JP4492377B2

JP4492377B2 - エンジンの過給装置

Info

Publication number: JP4492377B2
Application number: JP2005027196A
Authority: JP
Inventors: 幹公藤井; 直之山形; 智明齊藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: JP2006214325A

Description

本発明は、過給によりエンジントルクの増大を図るエンジンの過給装置の技術分野に属する。

従来より、エンジントルクの増大を図る手段として吸気を過給するスーパーチャージャやターボチャージャが周知であるが、いずれも過給能力がエンジン回転数の影響を大きく受ける結果、低回転領域で過給圧が不足するという欠点がある。これに対し、電気的に駆動される電動過給機は、エンジン回転数の影響を受けることなく回転数を制御できるので、低回転領域でも十分な過給圧を発生し得る利点がある。

例えば特許文献１に記載のエンジンの過給装置は、吸気通路上に配置された電動過給機と、該過給機の上、下流側を連通するバイパス通路と、該バイパス通路上に設けられたバイパス弁とを有し、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに、過給機を作動させると共にバイパス弁を閉じることにより、過給を行うようになっている。そして、このような構成のエンジンの過給装置において、急加速時等の応答性をさらに高める方法として予回転制御が提案されている。

この予回転制御としては、例えば、エンジンの運転状態が過給領域に移行する前に予めバイパス弁を開いた状態で電動過給機を作動させておき、予め電動過給機の回転数を高めておくことにより、過給領域に移行した際に速やかに所要の過給圧が得られるようにする回転制御がある。また、エンジンの運転状態が過給領域に移行する前にバイパス弁を閉じ気味にした状態で電動過給機を作動させて、予め電動過給機下流の圧力を高めておくことにより、過給領域に移行した際に速やかに所要の過給圧が得られるようにする予圧制御がある。
特開２００３−２２７３４２号公報

ところで、上記予回転制御中に吸気温度が上昇し、高温の吸気が燃焼室に導入されてノッキングが発生し易くなるという問題がある。この予回転制御中に吸気温度を上昇させる原因として、例えば以下のようなものがある。

即ち、回転制御時においては、バイパス弁が開いた状態で電動過給機を作動させるので、バイパス通路を介して吸気が循環することになるが、この循環により吸気が電動過給機の作動による発熱を繰り返し受けて次第に昇温することになる。

また、予圧制御時においては、閉じ気味に設定されたバイパス弁前後の圧力差が吸気温度の上昇の原因となる。つまり、この圧力差によって、電動過給機下流の高い吸気の位置エネルギが、バイパス弁の隙間を通って過給機上流に流れる際に流速としての運動エネルギに変換されると共に、この運動エネルギが過給機上流で例えば新気との衝突によって流速を失うときに熱エネルギに変換され、この熱エネルギが吸気温度を上昇させることになる。

そこで、本発明は、エンジンの過給装置において、エンジンの運転状態が予回転領域にあるときに、吸気温度の上昇を抑制し、ノッキングの発生を防止することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、吸気通路に設けられた電動過給機と、吸気通路における該電動過給機の上、下流側を連通させる第１バイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに所定の過給圧が得られるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する過給制御手段とが備えられたエンジンの過給装置であって、エンジンの運転状態が前記過給領域の低負荷側に設定された予回転領域にあるか否かを判定する判定手段と、該判定手段によりエンジンの運転状態が予回転領域にあると判定されたときに、運転状態が過給領域にある場合より低い過給圧となるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する予回転制御手段と、吸気通路の電動過給機の下流に設けられて該過給機で生成される空気流によって発電を行うタービン式発電機と、前記予回転制御手段による予回転制御中、前記タービン式発電機に発電させる発電制御手段とを有することを特徴とする。

なお、予回転制御のうち、予圧制御では、電動過給機により比較的高い過給圧が生成されるが、過給領域における過給圧を超えない範囲に制御され、また、回転制御では、バイパス弁が開いているので、過給圧がそれほど高くなることがない。したがって、いずれの制御においても予回転制御時の過給圧は過給領域での過給圧より低くなる。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、吸気通路の電動過給機下流における前記タービン式発電機の上、下流側を連通させる第２バイパス通路と、該第２バイパス通路を開閉する開閉弁と、吸気温度を検出する吸気温度検出手段とが備えられ、前記発電制御手段は、前記予回転制御手段による予回転制御中、前記吸気温度検出手段により検出された吸気温度が所定値以下のときに、前記開閉弁を開くと共に、前記タービン式発電機による発電を制限することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、前記予回転制御手段は、予回転制御時にバイパス弁を閉じ、かつ、前記発電制御手段は、予回転制御中、タービン式発電機の発電量を電動過給機のサージングが発生しない範囲で最も高くなるように制御することを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、吸気通路の電動過給機下流にタービン式発電機が配置され、予回転制御中、電動過給機により圧送された空気により該発電機のタービンが駆動されて発電が行われる。そして、この発電の際に、電動過給機により圧送された空気が持つ熱エネルギは、タービンを駆動する運動エネルギに変換される。熱エネルギが発電に消費された結果、吸気系全体として吸気温度が低下され、或いは上昇が抑制され、ノッキングの発生が防止されることになる。さらに、タービン式発電機による発電により、電動過給機による電力消費が補われるので、燃費の向上を両立させることができる。

ところで、低温時に、第１バイパス通路を開閉するバイパス弁等が凍りつくことがある。このとき、前記バイパス弁等を覆う氷の層が剥がれ落ちて燃焼室に吸入され、燃焼不良等の弊害を引き起こす可能性がある。

これに対して、請求項２に記載の発明によれば、予回転制御の際、低温時には、タービン式発電機による発電を制限すると共に、該発電機の上、下流側を連通させる開閉弁が開かれるように制御されるので、電動過給機による発熱作用により吸気温度が早期に上昇されると共にタービンの駆動により熱を奪われることが抑制されるので、バイパス弁等を覆う氷の層が迅速に解凍されて、前述の弊害が解消されることになる。

また、電動過給機の特性として、電動過給機前後の圧力比が高く、空気の流量が少ないときに、空気が電動過給機を逆流するサージングと呼ばれる現象が発生し易くなる。そして、予圧制御時に、タービン式発電機による発電量を大きくすると、発電の効率は良いが、電動過給機下流の空気流量が減少するので、サージングが発生し易くなる。

これに対して、請求項３に記載の発明によれば、電動過給機の特性に従って、タービン式発電機の発電量が、サージングが発生しない範囲で最も高くなるように制御されるので、最低限の空気流量が確保されてサージングの発生が防止されつつ、発電機の発電量が可能な限り大きく設定されて発電の効率化が図られる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態について説明すると、図１は、本実施の形態に係るエンジンの吸気系１を示している。この吸気系１において、吸気通路２には、上流側からエアクリーナ３、電動過給機４、タービン式発電機５、スロットルバルブ６、サージタンク７が設けられ、該サージタンク７から各気筒＃１〜＃４内にそれぞれ通じる複数の独立吸気通路８…８が分岐されている。

また、該吸気通路２における電動過給機４の上、下流側を直接連通させる第１バイパス通路９が設けられており、該第１バイパス通路９には、該通路９を通過する空気の流量を制御するバイパス弁１０が設けられている。さらに、吸気通路２におけるタービン式発電機５の上、下流側を直接連通させる第２バイパス通路１１が設けられており、該第２バイパス通路１１には、該通路１０を通過する空気の流量を制御するジェネレータバイパスバルブ１２が設けられている。

前記電動過給機４は、コンプレッサ４ａとモータ４ｂとを備え、モータ４ｂの駆動によりコンプレッサ４ａが空気を吸入して各気筒＃１〜＃４に圧送することで、空気充填量ないしエンジントルクを増大させる。

前記タービン式発電機５は、タービン５ａとジェネレータ５ｂとを備え、タービン５ａは電動過給機４により圧送された空気の熱エネルギにより駆動され、ジェネレータ５ｂはタービン５ａの駆動による運動エネルギを電力に変換する。なお、該発電機５は、フィールド電流を制御することにより発電量が可変であり、発電量に応じてタービン５ａの回転抵抗が増減することになる。

また、このエンジンには、該エンジンの駆動により発電を行うオルタネータ２０と、該オルタネータ２０で発電された電力を蓄えるバッテリ２１とが備えられている。バッテリ２１は、前記タービン式発電機５のジェネレータ５ｂで変換した電力をも蓄えるようになっている。

また、このエンジンを制御するエンジン制御装置１００が備えられ、該制御装置１００に、運転者によるアクセルペダル３０ａの踏込量（エンジン負荷）を検出するアクセル開度センサ３０からの信号、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３１からの信号、吸気温度を検出する吸気温度センサ３２からの信号等が入力されるようになっている。

そして、それらの入力信号に基いてスロットルバルブ６を開閉駆動するスロットルアクチュエータ３３、各気筒＃１〜＃４に備えられた点火プラグ３４…３４、吸気系１を制御する吸気システムコントローラ１０１に各種の制御信号を出力する。さらに、前記吸気システムコントローラ１０１は、発電機５のジェネレータ５ｂ、ジェネレータバイパスバルブ１２、バイパス弁１０を開閉駆動するバイパスアクチュエータ３５、及び電動過給機４の回転数を制御する電動過給機コントローラ１０２などに制御信号を出力する。また、電動過給機コントローラ１０２には、上記バッテリ２１から電力が供給されるようになっている。

なお、前記吸気通路２、電動過給機４、第１バイパス通路９、及びバイパス弁１０は、請求項１に記載の過給装置の前提となる構成要素に相当する。また、前記エンジン制御装置１００は請求項１に記載の過給装置における判定手段に相当し、吸気システムコントローラ１０１は請求項１に記載の過給装置における過給制御手段、予回転制御手段、及び発電制御手段に相当する。また、前記ジェネレータバイパスバルブ１２は請求項２に記載の過給装置における開閉弁に相当し、前記吸気温度センサ３２は請求項２に記載の過給装置における吸気温度検出手段に相当する。

一方、前記エンジン制御装置１００には、図２に示すエンジンの運転領域を設定したマップが記憶されている。このマップには、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとした４つの領域が設定されている。即ち、全エンジン運転領域の高回転側（エンジン回転数がＮ１以上）には自然吸気領域、低負荷低回転側（エンジン回転数がＮ１以下、エンジン負荷がα１以下）には予回転領域（予圧領域）、高負荷低回転側（エンジン回転数がＮ１以下、エンジン負荷がα１以上）には過給領域が設定されていると共に、該過給領域内の低回転側にはサージング領域が設定されている。

前記自然吸気領域では、バイパス弁１０が開いた状態で電動過給機４を作動させ、ジェネレータバイパスバルブ１２を開くように制御される。そして、吸気通路２に導入された空気は、図１の矢印Ａに示すように第１バイパス通路９を順方向に流れて、各気筒＃１〜＃４に供給される。

前記予回転領域で行われる予圧制御は、バイパス弁１０が閉じ気味にさせた状態で電動過給機４を作動させ、吸気温度に応じてジェネレータバイパスバルブ１２の開閉が制御される。その結果、吸気通路２における電動過給機４の下流側の圧力が予め高められることになって、エンジンの運転状態が過給領域に移行した際の過給圧の応答性を向上させることができる。このとき、同時にスロットルバルブ６の絞り制御を行うことにより各気筒＃１〜＃４内に導入する吸気量が必要以上に多くならないようにしている。なお、ジェネレータバイパスバルブ１２が閉じられているときは、電動過給機４から圧送された空気は、図１の矢印Ｄに示すように、タービン式発電機５のタービン５ａを通過して吸気通路２の下流側に流れ、該バルブ１２が開かれているときは、電動過給機４から圧送された空気は、矢印Ｅに示すように発電機５のタービン５ａを迂回して第２バイパス通路１１を通過して吸気通路２の下流側に流れることになる。

前記過給領域では、バイパス弁１０を閉じた状態で電動過給機４を作動させ、ジェネレータバイパスバルブ１２を開くように制御される。そして、吸気通路２に導入された空気は、図１の矢印Ｅに示すように第２バイパス通路１１を通って、矢印Ｂに示すように吸気通路２を流れる。

前記サージング領域では、バイパス弁１０を半開とした状態で電動過給機４を作動させ、ジェネレータバイパスバルブ１２を開くようにに制御される。このサージング領域は、電動過給機４の下流側の圧力が高く、吸気の流量が少ないので、吸気が電動過給機４を逆流するサージングが発生する可能性のある領域であって、ここでは、バイパス弁１０を半開にすることにより、図１の矢印Ｃに示すように吸気の一部を第１バイパス通路９を逆流させて循環させるようにしている。

一方、図３のマップは、電動過給機４の特性を示すもので、このマップには、吸入空気量を横軸にして、電動過給機４の上、下流側の圧力比が縦軸に示されている。そして、この電動過給機４の使用領域として、図に示す領域Ｘが設定されている。なお、領域Ｘの低吸入空気量高圧力比側の領域Ｙは、電動過給機４の下流側の圧力が高く、空気の流量は少ないので、前述のサージングが起き易い領域となる。

さらに、前記領域Ｘには、電動過給機４の消費電力に応じた領域ａ〜ｐが設定されている。これらの領域ａ〜ｐは、吸入空気量の増加に対して圧力比が減少するような複数の曲線で分割されてなる略短冊状の領域であり、低吸入空気量低圧力比側の領域ａから順に消費電力は増加する。

また、領域Ｘには、電動過給機４の回転数の特性が示されている。この特性は、領域Ｘの低吸入空気量低圧力比側に回転数４００００ｒｐｍの曲線が設定され、高吸入吸気量高圧力比側に移るに従って回転数は増加することが示されている。

ところで、本実施の形態で使用する電動過給機４の定格出力は２ｋＷであり、図４に示すように、電動過給機４の消費電力が定格電力の半分の１ｋＷを超えると、これに応じた吐出圧の上昇により、ノッキングが発生し易くなることがわかっている。このノッキングを抑制するために点火時期のリタード制御を行うので、実際に得られるエンジントルクは穏やかな増加となる。また、電動過給機４の消費電力に応じて図示しないオルタネータによる消費トルクが増加するので、実際に得られるトルクがさらに抑制され、その結果、過給機４の消費電力が１ｋＷ以上の領域では過給機４の消費電力をこれ以上増加させても、正味の実トルクはほとんど増加しない。なお、ここではノッキングが起き易くなるときの電動過給機４の消費電力は１ｋＷであるが、この値は電動過給機４の定格や特性等に応じて変更される。

そして、前記吸気系１は、エンジン制御装置１００、吸気システムコントローラ１０１、及び電動過給機コントローラ１０２により、図５に示すフローチャートに従って制御される。

まず、ステップＳ１で、エンジン制御装置１００により、各種信号を各センサから読み込むと共に、ステップＳ２で、これらの信号に基いて吸入空気量を求める。具体的には、アクセル開度センサ３０により検出されたエンジン負荷とエンジン回転数センサ３１により検出されたエンジン回転数とに基いて吸入空気量を演算する。このとき、センサ等で吸入空気量を検出するようにしてもよい。

そして、ステップＳ３で、エンジン回転数がＮ１より大きいか否かを判定し、Ｎ１より大きいときは、運転状態は図２のマップに示す自然吸気領域に属するから、ステップＳ４でバイパス弁１０を全開にし、ステップＳ５で電動過給機４を停止させる。次に、ステップＳ６でジェネレータバイパスバルブ１２を開くように制御する。これによって、エアクリーナ３から導入された空気が第１バイパス通路９を介して各気筒＃１〜＃４に供給される自然吸気が実行される。

一方、ステップＳ３で、エンジン回転数がＮ１以下のときは、ステップＳ７に進んでエンジン負荷がα１以上か否かを判定する。ここで、エンジン負荷がα１より大きいときはエンジンの運転状態が過給領域に属することになるが、このとき、ステップＳ８で、運転状態がサージング領域に属するか否かを判定する。

そして、ステップＳ８でエンジンの運転状態がサージング領域に属さないときは、ステップＳ９に進んでバイパス弁１０を閉じ、ステップＳ１０で１ｋＷ運転制御を行う。この１ｋＷ運転制御では、図３に示した電動過給機４の消費電力に応じた領域ａ〜ｐのうち、１ｋＷに相当する領域ｈ上で、ステップＳ２で求めた吸入空気量が得られる過給機４の回転数を読み出し、過給機４の回転数をこの回転数に制御する。そして、ステップＳ１１で、ジェネレータバイパスバルブ１２を開くように制御する。

例えばステップＳ２で求められた吸入空気量が２ｍ^３／ｍｉｎのときの１ｋＷ運転制御では、図３のマップにおいて領域ｈ上の点Ｚにおける電動過給機４の回転数を読み出す。点Ｚは、回転数が６００００ｒｐｍから少し７００００ｒｐｍ寄りの位置にあり、補間によって６２０００ｒｐｍが求められる。そして、エンジン制御装置１００が吸気システムコントローラ１０１を介して電動過給機コントローラ１０２に信号を送り、過給機４がこの回転数になるように制御し、これによって消費電力が１ｋＷで回転数が６２０００ｒｐｍの運転が実現される。

一方、ステップＳ８で、エンジンの運転状態がサージング領域に属するときは、ステップＳ１２に進んでバイパス弁１０を半開にし、ステップＳ１３で前述の１ｋＷ運転制御を行い、ステップＳ１１に進む。これによって、電動過給機４から吐出された空気の一部が第１バイパス通路９を逆流することになり、過給機４の下流の圧力が下がってサージングの発生が未然に回避される。

また、このように空気の一部を循環させるので、実際に吸入される空気量が要求されたものより少なくなる。これに対して、第１バイパス通路９を循環させる空気量をβとすると、１ｋＷ運転制御の際には空気量βを補うために、β相当分増大された吸入空気量が要求されたものとして図３のマップを適用することになる。例えばステップＳ１で演算された吸入空気量が２ｍ^３／ｍｉｎのときは、循環させる空気量βを加えた２＋βｍ^３／ｍｉｎを吸入空気量の値として、この吸入空気量に対応する領域ｈ上の点Ｚ′における回転数（約５８０００ｒｐｍ）を読み出すことになる。

ところで、前記ステップＳ７でエンジン負荷がα１以下のときは、運転状態が予回転領域（予圧領域）に属するから、ステップＳ１４でバイパス弁１０をほぼ閉じるように制御し、ステップＳ１５で電動過給機４の回転数を予め設定された予圧制御用の回転数に制御する。なお、予圧制御用の電動過給機４の回転数は、例えば過給領域における回転数よりも低くなるように設定され、得られる過給圧も低くなっている。

次に、ステップＳ１６で、タービン式発電機５による発電量がサージング限界になるようにジェネレータ５ｂのフィールド電流を制御する。前述のように、発電機５の発電量に応じてタービン５ａの回転抵抗が増減する。例えば発電機５の発電量が大きいときはタービン５ａの回転抵抗が大きくなり、これに伴って電動過給機４から圧送された空気が受ける抵抗が大きくなって空気流量は減少する。これに対して、発電機５の発電量が小さいときはタービン５ａの回転抵抗が小さくなり、これに伴って電動過給機４から圧送された空気が受ける抵抗が小さくなるので空気流量は増加する。

そして、図３で示した電動過給機４の特性のマップにおいて、空気流量が吸入空気量に相当し、前述のように領域Ｘの低吸入空気量側にサージング領域Ｙが位置する。ここで、領域Ｘにおける領域Ｙとの境界付近がサージング限界ラインＬであり、前記タービン式発電機５の発電量を吸入空気量がラインＬ上に位置するように設定する。

ところで、ステップＳ１５において、電動過給機４の回転数は、前記１ｋＷ運転制御の回転数に設定してもよい。例えば、１ｋＷ運転制御時には、図３に示すように、吸入空気量が３ｍ^３／ｍｉｎの場合は、領域ｈ上の点Ｓに対応して過給機４の回転数（５３０００ｒｐｍ）が設定される。一方、ステップＳ１６で、同じ過給機４の回転数（５３０００ｒｐｍ）で、かつサージング限界ラインＬ上の点Ｓ′になるように、タービン式発電機５の発電量が設定され、吸入空気量γを実現する。このように、予圧制御においても１ｋＷ運転を実行することによって、過給機４の回転数が予め過給領域における回転数と同等に高められ、エンジンの運転領域が予回転領域から過給領域に移行した際の過給圧の応答性を向上させることができる。

なお、ステップＳ１６が請求項１、３に記載の発明の主旨に相当する。

一方、ステップＳ１７で、吸気温度センサ３２により検出された吸気温度がＴ１未満か否かを判定する。ここで吸気温度がＴ１未満の低温時には、ジェネレータバイパスバルブ１２を開くように制御される。この結果、電動過給機４から圧送された空気は第２バイパス通路１１を通って吸気通路２の下流に流れる。

また、吸気温度がＴ１以上のときは、ジェネレータバイパスバルブ１２を閉じるように制御される。この結果、電動過給機４から圧送された空気は発電機５のタービン５ａを通過して吸気通路２の下流に流れる。

なお、ステップＳ１７〜Ｓ１９が請求項２に記載の発明の主旨に相当する。

次に、本発明の第２の実施の形態として、図６のマップに示すように各運転領域が設定されている場合について説明する。このマップは、図２のマップの低負荷低回転領域に設定された予回転領域の予圧領域を回転領域に変更したものである。

この予回転領域で行われる回転制御は、バイパス弁１０を開いた状態で電動過給機４を作動させ、吸気を第１バイパス通路９に循環させて、運転状態が過給領域に移行したときの過給圧の応答性を向上させる。なお、この回転領域では、バイパス弁１０が開いた状態とされるため、予圧は行われない状態となり、過給圧は、過給領域における過給圧よりも小さくなる。

そして、この実施の形態では、吸気系１は、図７に示すフローチャートに従って制御される。なお、このフローチャートにおいて、ステップＳ２１〜Ｓ３３及びステップＳ３７〜Ｓ３９は前記第１の実施の形態における図５のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ１３及びステップＳ１７〜１９と同様の制御であるので、これらの説明は省略し、ここでは回転制御に係るステップＳ３４，３５についてのみ説明する。

即ち、吸気温度がＴ１より高いと判定された後、ステップＳ３４でバイパス弁１０を全開になるように制御し、ステップＳ３５で電動過給機４の回転数を回転制御用の回転数に制御する。このとき、過給機４の回転数は、１ｋＷ運転制御の回転数に設定するようにしてもよい。

以上のように、吸気通路２の電動過給機４の下流にタービン式発電機５が配置され、予回転制御中、電動過給機４により圧送された空気により該発電機５のタービン５ａを駆動して発電が行われる。そして、この発電の際に、電動過給機４により圧送された空気が持つ熱エネルギは、タービン５ａを駆動する運動エネルギに変換される。熱エネルギが発電により消費された結果、吸気系１全体として吸気温度が低下され、或いは上昇が抑制され、ノッキングの発生が防止されることになる。さらに、タービン式発電機５による発電により、電動過給機４による電力消費が補われるので、燃費の向上を両立させることができる。

ところで、低温時に、第１バイパス通路９を開閉するバイパス弁１０等が凍りつくことがある。このとき、バイパス弁１０等を覆う氷の層が剥がれ落ちて燃焼室に吸入され、燃焼不良等の弊害を引き起こす可能性がある。

これに対して、予回転制御の際、低温時には、タービン式発電機５による発電を停止させると共に、該発電機５の上、下流側を連通させるジェネレータバイパスバルブ１２が開かれるように制御されるので、電動過給機４による発熱作用により吸気温度が早期に上昇されると共にタービン５ａの駆動により熱を奪われることが抑制されるので、バイパス弁１０等を覆う氷の層が迅速に解凍されて、前述の弊害が解消されることになる。

また、電動過給機４の特性として、電動過給機４の上、下流の圧力比が高く、空気の流量が少ないときに、空気が電動過給機４を逆流するサージングと呼ばれる現象が発生し易くなる。そして、予圧制御時に、タービン式発電機５による発電量を大きくすると、発電の効率は良いが、電動過給機４下流の空気流量が減少するので、サージングが発生し易くなる。

これに対して、電動過給機４の特性に従って、タービン式発電機５の発電量が、サージングが発生しない範囲で最も高くなるように制御されるので、最低限の空気流量が確保されてサージングの発生が防止されつつ、発電機５の発電量が可能な限り大きく設定されて発電の効率化が図られる。

本発明は、エンジンの過給装置において、エンジンの運転状態が予回転領域にあるときに、吸気温度の上昇を抑制し、ノッキングの発生を防止することを目的とする。本発明は、過給によりエンジントルクの増大を図るエンジンの過給装置の技術分野に広く好適である。

本発明の実施の形態に係るエンジンの吸気系である。エンジンの運転領域を示すマップである。電動過給機の特性を示すマップである。電動過給機の消費電力に応じたエンジントルク特性のグラフである。吸気系の制御に係るフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの運転領域を示すマップである。同吸気系の制御に係るフローチャートである。

符号の説明

２吸気通路
４電動過給機
５タービン式発電機
９バイパス通路
１０バイパス弁
３２吸気温度センサ
１００エンジン制御装置
１０１吸気システムコントローラ

Claims

吸気通路に設けられた電動過給機と、吸気通路における該電動過給機の上、下流側を連通させる第１バイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに所定の過給圧が得られるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する過給制御手段とが備えられたエンジンの過給装置であって、
エンジンの運転状態が前記過給領域の低負荷側に設定された予回転領域にあるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段によりエンジンの運転状態が予回転領域にあると判定されたときに、運転状態が過給領域にある場合より低い過給圧となるように電動過給機の回転数及びバイパス弁を制御する予回転制御手段と、
吸気通路の電動過給機の下流に設けられて該過給機で生成される空気流によって発電を行うタービン式発電機と、
前記予回転制御手段による予回転制御中、前記タービン式発電機に発電させる発電制御手段とを有することを特徴とするエンジンの過給装置。
請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
吸気通路の電動過給機下流における前記タービン式発電機の上、下流側を連通させる第２バイパス通路と、
該第２バイパス通路を開閉する開閉弁と、
吸気温度を検出する吸気温度検出手段とが備えられ、
前記発電制御手段は、前記予回転制御手段による予回転制御中、前記吸気温度検出手段により検出された吸気温度が所定値以下のときに、前記開閉弁を開くと共に、前記タービン式発電機による発電を制限することを特徴とするエンジンの過給装置。
請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
前記予回転制御手段は、予回転制御時にバイパス弁を閉じ、かつ、
前記発電制御手段は、予回転制御中、タービン式発電機の発電量を電動過給機のサージングが発生しない範囲で最も高くなるように制御することを特徴とするエンジンの過給装置。