JPH0580582B2 - - Google Patents

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JPH0580582B2
JPH0580582B2 JP60191224A JP19122485A JPH0580582B2 JP H0580582 B2 JPH0580582 B2 JP H0580582B2 JP 60191224 A JP60191224 A JP 60191224A JP 19122485 A JP19122485 A JP 19122485A JP H0580582 B2 JPH0580582 B2 JP H0580582B2
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combustion engine
generator
voltage
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Katsuyuki Tamai
Shigeki Saito
Toshihiro Yamanaka
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Isuzu Motors Ltd
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Hitachi Ltd
Isuzu Motors Ltd
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    • F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)

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ヤージヤの制御装
置に関する。
（従来技術） 内燃機関を用いた車両の電気装置として、始動
電動機、点火装置、警音器、前照灯を含む各種の
照明装置や指示装置など、その他数多くの電気装
置が装備されており、その電源として二次電池に
よるバツテリが車両に用いられ、さらにバツテリ
の充電用として内燃機関によつて駆動される発電
機が搭載されている。そして、昨今では新しい電
気装置が開発され、その搭載により車両における
電力消費量は益々増加している。
（従来技術の問題点） 上述のように電力消費量を補充のため、内燃機
関の出力にて駆動されるる発電機よりの電力をバ
ツテリに充電するが、該電力のエネルギは、内燃
機関のクランク軸よりＶベルトを介して発電機に
入力された回転エネルギであり、内燃機関の正味
出力の一部を電力として電気装置が消費している
こととなる。
また、上記の発電機にては内燃機関のレイアウ
トの関係より外形寸法に制限を受け、最大電力と
して、例えば700W〜24V程度が限度となり、今
後増加が予想される電気装置の電力消費量に応じ
かねる危惧も生ずる。
また一方、排気ガスの有するエネルギを利用し
てタービンを駆動し、このタービンに連動するコ
ンプレツサにて空気をシリンダ内に過給して、効
率的に燃料を燃焼せしめるターボチヤージヤが内
燃機関に搭載されて用いられ、このような技術は
特願昭59−51559号に記載されており、このター
ボチヤージヤにては内燃機関の低速運転時は排気
ガスのエネルギが少ないため過給気圧が低く充填
効率が低下し、内燃機関の出力、トルクの向上が
不十分である。
（発明の目的） 本発明の目的は、上記の如き従来の問題点に鑑
み、蓄電器の端子電圧が低下したときにターボチ
ヤージヤに結合された電動発電機を発電機駆動し
て蓄電器を蓄電し、内燃機関の過給が不足すると
き蓄電器からの電力で過給を助勢し、かつ蓄電器
への電力量の入出力を制御できるような内燃機関
のターボチヤージヤの制御装置を提供するにあ
る。
（発明の概要） 上述の如き本発明の目的を達成するために、内
燃機関の排気系統に設けられたターボチヤージヤ
のタービンシヤフトに連結された電動−発電機
と、電力蓄積用の蓄電器と、該蓄電器への電力の
入出力値を蓄積計数する電力量計と、前記蓄電器
の端子電圧を検知する電圧検知手段と、該電圧検
知手段が蓄電器の端子電圧が所定値より低下した
ことを検知したときと電力量計が蓄電器からの消
費電力がぞうかしたとき内燃機関への燃料を漸次
増加して電動−発電機の発電動作で蓄電器の端子
電圧が規定の電圧に至まで発電動作を継続する発
電制御手段と、内燃機関の負荷が増加して過給不
足をもたらす第２の所定領域に運転状態があると
き電動−発電機の電動機駆動してコンプレツサの
助勢による過給を行う電動機制御手段とを具備し
てなる内燃機関のターボチヤージヤの制御装置が
提供される。
（実施例） つぎに、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
第１図は本発明を実現するための一実施例ブロ
ツク図であり、第２図はターボチヤージヤーの概
略と、それに関連する部材との関係を示す説明図
である。
図において、１はターボチヤージヤ、２はコン
プレツサ、３はコンプレツサインペラ、４はター
ビン、５はタービンインペラであり、タービンイ
ンペラ５とコンプレツサインペラ３とはシヤフト
６にて直結され、ベアリング７にてターボチヤー
ジヤ１の内部にて回転自在となる如く支承されて
いる。そして、タービン４はスクロール部４ａを
介して内燃機関８の排気マニホールドと連通して
いるので、排気ガスのエネルギを受けてタービン
インペラ５が回転し、シヤフト６を介してコンプ
レツサインペラ３を回転せしめる。そして、エア
クリーナより導入した空気をデイフユーサ２ａに
て圧力変換し、内燃機関８のシリンダ８ａに圧送
するよう動作する。
また、上記シヤフト６の中央部付近には希土類
元素を含んだリング状の磁石ロータ１０が配設さ
れ、強力力な磁力を保持している。そして、該磁
石ロータの外周を炭素繊維で巻き固め、磁石ロー
タ１０の超高速度回転による遠心力や振動を受け
ても強固な磁石ロータとしての耐久力を有してい
る。
１１は磁石ロータ１０に対向するステータコア
であり、磁石ロータ１０の回転によりステータコ
イル１２に交流電圧を誘起し、さらに、ステータ
コイル１２に所定の交流電力を供給することによ
り磁石ロータ１０は回転する。したがつて、ステ
ータコア１１、ステータコイル１２、磁石ロータ
１０にて構成する交流機は、電動−発電機MGを
構成する。
第１図に示すブロツク図において、１３は吸気
管９に設けられたブースト圧センサであり、コン
プレツサインペラ３にて圧送する過給気のブース
ト圧を検出してコントローラ１４に信号を発す
る。１５は内燃機関８の本体に付設した噴射ポン
プであり、流量制御器１６により燃料が制御され
てシリンダ８ａに噴射される。そして、噴射され
る燃料流量が流量センサ１７にて検出され、その
燃料流量に基づく信号が流量センサ１７によりコ
ントローラ１４に送信される。１８は内燃機関８
のクランクケース８ｂに設けた回転センサであ
り、クランプ軸の回転数を検出してコントローラ
１４に信号を送出する。
つぎに、１９は蓄電器としてのバツテリ２０よ
り供給される直流を、所定の交流に変換してステ
ータコイル１２に電力を供給するインバータであ
り、このため、電動−発電機MGは電動機として
作動しシヤフト６を回転させ、排気エネルギにて
回転するシヤフト６を付勢するので、コンプレツ
サインペラ３にての過給作動を助勢せしめる。な
お、ステータコイル１２への供給電力の大小、お
よびON・OFFはコントローラ１４の指示にて行
われる。
PWM制御器２１は電動−発電機MGが発電機
として作動時の発電電力を受け、該電力の電圧を
制御してレギユレータ２２に送出する。そして、
レギユレータ２２はPWM制御器２１よりの電力
をバツテリ２０に整合させて充電を行う。
２３は電動−発電機MGが発電機として作動時
のステータコイル１２よりPWM制御器２１に流
入する電力を検出する電力検出手段となる電力セ
ンサであり、該検出電力に基づく信号をコントロ
ーラ１４に送出するよう構成されている。
また、２４はバツテリ２０の端子部に設けた電
力量計であり、電動−発電機が電動機として作動
時のバツテリ２０よりの電力や、該電力の積算値
が算出可能な積算手段として、バツテリ２０の端
子電圧と、充放電時の電流と、積算電力量の検出
などが検出可能であり、上述の電圧、電流、電力
量に基づく信号をコントローラ１４に送出する。
コントローラ１４は、その入力として流量セン
サ１６、回転センサ１８、ブースト圧センサ１
３、電力センサ２３および、電力量計２４よりの
信号を受け、流量制御器１６、インバータ１９、
PWM制御器の制御を行う指令を発するよう構成
されている。そして流量センサ１６と回転センサ
１８よりの信号が予め定めた第１の所定領域の値
の場合にはPWM制御器２１に指令を発し、ステ
ータコイル１２よりの電力を所定値の電圧に制御
して、レギユレータ２２を介してバツテリ２０を
充電せしめるよう制御を行う。また、流量センサ
１６と回転センサ１８よりの信号が予め定めた第
２の所定領域の値の場合には、ブースト圧センサ
１３よりの信号が所定値か否かをチエツクしつ
つ、インバータ１９に指令を発してバツテリ２０
よりの直流を所定の交流に変換せしめ、電動−発
電機MGを電動機として作動せしめる制御を行
う。そしてさらに、バツテリ２０の端子部に設け
た電力量計２４からも、積算放電電力量に基づく
信号を受信し、バツテリ２０が過放電状態となら
ないようインバータ１９の制御を行う。
第３図は内燃機関へ供給する燃料流量と、内燃
機関の回転数とにより示される負荷の状態を示す
曲線図であり、Ａは無負荷曲線、Ｂは全負荷曲
線、Ｃはトルクアツプ曲線であり、無負荷曲線Ａ
と全負荷曲線Ｂとの間の部分負荷領域は、例えば
前記の予め定めた第１の所定領域を示し、全負荷
曲線Ｂとトルクアツプ曲線Ｃとの間の負荷領域
は、例えば前記の予め定めた第２の所定領域を示
す。
つぎに、第４図は本実施例の処理の一例を示す
処理フロー図であり、第４図により本実施例の作
動を説明する。
まず、回転センサ１８の信号からクランク軸の
回転数をチエツクし、該回転数が所定のアイドリ
ング回転数の場合はバツテリ電圧のチエツクに進
む（ステツプａ，ｂ）。ここで、電力量計２４の
電圧に基づく信号が正常または所定値以上の場合
は、バツテリ２０は充電の必要がないので、流量
制御器１６を制御して燃料流量を基準値に保つ
て、ステツプａに戻る。
ステツプｂにてバツテリ電圧が所定値以下の場
合は、PWM制御器２１を制御してステータコイ
ル１２よりの電流をコントロールし、レギユレー
タ２２を介してバツテリ２０を充電せしめ、電力
センサ２３の信号による検出電力値が小電流の場
合は、流量制御器１６を制御して燃料流量を微小
量増加し、排気ガスエネルギを増加して、発電機
としての作動を増加せしめる。そして、ステツプ
ｂに戻り、再度バツテリ電圧のチエツクを行う。
この際、未だバツテリ電圧が所定値以下の場合
は、上述の充電電流増加手段を行うが、燃料流量
の増加は微小量づつ変化せしめ、内燃機関のアイ
ドリング回転数の所定偏差内にて行うよう制御す
る。
ステツプａにて所定のアイドリング回転数以上
の場合は、電力量計２４の充放電電流の信号をチ
エツクし（ステツプＣ）、放電電流が多い場合は
電動−発電機MGよりの充電電流を増加せしめる
手段、即ち、PWM制御器の制御や、燃料流量を
増加して磁石ロータ１０の回転力を増加せしめ
る。つぎに、回転センサ１８の信号により内燃機
関の回転数のチエツクを行い、さらに、流量セン
サ１７の信号より内燃機関の負荷状態をチエツク
して、ともに前記第２の所定領域の場合は電動−
発電機を電動機として作動せしめる（ステツプ
ｄ，ｅ，ｆ）。即ち、PWM制御器２１を制御し
てステータコイル１２よりの電流をOFFとし、
インバータ１９を制御してバツテリ２０よりの直
流を所定の交流に変換して、ステータコイル１２
に電力を供給し、コンプレツサインペラ３の過給
作動を助勢せしめる。そして、ステツプｇにてブ
ースト圧センサ１３の信号のチエツクを行い、所
定のブースト圧が得られない場合は、インバータ
１９に指令してステータコイル１２に供給する電
流を増加せしめるよう制御して電動機としての出
力を増加させ、コンプレツサ２の作動によるブー
スト圧の上昇を計る（ステツプｈ）。しかし、こ
の状態にてバツテリ２０よりの放電電力量が嵩む
ので、ステツプｉにて電力量計２４よりの電力量
に基づく信号を積算して該電力量積算値のチエツ
クを行い、所定値内の場合は最初のフローのステ
ツプａに戻る。そして、上記電力量積算値が所定
値を超過の場合は、バツテリ２０が過放電となり
障害を生ずるので、インバータ１９の作動を停止
せしめる制御を行う。
また、ステツプｆにてインバータが作動を開始
し電動−発電機を電動機として作動せしめ、つい
でステツプｇにてブースト圧が所定値以上の場合
はステツプｄに戻る。なお、ステツプｉのバツテ
リ２０の電力量積算と、ステツプｊの電力値積算
値のチエツクは、バツテリ２０より電力が他に放
出時には常に行われ、バツテリ２０の過放電を防
止するよう制御している。
以上、本発明の一実施例により説明したが、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。
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は排気ガス
のエネルギにより駆動されるターボチヤージヤに
電動−発電機を設け、内燃機関の部分負荷領域で
は該電動−発電機を発電機として作動せしめてバ
ツテリの充電を行うので、排気ガスエネルギの有
効活用ができるとともに、充電のための従来のオ
ルタネータが不要となり、内燃機関の正味出力の
消費が防止できる。また、従来のオルタネータの
スペースが他に有効活用でき、オルタネータ用の
Ｖベルトやプーリも不要となる。
また、排気ガスエネルギを活用して発電するこ
とにより、今後予想される車両の電力消費量増加
に対応することが可能である。
なお、本発明は内燃機関の回転数が低速であ
り、しかも燃料流量の多い、即ち内燃機関の負荷
が大きい例えば、車両の発進時や登坂時では、電
動−発電機が電動機として作動するので、タービ
ンの回転力に付勢してコンプレツサインペラを回
転せしめ、十分な過給気をシリンダに圧送するこ
ととなり、内燃機関の出力やトルクの向上が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実現するための一実施例ブロ
ツク図、第２図はターボチヤージヤの概略と関連
部材との関連を示す説明図、第３図は内燃機関の
燃料流量と回転数とにて示される負荷の曲線図、
第４図は本実施例の処理の一例を示す処理フロー
図である。 １…ターボチヤージヤ、２…コンプレツサ、４
…タービン、６…シヤフト、８…内燃機関、８ａ
…シリンダ、２３…電力センサ、２４…電力量
計、MG…電動−発電機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 内燃機関の排気系統に設けられたターボチヤ
    ージヤのタービンシヤフトに連結された電動−発
    電機と、電力蓄積用の蓄電器と、該蓄電器への電
    力の入出力値を蓄積計数する電力量計と、前記蓄
    電器の端子電圧を検知する電圧検知手段と、該電
    圧検知手段が蓄電器の端子電圧が所定値より低下
    したことを検知したときと電力量計が蓄電器から
    の消費電力がぞうかしたとき内燃機関への燃料を
    漸次増加して電動−発電機の発電動作で蓄電器の
    端子電圧が規定の電圧に至まで発電動作を継続す
    る発電制御手段と、内燃機関の負荷が増加して過
    給不足をもたらす第２の所定領域に運転状態があ
    るとき電動−発電機を電動機駆動してコンプレツ
    サの助勢による過給を行う電動機制御手段とを具
    備してなる内燃機関のターボチヤージヤの制御装
    置。
JP60191224A 1985-08-30 1985-08-30 内燃機関のタ−ボチヤ−ジヤの制御装置 Granted JPS6251729A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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JPS6251729A JPS6251729A (ja) 1987-03-06
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EP (1) EP0212988B1 (ja)
JP (1) JPS6251729A (ja)
KR (1) KR900007816B1 (ja)
CN (1) CN1005163B (ja)
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