JP2005061243A - Supercharger for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】ターボ過給機高回転時に電動過給機が吸気通路中で吸気抵抗とならず、また、電動過給機停止時であっても吸気通路が確保される過給装置とする。
【解決手段】エンジン14の排気ガスによって駆動するターボ過給機3と、ターボ過給機3の下流の吸気通路6に介装され、電動機16によって駆動する電動過給機23と、電動過給機23を迂回して電動過給機23の上流側と下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路30と、バイパス通路30の吸気通路との合流部31近傍に設けられたバイパス弁9と、バイパス弁9と電動過給機23とを関連付けて制御し、電動過給機駆動開始後にバイパス弁9を閉じ、電動過給機23上流の圧力が下流の圧力より低い間はバイパス弁9を閉じたまま、電動過給機23上流の過給圧と下流の過給圧とがほぼ等しくなったときにバイパス弁9を開くよう制御するバイパス弁制御手段19と、を備える。
【選択図】 図1To provide a supercharging device in which an electric supercharger does not become an intake resistance in an intake passage when a turbocharger rotates at a high speed, and an intake passage is secured even when the electric supercharger is stopped.
A turbocharger 3 driven by exhaust gas of an engine 14, an electric supercharger 23 interposed in an intake passage 6 downstream of the turbocharger 3 and driven by an electric motor 16, an electric supercharger A bypass passage 30 that bypasses the machine 23 and communicates an upstream side and a downstream side intake passage of the electric supercharger 23, and a bypass valve 9 provided in the vicinity of a junction 31 between the intake passage of the bypass passage 30; The bypass valve 9 and the electric supercharger 23 are controlled in association with each other, and the bypass valve 9 is closed after the electric supercharger starts driving. The bypass valve 9 is closed while the pressure upstream of the electric supercharger 23 is lower than the downstream pressure. The bypass valve control means 19 which controls to open the bypass valve 9 when the supercharging pressure upstream of the electric supercharger 23 becomes substantially equal to the downstream supercharging pressure is provided.
[Selection] Figure 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給装置に関し、特に電動機により駆動する過給機を有する過給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン出力を向上させる技術として、エンジンの排気ガスにより駆動され、吸入空気を加圧するターボ過給機が知られている。しかしながらターボ過給機には、エンジン低回転域では過給できないという問題や、過給に遅れが生じる、いわゆるターボラグという問題があった。
【0003】
そこで、前述したターボ過給機の欠点を補うべく、ターボ過給機に加えて、電動機によって駆動する電動過給機を設置する技術が特許文献1に開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−21573号公報
【0005】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1においてターボ過給機の下流に電動過給機を設ける場合に、電動過給機を迂回する吸気通路を設けていないので、ターボ過給機による過給圧が電動過給機による過給圧を超えた場合には電動過給機が吸気抵抗となり、電動過給機が停止しているときには電動過給機が吸気通路を閉塞してしまうといった問題があった。
【0006】
そこで本発明では、ターボ過給機による過給圧が電動過給機による過給圧を超えた場合や電動過給機停止時に電動過給機が吸気通路中で吸気抵抗となること、および吸気通路を閉塞することを防止しつつ、さらに、過給の過渡応答性に優れる過給装置とすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の過給装置は、エンジンの排気ガスによって駆動するターボ過給機と、前記ターボ過給機の下流の吸気通路に介装され、電動機によって駆動する電動過給機と、前記電動過給機を迂回して、前記電動過給機の上流側と下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路の吸気通路との合流部近傍に設けたバイパス弁と、前記バイパス弁と前記電動過給機とを関連付けて制御し、前記電動過給機駆動開始後に前記バイパス弁を閉じ、前記電動過給機上流の圧力が下流の圧力より低い間は前記バイパス弁を閉じたまま、前記電動過給機上流の過給圧と下流の過給圧とがほぼ等しくなったときに前記バイパス弁を開くよう制御するバイパス弁制御手段と、を備える。
【0008】
【作用・効果】
本発明によれば、ターボ過給機下流に設けた電動過給機をバイパスするバイパス通路および前記バイパス通路を開閉するバイパス弁を設け、電動過給機と前記バイパス弁とを関連付けて制御するので、電動過給機停止時またはターボ過給機の過給効率が高まった時にもバイパス通路を通してエンジンへ必要十分な空気量を供給することができる。
【0009】
また、バイパス弁をバイパス通路と吸気通路との合流部近傍のバイパス通路中に設けたことにより、バイパス弁閉弁時の電動過給機からエンジンまでの吸気容積が小さくなので、電動過給機による過給の過渡応答性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0011】
図1は車両に搭載した本発明のシステムを示す図であり、14はエンジン、3はエンジン14の排気ガスによって駆動するターボ過給機である。
【0012】
ターボ過給機3の上流の吸気通路2には図示しないエアクリーナから吸入した吸気量Qaを計測するエアフロメータ(AFM)1を設置する。
【0013】
ターボ過給機3の下流の吸気通路6には、駆動モータ16によってコンプレッサー4を駆動して過給を行う電動過給機23を備え、また、電動過給機23を迂回して吸気通路6と電動過給機23より下流の吸気通路10をつなぐバイパス通路30を設け、このバイパス通路30を開閉するバイパス弁9を介装する。
【0014】
本実施形態に用いる電動過給機23はルーツタイプの容積型過給機であり、電動過給機23が停止しているときは空気がコンプレッサー4を通過することができないので、この状態ではバイパス通路30を介して空気をバイパスさせる。
【0015】
バイパス通路30内に介装するバイパス弁9は、閉弁時にバイパス弁9下流のバイパス通路容積を小さくするために、吸気通路10とバイパス通路30との合流部31のできるだけ近くに設ける。また、吸気通路6のバイパス通路30との分岐部32より上流に第1のインタークーラ7aを配置する。
【0016】
また、電動過給機23下流かつ合流部31より上流に第2のインタークーラ7bを、バイパス弁9の上流と下流にはそれぞれ通路圧力を検出する圧力センサー22、24を設ける。
【0017】
電動過給機23は、ECM19からの信号に基づいてモーターコントローラ18がバッテリ17の電力を電動機16に供給することにより駆動されるため、回転速度がエンジン14の回転数に依存せず、過給圧が高まるまでの時間がターボ過給機3よりも短い。
【0018】
そこでこの特性を生かして、エンジン14が低回転域にある状況や、過給に遅れが生じるターボラグといったターボ過給機3が過給を行えない状況で、ターボ過給機3の過給が高まるまでの過給を賄うために電動過給機23を稼働させる。
【0019】
これら電動過給機23とバイパス弁9を制御するためにコントロールユニット(ECM)19が備えられる。ECM19は、車両の加速要求があったとき、特に加速初期にターボ過給機3によるターボラグがある間、例えば数秒間、電動過給機23を作動させると共にバイパス弁9を開閉させて、過給圧のつながりが滑らかとなるように過給を行わせる。
【0020】
ECM19には、電動過給機23のコンプレッサー4と電動機16とを接続する回転シャフト23aの近傍に配置した回転速度センサー20によって検出したコンプレッサー4の回転速度および加速要求検出手段12によって検出した加速要求が、それぞれ回転速度検出信号Nc、加速要求検出信号Thとして読み込まれる。
【0021】
加速要求検出手段12は吸気通路10に介装したスロットルバルブ12の開度(あるいはアクセル開度)を検出するもので、スロットルバルブ12の開度が予め定めた閾値を超えた場合に、車両が加速要求状態であると判断し、加速要求検出信号ThをECM19に送る。ただし、前記閾値は一定の値、もしくはエンジン回転数に応じて徐々に大きくなるように決められる値となっている。
【0022】
加速要求信号ThがECM19に読み込まれると、ECM19は電動機16に駆動指令を送る。このときバイパス弁9は開いたままである。そのまま加速が継続すると電動機16の回転速度Nが上昇し、エンジン14が吸入する空気量Qaとコンプレッサー4を通過する空気量Qsが等しくなる。このときバイパス通路30を流れる空気量はゼロである。ECM19はこの状態を検知してバイパス弁9を閉じる。このままバイパス弁9を開いていると、電動過給機23の下流の吸気通路10の圧力が上流の圧力よりも高くなり、空気がバイパス通路30を逆流してしまい、エンジン14に供給される空気が少なくなるためである。
【0023】
エンジン14が吸入する空気量Qaはエアフロメータ1によって検出する。
【0024】
電動過給機23を通過する空気量Qsは電動機16の回転速度Nによっておおよそ次式(1)のように定まる。
【0025】
Qs=変換係数A×コンプレッサー回転速度N ・・・(1)
変換係数A:コンプレッサー4が一回転毎に送り出す空気量等
上記のエンジン14が吸入する空気量Qaと電動過給機23を通過する空気量が一致した瞬間に、バイパス弁9が完全に閉じていることが理想である。この時の電動機16の回転数を目標回転速度NTとすると、電動機16が目標回転速度NTになった瞬間にバイパス弁9を閉じればよい。
【0026】
しかし、バイパス弁9に閉弁信号が入力されてから完全に閉じるまでには一定の遅れ時間Tが生じる。したがって、ECM19はこの遅れ時間Tを考慮した指令信号をバイパス弁9に送るようになっている。
また、バイパス弁9を閉じて電動過給機23による過給を行っているときに、ターボ過給機3の回転速度が高まり電動過給機23の上流と下流の圧力がほぼ等しくなったら、バイパス弁9を開き、電動過給機23を停止する。これは、ターボ過給機3の回転速度がさらに高くなると、ターボ過給機3が圧送する空気量が電動過給機23が圧送する空気量よりも多くなり、電動過給機23が吸気抵抗となってしまうからである。
【0027】
図2にECM19で行われる本実施形態の制御フローを示す。
【0028】
ステップS100では、車両が加速中であるか否かの判定を行う。
【0029】
加速中である場合は、ステップS101に進み、電動過給機23が稼動中か否かの判定を行う。
【0030】
ステップS101で電動過給機23が稼動中であると判定した場合には、ステップS105に進み、バイパス弁9が開いているか否かの判定を行う。
【0031】
なお、ステップS101で電動過給機23が停止中である場合はステップS102に進み、電動過給機23を稼働させる。
【0032】
ステップS105でバイパス弁9が開いていると判定した場合は、ステップS106に進み、エンジン吸入空気量Qaから、前述した電動過給機23の目標回転速度NTを求める。バイパス弁9が閉じている場合には後述するステップS110に進む。
【0033】
ステップS107では、後述するフローに従って遅れ時間T経過後の予測回転速度NFを求めてステップS108に進む。
【0034】
ステップS107でECM19が行う制御を図3に示したフローチャートを用いて説明する。
【0035】
ステップS201では、電動過給機23のシャフト23a近傍に設けた回転センサー20によって検出した、現在の電動機16の回転速度Nを読み込む。
【0036】
ステップS202では、前記回転センサー20の検出値から実際の電動機16の回転上昇速度ΔNを読み込む。
【0037】
ステップS203では、電動機16の電流値I、電圧値Vを読み込む。
【0038】
ステップS204では、図4に示す回転上昇予測値のテーブルを検索して、遅れ時間Tの間に上昇する回転速度ΔNMAPを求める。図4のテーブルは、回転速度Nが高くなるほど回転上昇予測値が小さくなっている。これは、図5に示した一般的な電動機の特性図からわかるように、電動機は回転速度が高くなるほどトルクが低下する特性を持つので、回転速度が高くなるほど一定時間に上昇する回転数が少なくなるからである。
【0039】
ステップS205では、電動機16の回転上昇速度が電動機16にかかる負荷の変化や経時劣化等によって変化することを考慮して、回転上昇実速度ΔNを逐次検出し、この検出値から回転上昇予測値ΔNMAPの補正を行い、ΔN1とする。
【0040】
ステップS206では、電動機16の回転上昇速度が電流値Iにより変化することを考慮して、検出した電流値Iを用いてステップS205で求めた回転上昇予測値ΔN1を補正してΔN2とする。
【0041】
ステップS207では電動機16の回転上昇速度が電圧値Vにより変化することを考慮して、検出した電圧値Vを用いてステップS206で求めた回転上昇予測値ΔN2を補正してΔN3とする。
【0042】
ステップS208では、ステップS201で読み込んだ電動機16の回転速度Nに、上記で求めた回転上昇速度ΔN3と遅れ時間Tを積算して求めた上昇予測値ΔNEを加えて遅れ時間T後の予測回転速度NFを求める。
【0043】
以上のように予測回転速度NFを求め、図2のステップS108へと進む。
【0044】
なお、ステップS205〜S207において補正を行っているが、必ずしもすべての補正を行う必要はなく、いずれか1つのみ、もしくは2つでもかまわない。
【0045】
ステップS108では上記予測回転速度NFが目標回転速度NT以上であるか否かの判定を行い、予測回転速度NFが目標回転速度NTと一致もしくはそれ以上であった場合はステップS109に進み、バイパス弁9を閉じる。予測回転速度NFが目標回転速度NTより低い場合はバイパス弁9を開いたまま、ステップS100に戻る。
【0046】
ステップS105でバイパス弁9が閉じている場合には、ステップS110に進み、電動過給機23の上流の圧力P1と下流の圧力P2とを比較する。
【0047】
上流の圧力P1が下流の圧力P2以上であれば、ステップS111でバイパス弁9を開き、ステップS112で電動過給機23を停止する。
【0048】
上流の圧力P1の方が下流の圧力P2よりも低い場合にはそのまま電動過給機23による過給を続ける。
【0049】
ステップS100で車両が加速中でない場合にはステップS103でバイパス弁9を開き、ステップS104で電動過給機23を停止する。
【0050】
上記制御の閉弁動作時のタイムチャートを図6に示す。
【0051】
スロットルバルブ12の開度が加速要求開度として設定した敷居値を超えた瞬間(t=t0)にECM19は電動機駆動指令を出す。
【0052】
電動機16は駆動を開始して回転速度Nが上昇し、それに伴って予測回転速度NFも上昇する。そしてt=t1のときに予測回転速度NFが目標回転速度NTに達すると、ECM19はバイパス弁9に閉弁指令を出す。
【0053】
閉弁指令を受けたバイパス弁9は閉弁動作を開始するが、全閉状態になるのはt=t2である。このt1からt2までの時間が遅れ時間Tである。遅れ時間Tの間も電動機16の回転速度は上昇し続けて、t=t2の時点で目標回転速度NTになっている。
【0054】
また、図7にバイパス弁9の開弁動作のタイムチャートを示す。
【0055】
スロットルバルブ12の開度が加速要求開度として設定した閾値を超えた瞬間(t=t0)にECM19は電動機駆動指令を出す。
【0056】
電動機16がONになるのに伴って、前述したタイミングでバイパス弁9が閉弁し、上流側、下流側の圧力が共に上昇する。
【0057】
前述したようにターボ過給機3に比べて電動過給機23は回転速度の上昇が速いので、下流側の圧力P2の上昇速度は上流側の圧力P1よりも速い。電動機16の回転速度はt01で限界に達するが、エンジン回転速度は更に上昇して吸入空気量が増加するので、下流側の圧力P2は下降し始める。
【0058】
一方ターボ過給機3の回転速度はエンジン回転速度の上昇とともに高くなるので、上流側の圧力P1は上昇し続ける。
【0059】
t02で上流側と下流側の圧力が等しくなったときにバイパス弁9を開弁し、電動機16を停止するが、ターボ過給機3による過給が行われているので、吸気通路内の圧力は上昇を続ける。
【0060】
以上のように、バイパス弁9が閉弁指令を受けてから全閉状態になるまでの遅れ時間Tの間に電動機16の回転速度が上昇することを考慮して予測回転速度NFを設定し、この予測回転速度NFが目標回転速度NTになった時点で閉弁指令を出すので、電動機16が目標回転速度になったときに、同時にバイパス弁9が全閉状態となり、閉弁時のトルク変動を防止することができる。
【0061】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、逐次検出した回転上昇実速度ΔNに基づいて補正しているので、電動機16にかかる負荷の変化や経時劣化等によって回転上昇速度が変化しても、正確な予測回転速度NFを求めることができる。
【0062】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、電動機16の電流値I、電圧値Vに基づいて補正しているので、運転状態、発電状態およびバッテリ容量等が変化しても正確な予測回転速度NFを求めることができる。
【0063】
バイパス弁9を閉じた状態で電動過給機23による過給を実行中に、ターボ過給機3の回転速度が高くなり電動過給機23の上流と下流の圧力がほぼ等しくなったときにはバイパス弁9を開き、電動過給機23を停止するので、空気はバイパス通路を通ってエンジン14へ供給されることになり、電動過給機23が吸気抵抗となることを防止できる。また、バイパス弁9を開くのは、上下流の圧力がほぼ等しいとき、つまりバイパス弁9を開いても空気がほとんど流れないときなので、バイパス弁9開弁時に吸気通路内の空気の流れが急激に変化することがない。したがって開弁時のトルクショックの発生を防止できる。
【0064】
以上より本実施形態では、以下のような効果が得られる。
【0065】
電動過給機23と並行するバイパス通路30およびバイパス通路30を開閉するバイパス弁9を設け、加速要求がなく電動過給機23が停止している場合、および加速要求時にターボ過給機3の過給効率が高まった状態ではバイパス弁9を開くので、バイパス通路30を通してエンジン14に要求通りの空気量が供給される。つまり、電動過給機23が停止時に吸気通路を閉塞したり、ターボ過給機3が高効率で稼動している時に電動過給機23が吸気抵抗になったりすることがない。
【0066】
バイパス弁9をバイパス通路30の合流部31近傍に設けたので、バイパス弁9閉弁時のバイパス弁9と合流部31との間の容積が小さくなる。これにより電動過給機23からエンジン14までの吸気容積を小さくできるので、電動過給機23駆動時の過渡応答性が向上する。
【0067】
ターボ過給機3の過給が立ち上がるまで補助的に過給を行う電動過給機23の駆動に排気ガスを用いず、電動機16のみによって駆動するので、排気ガスから電動過給機23への熱伝達がほとんどない。これにより電動機16の駆動中の温度上昇を抑制できるので、登坂路等においてターボ過給機3の過給圧がなかなか高まらず、電流を流す時間を長くして電動過給機23が長時間過給しなければならない場合でも電動過給機23を止めることなく駆動させることも可能となる。
【0068】
吸気通路6の分岐部32より上流にインタークーラ7aを設けることによって、エンジントルクの向上とノックの低減を可能としつつ、ターボ過給機3で圧縮されて高温になった空気がインタークーラ7aによって冷却されてから電動過給機23に供給されるので、電動過給機23のコンプレッサー4からシャフト23a、電動機16へと伝わる熱量が小さくなり、電動機16の効率を向上できる。
これにより電動機16の電流値を増加させてトルクを向上させ、運転者の要求する加速要求直後の加速を実現することが可能となる。
【0069】
バイパス弁9とターボ過給機3、電動過給機23を関連付けて制御するので、電動過給機23のON・OFFに伴うトルク変動や空燃比のずれを防止でき、また電動機16によって駆動するため従来の機械式過給機のようなクラッチ接続に伴うショックもない。よって加速要求時に運転者に不快なショックが伝わることが無くなる。
【0070】
電動過給機23の駆動に排気ガスを使用しないので、排気配管との位置関係に制約がなくなり、レイアウトの自由度が高くなる。したがって、電動過給機23からスロットルバルブ12までの経路長を可能な限り短くすることで、電動過給機23稼働時の過渡応答性の向上を図れる。
【0071】
電動過給機23の駆動に排気ガスを使用しないので、電動過給機23のON・OFFに伴う排気経路の切換えが必要なくなり、配管切換えに必要なバルブは吸気配管用のみ、特に本実施形態においてはバイパス通路30に設けたバイパス弁9のみとなる。これによりバイパス弁9とターボ過給機3、電動過給機23の関連付けた制御が複雑になることを防止できる。
【0072】
第2実施形態について図8を用いて説明する。
【0073】
本実施形態と第1実施形態との違いは、第1のインタークーラ7aを設置する場所であり、本実施形態ではバイパス通路30のバイパス弁9より上流にインタークーラ7aを設置する。バイパス弁9の開閉制御、電動過給機23の駆動制御等は第1実施形態と同様である。
【0074】
上記の構成により、加速時にバイパス弁9を閉じて電動過給機23を駆動する場合に、ターボ過給機3によって加圧された空気はそのまま電動過給機23へ供給される。これにより、インタークーラ7aを通過してから電動過給機23に供給されるのに比べて圧力損失が少なくなるので、加速時の過給の過渡応答性が向上する。
【0075】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のシステム構成を表す図である。
【図2】第1実施形態のバイパス弁の開閉制御のフローチャートである。
【図3】電動過給機の予測回転速度を求めるフローチャートである。
【図4】回転上昇予測値のテーブルである。
【図5】一般的な電動機の特性図である。
【図6】閉弁動作時のタイムチャートである。
【図7】開弁動作時のタイムチャートである。
【図8】第2実施形態のシステムを表す図である。
【符号の説明】
1 エアフローメータ(AFM)
3 ターボ過給機
4 コンプレッサー
6 吸気通路
7a インタークーラ(第1のインタークーラ)
7b インタークーラ(第2のインタークーラ)
9 バイパス弁
10 吸気通路
12 スロットルバルブ
14 エンジン
16 電動機
17 バッテリー
18 モーターコントローラ
19 コントロールユニット
20 回転速度センサー
22、24 圧力センサー
23 電動過給機
25 開閉センサー
30 バイパス通路
31 合流部
32 分岐部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a supercharging device for an internal combustion engine, and more particularly to a supercharging device having a supercharger driven by an electric motor.
[0002]
[Prior art]
As a technique for improving engine output, a turbocharger that is driven by engine exhaust gas and pressurizes intake air is known. However, the turbocharger has a problem that turbocharging cannot be performed in a low engine speed range and a so-called turbo lag in which supercharging is delayed.
[0003]
Therefore, in order to compensate for the drawbacks of the turbocharger described above, Patent Document 1 discloses a technique for installing an electric supercharger that is driven by an electric motor in addition to the turbocharger.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-21573
[Problems to be solved by the present invention]
However, in Patent Document 1, when an electric supercharger is provided downstream of the turbocharger, an intake passage that bypasses the electric supercharger is not provided. When the supercharging pressure due to is exceeded, the electric supercharger becomes an intake resistance, and when the electric supercharger is stopped, the electric supercharger closes the intake passage.
[0006]
Therefore, in the present invention, when the supercharging pressure by the turbocharger exceeds the supercharging pressure by the electric supercharger or when the electric supercharger stops, the electric supercharger becomes an intake resistance in the intake passage, and the intake air An object of the present invention is to provide a supercharging device that is excellent in transient response of supercharging while preventing the passage from being blocked.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A turbocharger for an internal combustion engine according to the present invention includes a turbocharger that is driven by engine exhaust gas, an electric supercharger that is interposed in an intake passage downstream of the turbocharger and is driven by an electric motor, A bypass passage that bypasses the electric supercharger and connects the intake passage on the upstream side and the downstream side of the electric supercharger, a bypass valve that is provided in the vicinity of the junction of the intake passage of the bypass passage, and The bypass valve and the electric supercharger are controlled in association with each other, and the bypass valve is closed after the electric supercharger starts driving, and the bypass valve is closed while the pressure upstream of the electric supercharger is lower than the downstream pressure. And a bypass valve control means for controlling to open the bypass valve when the supercharging pressure upstream of the electric supercharger becomes substantially equal to the downstream supercharging pressure.
[0008]
[Action / Effect]
According to the present invention, the bypass passage for bypassing the electric supercharger provided downstream of the turbocharger and the bypass valve for opening and closing the bypass passage are provided, and the electric supercharger and the bypass valve are controlled in association with each other. The necessary and sufficient amount of air can be supplied to the engine through the bypass passage even when the electric supercharger is stopped or when the turbocharging efficiency of the turbocharger is increased.
[0009]
In addition, since the bypass valve is provided in the bypass passage near the junction of the bypass passage and the intake passage, the intake volume from the electric supercharger to the engine when the bypass valve is closed is small. The transient response of supercharging is improved.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a view showing a system of the present invention mounted on a vehicle, wherein 14 is an engine, and 3 is a turbocharger driven by exhaust gas of the
[0012]
An air flow meter (AFM) 1 for measuring an intake air amount Qa taken from an air cleaner (not shown) is installed in the intake passage 2 upstream of the turbocharger 3.
[0013]
The intake passage 6 downstream of the turbocharger 3 is provided with an
[0014]
The
[0015]
The bypass valve 9 interposed in the
[0016]
Further, the
[0017]
The
[0018]
Therefore, taking advantage of this characteristic, the turbocharging of the turbocharger 3 is increased in a situation where the
[0019]
A control unit (ECM) 19 is provided to control the
[0020]
In the
[0021]
The acceleration request detection means 12 detects the opening degree (or accelerator opening degree) of the
[0022]
When the acceleration request signal Th is read into the
[0023]
The air amount Qa taken in by the
[0024]
The amount of air Qs passing through the
[0025]
Qs = conversion coefficient A × compressor rotational speed N (1)
Conversion coefficient A: The bypass valve 9 is completely closed at the moment when the amount of air Qa sucked by the
[0026]
However, a certain delay time T occurs after the valve closing signal is input to the bypass valve 9 until it is completely closed. Therefore, the
Further, when the bypass valve 9 is closed and supercharging is performed by the
[0027]
FIG. 2 shows a control flow of this embodiment performed by the
[0028]
In step S100, it is determined whether or not the vehicle is accelerating.
[0029]
When it is accelerating, it progresses to step S101 and it is determined whether the
[0030]
If it is determined in step S101 that the
[0031]
If the
[0032]
If it is determined in step S105 that the bypass valve 9 is open, the process proceeds to step S106, and the target rotational speed NT of the
[0033]
In step S107, a predicted rotational speed NF after the lapse of the delay time T is obtained according to a flow described later, and the process proceeds to step S108.
[0034]
The control performed by the
[0035]
In step S201, the current rotation speed N of the
[0036]
In step S202, the actual rotational speed increase ΔN of the
[0037]
In step S203, the current value I and voltage value V of the
[0038]
In step S204, a table of predicted rotation increases shown in FIG. 4 is searched to determine a rotation speed ΔNMAP that increases during the delay time T. In the table of FIG. 4, the predicted rotation increase value decreases as the rotation speed N increases. As can be seen from the characteristic diagram of a general motor shown in FIG. 5, since the motor has a characteristic that the torque decreases as the rotational speed increases, the rotational speed that increases in a certain time decreases as the rotational speed increases. Because it becomes.
[0039]
In step S205, taking into consideration that the rotation increase speed of the
[0040]
In step S206, considering that the rotation increase speed of the
[0041]
In step S207, considering that the rotation speed of the
[0042]
In step S208, the predicted rotation speed after the delay time T is obtained by adding the estimated increase value ΔNE obtained by integrating the rotation increase speed ΔN3 obtained in the above and the delay time T to the rotation speed N of the
[0043]
The predicted rotational speed NF is obtained as described above, and the process proceeds to step S108 in FIG.
[0044]
Although correction is performed in steps S205 to S207, it is not always necessary to perform all corrections, and only one or two of them may be used.
[0045]
In step S108, it is determined whether or not the predicted rotational speed NF is equal to or higher than the target rotational speed NT. If the predicted rotational speed NF matches or exceeds the target rotational speed NT, the process proceeds to step S109, and the bypass valve Close 9 If the predicted rotational speed NF is lower than the target rotational speed NT, the process returns to step S100 with the bypass valve 9 open.
[0046]
When the bypass valve 9 is closed in step S105, the process proceeds to step S110, and the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 of the
[0047]
If the upstream pressure P1 is equal to or higher than the downstream pressure P2, the bypass valve 9 is opened in step S111, and the
[0048]
When the upstream pressure P1 is lower than the downstream pressure P2, supercharging by the
[0049]
If the vehicle is not accelerating in step S100, the bypass valve 9 is opened in step S103, and the
[0050]
FIG. 6 shows a time chart during the valve closing operation of the above control.
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
The bypass valve 9 that has received the valve closing command starts the valve closing operation, but the fully closed state is t = t2. The time from t1 to t2 is the delay time T. During the delay time T, the rotation speed of the
[0054]
FIG. 7 shows a time chart of the valve opening operation of the bypass valve 9.
[0055]
At the moment (t = t0) when the opening of the
[0056]
As the
[0057]
As described above, since the rotational speed of the
[0058]
On the other hand, the rotational speed of the turbocharger 3 increases as the engine rotational speed increases, so the upstream pressure P1 continues to increase.
[0059]
When the upstream side pressure and the downstream side pressure become equal at t02, the bypass valve 9 is opened and the
[0060]
As described above, the predicted rotational speed NF is set in consideration of the increase in the rotational speed of the
[0061]
Since the predicted rotation increase value retrieved from the rotation increase predicted value table is corrected based on the actual rotation increase actual speed ΔN that is sequentially detected, the rotation increase speed changes due to a change in load applied to the
[0062]
Since the predicted rotation increase value retrieved from the rotation increase predicted value table is corrected based on the current value I and voltage value V of the
[0063]
When the supercharging by the
[0064]
As described above, in the present embodiment, the following effects can be obtained.
[0065]
A
[0066]
Since the bypass valve 9 is provided in the vicinity of the
[0067]
Since the exhaust gas is not used to drive the
[0068]
By providing the
As a result, the current value of the
[0069]
Since the bypass valve 9, the turbocharger 3, and the
[0070]
Since exhaust gas is not used to drive the
[0071]
Since exhaust gas is not used to drive the
[0072]
A second embodiment will be described with reference to FIG.
[0073]
The difference between the present embodiment and the first embodiment is a place where the
[0074]
With the above configuration, when the bypass valve 9 is closed and the
[0075]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of opening / closing control of the bypass valve according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart for obtaining a predicted rotation speed of the electric supercharger.
FIG. 4 is a table of predicted rotation rise values.
FIG. 5 is a characteristic diagram of a general electric motor.
FIG. 6 is a time chart during valve closing operation.
FIG. 7 is a time chart during valve opening operation.
FIG. 8 is a diagram illustrating a system according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Air flow meter (AFM)
3 Turbocharger 4 Compressor 6
7b Intercooler (second intercooler)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9
Claims (4)
前記ターボ過給機の下流の吸気通路に介装され、電動機によって駆動する電動過給機と、
前記電動過給機を迂回して、前記電動過給機の上流側と下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路の前記吸気通路との下流側の合流部近傍に設けられたバイパス弁と、
前記バイパス弁と前記電動過給機とを関連付けて制御し、前記電動過給機駆動開始後に前記バイパス弁を閉じ、前記電動過給機上流の圧力が下流の圧力より低い間は前記バイパス弁を閉じたまま、前記電動過給機上流の過給圧と下流の過給圧とがほぼ等しくなったときに前記バイパス弁を開くよう制御するバイパス弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給装置。A turbocharger driven by engine exhaust,
An electric supercharger interposed in an intake passage downstream of the turbocharger and driven by an electric motor;
A bypass passage that bypasses the electric supercharger and communicates an upstream side and a downstream side intake passage of the electric supercharger;
A bypass valve provided in the vicinity of a merging portion on the downstream side of the bypass passage with the intake passage;
The bypass valve and the electric supercharger are controlled in association with each other, the bypass valve is closed after the electric supercharger starts driving, and the bypass valve is operated while the pressure upstream of the electric supercharger is lower than the downstream pressure. An internal combustion engine comprising: bypass valve control means for controlling to open the bypass valve when the supercharging pressure upstream of the electric supercharger is substantially equal to the downstream supercharging pressure while being closed. Engine supercharger.
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|---|---|
| JP (1) | JP2005061243A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005029063A1 (en) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | Deutz Ag | Reciprocating internal combustion engine e.g. otto-gas engine, has bypass line connected to main line system in flow direction before and after compressor of turbo charger, where cross section of bypass line is opened and closed |
| DE102007033175A1 (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Volkswagen Ag | Internal combustion engine |
| KR101234633B1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-02-19 | 현대자동차주식회사 | System for correcting turbo lack |
| KR101294050B1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-08-07 | 현대자동차주식회사 | System for correcting turbo lack |
| CN103306805A (en) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 北京理工大学 | Adjustable composite pressure-boosting air intake system |
| US20150240826A1 (en) * | 2012-09-11 | 2015-08-27 | IFP Energies Nouvelles | Method of determining a pressure upstream of a compressor for an engine equipped with double supercharging |
| US20160348632A1 (en) * | 2013-12-19 | 2016-12-01 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Assembly comprising a heat engine and an electrical compressor |
| CN106555684A (en) * | 2015-09-29 | 2017-04-05 | 长城汽车股份有限公司 | Vehicle, two-step supercharging control system and its control method |
| WO2017154082A1 (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | Engine system, engine system control device, engine system control method, and program |
| WO2017154068A1 (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | Supercharging system, control device for supercharging system, control method for supercharging system, and program |
| CN109798213A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-24 | 福特全球技术公司 | System and method for using electric supercharging device to carry out warming-up to engine |
-
2003
- 2003-08-18 JP JP2003207703A patent/JP2005061243A/en active Pending
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005029063A1 (en) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | Deutz Ag | Reciprocating internal combustion engine e.g. otto-gas engine, has bypass line connected to main line system in flow direction before and after compressor of turbo charger, where cross section of bypass line is opened and closed |
| DE102007033175A1 (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Volkswagen Ag | Internal combustion engine |
| KR101234633B1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-02-19 | 현대자동차주식회사 | System for correcting turbo lack |
| KR101294050B1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-08-07 | 현대자동차주식회사 | System for correcting turbo lack |
| US20150240826A1 (en) * | 2012-09-11 | 2015-08-27 | IFP Energies Nouvelles | Method of determining a pressure upstream of a compressor for an engine equipped with double supercharging |
| US9739281B2 (en) * | 2012-09-11 | 2017-08-22 | IFP Energies Nouvelles | Method of determining a pressure upstream of a compressor for an engine equipped with double supercharging |
| CN103306805A (en) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 北京理工大学 | Adjustable composite pressure-boosting air intake system |
| US20160348632A1 (en) * | 2013-12-19 | 2016-12-01 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Assembly comprising a heat engine and an electrical compressor |
| CN106555684A (en) * | 2015-09-29 | 2017-04-05 | 长城汽车股份有限公司 | Vehicle, two-step supercharging control system and its control method |
| CN106555684B (en) * | 2015-09-29 | 2019-09-03 | 长城汽车股份有限公司 | Vehicle, two-step supercharging control system and its control method |
| WO2017154068A1 (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | Supercharging system, control device for supercharging system, control method for supercharging system, and program |
| CN108699952A (en) * | 2016-03-07 | 2018-10-23 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | Booster system, booster system control device, booster system control method and program |
| CN108699949A (en) * | 2016-03-07 | 2018-10-23 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | Engine system, engine system control device, engine system control method and program |
| JPWO2017154082A1 (en) * | 2016-03-07 | 2018-11-22 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | ENGINE SYSTEM, ENGINE SYSTEM CONTROL DEVICE, ENGINE SYSTEM CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
| JPWO2017154068A1 (en) * | 2016-03-07 | 2018-12-13 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | SUPERCHARGE SYSTEM, SUPERCHARGE SYSTEM CONTROL DEVICE, SUPERCHARGE SYSTEM CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
| US20190072028A1 (en) * | 2016-03-07 | 2019-03-07 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Supercharging system, control device for supercharging system, control method for supercharging system, and program |
| WO2017154082A1 (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | Engine system, engine system control device, engine system control method, and program |
| US10648402B2 (en) | 2016-03-07 | 2020-05-12 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Supercharging system, control device for supercharging system, control method for supercharging system, and program |
| US10753269B2 (en) | 2016-03-07 | 2020-08-25 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Engine system, engine system control device, engine system control method, and program |
| CN108699952B (en) * | 2016-03-07 | 2020-11-06 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | Supercharging system, control device for supercharging system, control method and program for supercharging system |
| CN108699949B (en) * | 2016-03-07 | 2021-02-09 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | Engine system, control device for engine system, control method for engine system, and non-transitory recording medium |
| CN109798213A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-24 | 福特全球技术公司 | System and method for using electric supercharging device to carry out warming-up to engine |
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