JP2020051282A - 減速装置及び減速方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンブレーキの制動力を向上させる。【解決手段】エンジンの気筒内に燃料を噴射する燃焼制御部２３３と、燃焼制御部２３３が気筒内に燃料を噴射することなくクランクシャフトが回転する空転状態においてクランクシャフトの回転により回生電力を生成する発電機と、回生電力を蓄える電池１７と、空転状態において、電池１７が供給する電力を用いて、圧縮した空気を気筒内に供給する電動コンプレッサ１４と、を備える。空転状態において気筒内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに電動コンプレッサ１４により供給された空気を気筒内から排出させる排出制御部２３５をさらに備えてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、車両を減速させるための減速装置及び減速方法に関する。

エンジンの筒内圧が予め設定された筒内圧よりも低いときに電動コンプレッサを駆動させて筒内圧を上げることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１２−９２７８４号公報

電動コンプレッサが圧縮した空気をエンジンに供給することにより、排気量が比較的低いエンジンにおいて大きなトルクを得ることが可能となる。したがって、車両に電動コンプレッサを搭載することにより、エンジンのダウンサイジング化が可能になる。一方、エンジンブレーキの制動力は排気量による影響が大きいため、エンジンをダウンサイジング化すると、エンジンブレーキの制動力が小さくなるという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、エンジンブレーキの制動力を向上させることができる減速装置及び減速方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の減速装置は、エンジンの気筒内に燃料を噴射する燃焼制御部と、前記燃焼制御部が前記気筒内に燃料を噴射することなくクランクシャフトが回転する空転状態において前記クランクシャフトの回転により回生電力を生成する発電機と、前記回生電力を蓄える電池と、前記空転状態において、前記電池が供給する電力を用いて、圧縮した空気を前記気筒内に供給する電動コンプレッサと、を備える。前記減速装置は、前記空転状態において前記気筒内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに前記電動コンプレッサにより供給された空気を前記気筒内から排出させる排出制御部をさらに備えてもよい。

前記減速装置は、ブレーキペダルの踏み込みレベルを検出する検出部と、前記踏み込みレベルが閾値未満である場合に、前記空転状態において前記電動コンプレッサを経由しないバイパス路を介して前記気筒内へ空気を供給させ、前記踏み込みレベルが前記閾値以上である場合に、前記電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給させる供給制御部とをさらに備えてもよい。

前記減速装置は、前記電池の残量を取得する取得部と、前記空転状態において前記残量が閾値未満である場合に、前記電動コンプレッサを経由しないバイパス路を介して前記気筒内へ空気を供給させ、前記空転状態において前記残量が閾値以上である場合に、前記電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給させる供給制御部とをさらに備えてもよい。前記供給制御部は、前記空転状態において前記残量が満充電を示す値である場合に、前記電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給させてもよい。

本発明の第２の態様の減速方法は、エンジンの気筒内に燃料を噴射することなくクランクシャフトが回転する空転状態において前記クランクシャフトの回転により回生電力を生成するステップと、前記回生電力を電池に蓄えるステップと、前記空転状態において、前記電池が供給する電力を用いて、電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給するステップと、を備える。

本発明によれば、エンジンブレーキの制動力を向上させるという効果を奏する。

実施形態の減速装置の概要を示す図である。 減速装置の機能的構成を示す図である。 減速装置による減速の処理手順を示したフローチャートである。

＜実施形態＞
［減速装置の概要］
図１は、本実施形態の減速装置１００の概要を示す図である。減速装置１００は、車両の速度を低下させるためのブレーキである。減速装置１００は、エンジン１１、ターボチャージャ１２、チャージエアクーラ１３、電動コンプレッサ１４、チャージエアクーラ１５、発電機１６、電池１７及びバルブ１８を備える。車両内に取り込まれた空気がエンジン１１に吸入されるまでに通過する吸気路は、ターボチャージャ１２、チャージエアクーラ１３、電動コンプレッサ１４、チャージエアクーラ１５を順に経由してエンジン１１に到達する。

エンジン１１は、軽油等の液体燃料の燃焼により引き起こされる気筒１１１〜１１４の往復運動をクランクシャフト１１５の回転力に変換することにより、駆動力を生成する。図１では、エンジン１１が４気筒である例を示す。エンジン１１は、気筒１１１〜１１４内に燃料を噴射することなくクランクシャフト１１５が回転する空転状態において車両を減速させる。

ターボチャージャ１２は、エンジン１１の排気を利用してタービンを回転させることにより、エンジン１１に吸入される空気を圧縮する。チャージエアクーラ１３は、ターボチャージャ１２が圧縮することにより高温となった圧縮空気を冷却する。チャージエアクーラ１５は、電動コンプレッサ１４が圧縮することにより高温となった圧縮空気を冷却する。

電動コンプレッサ１４は、電池１７が供給する電力を用いて圧縮した圧縮空気をエンジン１１に供給する。電動コンプレッサ１４は、圧縮空気を駆動中のエンジン１１に供給することで、１回の燃焼行程でエンジン１１が発生させるトルクを増大させる。また、電動コンプレッサ１４は、エンジン１１の空転状態において圧縮空気を気筒１１１〜１１４内に供給する。このような構成により、電動コンプレッサ１４は、ピストンが気筒１１１〜１１４を圧縮する際の抵抗を増大させるので、エンジン１１の空転状態における制動力を向上させることができる。このとき、電動コンプレッサ１４は、高い応答性により即座に制動力を高めることができる。

発電機１６は、発電可能なモータである。発電機１６は、エンジン１１の空転状態においてクランクシャフト１１５の回転を電力に変換することにより回生電力を生成する。発電機１６は、例えば、クランクシャフト１１５に取り付けられている。発電機１６は、他にクランクシャフト１１５にベルトを介して取り付けられてもよいし、車両の車輪の車軸やプロペラシャフトと同軸に、又はベルトを介してこれらと平行に取り付けられていてもよい。電池１７は、発電機１６が生成した回生電力を蓄える。電池１７は、電動コンプレッサ１４へ電力を供給する。

バルブ１８は、電動コンプレッサ１４を経由しないバイパス路に配置され、空気がバイパス路を通過するか否かを切り替える。バイパス路は、チャージエアクーラ１３の下流で吸気路が分岐する分岐点において開始し、チャージエアクーラ１５に到達する前に吸気路が合流する合流点において終了する。

減速装置１００は、エンジン１１の空転状態において制動力を向上させるために電動コンプレッサ１４を駆動させる。このとき、発電機１６は、回生電力を生成するので、電池１７の残量が少ない場合であっても、電動コンプレッサ１４を駆動させることができる。

[減速装置の機能的構成]
図２は、減速装置１００の機能的構成を示す図である。減速装置１００は、電池１７、センサ１９、インジェクションノズル２０、電動コンプレッサ１４、圧縮開放ブレーキ機構２１、記憶部２２及び制御部２３を備える。センサ１９は、運転者がブレーキペダル（不図示）を踏み込んだ程度を示す踏み込みレベルを検出する。

例えば、センサ１９は、運転者がブレーキペダルを踏みこむ力を測定する圧力センサである。センサ１９は、運転者がブレーキペダルを踏みこむことによりブレーキペダルにおける基準点が移動した変位量を測定してもよい。ブレーキペダルは、例えば、フットブレーキを作動するためのブレーキペダルとは別に設けられる。一方、ブレーキペダルは、フットブレーキ用のブレーキペダルと兼用であってもよい。

インジェクションノズル２０は、気筒１１１〜１１４内に燃料を噴射する。圧縮開放ブレーキ機構２１は、空転状態において気筒１１１〜１１４内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに空気を気筒１１１〜１１４内から排出させる。所定位置は、好ましくは上死点付近である。圧縮開放ブレーキ機構２１は、電磁弁及び油圧系を備え、気筒１１１〜１１４の排出口のエンジンバルブを開くことにより、ピストンの圧縮行程において圧縮された空気を気筒１１１〜１１４から排出する。圧縮開放ブレーキ機構２１が、圧縮された空気を排出することにより、気筒１１１〜１１４内の空気が膨張しようとする力が失われる。その結果、圧縮開放ブレーキ機構２１は、膨張行程において制動力を増加させることができる。

記憶部２２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。記憶部２２は、制御部２３を機能させるための各種プログラムや各種データを記憶する。制御部２３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成される。制御部２３は、記憶部２２とともに、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）に設けられている。制御部２３は、記憶部２２に記憶されている各種プログラムを実行することにより、取得部２３１、検出部２３２、燃焼制御部２３３、供給制御部２３４及び排出制御部２３５として機能する。

取得部２３１は、電池１７の残量を取得する。例えば、取得部２３１は、電池１７の電圧を測定することにより、電池１７の残量を取得する。検出部２３２は、センサ１９が測定した踏み込みレベルを検出する。例えば、検出部２３２は、センサ１９が測定したブレーキペダルにかかる力を踏み込みレベルとして検出する。検出部２３２は、センサ１９が測定した、ブレーキペダルの基準点が移動した変位量を踏み込みレベルとして検出してもよい。

燃焼制御部２３３は、インジェクションノズル２０により気筒１１１〜１１４内に燃料を噴射する。例えば、燃焼制御部２３３は、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいる場合に、気筒１１１〜１１４内に燃料を噴射することにより、クランクシャフト１１５の回転によるトルクを増大させる。一方、燃焼制御部２３３は、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいない場合に、気筒１１１〜１１４内に燃料を噴射せずにクランクシャフト１１５を回転させる空転状態とする。

供給制御部２３４は、空転状態において、電動コンプレッサ１４により圧縮した圧縮空気を気筒１１１〜１１４へ供給するか否かを制御する。例えば、供給制御部２３４は、空転状態において電池１７の残量が閾値以上である場合に、この圧縮空気を気筒１１１〜１１４内に供給させる。このとき、供給制御部２３４は、バルブ１８を閉じることにより、バイパス路のバルブ１８の位置において空気を通過させない。閾値は、例えば、電池残量が満充電状態であることを示す値である。閾値は、運転者が予め設定してもよい。このような構成により、供給制御部２３４は、電池１７の残量が少なくなり過ぎることを防ぎつつ、エンジンブレーキの制動力を向上させることができる。

特に、電池１７が満充電状態である場合には、発電機１６が生成した回生電力を電池１７に蓄えることができない。そこで、供給制御部２３４は、電池１７が満充電状態である場合に、回生電力を用いて電動コンプレッサ１４を駆動させることにより、エンジン１１の空転状態における制動力を増大させるために回生電力を有効利用することができる。

一方、供給制御部２３４は、空転状態において電池１７の残量が閾値未満である場合に、電動コンプレッサ１４を駆動させない。このとき、供給制御部２３４は、電動コンプレッサ１４を経由しないバイパス路に配置されたバルブ１８を開き、ターボチャージャ１２から供給される空気を、バイパス路を介して気筒１１１〜１１４内へ供給させる。供給制御部２３４は、電池１７の残量が閾値未満である場合に、電動コンプレッサ１４を駆動させずに電池１７の残量を維持することを優先することができる。

また、供給制御部２３４は、検出部２３２が検出したブレーキペダルの踏み込みレベルが閾値以上である場合に、電動コンプレッサ１４により圧縮した空気を気筒１１４内に供給させてもよい。閾値は、運転者が通常のエンジンブレーキよりも強いブレーキをかけることを意図していることを識別するための値である。一方、供給制御部２３４は、検出部２３２が検出した踏み込みレベルが閾値未満である場合に、空転状態において、電動コンプレッサ１４を経由しないバイパス路を介して気筒１１１〜１１４内へターボチャージャ１２から供給される空気を供給させてもよい。また、運転者が車両のインストゥルメントパネル（不図示）のスイッチを操作することにより、空転状態において電動コンプレッサ１４を駆動させるか否かを指定してもよい。

排出制御部２３５は、空転状態において圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させることにより、気筒１１１〜１１４内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに気筒１１１〜１１４内から空気を排出させる。例えば、排出制御部２３５は、運転者が車両のインストゥルメントパネルにおいて圧縮開放ブレーキのスイッチをＯＮに指定した場合に、空転状態において圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させる。一方、排出制御部２３５は、運転者が圧縮開放ブレーキのスイッチをＯＦＦに指定した場合に、空転状態において圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させない。

排出制御部２３５は、供給制御部２３４が空転状態において電動コンプレッサ１４により圧縮した圧縮空気を気筒１１１〜１１４へ供給した場合に、圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させてもよい。排出制御部２３５は、気筒１１１〜１１４内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに電動コンプレッサ１４が供給した圧縮空気を気筒１１１〜１１４内から排出させる。このような構成により、排出制御部２３５は、電動コンプレッサ１４により空転状態の圧縮行程における制動力を向上させるとともに、圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させることにより気筒１１１〜１１４内の空気が膨張しようとする力を失わせるので、空転状態の膨張行程における制動力を向上させることができる。

［減速装置による減速処理］
図３は、減速装置１００による減速の処理手順を示したフローチャートである。この処理手順は、例えば、運転者がアクセルペダルの踏み込んでいる状態においてアクセルペダルから足を離すアクセルオフ操作を行ったときに開始する。まず、燃焼制御部２３３は、気筒１１１〜１１４内への燃料の噴射を停止させる（Ｓ１０１）。

次に、発電機１６は、クランクシャフト１１５の回転を電力に変換することにより回生電力を生成する（Ｓ１０２）。供給制御部２３４は、取得部２３１が取得した電池１７の残量が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。供給制御部２３４は、取得部２３１が取得した電池１７の残量が閾値以上である場合に（Ｓ１０３のＹＥＳ）、電動コンプレッサ１４により圧縮した空気を気筒１１１〜１１４内に供給させる（Ｓ１０４）。

排出制御部２３５は、運転者が車両のインストゥルメントパネルにおいて圧縮開放ブレーキのスイッチをＯＮに指定しているか否かを判定する（Ｓ１０５）。排出制御部２３５は、運転者が圧縮開放ブレーキのスイッチをＯＮに指定していると判定した場合に（Ｓ１０５のＹＥＳ）、圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させることにより、ピストンの圧縮行程において気筒１１１〜１１４内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに気筒１１１〜１１４内から空気を排出させる（Ｓ１０６）。

供給制御部２３４は、電池１７の残量が閾値未満である場合に（Ｓ１０３のＮＯ）、電動コンプレッサ１４を経由しないバイパス路に配置されたバルブ１８を開き、バイパス路を介して気筒１１１〜１１４内へ空気を供給させ、Ｓ１０５の判定に移る。排出制御部２３５は、Ｓ１０５の判定において運転者が圧縮開放ブレーキのスイッチをＯＦＦに指定していると判定した場合に（Ｓ１０５のＮＯ）、圧縮開放ブレーキ機構２１を作動させず、処理を終了する。

本実施形態によれば、供給制御部２３４は、空転状態において、電池１７が供給する電力を用いて、電動コンプレッサ１４により圧縮した空気を気筒１１１〜１１４内に供給する。このような構成により、供給制御部２３４は、ピストンが気筒１１１〜１１４を圧縮する際に受ける抵抗を増大させるので、エンジンブレーキの制動力を向上させることができる。このとき、供給制御部２３４は、電動コンプレッサ１４の高い応答性により制動力を即座に向上させることができる。また、発電機１６が回生電力を生成することにより、供給制御部２３４は、電池１７の残量が少ない場合であっても、電動コンプレッサ１４を駆動させることが可能になる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１１ エンジン
１２ ターボチャージャ
１３ チャージエアクーラ
１４ 電動コンプレッサ
１５ チャージエアクーラ
１６ 発電機
１７ 電池
１８ バルブ
１９ センサ
２０ インジェクションノズル
２１ 圧縮開放ブレーキ機構
２２ 記憶部
２３ 制御部
１００ 減速装置
１１１ 気筒
１１２ 気筒
１１３ 気筒
１１４ 気筒
１１５ クランクシャフト
２３１ 取得部
２３２ 検出部
２３３ 燃焼制御部
２３４ 供給制御部
２３５ 排出制御部

Claims (6)

1. エンジンの気筒内に燃料を噴射する燃焼制御部と、
   前記燃焼制御部が前記気筒内に燃料を噴射することなくクランクシャフトが回転する空転状態において前記クランクシャフトの回転により回生電力を生成する発電機と、
   前記回生電力を蓄える電池と、
   前記空転状態において、前記電池が供給する電力を用いて、圧縮した空気を前記気筒内に供給する電動コンプレッサと、
   を備える減速装置。
2. 前記空転状態において前記気筒内の上死点側における所定位置にピストンが達したときに前記電動コンプレッサにより供給された空気を前記気筒内から排出させる排出制御部をさらに備える、
   請求項１に記載の減速装置。
3. ブレーキペダルの踏み込みレベルを検出する検出部と、
   前記踏み込みレベルが閾値未満である場合に、前記空転状態において前記電動コンプレッサを経由しないバイパス路を介して前記気筒内へ空気を供給させ、前記踏み込みレベルが前記閾値以上である場合に、前記電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給させる供給制御部とをさらに備える、
   請求項１又は２に記載の減速装置。
4. 前記電池の残量を取得する取得部と、
   前記空転状態において前記残量が閾値未満である場合に、前記電動コンプレッサを経由しないバイパス路を介して前記気筒内へ空気を供給させ、前記空転状態において前記残量が閾値以上である場合に、前記電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給させる供給制御部とをさらに備える、
   請求項１又は２に記載の減速装置。
5. 前記供給制御部は、前記空転状態において前記残量が満充電を示す値である場合に、前記電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給させる、
   請求項４に記載の減速装置。
6. エンジンの気筒内に燃料を噴射することなくクランクシャフトが回転する空転状態において前記クランクシャフトの回転により回生電力を生成するステップと、
   前記回生電力を電池に蓄えるステップと、
   前記空転状態において、前記電池が供給する電力を用いて、電動コンプレッサにより圧縮した空気を前記気筒内に供給するステップと、
   を備える減速方法。

Images