JP2012092781A - Supercharge control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンへの吸気を過給する過給制御装置に関するものである。 The present invention relates to a supercharging control device that supercharges intake air into an engine.
一般にエンジンは出力やトルクを上げると排気温度も上がるが、排気温度が過度に高温になった場合、エンジンシステムの劣化やさまざまな環境下で耐久性の問題が生じる。 In general, when the engine output and torque are increased, the exhaust temperature also increases. However, when the exhaust temperature becomes excessively high, the engine system deteriorates and durability problems occur in various environments.
ゆえに、排気温度はいかなる状況下でも排気温度の限界を超えないように設定されている。 Therefore, the exhaust temperature is set so as not to exceed the limit of the exhaust temperature under any circumstances.
なお、エンジンには、組立てのバラツキ、部品のバラツキ、センサのバラツキ等があるため、バラツキによる悪条件が重なった場合でも必要な耐久性を得られるように排気温度の限界は低めに設定されている。 Since the engine has assembly variations, component variations, sensor variations, etc., the exhaust temperature limit is set low so that the required durability can be obtained even if adverse conditions due to variations overlap. Yes.
ところで、本発明者は、排気ガスの状態を制御することで、エンジンの燃費、出力、トルク、耐久性等のパフォーマンスを更に向上できることを見出した。 By the way, the present inventor has found that by controlling the state of the exhaust gas, it is possible to further improve performance such as fuel consumption, output, torque, durability and the like of the engine.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エンジンのパフォーマンスを向上できる過給制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a supercharging control device that can solve the above-described problems and improve the performance of the engine.
上記課題を解決するために本発明は、エンジンに設けられ過給または制動回生可能な電動ターボチャージャと、該電動ターボチャージャを制御する制御部と、エンジン回転数と燃料流量と排気ガスの空燃比との関係をマップとして記憶する記憶部と、排気ガスの空燃比を検出するλセンサとを備え、前記制御部は、前記記憶部の前記マップから空燃比を読み取り、該空燃比を目標空燃比とし、前記λセンサで検出された検出空燃比が前記目標空燃比より低いとき前記電動ターボチャージャを駆動してブースト圧を上げ、前記検出空燃比が前記目標空燃比より高いとき前記電動ターボチャージャで制動回生させてブースト圧を下げるように構成されたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electric turbocharger provided in an engine that can be supercharged or brake regenerated, a control unit that controls the electric turbocharger, an engine speed, a fuel flow rate, and an air-fuel ratio of exhaust gas. And a λ sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas, and the control unit reads the air-fuel ratio from the map of the storage unit and uses the air-fuel ratio as a target air-fuel ratio. When the detected air-fuel ratio detected by the λ sensor is lower than the target air-fuel ratio, the electric turbocharger is driven to increase the boost pressure, and when the detected air-fuel ratio is higher than the target air-fuel ratio, the electric turbocharger It is configured to reduce the boost pressure by braking regeneration.
本発明によれば、エンジンのパフォーマンスを向上できる。 According to the present invention, engine performance can be improved.
図1に示すように、過給制御装置2は、エンジン1に設けられ排気ガスからのエネルギーで過給、または制動回生可能な電動ターボチャージャ3と、電動ターボチャージャ3を制御する制御部4と、制御部4にディーゼルエンジン1等の各種情報を提供するための記憶部6と、制御部4に接続され排気ガスの空燃比を検出するλセンサ(空燃比センサ)5と、制御部4に接続されエンジン回転数を検出する回転数センサ7とを備える。
As shown in FIG. 1, the supercharging control device 2 includes an
エンジン1はディーゼルエンジンからなり車両(図示せず)に搭載されている。エンジン1は、エンジン本体1aに吸気ガスを供給する吸気通路11を有すると共に、排気ガスを排出する排気通路12を有する。
The
電動ターボチャージャ3は、排気通路12に設けられ排気ガスにより回転駆動されるタービン13と、吸気通路11に設けられタービン13からの駆動力で吸気ガスを加圧するコンプレッサ14と、タービン13の動力をコンプレッサ14に伝達するタービン軸15と、タービン軸15を回転駆動し、またはタービン軸15からの動力で発電するモータジェネレータ16とを備える。モータジェネレータ16には、その出力を調節するためのインバータIVが接続されており、インバータIVには、放電可能かつ充電可能な電源としてのバッテリ(リチウムイオン電池等)BTが接続されると共に制御部4が接続されている。制御部4は、インバータIVを介して電動ターボチャージャ3のモータジェネレータ16を制御するようになっている。
The
コンプレッサ14より下流の吸気通路11には、インタークーラー17が設けられている。また、タービン13よりも上流の排気通路12とコンプレッサ14よりも下流の吸気通路11とには、排気ガスを吸気側に還流するためのEGR装置18が設けられている。EGR装置18は、吸気通路11と排気通路12を接続するEGR通路19と、EGR通路19に設けられ排気通路12から吸気側に還流する排気ガスの量を調節するためのEGRバルブ20と、EGRバルブ20より下流のEGR通路19に設けられたEGRクーラー21とを備える。
An
λセンサ5は、排気マニフォールド22に取り付けられており、検出した空燃比を制御部4に電気信号として出力するようになっている。
The λ sensor 5 is attached to the
回転数センサ7は、エンジン1に設けられており、検出したエンジン回転数を制御部4に電気信号として出力するようになっている。
The rotational speed sensor 7 is provided in the
制御部4と記憶部6は、ECM(エンジンコントロールモジュール)23に形成されている。記憶部6は、エンジン回転数と、燃料流量と、排気ガスの空燃比との関係をマップ(図示せず)として記憶している。特にマップ中の空燃比は、エンジン回転数及び燃料流量に応じた理想的な空燃比であり、エンジンの運転状態に応じた最適な空燃比である。制御部4は、記憶部6のマップから空燃比を読み取り、この空燃比を目標空燃比として設定し、λセンサ5で検出された空燃比(以下、検出空燃比という)が目標空燃比より低いとき電動ターボチャージャ3を駆動してブースト圧を上げ、検出空燃比が目標空燃比より高いとき電動ターボチャージャ3で制動回生させてブースト圧を下げるように構成されている。
The control unit 4 and the storage unit 6 are formed in an ECM (engine control module) 23. The storage unit 6 stores the relationship among the engine speed, the fuel flow rate, and the air-fuel ratio of the exhaust gas as a map (not shown). In particular, the air-fuel ratio in the map is an ideal air-fuel ratio according to the engine speed and the fuel flow rate, and is an optimal air-fuel ratio according to the operating state of the engine. The control unit 4 reads the air-fuel ratio from the map of the storage unit 6, sets this air-fuel ratio as the target air-fuel ratio, and the air-fuel ratio detected by the λ sensor 5 (hereinafter referred to as the detected air-fuel ratio) is lower than the target air-fuel ratio. In some cases, the
次に過給制御とその作用について説明する。 Next, supercharging control and its operation will be described.
図2に示すように、ステップS1にて、エンジン駆動中、制御部4は、回転数センサ7からエンジン回転数を取得すると共に、エンジン運転条件(エンジン回転数、トルク(アクセル開度))で決まる燃料流量を取得し、これらエンジン回転数と燃料流量とに基づいて記憶部6のマップから空燃比を読み取り、この空燃比を目標空燃比として設定する。この後、制御部4は、λセンサ5から空燃比を取得し、この空燃比(検出空燃比)と目標空燃比とを比較する。検出空燃比が目標空燃比より低い場合、ステップS2に進む。 As shown in FIG. 2, in step S <b> 1, while the engine is being driven, the control unit 4 acquires the engine rotation speed from the rotation speed sensor 7 and at the engine operating conditions (engine rotation speed, torque (accelerator opening)). The determined fuel flow rate is acquired, the air-fuel ratio is read from the map of the storage unit 6 based on the engine speed and the fuel flow rate, and this air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio. Thereafter, the control unit 4 acquires the air / fuel ratio from the λ sensor 5 and compares the air / fuel ratio (detected air / fuel ratio) with the target air / fuel ratio. If the detected air-fuel ratio is lower than the target air-fuel ratio, the process proceeds to step S2.
ステップS2にて、制御部4は、インバータIVを介して電動ターボチャージャ3を駆動するように制御してブースト圧を上げる。空燃比は上がり、目標空燃比に近づく。制御部4は、検出空燃比が目標空燃比以上になるまで電動ターボチャージャ3を駆動させ続ける。これにより、空燃比は最適化され、燃焼効率が向上し、エンジン1の出力、トルク、燃費、耐久性等のパフォーマンスが向上する。
In step S2, the control unit 4 controls the
ステップS1にて検出空燃比が目標空燃比より高い場合、ステップS3に進む。 If the detected air-fuel ratio is higher than the target air-fuel ratio in step S1, the process proceeds to step S3.
ステップS3にて、制御部4は、インバータIVを介して電動ターボチャージャ3を制御して電動ターボチャージャ3で制動回生させる。すなわち、電動ターボチャージャ3のモータジェネレータ16で発電すると共に、その電気をバッテリBTに充電することでタービン13及びコンプレッサ14を制動する。空燃比は下がり、目標空燃比に近づく。制御部4は、検出空燃比が目標空燃比以下になるまで電動ターボチャージャ3で制動回生し続ける。これにより、無駄な過給を防止できると共に排気ガスから無駄なエネルギを回収でき、エンジン1のパフォーマンスを向上できる。
In step S <b> 3, the control unit 4 controls the
このように、過給制御装置2が、エンジン1に設けられ過給または制動回生可能な電動ターボチャージャ3と、電動ターボチャージャ3を制御する制御部4と、エンジン回転数と燃料流量と排気ガスの空燃比との関係をマップとして記憶する記憶部6と、排気ガスの空燃比を検出するλセンサ5とを備え、制御部4は、記憶部6のマップから空燃比を読み取り、この空燃比を目標空燃比とし、λセンサ5で検出された検出空燃比が目標空燃比より低いとき電動ターボチャージャ3を駆動してブースト圧を上げ、検出空燃比が目標空燃比より高いとき電動ターボチャージャ3で制動回生させてブースト圧を下げるように構成されるものとしたため、空燃比を最適化でき、燃焼効率を向上でき、排気ガスから無駄なエネルギを回収でき、エンジン1のパフォーマンスを向上できる。また、各種部品のバラツキとは無関係に空燃比を最適化でき、エンジン1のパフォーマンスを最大に生かすことができる。
As described above, the supercharging control device 2 includes the
なお、λセンサ5は、排気マニフォールド22に取り付けられるものとしたが、排気通路12の排気管に取り付けられるものとしてもよい。
The λ sensor 5 is attached to the
また、制御部4に燃料流量センサを接続し、この燃料流量センサで検出される燃料流量を用いて記憶部6のマップから空燃比を読み取るものとしてもよい。精度向上を図ることができる。 Further, a fuel flow rate sensor may be connected to the control unit 4 and the air-fuel ratio may be read from the map of the storage unit 6 using the fuel flow rate detected by the fuel flow rate sensor. The accuracy can be improved.
1 エンジン
2 過給制御装置
3 電動ターボチャージャ
4 制御部
5 λセンサ
6 記憶部
7 回転数センサ
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JPH01177412A (en) * | 1987-12-28 | 1989-07-13 | Isuzu Motors Ltd | Controller for turbocharger with electric rotary machine |
JP2003322038A (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Toyota Motor Corp | Internal-combustion engine control device |
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