチング信号によってインバータ21の逆
変換部23が作動し,三相交流の各出力ライン5間,即
ち,発電機4の巻線端子間が短絡されるのと同じ状態と
なり,発電機4が短絡制動される。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the engine operation control device according to the present invention. Of the constituent elements shown in FIG. 3, the same constituent elements as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. The example shown in FIG.
As compared with the example shown in FIG. 1, the inverter 21 does not have the brake circuit 22 for preventing the
The difference from the CU 6 is that a switching signal for operating the inverter 23 (inverter arm) of the inverter 21 is output to the output line 24. ECU6
However, when it is determined that the engine is not in a predetermined stable operating state after the start or the start of the engine, the inverter 23 of the inverter 21 is operated by the switching signal output by the ECU 6, and the output lines of the three-phase AC are output. 5, that is, a state where the winding terminals of the generator 4 are short-circuited, and the generator 4 is short-circuited and braked.

【0021】図4は,この発明によるエンジンの運転制
御装置の更に別の実施例を示す概略図である。図4に示
した構成要素の内,図2に示したのと同一の構成要素に
ついては,図1に付された符号と同一の符号を付すこと
によって重複する説明を省略する。図4に示した例は,
図2に示した例と比較して,インバータ31は双方向イ
ンバータであり,外部から駆動電流が供給されたとき,
発電機4を電動機として働かせることができる。即ち,
インバータ31には,ダイオードの代わりにスイッチン
グ素子としての複数個のトランジスタを組み合わせた順
変換器としても逆変換器としても作用させることができ
るインバータアーム部32が備わっている。ECU6
は,出力線33を通じてインバータアーム部32のスイ
ッチング動作を制御するスイッチング信号を出力する。
インバータアーム部32は,通常は,インバータ31の
順変換器として機能し,始動時等に排気ガスの背圧を上
げるときには,直流電源としてのバッテリ17からの電
流を交流に変換して電動機としての発電機4に三相交流
を供給する逆変換器として機能する。インバータアーム
部32が発電機4を電動機として働かせるときに,昇圧
回路35はバッテリ17の電圧を昇圧させる。昇圧回路
35は,ECU6からの出力線34からの制御信号によ
って作動させられる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing still another embodiment of the engine operation control device according to the present invention. 4, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1, and redundant description will be omitted. The example shown in FIG.
Compared to the example shown in FIG. 2, the inverter 31 is a bidirectional inverter, and when a driving current is supplied from the outside,
The generator 4 can work as a motor. That is,
The inverter 31 includes an inverter arm unit 32 that can function as both a forward converter and an inverse converter combining a plurality of transistors as switching elements instead of diodes. ECU6
Outputs a switching signal for controlling the switching operation of the inverter arm unit 32 through the output line 33.
The inverter arm 32 normally functions as a forward converter of the inverter 31. When increasing the back pressure of the exhaust gas at the time of starting or the like, the inverter arm 32 converts a current from the battery 17 as a DC power supply into an AC and converts it into an AC. It functions as an inverter that supplies three-phase alternating current to the generator 4. When the inverter arm 32 operates the generator 4 as an electric motor, the booster circuit 35 boosts the voltage of the battery 17. The booster circuit 35 is operated by a control signal from an output line 34 from the ECU 6.

【0022】エンジンが現在始動している又は始動を開
始して所定の安定した運転状態ではないとECU6が判
断したときには,ECU6が出力した出力線34に出力
した信号によってバッテリ17の電圧を昇圧回路35に
よって昇圧し,出力線33に出力したスイッチング信号
によってインバータ21のインバータアーム部32が作
動し,昇圧回路35からの電流を三相交流として発電機
4に供給する。発電機4は電動機として作動し,排気ガ
スが発電機4を回転させるのと反対方向に,即ち,排気
ガスを押し戻す方向にタービン3を回転する。
When the ECU 6 determines that the engine is currently started or is not in a predetermined stable operation state after starting, the voltage of the battery 17 is increased by the signal output from the ECU 6 to the output line 34. The voltage is boosted by 35 and the switching signal output to the output line 33 activates the inverter arm 32 of the inverter 21 to supply the current from the booster circuit 35 to the generator 4 as three-phase alternating current. The generator 4 operates as an electric motor, and rotates the turbine 3 in a direction opposite to the direction in which the exhaust gas rotates the generator 4, that is, a direction in which the exhaust gas is pushed back.

【0023】この発明によるエンジンの運転制御装置
は,エンジンの暖機運転促進に用いることができる。エ
ンジン温度が予め決められた温度以下であり且つエンジ
ン回転数がアイドリング回転数として定められた回転数
以下であるときに,ECU6は,エンジンが暖機運転状
態であると判断する。このときにも,タービン3に連結
した発電機4の巻線端子間を短絡して,タービン3制動
力を付与し,排気ガスの流れに対する排気抵抗を高め,
燃焼室内温度を上昇する。かかる暖機運転を促進するに
は,上記の各実施例のうち,第1の実施例ではマグネッ
トコンタクタ18のON/OFF制御しかできないの
で,第2〜第4の実施例が好ましい。また,第4の実施
例を暖機運転に適用する場合には,インバータアーム部
32の制御として,発電機4を電動機運転させる使い方
をするのではなく,第3の実施例のように,インバータ
アーム部32を短絡させる使い方をするのが好ましい。
暖機運転中には,エンジンは自立運転をしているので,
排気ガスに与える排気抵抗を過度に高めると,燃焼の悪
化を生じるからである。
The engine operation control device according to the present invention can be used for promoting the warm-up operation of the engine. When the engine temperature is equal to or lower than the predetermined temperature and the engine speed is equal to or lower than the engine speed determined as the idling engine speed, the ECU 6 determines that the engine is in the warm-up operation state. Also at this time, the winding terminals of the generator 4 connected to the turbine 3 are short-circuited, the braking force is applied to the turbine 3 and the exhaust resistance against the flow of the exhaust gas is increased.
Increase the temperature in the combustion chamber. In order to promote the warm-up operation, only the ON / OFF control of the magnet contactor 18 can be performed in the first embodiment among the above-described embodiments. Therefore, the second to fourth embodiments are preferable. When the fourth embodiment is applied to a warm-up operation, the inverter arm 32 is controlled by using an inverter as in the third embodiment instead of using the generator 4 to operate the motor. It is preferable to use a method of short-circuiting the arm 32.
During the warm-up operation, the engine operates independently,
If the exhaust resistance given to the exhaust gas is excessively increased, the combustion is deteriorated.

【0024】ECU6が出力するスイッチング信号の制
御として,図5に示すような,時間の経過に伴なう制御
を行うのが好ましい。即ち,イグニションがONとなる
時刻T0から,時刻T1で暖機が開始されるまでの始動
補助期間ΔTaでは,ON状態のスイッチング信号をフ
ルタイムに出力し,始動補助が終了し暖機促進運転に移
行する場合には,暖機開始時刻T1から暖機終了時刻T
2までの暖機促進期間ΔTbでは,スイッチング信号が
ONとなる時間幅を変更するデューティ比制御を行う。
具体的には,エンジンの温度,即ち,水冷式のエンジン
ではエンジン冷却水の温度を,セラミックスエンジンの
ような冷却水を使用しないエンジンではシリンダヘッド
等の温度をそれぞれ検出し,時間の経過と共に検出温度
が次第に上昇していくに従って,スイッチング信号がO
Nとなる時間幅を次第に狭くする制御を行う。タービン
3が排気ガスに与える排気抵抗は漸次小さくなる。即
ち,暖機運転が終了に近づくに従って燃焼室の温度を上
げる必要がなくなるので,発電機4の出力端子の短絡時
間を短くしていき,エンジンの背圧の上昇程度を次第に
低下させる制御を行う。なお,検出温度が基準値以下の
ときに低温と判断するが,基準値に一定の幅を持たせる
ことにより,温度制御において温度が大きく振れるハン
チング現象が生じるのを防止することができる。基準値
及び温度ヒステリシス幅は,ECU6内のメモリ9に格
納しておく。なお,発電機4は,三相交流発電機である
として説明したが,発電機4の型式はこれに限らず,単
相交流の発電機でもよいことは明らかである。
As the control of the switching signal output by the ECU 6, it is preferable to perform control over time as shown in FIG. That is, in the start assist period ΔTa from the time T0 when the ignition turns ON to the start of the warm-up at the time T1, the switching signal in the ON state is output in a full time, the start assist is finished, and the warm-up promoting operation is performed. When shifting, the warm-up start time T1 to the warm-up end time T
In the warm-up promotion period ΔTb up to 2, duty ratio control for changing the time width during which the switching signal is ON is performed.
Specifically, the temperature of the engine, that is, the temperature of the engine cooling water in a water-cooled engine, and the temperature of the cylinder head and the like in an engine that does not use cooling water such as a ceramics engine are detected, and are detected over time. As the temperature gradually rises, the switching signal becomes O
Control is performed to gradually narrow the time width of N. Exhaust resistance given to exhaust gas by the turbine 3 gradually decreases. That is, since it is not necessary to increase the temperature of the combustion chamber as the warm-up operation approaches the end, the short-circuit time of the output terminal of the generator 4 is shortened, and control is performed to gradually reduce the degree of increase in the back pressure of the engine. . When the detected temperature is equal to or lower than the reference value, it is determined that the temperature is low. By providing the reference value with a certain width, it is possible to prevent a hunting phenomenon in which the temperature greatly fluctuates in the temperature control. The reference value and the temperature hysteresis width are stored in the memory 9 in the ECU 6. Although the generator 4 has been described as being a three-phase AC generator, it is clear that the type of the generator 4 is not limited to this, and may be a single-phase AC generator.

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明は,上記のように構成されてい
るので,次のような効果を奏する。即ち,この発明によ
るエンジンの運転制御装置によれば,排気管内に配置し
たタービンが排気ガスに与える排気抵抗を,通常のエネ
ルギ回収のための運転状態のときの排気抵抗よりも積極
的に高めることにより,エンジンの背圧を高めて筒内圧
力,したがって筒内温度をも高めて,エンジンの始動を
し易くすくすると共にエンジンの暖機運転を促進するこ
とができる。しかも,始動時等に排気管内での排気ガス
の排気抵抗を高めるのに,例えば,排気管の閉塞のため
だけの目的で,絞り弁のような新規な部品を必要とせ
ず,排気ガスからのエネルギを回収するために配置され
るタービンの運転を制御するのみでよく,コスト上昇を
抑えることができる。また,排気管を絞り弁のように機
械的に絞る場合には,制御の微調節が困難であると共に
故障を生じやすいが,タービンに連結された発電機の短
絡制御をスイッチングのデューティ比によって制御する
ので,エンジンの背圧を精度良く且つ安定して制御する
ことができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, according to the engine operation control device of the present invention, the exhaust resistance given to the exhaust gas by the turbine disposed in the exhaust pipe is more positively increased than in the normal operating state for energy recovery. As a result, the back pressure of the engine is increased to increase the in-cylinder pressure, that is, the in-cylinder temperature, so that the engine can be easily started and the warm-up operation of the engine can be promoted. Moreover, in order to increase the exhaust resistance of the exhaust gas in the exhaust pipe at the time of starting or the like, a new component such as a throttle valve is not required only for the purpose of, for example, closing the exhaust pipe. It is only necessary to control the operation of the turbine arranged to recover energy, and it is possible to suppress an increase in cost. When the exhaust pipe is mechanically throttled like a throttle valve, it is difficult to fine-tune the control and it is easy to fail. However, the short-circuit control of the generator connected to the turbine is controlled by the switching duty ratio. Therefore, the back pressure of the engine can be controlled accurately and stably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明によるエンジンの運転制御装置の一実
施例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an engine operation control device according to the present invention.

【図2】この発明によるエンジンの運転制御装置の別の
実施例を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the engine operation control device according to the present invention.

【図3】この発明によるエンジンの運転制御装置の別の
実施例を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the engine operation control device according to the present invention.

【図4】この発明によるエンジンの運転制御装置の更に
別の実施例を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing still another embodiment of the engine operation control device according to the present invention.

【図5】この発明によるエンジンの運転制御装置におけ
るECUのスイッチング信号の時間変化を説明する図で
ある。
FIG. 5 is a diagram illustrating a change over time of a switching signal of an ECU in the engine operation control device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 排気管 3 タービン 4 発電機 5 出力ライン 6 電子制御ユニット(ECU) 11 温度センサ 12 変速ギヤ位置センサ 13 サイドブレーキ位置センサ 14 エンジン回転速度センサ 15 イグニションセンサ 18 マグネットコンタクタ 21,31 インバータ 22 過回転防止用ブレーキ回路 23,32 インバータアーム部 Reference Signs List 1 engine 2 exhaust pipe 3 turbine 4 generator 5 output line 6 electronic control unit (ECU) 11 temperature sensor 12 shift gear position sensor 13 side brake position sensor 14 engine rotation speed sensor 15 ignition sensor 18 magnet contactor 21, 31 inverter 22 excess Anti-rotation brake circuit 23, 32 Inverter arm

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンから排出されて排気管を流れる
排気ガスが有する熱エネルギを回収するため前記排気管
に交流機を持つタービンを配置したエンジンの運転制御
装置において,前記エンジンの運転状態を検出する検出
手段,及び前記検出手段が検出した前記エンジンの前記
運転状態に基づいて前記エンジンが始動時又は暖機運転
時であるか否かを判断し,前記エンジンが始動時又は暖
機運転時であると判断したときに,前記タービンに制動
力を与えるか又は前記交流機を電動機として前記排気ガ
スが回転させる方向とは逆の方向に回転駆動させるコン
トローラを備え,前記タービンに制動力を与えるか又は
前記交流機を逆方向に回転させることによって前記エン
ジンの背圧を高めて筒内温度を上昇させることを特徴と
するエンジンの運転制御装置。
1. An engine operation control device in which a turbine having an AC machine is disposed in an exhaust pipe for recovering thermal energy of exhaust gas discharged from the engine and flowing through an exhaust pipe, the operating state of the engine being detected. And determining whether the engine is in a start-up or warm-up operation based on the operating state of the engine detected by the detection means. If it is determined that there is a braking force, the controller may be provided with a controller for applying a braking force to the turbine or rotating the AC machine as a motor in a direction opposite to a direction in which the exhaust gas rotates, and applying a braking force to the turbine. Or an operation of the engine, wherein the back pressure of the engine is increased by rotating the AC machine in a reverse direction to increase the in-cylinder temperature. Control device.
【請求項2】 前記交流機の巻線端子間を短絡させるこ
とにより,前記タービンに前記制動力が与えられること
を特徴とする請求項1に記載のエンジンの運転制御装
置。
2. The engine operation control device according to claim 1, wherein the braking force is applied to the turbine by short-circuiting between winding terminals of the AC machine.
【請求項3】 前記巻線端子間の短絡は,前記交流機の
前記巻線端子間をマグネットコンタクタによって接続す
ること,前記巻線端子に接続されたインバータに組み込
まれた前記交流機の過回転を防止するブレーキ回路を短
絡すること,又は前記巻線端子に接続されたインバータ
の逆変換器を短絡することによって行われることを特徴
とする請求項2に記載のエンジンの運転制御装置。
3. A short circuit between the winding terminals is achieved by connecting the winding terminals of the AC machine with a magnet contactor, and by over-rotating the AC machine incorporated in an inverter connected to the winding terminals. 3. The engine operation control device according to claim 2, wherein the operation is performed by short-circuiting a brake circuit for preventing the occurrence of a short-circuit, or short-circuiting an inverter connected to the winding terminal.
【請求項4】 前記タービンに与えられる前記制動力の
大きさは,前記巻線端子間の短絡を生じさせるために前
記マグネットコンタクタ,前記ブレーキ回路又は前記イ
ンバータの前記逆変換器に供給されるスイッチング信号
のデューティ比を変更することによって変えられること
を特徴とする請求項3に記載のエンジンの運転制御装
置。
4. The magnitude of the braking force applied to the turbine is determined by the switching supplied to the inverter of the magnet contactor, the brake circuit, or the inverter to cause a short circuit between the winding terminals. 4. The engine operation control device according to claim 3, wherein the change can be made by changing a duty ratio of the signal.
【請求項5】 前記巻線端子に接続されるインバータを
双方向インバータとし,前記双方向インバータを通じて
供給される電力によって前記交流機は前記電動機として
前記排気ガスによって回転する方向とは逆方向に回転駆
動されることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの
運転制御装置。
5. An inverter connected to the winding terminal is a bidirectional inverter, and the power supplied through the bidirectional inverter causes the AC machine to rotate as the electric motor in a direction opposite to a direction rotated by the exhaust gas. The operation control device for an engine according to claim 1, wherein the operation control device is driven.
【請求項6】 前記検出手段はイグニションキーセンサ
であり,前記イグニションキーセンサの検出信号がイグ
ニションキーのON信号であることによって,前記コン
トローラは前記エンジンが始動時であると判断すること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のエン
ジンの運転制御装置。
6. The controller according to claim 1, wherein the detection means is an ignition key sensor, and the controller determines that the engine is in the starting state when the detection signal of the ignition key sensor is an ON signal of an ignition key. The operation control device for an engine according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 前記検出手段は前記イグニションキーセ
ンサ,変速ギヤ位置センサ,及びサイドブレーキレバー
位置センサであり,前記イグニションキーセンサの検出
信号がイグニションキーのON信号であり,且つ前記変
速ギヤ位置センサの検出信号が変速ギヤ位置の中立位置
信号又は駐車位置信号であるか,若しくはサイドブレー
キレバー位置センサの検出信号がサイドブレーキレバー
作動位置信号であることによって,前記コントローラは
前記エンジンが始動時であると判断することを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか1項に記載のエンジンの運転
制御装置。
7. The detecting means includes the ignition key sensor, the speed change gear position sensor, and the side brake lever position sensor, wherein the detection signal of the ignition key sensor is an ignition key ON signal, and the speed change gear position sensor Is the neutral position signal or the parking position signal of the transmission gear position, or the detection signal of the side brake lever position sensor is the side brake lever operation position signal, so that the controller can determine when the engine is started. The operation control device for an engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the determination is made.
【請求項8】 前記エンジンの始動後の前記エンジンの
温度が予め決められた温度以下であり且つ前記エンジン
の回転速度が予め決められた速度以下であるときに,前
記エンジンが前記暖機運転時であると判断されることを
特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のエンジ
ンの運転制御装置。
8. When the temperature of the engine after the start of the engine is equal to or lower than a predetermined temperature and the rotation speed of the engine is equal to or lower than a predetermined speed, the engine is operated during the warm-up operation. The engine operation control device according to any one of claims 1 to 5, wherein it is determined that:
【請求項9】 前記エンジンの温度が上昇していくに従
って,前記タービンに与えられる前記制動力を小さくし
ていくことを特徴とする請求項8に記載のエンジンの運
転制御装置。
9. The engine operation control device according to claim 8, wherein the braking force applied to the turbine is reduced as the temperature of the engine increases.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011021588A (en) * 2009-07-21 2011-02-03 Honda Motor Co Ltd Engine start control device
CN111425325A (en) * 2020-03-31 2020-07-17 潍柴动力股份有限公司 Method and device for controlling temperature rise of engine and engine control equipment

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