JPS63248920A - Controller for turbocharger of internal combustion engine - Google Patents

Controller for turbocharger of internal combustion engine

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JPS63248920A
JPS63248920A JP62084342A JP8434287A JPS63248920A JP S63248920 A JPS63248920 A JP S63248920A JP 62084342 A JP62084342 A JP 62084342A JP 8434287 A JP8434287 A JP 8434287A JP S63248920 A JPS63248920 A JP S63248920A
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internal combustion
combustion engine
motor
rotor
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PURPOSE:To secure a proper supercharging effect all the time, by attaching a motor generator to the shaft of a turbocharger, making this motor generator operate as a motor or a generator on the basis of a rotor rotating position of the motor generator and load and speed of an internal combustion engine. CONSTITUTION:In this turbocharger 1, a compressor impeller 8 and a turbine impeller 9 both are attached to both ends of its shaft 7. In this case, a magnet rotor 13 is attached to the central part of the shaft 7, while a stator core 15 and a stator coil 16 both are attached to the inner circumference of a center housing 4 being opposed to this magnet rotor, whereby a motor-generator MG is constituted. In addition, a rotor rotating position sensor 40 is attached to the shaft 7, while a load sensor 20 and an engine speed sensor 21 both attached to an internal combustion engine 1, and each output of these sensors is inputted into a controller 22. And, the motor-generator MG is selectively operated as a motor or a generator according to each output out of these sensors 20, 21 and 40.

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ャージャの制御装置に関し
、特にターボチャージャに電動発電機を設けた電動−発
電機の制御装置に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control device for a turbocharger of an internal combustion engine, and more particularly to a control device for a motor-generator in which a turbocharger is provided with a motor-generator.

(従来の技術) 内燃機関の出力は、燃料と空気を混合させ燃焼させて得
られるのであるから、出力を上げるにはできる限り多く
の空気をシリンダ内に吸収する必要がある。
(Prior Art) Since the output of an internal combustion engine is obtained by mixing and burning fuel and air, it is necessary to absorb as much air as possible into the cylinder in order to increase the output.

このため、今日では、排気ガスのエネルギーを利用して
タービンを駆動し、このタービンに運動するかまたは一
体のニアコンプレッサを駆動して、正規全以上の空気を
シリンダ内に過給し、効率的に燃料を燃焼させるターボ
チャージャが内燃機関に付設されるようになった。
For this reason, today, the energy of the exhaust gas is used to drive a turbine, which in turn drives a near compressor that is either in motion or integrated, to supercharge more than the normal amount of air into the cylinder, making it more efficient. Turbochargers, which burn fuel, began to be attached to internal combustion engines.

つまり、かかる内燃機関では、空気の充填効率が高めら
れて、高出力化、高トルク化が図れ、しかも燃費の向上
が図れるという利点がある。
In other words, such an internal combustion engine has the advantage of increasing air filling efficiency, achieving high output and high torque, and improving fuel efficiency.

かかるターボチャージャ付きの内燃機関においては、さ
らに上記タービンのシャフトにTL動−発電機を設け、
エンジンの低速回転域においては、車両に搭載したバッ
テリーから電力を供給して上記電動−発電機を電動機と
して作動させ、これによって低速回転時におけるA給圧
を増大させてエンジンの出力とトルクを向上させること
ができる。他方、エンジンの高速回転域とか、あるいは
回転速度が小さくてもエンジン負荷が小なるときには、
上記電動−発電機を発電機として作動させるようにして
、余剰の電力を取り出して利用し、あるいはバッテリー
に充電させることが可能である。従ってエンジンの回転
速度および負荷の値を検出することにより、上記の電動
機あるいは発電機としての作動を制御することが可能と
なる。
In such an internal combustion engine with a turbocharger, a TL dynamic generator is further provided on the shaft of the turbine,
In the low-speed rotation range of the engine, power is supplied from the battery mounted on the vehicle to operate the electric motor-generator as a motor, thereby increasing the A supply pressure during low-speed rotation and improving the engine output and torque. can be done. On the other hand, when the engine is in a high-speed rotation range, or when the engine load is small even if the rotation speed is low,
By operating the motor-generator as a generator, surplus power can be extracted and used or charged to a battery. Therefore, by detecting the rotational speed and load value of the engine, it is possible to control the operation as the electric motor or generator.

しかしながら、上記の電動機或いは発電機作動が適切に
行はれるようにするには、少なくもエンジンか成る一定
の回転速度と負荷状態を維持している間は、電動−発電
機のロータの回転数も安定していることが必要である。
However, in order to ensure proper motor or generator operation, the rotational speed of the motor-generator rotor must be adjusted at least while maintaining a constant rotational speed and load condition of the engine. It also needs to be stable.

また他方、発電機作動においては、磁石ロータの回転が
超高速となると、発電電力が高い周波数となり、電圧と
電流との位相差が犬となり力率が低下するという欠点が
ある。従ってこの種の制御を適切に行うためには、ロー
タの回転状態を連続的に検出する手段が必要となる。し
かるにタービンの回転数は毎分2万乃至10万回転に達
し、しかもロータ付近の温度も高いので、低回転用のロ
ータリーエンコーダなどは使用に耐えず、磁石ロータの
回転位相を検出することが極めて困難であった。
On the other hand, in the operation of a generator, when the magnet rotor rotates at an extremely high speed, the generated power has a high frequency, and the phase difference between the voltage and the current becomes large, resulting in a decrease in the power factor. Therefore, in order to appropriately perform this type of control, a means for continuously detecting the rotational state of the rotor is required. However, the rotation speed of the turbine reaches 20,000 to 100,000 revolutions per minute, and the temperature near the rotor is high, so rotary encoders for low rotation speeds are not suitable for use, and it is extremely difficult to detect the rotational phase of the magnetic rotor. It was difficult.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、前
記ロータの回転速度および加速・減速の状態を検出する
ことによって、電動−発電機の電動機或いは発電機作動
が適切に選択されるようにして、適切な過給効果を得る
ことを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and by detecting the rotational speed and acceleration/deceleration states of the rotor, the motor or generator of the electric motor or The purpose is to ensure that the generator operation is appropriately selected to obtain an appropriate supercharging effect.

(問題点を解決するための手段) 本発明では、内燃機関の排気ガスエネルギーにより吸気
を過給するターボチャージャのシャフトに電動−発電機
を設けるとともに、該電動−発電機の回転軸にロータ回
転位置を検出する手段を設け、さらに前記内燃機関の負
荷を検出する手段と、内燃機関の回転数を検出する手段
とを設け、これらからの信号に応じて上記電動−発電機
を電動機または発電機として作動せしめることを特徴と
する内燃機関のターボチャージャの制御装置が提供され
る。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, an electric motor-generator is provided on the shaft of a turbocharger that supercharges intake air using exhaust gas energy of an internal combustion engine, and a rotor rotates on the rotation axis of the electric motor-generator. Means for detecting the position is provided, and means for detecting the load of the internal combustion engine and means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine are provided, and depending on signals from these, the motor-generator is turned into a motor or a generator. A control device for a turbocharger of an internal combustion engine is provided.

(作用) 本発明は、電動−発電機のロータ回転位置センサにより
ロータの回転速度およびその加速・減速の状態が検出さ
れ、低速から高速までの広い領域にわたって適切な吸気
過給を行うように制御がなされるものである。
(Function) The present invention detects the rotational speed of the rotor and its acceleration/deceleration state using the rotor rotational position sensor of the motor-generator, and performs control to perform appropriate intake supercharging over a wide range from low speed to high speed. is to be done.

(実施例) 次に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。(Example) Next, embodiments of the present invention will be described in detail using the drawings.

第1図はターボチャージャ1の概略を示す縦断面図であ
る。同図において、2はコンプレッサハウジング、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
よびこの固定ベアリング5内で摺動回転するフローティ
ングメタル6が設けられている。また、このフローティ
ングメタル6にはシャフト7の両端部が回転自在に支承
されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a turbocharger 1. FIG. In the figure, 2 is a compressor housing, 3 is a turbine housing, and 4 is a center housing. At both ends of the center housing 4, a fixed bearing 5 and a floating metal 6 that slides and rotates within the fixed bearing 5 are provided. ing. Further, both ends of a shaft 7 are rotatably supported by the floating metal 6.

このシャフト7の両端にはコンプレッサインペラ8およ
びタービンインペラ9が取り付けられており、これらが
コンプレッサハウジング2およびタービンハウジング3
内に臨んでいる。なお、タービンインペラ9はスクロー
ル10に送られてくる排気ガスエネルギーを受けて回転
し、コンプレッサインペラ8は吸気口から導入した空気
をディフューザ12で圧力変換して、機関のシリンダに
送り込むように作用する。
A compressor impeller 8 and a turbine impeller 9 are attached to both ends of the shaft 7, and these are connected to the compressor housing 2 and the turbine housing 3.
It is coming within. The turbine impeller 9 rotates upon receiving exhaust gas energy sent to the scroll 10, and the compressor impeller 8 acts to convert the pressure of air introduced from the intake port into the diffuser 12 and send it to the cylinders of the engine. .

一方、上記シャフト7の中央部付近には軸方向に長いリ
ング状の磁石ロータ13が取り付けられている。この磁
石ロータ13は磁力が極めて強い希土類磁石からなり、
これが抗折力、抗張力が極めて小さいため、その各端面
が、高抗張力金属円板14、例えばチタンや高強度アル
ミ材によって固定保持され、かつその6i1石ロータ1
3外周を炭素繊維で巻き固めるか又は、非6i!性金属
によって外包する構成となって、遠心力や振動を受けて
も構成の堅固な磁石ロータとして耐久性がすぐれたもの
となる。
On the other hand, near the center of the shaft 7, a ring-shaped magnet rotor 13 that is long in the axial direction is attached. This magnet rotor 13 is made of a rare earth magnet with extremely strong magnetic force.
Since this has extremely low transverse rupture strength and tensile strength, each end face is fixedly held by a high tensile strength metal disc 14, such as titanium or high strength aluminum material, and the 6I 1 stone rotor 1
3. Wrap the outer periphery with carbon fiber or use non-6i! The magnetic rotor has a structure in which the outer shell is made of flexible metal, and has excellent durability as a magnetic rotor with a strong structure even when subjected to centrifugal force or vibration.

また、この磁石ロータ13に対向するセンタハウジング
4内周には、ステータコア15およびステータコイル1
6が配置され、磁石ロータ13の回転によってステータ
コイル16に交流電圧を誘起する。これらの磁石ロータ
13およびステータコア15、ステータコイル16は電
動−発電機MGを構成する。また40は回転軸(シャフ
ト)7の一部に設けられたロータ回転位置センサである
Furthermore, a stator core 15 and a stator coil 1 are provided on the inner periphery of the center housing 4 facing the magnet rotor 13.
6 is arranged, and the rotation of the magnet rotor 13 induces an alternating current voltage in the stator coil 16. These magnet rotor 13, stator core 15, and stator coil 16 constitute a motor-generator MG. Further, 40 is a rotor rotational position sensor provided on a part of the rotating shaft (shaft) 7.

第2図は、かかるターボチャージャ1を備えた内燃機関
17と制御装置の関係を示す説明図である。同図におい
て、18は内燃機関17の排気ボートに連通ずる排気マ
ニホルドで、これにターボチャージャ1の上記スクロー
ル10が連通している。19は内燃機関17の本体に付
設した燃料噴射ポンプであり、ここに燃料噴射量すなわ
ち負荷の大きさを検出する負荷センサ20が設けられて
いる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between an internal combustion engine 17 equipped with such a turbocharger 1 and a control device. In the figure, reference numeral 18 denotes an exhaust manifold that communicates with an exhaust boat of the internal combustion engine 17, and the scroll 10 of the turbocharger 1 communicates with this. Reference numeral 19 denotes a fuel injection pump attached to the main body of the internal combustion engine 17, and a load sensor 20 for detecting the amount of fuel injection, that is, the magnitude of the load, is provided here.

また、内燃機関17のクランクケースには、機関回転数
つまりクランクの回転数を検出する回転センサ21が設
けられている。
Further, the crankcase of the internal combustion engine 17 is provided with a rotation sensor 21 that detects the engine rotation speed, that is, the crank rotation speed.

22は上記ロータ回転位置センサ40、および前記2つ
のセンサ20.21の出力を人力として、上記電動−発
電機MGを電動機または発電機として作動せしめるよう
に制御する制御装置て、電動−発電機MGのロータI3
の回転速度が低いとき、または回転速度が大でも、その
回転が減速状態にあるときは、更に内燃機関17の回転
速度およびその負荷に応じて、電動−発電機MGを電動
機として作動せしめ、ロータ13、つまりタービンイン
ペラ9を回転付勢して過給能率を向上せしめる。またロ
ータ13の回転速度が大で、かつ回転が加速状態にある
ときは、電動−発電機MGを発電機として作動せしめ、
過給動作を継続しながら、かつ電力を取り出すことがで
きる。
Reference numeral 22 denotes a control device that controls the motor-generator MG to operate as a motor or a generator using the outputs of the rotor rotational position sensor 40 and the two sensors 20 and 21 as human power; rotor I3
When the rotational speed of the internal combustion engine 17 is low, or even if the rotational speed is high, the rotation is in a decelerating state, the motor-generator MG is operated as an electric motor depending on the rotational speed of the internal combustion engine 17 and its load. 13, that is, the turbine impeller 9 is urged to rotate to improve supercharging efficiency. Further, when the rotational speed of the rotor 13 is high and the rotation is in an accelerated state, the motor-generator MG is operated as a generator,
Electric power can be extracted while continuing the supercharging operation.

つぎに前記ロータ回転位置センサ40につき、第3図と
第4図に基いて説明する。
Next, the rotor rotational position sensor 40 will be explained based on FIGS. 3 and 4.

第3図はロータ回転位置センサ40の要部拡大図である
。回転軸7はその軸線方向にくり抜き中空部7aを有す
る円筒状に形成され、管壁部分を貫通して3組の貫通穴
が穿設され、41a、41bは同一の直径上にある第1
組の貫通穴で、これと01の角度を成す他の直径上に第
2組の貫通穴42a、42bと、更にθ2の角度を成す
直径上に第3の貫通穴43a、43bが位首している。
FIG. 3 is an enlarged view of the main parts of the rotor rotational position sensor 40. The rotating shaft 7 is formed into a cylindrical shape with a hollow part 7a cut out in the axial direction, and three sets of through holes are bored through the tube wall part, and the first through holes 41a and 41b are on the same diameter.
A second set of through holes 42a, 42b are located on the other diameter making an angle of 01 with this pair, and a third through hole 43a, 43b is located on the diameter making an angle of θ2. ing.

前記第1組の貫通穴41a、41bには、導光体となる
可どう性のファイバースコープ41cが挿通され、第2
組と第3組の貫通穴42a。
A flexible fiberscope 41c serving as a light guide is inserted into the first set of through holes 41a and 41b, and the second
and a third set of through holes 42a.

42b;43a、43bにも同様に導光体42c、43
cがそれぞれ挿通され、第4図の如く中空部7a内にお
いては多少湾曲されて、互いに独立に導光するとか可能
となるように配設されている。従って第1の導光体41
cの両端E1゜E4は、同一円周上の互いに180°方
向に開口しており、第2、第3の導光体42c、43c
についても同様であり、全部で6個の開口端E1゜E2
.E3.およびE4.E5.E6が、すべて同一円周K
に沿って開口されている。なお第4図は、第3図のA−
A断面図で、導光体41c、42c、43cの配設状態
が示されている。発光ダイオード等の発光素子45と、
フォトセンサ等の受光素子46とは相互いに180°を
成す位置に配設されており、46aはパルス波形整形回
路である。
42b; 43a, 43b also have light guides 42c, 43
c are respectively inserted through the hollow portion 7a, and are arranged so as to be somewhat curved in the hollow portion 7a, as shown in FIG. 4, so that light can be guided independently of each other. Therefore, the first light guide 41
Both ends E1 and E4 of c are open in the 180° direction on the same circumference, and the second and third light guides 42c and 43c
The same applies to the opening ends E1゜E2 in total, six opening ends E1゜E2.
.. E3. and E4. E5. E6 is all the same circumference K
It is opened along. In addition, Fig. 4 shows A- in Fig. 3.
A sectional view shows the arrangement of light guides 41c, 42c, and 43c. A light emitting element 45 such as a light emitting diode,
A light receiving element 46 such as a photosensor is arranged at a 180° angle with respect to each other, and 46a is a pulse waveform shaping circuit.

つぎに、上記ロータ回転位置センサ40か電動−発電機
MGのロータ13の回転速度および加速・減速の状態を
検出する動作につき、第5図乃至第7図に基いて説明す
る。第5図、第6図において回転軸40は矢印、即ち時
計方向に回転しているものとし、第5図は第1の導光体
41cの一端、即ち第1の開口端E1が発光素子45の
前面を通過する時点における関係位置を示す。更に第6
図は、前記第5図から180°、即ちπラジアン回転後
の状態を示し、前記第1の導光体41Cが、前記と反対
側、即ち第4の開口端E4が発光素子45の前面を通過
しつつある時点である。
Next, the operation of the rotor rotational position sensor 40 to detect the rotational speed and acceleration/deceleration state of the rotor 13 of the motor-generator MG will be explained based on FIGS. 5 to 7. In FIGS. 5 and 6, it is assumed that the rotating shaft 40 is rotating in the direction of the arrow, that is, in the clockwise direction, and in FIG. 5, one end of the first light guide 41c, that is, the first open end E1 shows the relative position at the time of passing in front of. Furthermore, the sixth
The figure shows the state after rotation by 180 degrees, that is, π radians, from FIG. It's a point we're passing through.

さらに第7図は、ロータ13、従って回転軸7の1回転
、即ち360°回転によって発生するパルス信号を示し
、以下、前記各図に基いて説明する。第5図に図示の如
く、ロータ13が矢印(右回り)方向に回転していると
、ロータ回転位Mセンサ40の第1、第2、および第3
の各導光体41c、42c、43cの各々の間口端E1
゜E2.E3が順次に発光素子45の前面を通過する毎
に受光素子46によって導光体41C142c、43c
を通過した光が検出され、順次第1、第2、および第3
のパルスPL、P2゜P3が発生する。つぎに第6図の
如く、反対側の開口端E 4. E 5 、E日が発光
素子45の前面を通過する毎に、順次第4、第5、およ
び第6のパルスP4.p=、psが発生する。これらの
パルスを受けて、制御装置22の演算機能により、ロー
タ13の周辺速度、加速度等が算定される。
Further, FIG. 7 shows a pulse signal generated by one rotation, that is, a 360° rotation of the rotor 13 and thus the rotating shaft 7, and will be explained below based on the above-mentioned figures. As shown in FIG. 5, when the rotor 13 is rotating in the direction of the arrow (clockwise), the first, second, and third
Frontage end E1 of each light guide 41c, 42c, 43c
゜E2. Each time E3 passes in front of the light emitting element 45, the light guide 41C142c, 43c is detected by the light receiving element 46.
The light passing through the first, second, and third
Pulses PL, P2°P3 are generated. Next, as shown in Fig. 6, open end E on the opposite side 4. Each time E 5 , E passes in front of the light emitting element 45, the fourth, fifth, and sixth pulses P4 . p=, ps occurs. In response to these pulses, the peripheral speed, acceleration, etc. of the rotor 13 are calculated by the calculation function of the control device 22.

以下第7図に基いて説明すると、第1から第6までのパ
ルス間の時間的間隔をそれぞれ順次にΔt1.Δt2.
t3.Δt1′、Δt2’とし、これらをもとにして、 周辺速度V 1 ” rθ1/Δt工。
Hereinafter, referring to FIG. 7, the time intervals between the first to sixth pulses will be sequentially changed to Δt1. Δt2.
t3. Δt1' and Δt2', and based on these, the peripheral velocity V 1 '' rθ1/Δt.

V2”rθ2/Δt2゜ V2  ′=rθ2/Δt2  ’ が演算され、加速・減速の区別は、Δt2とΔt2 ’
との比較によって判別し、速度変化率の値は、つぎの演
算によってきめる。減速状態の場合は、 α、= (V□−V2)/(Δt2−Δt1 )・・・
 (1) 加速状態の場合は、 α1 ’= (V2−Vl )/ (Δt2−Δ11)
・・・ (2) が演算される。
V2"rθ2/Δt2°V2'=rθ2/Δt2' is calculated, and the distinction between acceleration and deceleration is Δt2 and Δt2'
The value of the speed change rate is determined by the following calculation. In the case of deceleration state, α, = (V□-V2)/(Δt2-Δt1)...
(1) In the case of acceleration state, α1' = (V2-Vl)/(Δt2-Δ11)
... (2) is calculated.

上記のとおり速度変化率は、何れの場合もその絶対値を
使用し、以後の説明では減速の場合の速度変化率をその
絶対値 α1 によって表記し、他方、加速状態におけ
る速度変化率はα1 ′(〉O)と表記する。
As mentioned above, the absolute value of the speed change rate is used in all cases, and in the following explanation, the speed change rate in the case of deceleration will be expressed by its absolute value α1, while the speed change rate in the acceleration state will be expressed as α1 ' It is written as (>O).

つぎに、第3と第4の位置、即ち前記第3、第4の開口
端E3.E4の時間的間隔t3の演算について説明する
。この間の周辺距離を53−4とすると、任意の点の速
度 v=ds/dt=v2+at を時間 t について積分し、t=t3とすることによ
って、 S5 4 =V2 t3+1/2 ・ate2を得る。
Next, the third and fourth positions, that is, the third and fourth open ends E3. The calculation of the time interval t3 of E4 will be explained. Assuming that the peripheral distance between them is 53-4, the velocity v=ds/dt=v2+at of an arbitrary point is integrated with respect to time t, and by setting t=t3, S5 4 =V2 t3+1/2 ·ate2 is obtained.

他方この 53−4 をロータ13の周辺に沿った距離
で表せば、これは r=(π−(θ1+02)) に等いので、 v2 t5 + 1 / 2・αt32=(π−(θ1
+02 ) )    (3)が成立し、時間 t3 
について解けば、前記第3と第4の時間間隔が得られる
。以上の演算はすべて制御装置22によって遂行される
On the other hand, if we express this 53-4 as the distance along the periphery of the rotor 13, it is equal to r=(π-(θ1+02)), so v2 t5 + 1/2・αt32=(π-(θ1
+02 ) ) (3) holds, and time t3
By solving for , the third and fourth time intervals can be obtained. All of the above calculations are performed by the control device 22.

第8図はターボチャージャを備えた通常の内燃機関の回
転数−トルク特性図で、Taは通常の内燃機関のトルク
を示し、Tbはターボチャージャ付きの内燃機関のトル
クを示す。Tb’は、内燃機関の始動時および始動直後
の低速回転領域において、ロータ回転位置センサ40、
内燃機関負荷センサ20および回転センサ21が、ター
ボチャージャ1および内燃機関17の運転状態を検出し
、制御回路22の作用により電動−発電機MGを電動機
として作動せしめてトルクが増大された状態を示したも
のである。
FIG. 8 is a rotation speed-torque characteristic diagram of an ordinary internal combustion engine equipped with a turbocharger, where Ta indicates the torque of the ordinary internal combustion engine, and Tb indicates the torque of the internal combustion engine equipped with the turbocharger. Tb' is the rotor rotational position sensor 40,
The internal combustion engine load sensor 20 and the rotation sensor 21 detect the operating state of the turbocharger 1 and the internal combustion engine 17, and the control circuit 22 operates the motor-generator MG as an electric motor to indicate a state in which the torque is increased. It is something that

つぎに第9図の処理フロー図により、前記実施例の処理
の一例を説明する。まず、一定の負荷条件のもとて内燃
機関17を始動すると、ターボチャージャ1も回転し始
める。
Next, an example of the processing of the embodiment will be explained with reference to the processing flow diagram of FIG. First, when the internal combustion engine 17 is started under certain load conditions, the turbocharger 1 also begins to rotate.

内燃機関17を始動して回転状態が安定した状態に達し
た後、ロータ回転位置センサ40が検出動作を開始する
。前記説明のとおり、ロータ13の半径をrとするとき
、基準パルス(たとえばIMHzのクロックパルス)と
比較することにより、第1と第2のパルス信号間の時間
的間隔Δt1と、第1と第2の導光体41c、42c間
の角度間隔(第10り角度間隔)θ1 に基いて、第1
の周辺速度 V 1=rθ1/Δtiが算定される(ス
テップa、b、c、d、e)、つきに第2と第3の導光
体42c、43cの角度間隔(第2の角度間隔)は θ
2で、これらに対応する第2と第3のパルス間の時間的
間隔Δt2が検出される(ステップf)。
After the internal combustion engine 17 is started and its rotational state reaches a stable state, the rotor rotational position sensor 40 starts its detection operation. As described above, when the radius of the rotor 13 is r, the time interval Δt1 between the first and second pulse signals and the first and second pulse signals are determined by comparing with a reference pulse (for example, an IMHz clock pulse). Based on the angular interval (10th angular interval) θ1 between the second light guides 41c and 42c, the first
The peripheral velocity V1=rθ1/Δti is calculated (steps a, b, c, d, e), and the angular spacing between the second and third light guides 42c, 43c (second angular spacing) is θ
2, the time interval Δt2 between these corresponding second and third pulses is detected (step f).

つぎに第2と第3の導光体42c、43cの反対側の開
口端E5.E6が発光素子45の前面を通過して生ずる
パルスは、前述のとうり第5と第6のパルスP5.P6
であり、それらの時間的間隔Δt2′が検出される(ス
テップg)。
Next, open end E5 on the opposite side of the second and third light guides 42c and 43c. The pulses generated when E6 passes through the front surface of the light emitting element 45 are the fifth and sixth pulses P5. P6
and their time interval Δt2' is detected (step g).

つぎに、前記の時間的間隔Δt2とΔt2’とを比較す
るステップhに移行する。
Next, the process moves to step h in which the time intervals Δt2 and Δt2' are compared.

Δt2=Δt2’であればロータ13は等速回転状態に
あり、制御装置22に格納れた現在の電圧、電流の位相
差がチェックされ、これを前記速度v1における最適位
相差として設定する(ステップi)。負荷センサ20に
よって内燃機関17の負荷条件が検出され(ステップj
)、制御動作は図中上部の◎に復帰する。
If Δt2=Δt2', the rotor 13 is in a constant speed rotation state, and the current phase difference between voltage and current stored in the control device 22 is checked, and this is set as the optimum phase difference at the speed v1 (step i). The load condition of the internal combustion engine 17 is detected by the load sensor 20 (step j
), the control operation returns to ◎ at the top of the diagram.

ステップにでは Δt2<Δt2’  の判定を行い、
YESであれば減速状態である。第1、第2、第3の導
光体41c、42c、43cの角度間隔は前記の通りそ
れぞれθ1と02であるから、Δt1とΔt2に対応す
るロータ13の周辺速度は、それぞれ、 V 1 ” rθ1/Δt1 および、 V2”rθ2/Δt2 として演算される(ステップl)。減速状態(即ちVl
 >v2 )であるから、前記 (1)式即ち、 α1=(VI   V2)/(Δt2−Δ11 )が演
算される(ステップm)。
In step, it is determined that Δt2<Δt2',
If YES, the vehicle is in a deceleration state. Since the angular intervals of the first, second, and third light guides 41c, 42c, and 43c are θ1 and 02, respectively, as described above, the peripheral speeds of the rotor 13 corresponding to Δt1 and Δt2 are respectively V 1 ” It is calculated as rθ1/Δt1 and V2″rθ2/Δt2 (step l). deceleration state (i.e. Vl
>v2), the above equation (1), ie, α1=(VIV2)/(Δt2−Δ11), is calculated (step m).

つぎに、第3の開口端E3が発光素子45を通過してか
ら第4の開口端E4が通過する迄の時間間隔t3 が、
前記説明の式(3)によって求められる(ステップn)
Next, the time interval t3 from when the third open end E3 passes the light emitting element 45 until the fourth open end E4 passes is,
Obtained by equation (3) in the above explanation (step n)
.

つぎに、負荷センサ20によって内燃機関17の負荷が
検出され(ステップp)、回転センサ21によって回転
数が検出される(ステップq)。
Next, the load of the internal combustion engine 17 is detected by the load sensor 20 (step p), and the rotation speed is detected by the rotation sensor 21 (step q).

負荷が大きいとき、または回転速度が小なるときは、制
御装置22に格納された制御プログラムに基いて、電動
−発電機MGに供給すべぎ電流量を設定しくステップr
)、電動機として作動せしめ、制御は図中上部の A 
に移行する。また回転速度は小さいが、負荷も小さいと
きには、制御は図中上部の 已 に移行し、電動−発電
機MGを発電機として作動せしめる。
When the load is large or the rotational speed is small, step r sets the amount of current to be supplied to the motor-generator MG based on the control program stored in the control device 22.
), operates as an electric motor, and is controlled by A at the top of the diagram.
to move to. Furthermore, when the rotational speed is low and the load is also small, the control shifts to the upper part of the diagram, and the motor-generator MG is operated as a generator.

上記のように、制御動作がA或いはBにもどったときは
、何れの場合でも再びステップbからhに至り、なおΔ
t2=Δt2 ’とならないで、依然としてΔt2<Δ
t2 ’であるときは、更にステップkからrまでが反
復され、 Δt2=Δt2 ′となるまで繰りかえされる。
As mentioned above, when the control operation returns to A or B, in either case, steps b to h are reached again, and Δ
t2=Δt2', but still Δt2<Δ
When t2', steps k to r are further repeated until Δt2=Δt2'.

前記ステップにで Δt2>Δt2′ 、即ち加速状態
であると判別された場合につき説明する。前述のとうり
、V 1 =rθ1/Δt1と、V2=rθ2/Δt2
 とが演算され、v2<v2’  であるから、前記式
(2)即ち、α1 ’= (V2  Vl )/ (Δ
t2−Δ11)により、加速率α1 ′カ畳寅算される
(ステップU)。
The case where it is determined in the step above that Δt2>Δt2', that is, the state is in an accelerated state, will be explained. As mentioned above, V 1 = rθ1/Δt1 and V2 = rθ2/Δt2
is calculated, and since v2<v2', the above formula (2), that is, α1'= (V2 Vl )/(Δ
t2-Δ11), the acceleration rate α1' is calculated (step U).

つぎに、前記減速の場合と同様に前記式(3)の解とし
て、第3、第4のパルスP3.24間の時間的間隔t3
′ が求められる。当然この値t3′(加速時)は前記
 tg  (減速時)より小なる値として求められ、加
速位相が決定される(ステップ■)。前記と同様に順次
、内燃機関17の負荷測定(ステップx)、回転数チェ
ック(ステップy)を経て、制御装置22に格納された
制御プログラムにより、電動−発電機MGが発電機とし
て作動するように供給電流量が設定され(ステップZ)
、制御は図中上部の B に復帰する。なお、この場合
も、制御動作が已にもどったことにより、再びステップ
bからhに至り、なおΔt2=Δt2 ’とならないで
、依然としてΔt2<Δt2 ’であるときは、更にス
テップkからrまでが反復され、他方Δt2>Δt2 
’であるときは、更にステップtからZまでが反復され
て、制御動作は、 Δt2=Δt2 ’となるまで繰りかえされる。
Next, as in the case of deceleration, as a solution to the equation (3), the time interval t3 between the third and fourth pulses P3.24 is calculated.
′ is required. Naturally, this value t3' (during acceleration) is determined as a value smaller than the above-mentioned tg (during deceleration), and the acceleration phase is determined (step ■). Similarly to the above, after sequentially measuring the load on the internal combustion engine 17 (step x) and checking the rotation speed (step y), the control program stored in the control device 22 causes the motor-generator MG to operate as a generator. The supply current amount is set to (step Z)
, control returns to B at the top of the figure. In addition, in this case as well, when the control operation returns to the previous state, steps b to h are reached again, and if Δt2=Δt2' is still not satisfied and Δt2<Δt2', steps k to r are further carried out. repeated, while Δt2>Δt2
', steps t to Z are further repeated, and the control operation is repeated until Δt2=Δt2'.

前記各実施例中では光学式のロータ回転センサを例示し
たが、磁気式、磁気飽和式等の回転センサを使用しても
同様な機能を果させることができ、その他、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。
In each of the above embodiments, an optical rotor rotation sensor is used as an example, but a magnetic type, magnetic saturation type, or other type of rotation sensor may be used to achieve the same function. 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、本発明によれは、排気ガス
エネルギーにより駆動されるターボチャージャに設けた
電動−発電機のロータの回転位置を検出することにより
、ロータの回転速度およびその加速・減速の状態が検出
されて、常に適切な回転状態が保たれて、適切な電動機
動作および発電即動作が選択されると同時に、TL勤−
発電(次の力率を常に良好に保持させることが可能とな
る。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, the rotational speed of the rotor is determined by detecting the rotational position of the rotor of the electric motor-generator provided in the turbocharger driven by exhaust gas energy. and its acceleration/deceleration state is detected, the appropriate rotational state is always maintained, and appropriate motor operation and immediate power generation operation are selected.
Power generation (it becomes possible to always maintain a good power factor).

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

第1図は本発明に係る内燃機関のターボチャージャの制
御装置における、ターボチャージャの一実施例を示す縦
断面図、第2図は本発明のターボチャージャを備えた内
燃機関と制御装置との関係を示す説明図、第3図は本発
明に係るロータ回転位置センサの正面図、第4図は前記
第3図のA−A断面斜視図、第5図および第6図はロー
タ回転位置センサの動作説明図、第7図はパルス信号を
示す説明図、第8図はターボチャージャを設備えた内燃
機関の回転数−トルク特性図、第9図は本発明の一実施
例の処理フロー図である。 1・・・ターボチャージャ、 3・・・タービンハウジング、 7・・・シャフト(回転軸)、 8・・・コンプレッサインペラ、 9・・・タービンインペラ、 13・・・ロータ、17・・・内燃機関、20・・・負
荷センサ、21・・・回転センサ、22・・・制御装置
、 40・・・ロータ回転位置センサ、 41c、42c、43c・・・導光体 45・・・発光素子、46・・・受光素子、MG・・・
電動−発電機。 第5図   第6図 第7図 第8図 エンジン回軸(/?PMつ
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a turbocharger in a control device for a turbocharger for an internal combustion engine according to the present invention, and FIG. 2 is a relationship between an internal combustion engine equipped with the turbocharger of the present invention and the control device. FIG. 3 is a front view of the rotor rotational position sensor according to the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional perspective view taken along line A-A in FIG. 3, and FIGS. FIG. 7 is an explanatory diagram showing pulse signals, FIG. 8 is a rotation speed-torque characteristic diagram of an internal combustion engine equipped with a turbocharger, and FIG. 9 is a processing flow diagram of an embodiment of the present invention. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Turbocharger, 3... Turbine housing, 7... Shaft (rotating shaft), 8... Compressor impeller, 9... Turbine impeller, 13... Rotor, 17... Internal combustion engine , 20... Load sensor, 21... Rotation sensor, 22... Control device, 40... Rotor rotation position sensor, 41c, 42c, 43c... Light guide 45... Light emitting element, 46 ...Photodetector, MG...
Electric - Generator. Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Engine rotation shaft (/?PM shaft)

Claims (2)

【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吸気を過給
するターボチャージャのシャフトに電動−発電機を設け
るとともに、該電動−発電機の回転軸にロータ回転位置
を検出する手段を設け、さらに前記内燃機関の負荷を検
出する手段と、内燃機関の回転数を検出する手段とを設
け、これらからの信号に応じて上記電動−発電機を電動
機または発電機として作動せしめることを特徴とする内
燃機関のターボチャージャの制御装置。
(1) An electric motor-generator is provided on the shaft of a turbocharger that supercharges intake air using exhaust gas energy of an internal combustion engine, and a means for detecting the rotational position of the rotor is provided on the rotating shaft of the electric motor-generator, and furthermore, the internal combustion engine An internal combustion engine characterized in that means for detecting the load of the engine and means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine are provided, and the motor-generator is operated as a motor or a generator in response to signals from these. Turbocharger control device.
(2)前記ロータ回転位置を検出する手段が、前記ロー
タの回転軸に配設された複数個の導光体と、該導光体の
両開口端の位置に配設された発光素子と受光素子とから
なることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
内燃機関のターボチャージャの制御装置。
(2) The means for detecting the rotational position of the rotor includes a plurality of light guides disposed on the rotation axis of the rotor, light emitting elements disposed at both opening ends of the light guide, and light receiving elements. A control device for a turbocharger of an internal combustion engine according to claim (1), characterized in that the control device comprises a control device for a turbocharger of an internal combustion engine.
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