JP5280392B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Description
この発明は、電動機で駆動される電動過給機が吸気通路上に設けられたエンジン(内燃機関)を制御する内燃機関制御装置に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine controller for controlling an engine (internal combustion engine) in which an electric supercharger driven by an electric motor is provided on an intake passage.
従来から、内燃機関の排気量低減(ダウンサイジング)によって自動車の燃費を向上させる技術が知られているが、ダウンサイジングによってエンジン出力が低下するのを回避するために、過給機に設けてエンジン出力を補う手法が一般的に適用されている。 Conventionally, a technology for improving the fuel efficiency of an automobile by reducing the exhaust amount (downsizing) of an internal combustion engine is known, but in order to avoid a decrease in engine output due to downsizing, an engine provided in a supercharger is used. A technique for supplementing the output is generally applied.
また、過給機としては、内燃機関に圧縮空気を送り込むために、吸気通路上にコンプレッサホイール(以下、単に「コンプレッサ」という)を配設するものが知られているが、その中でも、電動機によりコンプレッサを駆動する電動過給機が知られている。 In addition, as a supercharger, a compressor wheel (hereinafter simply referred to as “compressor”) is provided on an intake passage in order to send compressed air to an internal combustion engine. An electric supercharger that drives a compressor is known.
しかしながら、電動過給機のコンプレッサを駆動する際に大電力を消費するので、車両電源(バッテリ)の電圧を大きく低下させて、他の車載電気機器に悪影響を及ぼす可能性がある。 However, since a large amount of electric power is consumed when driving the compressor of the electric supercharger, the voltage of the vehicle power supply (battery) may be greatly reduced to adversely affect other on-vehicle electric devices.
具体的には、電動機の駆動電流300Aとバッテリ内部抵抗などの抵抗成分10mΩとを乗算すると、電圧降下分が3Vとなるので、元々の電源電圧13Vが電圧降下によって10V程度になり、電源電圧が一般的な車載電気機器の最低動作電圧10.5Vを下回って、停電することになる。 Specifically, when the driving current 300A of the motor is multiplied by the resistance component 10mΩ such as the battery internal resistance, the voltage drop becomes 3V, so the original power supply voltage 13V becomes about 10V due to the voltage drop, and the power supply voltage is A power failure occurs when the voltage falls below the minimum operating voltage of 10.5V for general in-vehicle electrical equipment.
そこで、車両の電源系を、バッテリと電動過給機とが接続された電源系と、発電機と車載電気機器とが接続された電源系とに分けて、2つの電源系の間をリレーで接続し、電動過給機を駆動する際には、リレーをオフして電圧降下が他の車載電気機器に悪影響を及ぼさないようにする技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, the power supply system of the vehicle is divided into a power supply system in which the battery and the electric supercharger are connected, and a power supply system in which the generator and the in-vehicle electric device are connected, and a relay is provided between the two power supply systems. When connecting and driving an electric supercharger, a technique has been proposed in which a relay is turned off so that a voltage drop does not adversely affect other in-vehicle electric devices (see, for example, Patent Document 1).
また、車両の電源系を、バッテリと電動過給機および発電機とが接続された電源系と、電圧降下の影響が大きい車載電気機器が接続された電源系とに分けて、2つの電源系の間をDC−DCコンバータで接続し、電動過給機を駆動する際には、DC−DCコンバータを作動させ、電圧降下の影響が大きい車載電気機器が必要とする電源電圧を補償する技術も提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 In addition, the power supply system of the vehicle is divided into a power supply system in which a battery, an electric supercharger, and a generator are connected, and a power supply system in which an in-vehicle electric device that is greatly affected by a voltage drop is connected. When the electric supercharger is driven by connecting the two with a DC-DC converter, the DC-DC converter is operated to compensate for the power supply voltage required by the in-vehicle electrical equipment having a large voltage drop effect. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
従来の内燃機関制御装置は、上記特許文献1に記載の技術では、電動過給機の駆動時に発電機から車載電気機器に電力供給しているが、発電機のみで所要電力量の供給が困難になる可能性があり、また、電源回路にリレーを必要とすることから、回路構成が複雑化するうえ、リレー駆動電力も必要になるという課題があった。
同様に、上記特許文献2に記載の技術では、電源回路にDC−DCコンバータを必要とするので、回路構成が複雑化するうえ、電動過給機への給電時にDC−DCコンバータへの駆動電力も必要となるという課題があった。
In the conventional internal combustion engine control device, in the technology described in
Similarly, the technique described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電動過給機を駆動する際の電力を、車両に搭載された発電機から供給することにより、安定して電動過給機を駆動させることができ、また、電動過給機への給電用の特別な電源回路の追加搭載を不要として回路構成を簡略化した内燃機関制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. By supplying the electric power for driving the electric supercharger from the generator mounted on the vehicle, the electric overload can be stably performed. It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine control device that can drive a charger and that does not require a special power supply circuit for supplying power to the electric supercharger and that has a simplified circuit configuration.
この発明に係る内燃機関制御装置は、車両に搭載された内燃機関を制御するための電子制御ユニットを備えた内燃機関制御装置において、内燃機関の吸気通路上に設けられた電動過給機と、電動過給機を制御するための電動過給機制御ユニットと、内燃機関のクランク軸に連結された発電機と、発電機の発電電力を蓄える蓄電デバイスと、発電機の発電電力を検出する発電電力検出手段と、をさらに備え、電動過給機は、吸気通路内の吸入空気を圧縮して内燃機関に対する過給を行うために吸気通路内に配設されたコンプレッサと、コンプレッサを駆動する回転軸と、回転軸を介してコンプレッサに連結された電動機と、を含み、電子制御ユニットは、電動過給機制御ユニットによるコンプレッサの駆動時に、電動機に必要な電力を発電機から供給することを前提として、発電機から電動過給機に供給される供給発電量が、電動過給機が必要とする必要電力量を下回ってしまう電力不足領域を発生させないために、発電機内のインダクタンス成分から算出される発電遅れ時定数を考慮して、供給発電量が必要電力量を上回るように、電動過給機による過給開始後における発電機の界磁電流を制御するものである。 An internal combustion engine control device according to the present invention is an internal combustion engine control device including an electronic control unit for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle, and an electric supercharger provided on an intake passage of the internal combustion engine; Electric supercharger control unit for controlling the electric supercharger, a generator connected to the crankshaft of the internal combustion engine, a power storage device for storing the generated power of the generator, and power generation for detecting the generated power of the generator And an electric supercharger, wherein the electric supercharger compresses the intake air in the intake passage to supercharge the internal combustion engine, and a rotation for driving the compressor And an electric motor connected to the compressor via the rotating shaft, and the electronic control unit is configured to generate electric power necessary for the electric motor when the compressor is driven by the electric supercharger control unit. The assumption that supplied from the generator supply power amount supplied to the electric supercharger, in order to prevent the occurrence of power shortage area falls below the required power amount required by the motor-driven supercharger, in the generator of In consideration of the power generation delay time constant calculated from the inductance component, the field current of the generator after the supercharging start by the electric supercharger is controlled so that the supplied power generation amount exceeds the required power amount .
この発明によれば、電動過給機の電力必要時に、発電機から電動過給機への電力供給を行うことにより、電動過給機がコンプレッサを駆動する際に大電力を消費した場合でも、安定的に電力を供給することができる。
また、発電機から電動過給機への電力供給を行うことにより、電動過給機の駆動用に特別な電源装置を追加設置する必要がなくなり、部品点数削減および省スペースを実現することができる。
According to this invention, when electric power is required for the electric supercharger, by supplying power from the generator to the electric supercharger, even when the electric supercharger consumes a large amount of power when driving the compressor, Power can be supplied stably.
In addition, by supplying power from the generator to the electric supercharger, there is no need to install a special power supply device for driving the electric supercharger, and the number of parts and space saving can be realized. .
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関制御装置をエンジン周辺要素とともに概略的に示すブロック構成図である。
図1において、ECU20は、電動過給機5、電動過給機制御ユニット19、バッテリ22、発電機23および各種センサとともに、内燃機関制御装置を構成している。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an internal combustion engine control apparatus according to
In FIG. 1, the ECU 20 constitutes an internal combustion engine control device together with the
内燃機関1は、4気筒のガソリンエンジンであり、電動過給機5を用いてシリンダ部2内への吸気を過給することにより、高出力化を実現するとともに、内燃機関1の低排気量化(ダウンサイジング)による低燃費化を実現する構成からなる。
The
なお、適用される内燃機関1の気筒数に制限はない。また、内燃機関1の燃焼方式についても制限はなく、シリンダ部2に燃料を直接噴射する直噴エンジンに適用されてもよいし、スロットルバルブ11の下流側のインテークマニホールド17に燃料を噴射するポート噴射エンジンに適用されてもよい。
In addition, there is no restriction | limiting in the number of cylinders of the
内燃機関制御装置の主要部となる電動制御ユニット(以下、「ECU」という)20には、電動過給機5の電動機9を制御する電動過給機制御ユニット19と、電動機9以外の車載電気機器30を駆動するバッテリ22(蓄電デバイス)と、内燃機関1のクランク軸(出力軸)1aにベルト24を介して連結されてバッテリ22を充電する発電機23と、が接続されている。車載電気機器30には、負荷電力を検出するパワーメータ31が接続されている。
An electric control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20 that is a main part of the internal combustion engine control device includes an electric
ECU20は、内燃機関1の各種アクチュエータ12、14(および、ここでは図示されないインジェクタやイグナイタ)を制御する内燃機関制御部に加えて、電動過給機制御ユニット19を制御する電動過給機制御部と、発電機23を制御する発電機制御部とを備えている。
The ECU 20 is an electric supercharger control unit that controls the electric
ECU20は、各種センサ(スロットルバルブポジションセンサ13、過給圧センサ16、エアーフローセンサ25、吸気温センサ26、過給温センサ27、インマニ圧センサ28、ウェストゲートバルブセンサ29、パワーメータ31)からの検出情報に基づいて、スロットルバルブアクチュエータ12およびウェストゲートバルブアクチュエータ14を制御して、スロットルバルブ11およびウェストゲートバルブ15を駆動するとともに、電動過給機制御ユニット19および発電機23を制御する。
The ECU 20 includes various sensors (throttle
内燃機関1のシリンダ部2には、吸気通路3と排気通路4とが接続されている。また、吸気通路3と排気通路4との間には、電動過給機5が設けられている。
電動過給機5は、シリンダ部2の各シリンダで発生した排気ガスによって回転するタービンホイール(以下、単に「タービン」という)6と、タービン6に連結された回転軸7と、回転軸7に連結されかつ吸気通路3内に配設されたコンプレッサ8と、回転軸7を回転駆動する電動機9とを有している。
An
The
電動過給機5のコンプレッサ8は、回転軸7を介してタービン6および電動機9と同軸上に接続されており、タービン6または電動機9の回転力によって吸気を圧縮してシリンダ部2側に供給する
すなわち、電動過給機5は、シリンダ部2で発生した排気ガスまたは電動機9の回転駆動により、吸気通路3を通ってシリンダ部2内に吸入される吸気を過給するように構成されている。
The compressor 8 of the
なお、基本的に、電動過給機5は、内燃機関1の低回転時においては、電動機9の回転駆動により過給動作を行い、内燃機関1の高回転時においては、排気ガスによるタービン6の回転駆動により過給動作を行うが、内燃機関1の回転数によらず、電動機9の回転駆動による過給動作と、排気ガスエネルギーによる過給動作とが重畳してもよい。
Basically, the
また、電動過給機5として、図1のように、排気通路4側のターボチャージャに電動機9が取り付けられている電動アシストターボチャージャで構成せずに、吸気通路3上に配置されたコンプレッサ8を電動機9のみで駆動する電動コンプレッサを用いてもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the
コンプレッサ8よりも下流側の吸気通路3には、吸気を冷却するインタークーラ(I/C)10が設けられており、さらに、インタークーラ10の下流側には、吸気通路3を流れる吸気の流量を調節するスロットルバルブ11が設けられている。
スロットルバルブ11には、スロットルバルブ11を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ12と、実際のスロットルバルブの開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ13とが取り付けられている。
An
A
また、スロットルバルブ11よりも下流側の吸気通路3には、各シリンダに応じて個別に分岐されてシリンダ部2に吸気を行うためのインテークマニホールド17が形成されている。
一方、シリンダ部2の排気側(排気通路4の上流側)には、シリンダ部2の各シリンダに応じて個別に分岐されたエギゾーストマニホールド18が形成されている。
In addition, an
On the other hand, on the exhaust side of the cylinder portion 2 (upstream side of the exhaust passage 4), an
さらに、排気通路4には、バイパス21への開閉を行うウェストゲートバルブ15と、ウェストゲートバルブ15を開閉駆動するウェストゲートバルブアクチュエータ14とが取り付けられている。
Further, a
次に、図1において、内燃機関1の吸気通路3に取り込まれた吸気が、排気通路4から排出されるまでの流れについて説明する。
まず、大気中から吸気通路3に取り込まれた吸気は、エアクリーナ(図示せず)によって塵埃が除去された後、電動過給機5のコンプレッサ8の回転により圧縮される。
Next, in FIG. 1, the flow until the intake air taken into the
First, the intake air taken into the
続いて、コンプレッサ8により圧縮された吸気は、圧力上昇により温度が上昇して膨張するので、内燃機関1の吸気充填効率を向上させるために、インタークーラ10で冷却される。
こうして冷却された吸気は、スロットルバルブアクチュエータ12によって駆動されるスロットルバルブ11の開度に応じて流量が調節され、ポート噴射エンジンの場合には、燃料が混合されてシリンダ部2の各シリンダ内に吸入される。
Subsequently, since the intake air compressed by the compressor 8 rises in temperature and expands due to an increase in pressure, the intake air is cooled by the
The flow rate of the intake air thus cooled is adjusted in accordance with the opening degree of the throttle valve 11 driven by the
次に、シリンダ部2内に吸入された混合気は、イグナイタ(図示せず)の駆動による着火によって爆発燃焼し、シリンダ部2内のピストン(図示せず)を押し下げる。
最後に、ピストンの上下運動は、クランク(図示せず)によって回転運動に変換され、クランク軸1aから車両を推進させる動力として伝達される。
Next, the air-fuel mixture sucked into the
Finally, the vertical motion of the piston is converted into rotational motion by a crank (not shown), and transmitted as power for propelling the vehicle from the
一方、クランク軸1aは、ベルト24を介して発電機23に接続されており、発電機23は、ベルト24を介してクランク軸1aの動力を受けて発電を行う。
発電機23で発電された電力は、バッテリ22に充電され、電力が必要な車載デバイス(ECU20、電動過給機5および車載電気機器30など)に対して電力供給を行う。
On the other hand, the
The electric power generated by the
シリンダ部2内において、燃焼により発生した排気ガスは、エギゾーストマニホールド18を介して排気通路4に排出される。
排気通路4に排出された排気ガスは、ウェストゲートバルブ15が閉じている場合には、電動過給機5のタービン6を通ってタービン6を回転させ、ウェストゲートバルブ15が開いている場合には、バイパス21に導かれる。
タービン6を回転させた排気ガスおよびバイパス21を通った排気ガスは、合流した後、排気ガス浄化触媒などが一体化されたマフラー(図示せず)によって浄化され、大気中に排出される。
In the
When the
The exhaust gas that has rotated the turbine 6 and the exhaust gas that has passed through the bypass 21 merge, and then are purified by a muffler (not shown) integrated with an exhaust gas purification catalyst and the like, and are discharged into the atmosphere.
なお、内燃機関1の運転状態が過給不要状態で、かつ、排気ガスによってある程度はタービン6が回転される場合には、電動過給機制御ユニット19は、電動過給機5を発電機として機能させ、電動機9によるアシストエネルギーおよび排気ガスによるタービン6の駆動エネルギーを回生し、回生電力をバッテリ22に充電させてもよい。
When the operation state of the
ECU20には、スロットルバルブアクチュエータ12、スロットルバルブポジションセンサ13、過給圧センサ16、ウェストゲートバルブアクチュエータ14、電動過給機制御ユニット19、バッテリ22、発電機23、エアーフローセンサ25、吸気温センサ26、過給温センサ27、インマニ圧センサ28、ウェストゲートバルブセンサ29、および、パワーメータ31が接続されている。
The
ECU20は、バッテリ22からの充電量状態(SOC:State of Charge)と、発電機23からの発電量と、過給圧センサ16からの過給圧と、エアーフローセンサ25からの吸気流量と、吸気温センサ26からの吸気温度と、過給温センサ27からの過給温度と、インマニ圧センサ28からのインマニ圧と、スロットルバルブポジションセンサ13からのスロットルバルブ開度と、パワーメータ31からの負荷電力と、を入力情報として演算処理を行う。
The
ECU20は、演算処理結果に基づき、内燃機関1、電動過給機制御ユニット19および発電機23を駆動制御するとともに、スロットルバルブアクチュエータ12およびウェストゲートバルブアクチュエータ14に対し、スロットルバルブ11およびウェストゲートバルブ15の開度制御指令を、それぞれ出力する。
The
次に、図2を参照しながら、主に、電力の消費、発電および蓄電が可能なデバイスについて説明する。
図2は図1内の電源系統を図式的に示す説明図である。
図2において、車載電気機器30は電力を消費し、発電機23は、内燃機関1の運転時に発電電力を発生し、電動過給機5は、電力を消費するとともに発電も可能である。
バッテリ22は、発電機23からの発電電力を蓄電するとともに、車載電気機器30が電力を必要とする場合には、車載電気機器30に給電する。
Next, a device capable of power consumption, power generation, and power storage will be mainly described with reference to FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the power supply system in FIG.
In FIG. 2, the in-vehicle
The
発電機23、バッテリ22、車載電気機器30および電動過給機制御ユニット19は、すべて同一の電源ラインを共有している。
内燃機関1、発電機23および電動過給機制御ユニット19は、いずれもECU20により制御可能であり、また、パワーメータ31を介して車載電気機器30の負荷電力を検出するとともに、バッテリ22の充電量状態(SOC)をモニタすることもできる。
The
The
従来装置において、内燃機関1に電動過給機5を追加した場合には、大電力を消費する電動過給機5の駆動用として、個別に余分な電源回路を追加することが一般的である。
しかし、この発明の実施の形態1(図1、図2)によれば、電動過給機5を備えていない従来装置に対して電動過給機5を追加設置したのみの構成からなるので、電動過給機5を追加しても、部品点数を抑制して省スペースに抑えることが可能になる。
In the conventional apparatus, when the
However, according to the first embodiment of the present invention (FIGS. 1 and 2), since the
次に、図3のフローチャートを参照しながら、ECU20および電動過給機制御ユニット19による電動過給時の電動機9への電力供給動作について説明する。
図3において、まず、ECU20は、車両運転者のアクセル操作に対応したスロットル開度信号などに基づき内燃機関1の目標トルクを演算し、目標トルクなどから目標過給圧指令を算出する(ステップS101)。
Next, the power supply operation to the
In FIG. 3, first, the
続いて、目標過給圧指令の値に基づき必要な過給圧を算出するとともに、内燃機関1の排気ガスで供給可能な過給圧を必要過給圧から減算することにより、電動過給機5の電動機9によるアシスト必要電力を算出する(ステップS102)。
Subsequently, the required supercharging pressure is calculated based on the value of the target supercharging pressure command, and the supercharging pressure that can be supplied by the exhaust gas of the
次に、ステップS102で算出したアシスト必要電力に基づき、電動機9によるアシスト必要電力の有無を判定する(ステップS103)。
ステップS103において、電動機9によるアシスト必要電力≦0(すなわち、NO)と判定されれば、電動機アシストは不要なので、図3の処理ルーチンを終了する。
Next, based on the required assist power calculated in step S102, the presence / absence of the required assist power by the
If it is determined in step S103 that the required assist power by the
一方、ステップS103において、電動機9によるアシスト必要電力>0(すなわち、YES)と判定されれば、電動機アシストが必要なので、ステップS104以降の処理に移行する。
まず、発電機23の内部のロータコイルのインダクタンス成分から時定数を算出し、発電遅れと電動機9による発電量とを算出する(ステップS104)。
On the other hand, if it is determined in step S103 that the required assist power by the
First, the time constant is calculated from the inductance component of the rotor coil inside the
続いて、ステップS104で算出した発電機23の発電遅れおよび発電量に基づき、発電遅れを考慮した発電量を算出し、発電遅れを考慮した発電量が、電動機9の必要電力を上回るように、電動過給機制御ユニット19を介して発電機23の発電制御を行い(ステップS105)、図3の処理ルーチンを終了する。
Subsequently, based on the power generation delay and the power generation amount of the
このように、ECU20および電動過給機制御ユニット19において、電動過給機5および発電機23を制御することにより、発電機23の発電電力によって、電動過給機5の過給に必要な電力を、不足することなく供給することができる。
As described above, the
なお、パワーメータ31で検出された他の車載電気機器30の電気負荷が大きい場合には、電気負荷を電動機9の必要電力に加算して発電することにより、電動過給機5の過給に必要なアシスト必要電力と、他の車載電気機器30に必要な電力とを、同時に不足することなく供給することができる。
In addition, when the electric load of the other on-vehicle
また、発電遅れを考慮した発電機23の発電電力を上回る電力が、電動過給機5で必要となった場合には、バッテリ22に蓄電された電力を使用してもよい。
この場合、バッテリ22の充電量状態(SOC)に応じて、電動過給機5の電力を使用することにより、バッテリ22のサルフェーション(Sulfation)などのトラブルを防止することができる。
Further, when the
In this case, troubles such as sulfation of the
次に、図4を参照しながら、図3の処理動作による電力挙動について、さらに詳細に説明する。
図4は発電機23から電動過給機5に電力供給する際の具体的な動作を示すタイミングチャートであり、電動過給機5への電動機9によるアシストが必要と判定された場合の挙動を示している。
Next, the power behavior by the processing operation of FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 4 is a timing chart showing a specific operation when power is supplied from the
図4において、内燃機関1がある運転パターンで駆動され、電動過給機5の電動機9によるアシストが必要と判定された場合、電動過給機5の必要電力(実線参照)を上回る電力を発電機23から発生させる必要がある。
このとき、電動過給機5の必要電力とちょうど釣り合うように発電機23による発電を行うと(破線参照)、発電機23内のロータコイルのインダクタンス成分による時定数の分だけ発電が遅れるので、初期段階で電力不足領域が発生する。
In FIG. 4, when the
At this time, if power generation by the
そこで、この電力不足領域の発生を回避するために、事前に発電機23内部のロータコイルのインダクタンス成分による時定数を考慮して、発電機23の発電を行うことにより(2点鎖線参照)、初期段階から電動過給機5の必要電力を供給可能となり、電力不足領域をなくすことができる。
Therefore, in order to avoid the occurrence of this power shortage region, by generating the
以上のように、この発明の実施の形態1(図1〜図4)によれば、車両に搭載された内燃機関1を制御するためのECU20を備えた内燃機関制御装置において、内燃機関1の吸気通路3上に設けられた電動過給機5と、電動過給機5を制御するための電動過給機制御ユニット19と、内燃機関1のクランク軸1aに連結された発電機23と、発電機23の発電電力を蓄えるバッテリ22と、発電機23の発電電力を検出する発電電力検出手段と、をさらに備えている。
As described above, according to the first embodiment (FIGS. 1 to 4) of the present invention, in the internal combustion engine control apparatus including the
電動過給機5は、吸気通路3内の吸入空気を圧縮して内燃機関1に対する過給を行うために吸気通路3内に配設されたコンプレッサ8と、コンプレッサ8を駆動する回転軸7と、回転軸7を介してコンプレッサ8に連結された電動機9と、を備えている。
電動過給機制御ユニット19は、コンプレッサ8の駆動時に電動機9に必要な電力を発電機23から供給する。
The
The electric
ECU20は、発電機23のロータコイルの界磁による発電遅れを算出し、発電遅れ分に応じて電動過給機制御ユニット19を制御し、電動過給機5への電力供給を行う。
電動過給機制御ユニット19は、コンプレッサ8の駆動時に電動機9に必要な電力を、発電機23からの電力に加えて、バッテリ22からも供給可能に構成されている。
The
The electric
ECU20は、バッテリ22の充電状態を検出する充電量状態検出手段(蓄電デバイス充電状態検出手段)を備えており、コンプレッサ8の駆動時に電動機9に必要な電力を、発電機23からの電力に加えてバッテリ22からも供給する場合には、バッテリ22の充電状態に応じて供給する。
The
また、バッテリ22に接続された車載電気機器30の消費電力から電力負荷を検出するパワーメータ31(電力負荷検出手段)を備えており、コンプレッサ8の駆動時に電動機9に必要な電力を、車載電気機器30の電力負荷に応じて供給する。
In addition, a power meter 31 (power load detecting means) that detects a power load from the power consumption of the in-vehicle
また、ECU20は、発電機23の発電電圧を変更するための発電機制御部を含み、発電機制御部は、コンプレッサ8に対する駆動指令電力に応じて発電機23の発電電圧を変更する。
The
さらに、電動過給機5は、回転軸7に連結されかつ内燃機関1の排気通路4に配設されたタービン6を含み、タービン6は、回転軸7を介してコンプレッサ8に連結されて、排気通路4中の排気ガスによる回転力によりコンプレッサ8を回転させる。
Further, the
このように、電動過給機5の駆動時の必要電力を、車両に搭載された発電機23の発電遅れを考慮しつつ、発電機23から電動機9に供給することにより、電動過給機5がコンプレッサ8を駆動する際に大電力を消費した場合であっても、安定して電動過給機5を駆動させることができる。
As described above, the
また、発電機23から電動過給機5に電力供給することにより、電動過給機5を追加搭載しても、大電力を消費する電動過給機5の駆動用に特別な電源装置を追加設置する必要がないので、部品点数の削減および省スペースを実現することができる。
Further, by supplying electric power from the
なお、ここでは、蓄電デバイスとして、バッテリ22(通常の鉛バッテリ)を想定しているが、さらに充放電特性の優れるリチウムイオン電池や、ニッケル水素電池などの2次電池またはキャパシタを用いても、同様の効果が得られる。
また、図1の構成に限定されることなく、たとえば、電動過給機5の後に機械式ターボチャージャを備える構成(ツインターボの構成)を適用しても同様の効果が得られる。
また、電動過給機制御ユニット19は、3相のパワーインバータで構成されてもよい。
In addition, although the battery 22 (normal lead battery) is assumed here as an electrical storage device, even if it uses secondary batteries or capacitors, such as a lithium ion battery with excellent charge-and-discharge characteristics, and a nickel metal hydride battery, Similar effects can be obtained.
Further, without being limited to the configuration of FIG. 1, for example, the same effect can be obtained by applying a configuration including a mechanical turbocharger after the electric supercharger 5 (configuration of a twin turbo).
Moreover, the electric
さらに、発電機23の出力電圧を、電動過給機5の駆動電力に応じて変更してもよい。
具体的には、電動過給OFF時は14Vで発電し、電動過給ON時は16Vで発電することにより、電動過給機5の駆動で発生する電圧降下による他の車載電気機器30の停電を予防することが可能となる。
Further, the output voltage of the
Specifically, when the electric supercharge is OFF, the power is generated at 14V, and when the electric supercharge is ON, the power is generated at 16V, thereby causing a power failure of the other in-vehicle
上記説明では、この発明の実施の形態1に関して説明したが、この発明は、上記実施の形態1のみに限られるものではなく、この発明の範囲内において、他の種々の実施の形態の適用が可能であることは当業者にとって明らかである。 In the above description, the first embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the first embodiment, and various other embodiments can be applied within the scope of the present invention. It will be clear to the skilled person that this is possible.
1 内燃機関(エンジン)、1a クランク軸、2 シリンダ部、3 吸気通路、4 排気通路、5 電動過給機、6 タービン(タービンホイール)、7 回転軸、8 コンプレッサ(コンプレッサホイール)、9 電動機、10 インタークーラ、11 スロットルバルブ、12 スロットルバルブアクチュエータ、13 スロットルバルブポジションセンサ、14 ウェストゲートバルブアクチュエータ、15 ウェストゲートバルブ、16 過給圧センサ、17 インテークマニホールド、18 エギゾーストマニホールド、19 電動過給機制御ユニット、20 ECU(電動制御ユニット)、21 バイパス、22 バッテリ(蓄電デバイス)、23 発電機、24 ベルト、25 エアーフローセンサ、26 吸気温センサ、27 過給温センサ、28 インマニ圧センサ、29 ウェストゲートバルブセンサ、30 車載電気機器、31 パワーメータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記内燃機関の吸気通路上に設けられた電動過給機と、
前記電動過給機を制御するための電動過給機制御ユニットと、
前記内燃機関のクランク軸に連結された発電機と、
前記発電機の発電電力を蓄える蓄電デバイスと、
前記発電機の発電電力を検出する発電電力検出手段と、をさらに備え、
前記電動過給機は、
前記吸気通路内の吸入空気を圧縮して前記内燃機関に対する過給を行うために前記吸気通路内に配設されたコンプレッサと、
前記コンプレッサを駆動する回転軸と、
前記回転軸を介して前記コンプレッサに連結された電動機と、を含み、
前記電子制御ユニットは、
前記電動過給機制御ユニットによる前記コンプレッサの駆動時に、前記電動機に必要な電力を前記発電機から供給することを前提として、
前記発電機から前記電動過給機に供給される供給発電量が、前記電動過給機が必要とする必要電力量を下回ってしまう電力不足領域を発生させないために、前記発電機内のインダクタンス成分から算出される発電遅れ時定数を考慮して、前記供給発電量が前記必要電力量を上回るように、前記電動過給機による過給開始後における前記発電機の界磁電流を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。 In an internal combustion engine control device comprising an electronic control unit for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle,
An electric supercharger provided on an intake passage of the internal combustion engine;
An electric supercharger control unit for controlling the electric supercharger;
A generator coupled to the crankshaft of the internal combustion engine;
An electricity storage device for storing the power generated by the generator;
And a generated power detection means for detecting the generated power of the generator,
The electric supercharger is
A compressor disposed in the intake passage for compressing intake air in the intake passage to supercharge the internal combustion engine;
A rotating shaft for driving the compressor;
An electric motor connected to the compressor via the rotating shaft,
The electronic control unit is
Assuming that the electric power necessary for the electric motor is supplied from the generator when the compressor is driven by the electric supercharger control unit,
In order not to generate a power shortage region in which the power generation amount supplied from the generator to the electric supercharger falls below the required power amount required by the electric supercharger, from the inductance component in the generator In consideration of the calculated power generation delay time constant, the field current of the generator after the start of supercharging by the electric supercharger is controlled so that the supplied power generation amount exceeds the required power amount. An internal combustion engine control device.
前記コンプレッサの駆動時に前記電動機に必要な電力を、前記発電機からの電力に加えて前記蓄電デバイスからも供給する場合には、前記蓄電デバイスの充電状態に応じて供給することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関制御装置。 An electricity storage device charge state detection means for detecting a charge state of the electricity storage device;
The electric power required for the electric motor when the compressor is driven is supplied according to the state of charge of the electric storage device when supplied from the electric storage device in addition to the electric power from the generator. Item 3. The internal combustion engine control device according to Item 2.
前記コンプレッサの駆動時に前記電動機に必要な電力を、前記車載電気機器の電力負荷に応じて供給することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 Power load detection means for detecting a power load from the power consumption of the on-vehicle electrical equipment connected to the power storage device,
The internal combustion engine control device according to any one of claims 1 to 3, wherein electric power necessary for the electric motor when the compressor is driven is supplied according to a power load of the in-vehicle electric device. .
前記発電機制御部は、前記コンプレッサに対する駆動指令電力に応じて前記発電機の発電電圧を変更することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 The electronic control unit includes a generator control unit for changing the generated voltage of the generator,
5. The internal combustion engine control device according to claim 1, wherein the generator control unit changes a generated voltage of the generator in accordance with drive command power for the compressor. 6. .
前記タービンは、前記回転軸を介して前記コンプレッサに連結されて、前記排気通路中の排気ガスによる回転力により前記コンプレッサを回転させることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 The electric supercharger includes a turbine connected to the rotating shaft and disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine,
6. The turbine according to claim 1, wherein the turbine is connected to the compressor via the rotating shaft and rotates the compressor by a rotational force of exhaust gas in the exhaust passage. The internal combustion engine control device according to item.
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