JP6648598B2 - Internal combustion engine system - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関システムに関し、詳しくはスーパーチャージャを備える内燃機関システムに関する。   The present invention relates to an internal combustion engine system, and more particularly, to an internal combustion engine system including a supercharger.

従来、内燃機関システムとして、内燃機関及びモータージェネレータの両方によって駆動可能なスーパーチャージャを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には特許文献１には、モータージェネレータの回転軸に固定支持されるとともにスーパーチャージャの入力軸にベルトを介して接続された第１プーリと、モータージェネレータの回転軸に相対回転自在に支持されるとともに内燃機関の出力軸にベルトを介して接続された第２プーリと、第１プーリと第２プーリとの間に配置されて両者の接続、切断を行うエンジン用クラッチとを備えるスーパーチャージャが開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an internal combustion engine system including a supercharger that can be driven by both an internal combustion engine and a motor generator (for example, see Patent Document 1). Specifically, Patent Document 1 discloses a first pulley fixedly supported on a rotating shaft of a motor generator and connected to an input shaft of a supercharger via a belt, and rotatably supported on a rotating shaft of the motor generator. A supercharger including a second pulley connected to an output shaft of the internal combustion engine via a belt, and an engine clutch disposed between the first pulley and the second pulley for connecting and disconnecting the two. Is disclosed.

特開２０１４−１９４２０９号公報JP 2014-194209 A

しかしながら、特許文献１の技術では、第１プーリ及び第２プーリのプーリ比が変更できないので、内燃機関の動力がモータージェネレータに伝達された場合に、モータージェネレータの回転数が許容回転数を超える可能性がある。   However, in the technique of Patent Document 1, since the pulley ratio of the first pulley and the second pulley cannot be changed, the rotation speed of the motor generator may exceed the allowable rotation speed when the power of the internal combustion engine is transmitted to the motor generator. There is.

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、モータージェネレータの回転数が許容回転数を超えることを抑制できる内燃機関システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine system that can suppress the rotation speed of a motor generator from exceeding an allowable rotation speed.

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の吸気通路の吸気を過給するスーパーチャージャと、モータージェネレータと、を備える内燃機関システムにおいて、前記スーパーチャージャに接続されたサンギアと、前記モータージェネレータに接続されたリングギアと、前記サンギア及び前記リングギアに係合するとともに前記内燃機関に接続されたキャリアギアと、を有する遊星歯車装置と、制御装置と、前記制御装置に制御されて断状態から接状態に変化することで前記スーパーチャージャの回転を停止させるクラッチと、を備え、前記制御装置は、前記内燃機関の動力が前記遊星歯車装置を介して前記モータージェネレータに伝達された場合において、前記モータージェネレータの回転数が予め設定された許容回転数よりも低い所定回転数以上になった場合に、前記クラッチを半接状態に制御するように構成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine system according to the present invention includes an internal combustion engine, a supercharger that supercharges intake air in an intake passage of the internal combustion engine, and a motor generator. A planetary gear unit having a sun gear connected to the motor generator, a ring gear connected to the motor generator, and a carrier gear engaged with the sun gear and the ring gear and connected to the internal combustion engine; and a control device. A clutch that stops the rotation of the supercharger by changing from a disconnected state to a contact state under the control of the control device, wherein the control device controls the power of the internal combustion engine via the planetary gear device. When transmitted to the motor generator, the rotation speed of the motor generator is predicted. If it becomes lower than a predetermined rotational speed than the set allowable speed, characterized in that it is configured to control the clutch in the semi-contact state.

本発明によれば、上記のようにモータージェネレータの回転数が所定回転数以上になった場合に、上記のようにクラッチが半接状態に制御されることで、キャリアギアを介してサンギアに接続しているリングギアの回転数の上昇を抑制することができる。これにより、モータージェネレータの回転数が許容回転数を超えることを抑制することができる。 According to the present invention, when the rotation speed of the motor generator as described above exceeds a predetermined rotational speed, that the clutch as described above is controlled in a semi-contact state, connected to the sun gear via the carrier gear It is possible to suppress an increase in the rotation speed of the ring gear. Thus, it is possible to suppress the rotation speed of the motor generator from exceeding the allowable rotation speed.

また、上記のようにモータージェネレータの回転数が許容回転数を超えることが抑制さ
れているので、モータージェネレータの常用回転数を高めに設定することができる。これにより、モータージェネレータの回生発電効率を向上させることができる。また、モータージェネレータで内燃機関を発進させる場合の発進過渡トルクを大きくすることができる。これにより、トランスミッションのギア比を小さくすることができるので、高速走行時に内燃機関の回転数を低くすることができ、燃費を向上させることができる。 Further, since the rotation speed of the motor generator is suppressed from exceeding the allowable rotation speed as described above, the normal rotation speed of the motor generator can be set higher. Thereby, the regenerative power generation efficiency of the motor generator can be improved. In addition, the starting transient torque when the internal combustion engine is started by the motor generator can be increased. As a result, the gear ratio of the transmission can be reduced, so that the rotation speed of the internal combustion engine can be reduced during high-speed running, and fuel efficiency can be improved.

本発明によれば、モータージェネレータの回転数が許容回転数を超えることを抑制できる。また本発明によれば、燃費を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the rotation speed of the motor generator from exceeding the allowable rotation speed. Further, according to the present invention, fuel efficiency can be improved.

実施形態に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating an overall configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment. 実施形態に係る内燃機関システムの遊星歯車装置とその周辺構成を拡大して模式的に示す拡大概略図である。FIG. 1 is an enlarged schematic diagram schematically showing, in an enlarged manner, a planetary gear device of an internal combustion engine system according to an embodiment and a peripheral configuration thereof. 図３（ａ）は通常時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。図３（ｂ）は加速時や高負荷時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic diagram illustrating the operation of the internal combustion engine system in a normal state. FIG. 3B is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system at the time of acceleration or high load. 図４（ａ）は減速時や低負荷時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。図４（ｂ）は始動時や発進時における内燃機関システムの動作を示す模式図である。FIG. 4A is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system at the time of deceleration or low load. FIG. 4B is a schematic diagram showing the operation of the internal combustion engine system at the time of starting or starting. 実施形態に係るクラッチ半接制御処理の効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining the effect of the clutch half-contact control process according to the embodiment.

以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関システム１について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように実際の製品から寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。   Hereinafter, an internal combustion engine system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Regarding the drawings, the dimensions are changed from the actual product so that the configuration is easy to understand, and the ratio of the plate thickness, width, length, etc. of each member and each component does not necessarily match the ratio of the actual product. Not necessarily.

図１は、本実施形態に係る内燃機関システム１の全体構成を模式的に示す概略図である。この内燃機関システム１が搭載されている車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはバスやトラック等の大型車両を用いる。図１に示す内燃機関システム１は、内燃機関１０、スーパーチャージャ２０、モータージェネレータ３０、遊星歯車装置４０、及び制御装置５０を備えている。   FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an overall configuration of an internal combustion engine system 1 according to the present embodiment. Although the specific type of the vehicle on which the internal combustion engine system 1 is mounted is not particularly limited, a large vehicle such as a bus or a truck is used in the present embodiment. The internal combustion engine system 1 shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10, a supercharger 20, a motor generator 30, a planetary gear device 40, and a control device 50.

内燃機関１０の種類は特に限定されるものではなく、ディーゼル機関やガソリン機関等、種々の内燃機関を用いることができる。本実施形態では内燃機関１０の一例としてディーゼル機関を用いている。内燃機関１０の燃料噴射量や燃料噴射時期等は、制御装置５０によって制御されている。   The type of the internal combustion engine 10 is not particularly limited, and various internal combustion engines such as a diesel engine and a gasoline engine can be used. In the present embodiment, a diesel engine is used as an example of the internal combustion engine 10. The fuel injection amount and the fuel injection timing of the internal combustion engine 10 are controlled by the control device 50.

この制御装置５０は、制御部としての機能を有するＣＰＵや、ＣＰＵの動作に必要なプログラムや各種情報等を記憶する記憶部としての機能を有するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータを備えている。   The control device 50 includes a CPU having a function as a control unit, and a microcomputer including a ROM, a RAM, and the like having a function as a storage unit for storing programs necessary for the operation of the CPU, various information, and the like.

スーパーチャージャ２０は、内燃機関１０の吸気通路６０に配置されており、吸気通路６０の吸気（空気）を過給する機械式の過給機である。本実施形態に係るスーパーチャージャ２０は、一例として、ロータ２１ａ、ロータ２１ｂ、及びロータ回転軸２２を備えており、ロータ回転軸２２が回転するとロータ２１ａ及びロータ２１ｂが回転して、吸気通路６０の吸気を過給する構成となっている。すなわち、本実施形態に係るスーパーチャージャ２０は、リショルム式のスーパーチャージャである。   The supercharger 20 is disposed in the intake passage 60 of the internal combustion engine 10 and is a mechanical supercharger that supercharges intake air (air) in the intake passage 60. The supercharger 20 according to the present embodiment includes, as an example, a rotor 21a, a rotor 21b, and a rotor rotation shaft 22. When the rotor rotation shaft 22 rotates, the rotor 21a and the rotor 21b rotate, and the intake passage 60 is closed. The intake air is supercharged. In other words, the supercharger 20 according to the present embodiment is a Resholm-type supercharger.

また、本実施形態に係るスーパーチャージャ２０は、クラッチ２３を備えている。このクラッチ２３は、制御装置５０に制御されることで、断状態（切断された状態）と、接状態（接続された状態）と、半接状態（クラッチ２３が滑りながら接続する、いわゆる半クラッチ状態）との間で変化する。このクラッチ２３は、断状態の場合にはロータ回転軸２２の回転を許容し、接状態の場合にはロータ回転軸２２の回転を停止させるように構成されている。これにより、クラッチ２３が断状態から接状態に変化することでスーパーチャージャ２０の過給は停止される。また、クラッチ２３が半接状態になった場合、ロータ回転軸２２は、断状態の場合よりも回転抵抗が多い状態で回転する。   The supercharger 20 according to the present embodiment includes a clutch 23. The clutch 23 is controlled by the control device 50 so that a disconnected state (disconnected state), a connected state (connected state), and a half-connected state (so-called half clutch in which the clutch 23 is connected while sliding). State). The clutch 23 is configured to allow the rotation of the rotor rotation shaft 22 in the disconnected state and to stop the rotation of the rotor rotation shaft 22 in the engaged state. Thereby, the supercharging of the supercharger 20 is stopped by changing the clutch 23 from the disconnected state to the connected state. Further, when the clutch 23 is in the semi-contact state, the rotor rotation shaft 22 rotates with a higher rotational resistance than in the disconnected state.

また、本実施形態に係る内燃機関システム１は、吸気通路６０のスーパーチャージャ２０よりも上流側の吸気をスーパーチャージャ２０をバイパスさせて吸気通路６０のスーパーチャージャ２０よりも下流側に流動させるバイパス通路６１と、制御装置５０の指示を受けてバイパス通路６１を開閉するバイパスバルブ６２とを備えている。制御装置５０は、所定の条件が満たされた場合に、バイパスバルブ６２を開弁させる。これにより、スーパーチャージャ２０よりも上流側の吸気はバイパスバルブ６２を通過して、スーパーチャージャ２０よりも下流側に流動する（すなわち、スーパーチャージャ２０をバイパスする）。なお、本実施形態に係る制御装置５０は、スーパーチャージャ２０の回転を停止させる場合（すなわち過給を停止させる場合）に、バイパスバルブ６２を開弁させる。   Further, the internal combustion engine system 1 according to the present embodiment has a bypass passage in which intake air upstream of the supercharger 20 in the intake passage 60 is caused to bypass the supercharger 20 and flow downstream of the supercharger 20 in the intake passage 60. 61, and a bypass valve 62 that opens and closes the bypass passage 61 in response to an instruction from the control device 50. The control device 50 opens the bypass valve 62 when a predetermined condition is satisfied. Thereby, the intake air upstream of the supercharger 20 passes through the bypass valve 62 and flows downstream of the supercharger 20 (that is, bypasses the supercharger 20). The control device 50 according to the present embodiment opens the bypass valve 62 when stopping the rotation of the supercharger 20 (that is, when stopping the supercharging).

モータージェネレータ３０は、バッテリ（図示せず）に電気的に接続されている。モータージェネレータ３０の回転動作は制御装置５０が制御する。モータージェネレータ３０のモータ回転軸３１は、後述する遊星歯車装置４０に接続している。モータージェネレータ３０がバッテリの電力を用いて回転した場合、モータージェネレータ３０の動力は遊星歯車装置４０に伝達される。一方、遊星歯車装置４０の回転によってモータージェネレータ３０が回転した場合、モータージェネレータ３０は回生発電を行う。この回生発電で生じた電力はバッテリに充電される。   Motor generator 30 is electrically connected to a battery (not shown). The control device 50 controls the rotation operation of the motor generator 30. The motor rotation shaft 31 of the motor generator 30 is connected to a planetary gear device 40 described later. When the motor generator 30 rotates using the power of the battery, the power of the motor generator 30 is transmitted to the planetary gear device 40. On the other hand, when the motor generator 30 is rotated by the rotation of the planetary gear device 40, the motor generator 30 performs regenerative power generation. The electric power generated by this regenerative power generation is charged in the battery.

また、本実施形態に係るモータージェネレータ３０は、通常時には、制御装置５０によって指示されたトルク指示値のトルクを発生するように回転する。また制御装置５０は、モータージェネレータ３０に対して、通常時とは逆回転方向のトルク指示値を送信することで、モータージェネレータ３０に対して励磁ブレーキをかける。   In addition, the motor generator 30 according to the present embodiment normally rotates so as to generate the torque of the torque instruction value instructed by the control device 50. Further, control device 50 applies an excitation brake to motor generator 30 by transmitting a torque instruction value in the reverse rotation direction to the normal direction to motor generator 30.

図２は、内燃機関システム１の遊星歯車装置４０とその周辺構成を拡大して模式的に示す拡大概略図である。遊星歯車装置４０は、サンギア４１、キャリアギア４２（これは複数個存在している）、及びリングギア４３を備えている。サンギア４１は遊星歯車装置４０の中央で回転するギアである。リングギア４３は遊星歯車装置４０の外周部で回転するギアである。キャリアギア４２は、サンギア４１とリングギア４３との間の部分に配置されており、サンギア４１及びリングギア４３に係合し、自転しながらサンギア４１の周囲を公転するギアである。   FIG. 2 is an enlarged schematic diagram schematically showing the planetary gear device 40 of the internal combustion engine system 1 and its peripheral configuration in an enlarged manner. The planetary gear device 40 includes a sun gear 41, a carrier gear 42 (a plurality thereof), and a ring gear 43. The sun gear 41 is a gear that rotates at the center of the planetary gear device 40. The ring gear 43 is a gear that rotates around the outer periphery of the planetary gear device 40. The carrier gear 42 is arranged at a portion between the sun gear 41 and the ring gear 43, is a gear that engages with the sun gear 41 and the ring gear 43, and revolves around the sun gear 41 while rotating.

サンギア４１には、スーパーチャージャ２０が接続されている。具体的には本実施形態においては、一例として、スーパーチャージャ２０のロータ回転軸２２がサンギア４１の回転中心部に接続している。   The supercharger 20 is connected to the sun gear 41. Specifically, in the present embodiment, as an example, the rotor rotation shaft 22 of the supercharger 20 is connected to the rotation center of the sun gear 41.

リングギア４３には、モータージェネレータ３０が接続されている。具体的には本実施形態においては、一例として、モータージェネレータ３０のモータ回転軸３１とリングギア４３の外周歯との間にリングギア接続機構７０（これは歯車機構によって構成されている）が配置されており、モータージェネレータ３０はリングギア接続機構７０を介してリングギア４３に接続している。   The motor generator 30 is connected to the ring gear 43. Specifically, in the present embodiment, as an example, a ring gear connection mechanism 70 (which is constituted by a gear mechanism) is arranged between the motor rotation shaft 31 of the motor generator 30 and the outer peripheral teeth of the ring gear 43. The motor generator 30 is connected to the ring gear 43 via a ring gear connection mechanism 70.

キャリアギア４２には、内燃機関１０が接続されている。具体的には本実施形態では、一例として、内燃機関１０の回転軸であるクランクシャフト１１が、キャリアギア接続機構８０を介してキャリアギア４２に接続している。キャリアギア接続機構８０の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として、第１プーリ８１、第２プーリ８２、動力伝達ベルト８３、及び接続部材８４を備えている。   The internal combustion engine 10 is connected to the carrier gear 42. Specifically, in the present embodiment, as an example, the crankshaft 11 that is the rotation shaft of the internal combustion engine 10 is connected to the carrier gear 42 via the carrier gear connection mechanism 80. Although the specific configuration of the carrier gear connection mechanism 80 is not particularly limited, the present embodiment includes, for example, a first pulley 81, a second pulley 82, a power transmission belt 83, and a connection member 84.

第１プーリ８１は、クランクシャフト１１の先端部に接続されている。動力伝達ベルト８３は、第１プーリ８１及び第２プーリ８２に巻き掛けられている。接続部材８４は第２プーリ８２の回転中心と各々のキャリアギア４２の回転中心とを接続している。内燃機関１０のクランクシャフト１１の回転動力は、第１プーリ８１、動力伝達ベルト８３、第２プーリ８２及び接続部材８４を介して、各々のキャリアギア４２に伝達される。   The first pulley 81 is connected to a tip of the crankshaft 11. The power transmission belt 83 is wound around the first pulley 81 and the second pulley 82. The connection member 84 connects the rotation center of the second pulley 82 and the rotation center of each carrier gear 42. The rotational power of the crankshaft 11 of the internal combustion engine 10 is transmitted to each carrier gear 42 via a first pulley 81, a power transmission belt 83, a second pulley 82, and a connecting member 84.

続いて内燃機関システム１の動作について、図３及び図４を用いて説明する。図３（ａ）は、通常時における内燃機関システム１の動作を模式的に図示している。なお、本実施形態において、この通常時とは、具体的には、内燃機関１０の始動時や車両の発進時でない状態の時であり、且つ定常走行時（加速時や減速時でない走行時）や中負荷時（高負荷時や低負荷時でない負荷時）をいう。図３（ｂ）は、加速時や高負荷時における内燃機関システム１の動作を模式的に図示している。また図４（ａ）は、減速時や低負荷時における内燃機関システム１の動作を模式的に図示しており、図４（ｂ）は、始動時や発進時における内燃機関システム１の動作を模式的に図示している。   Next, the operation of the internal combustion engine system 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3A schematically illustrates the operation of the internal combustion engine system 1 in a normal state. In the present embodiment, the normal time is, specifically, a time when the internal combustion engine 10 is not started or when the vehicle is not started, and when the vehicle is running steadily (when the vehicle is not accelerating or decelerating). Or medium load (when the load is not high or low load). FIG. 3B schematically shows the operation of the internal combustion engine system 1 during acceleration or high load. 4A schematically shows the operation of the internal combustion engine system 1 at the time of deceleration or low load, and FIG. 4B shows the operation of the internal combustion engine system 1 at the time of starting or starting. This is schematically illustrated.

図３（ａ）に示すように、通常時において、制御装置５０は、クラッチ２３を断状態にし、またモータージェネレータ３０を停止させる。この場合、内燃機関１０の動力（Ｆ）は、遊星歯車装置４０のキャリアギア４２及びサンギア４１を介してスーパーチャージャ２０に伝達される。すなわち、この場合、内燃機関１０の動力のみによってスーパーチャージャ２０は駆動される。   As shown in FIG. 3A, in a normal state, the control device 50 puts the clutch 23 into the disengaged state and stops the motor generator 30. In this case, the power (F) of the internal combustion engine 10 is transmitted to the supercharger 20 via the carrier gear 42 and the sun gear 41 of the planetary gear device 40. That is, in this case, the supercharger 20 is driven only by the power of the internal combustion engine 10.

図３（ｂ）に示すように、加速時や高負荷時において、制御装置５０は、クラッチ２３を断状態にし、またモータージェネレータ３０をバッテリの電力によって駆動させる。この場合、内燃機関１０の動力（Ｆ）は遊星歯車装置４０のキャリアギア４２及びサンギア４１を介してスーパーチャージャ２０に伝達され、モータージェネレータ３０の動力（Ｆ）は遊星歯車装置４０のリングギア４３、キャリアギア４２及びサンギア４１を介してスーパーチャージャ２０に伝達される。すなわち、この場合、内燃機関１０の動力に加えて、モータージェネレータ３０の動力によってスーパーチャージャ２０の回転がアシストされる。   As shown in FIG. 3B, at the time of acceleration or high load, control device 50 puts clutch 23 into the disengaged state and drives motor generator 30 with the electric power of the battery. In this case, the power (F) of the internal combustion engine 10 is transmitted to the supercharger 20 via the carrier gear 42 and the sun gear 41 of the planetary gear device 40, and the power (F) of the motor generator 30 is transmitted to the ring gear 43 of the planetary gear device 40. Is transmitted to the supercharger 20 via the carrier gear 42 and the sun gear 41. That is, in this case, the rotation of the supercharger 20 is assisted by the power of the motor generator 30 in addition to the power of the internal combustion engine 10.

図４（ａ）に示すように、減速時や低負荷時において、制御装置５０は、まずは、クラッチ２３を接状態にする。なお、この場合、モータージェネレータ３０のバッテリの電力による駆動は停止されている。このようにクラッチ２３が接状態になることで、スーパーチャージャ２０の駆動は停止される（すなわち、過給は停止される）。また、制御装置５０はバイパスバルブ６２を開弁させる。これにより、スーパーチャージャ２０よりも上流側の吸気はバイパス通路６１を通過してスーパーチャージャ２０よりも下流側の吸気通路６０に流入して、内燃機関１０に供給される。   As shown in FIG. 4A, at the time of deceleration or low load, the control device 50 first brings the clutch 23 into the engaged state. In this case, driving of motor generator 30 by the electric power of the battery is stopped. The drive of the supercharger 20 is stopped (that is, the supercharging is stopped) by bringing the clutch 23 into the contact state in this manner. Further, the control device 50 opens the bypass valve 62. As a result, the intake air upstream of the supercharger 20 passes through the bypass passage 61, flows into the intake passage 60 downstream of the supercharger 20, and is supplied to the internal combustion engine 10.

また、図４（ａ）において、モータージェネレータ３０のバッテリの電力による駆動が停止した状態で、クラッチ２３が接状態になることでスーパーチャージャ２０の駆動が停止した場合、内燃機関１０の動力（Ｆ）は、遊星歯車装置４０のキャリアギア４２及びリングギア４３を介してモータージェネレータ３０に伝達される。これにより、モータージェネレータ３０は回生発電を行う。   In FIG. 4A, when the driving of the supercharger 20 is stopped by the clutch 23 being brought into contact with the driving of the motor generator 30 stopped by the electric power of the battery, the power (F ) Is transmitted to the motor generator 30 via the carrier gear 42 and the ring gear 43 of the planetary gear device 40. Thereby, the motor generator 30 performs regenerative power generation.

そして、制御装置５０は、図４（ａ）に示すように内燃機関１０の動力が遊星歯車装置４０を介してモータージェネレータ３０に伝達された状態で、モータージェネレータ３０の回転数が予め設定された許容回転数よりも低い所定回転数以上になった場合には、クラッチ２３を半接状態に制御する（以下、この制御処理を「クラッチ半接制御処理」と称する）。   Then, control device 50 sets the rotation speed of motor generator 30 in advance in a state where power of internal combustion engine 10 is transmitted to motor generator 30 via planetary gear device 40 as shown in FIG. When the rotation speed becomes equal to or higher than the predetermined rotation speed lower than the allowable rotation speed, the clutch 23 is controlled to be in the half-contact state (hereinafter, this control processing is referred to as “clutch half-connection control processing”).

具体的には、本実施形態に係る制御装置５０は、モータージェネレータ３０の回転数を検出する回転数センサ９０（図１に図示されている）の検出結果に基づいて、モータージェネレータ３０の回転数を取得する。そして、制御装置５０は、この取得されたモータージェネレータ３０の回転数が、予め記憶部（例えばＲＯＭ等）に記憶されている所定回転数（これは許容回転数よりも低い）以上になったか否かを判定し、この回転数が所定回転数以上になったと判定した場合に、クラッチ２３を半接状態に制御する。   Specifically, the control device 50 according to the present embodiment controls the rotation speed of the motor generator 30 based on the detection result of a rotation speed sensor 90 (shown in FIG. 1) that detects the rotation speed of the motor generator 30. To get. Then, control device 50 determines whether or not the obtained rotation speed of motor generator 30 is equal to or higher than a predetermined rotation speed (which is lower than an allowable rotation speed) stored in a storage unit (for example, a ROM or the like) in advance. Is determined, and when it is determined that the rotational speed is equal to or higher than the predetermined rotational speed, the clutch 23 is controlled to be in a half-contact state.

上記のクラッチ半接制御処理が行われることで、キャリアギア４２を介してサンギア４１に接続しているリングギア４３の回転数の上昇を抑制することができる。これにより、モータージェネレータ３０の回転数が許容回転数を超えることを抑制することができる。 By performing the clutch half- contact control process described above, it is possible to suppress an increase in the rotation speed of the ring gear 43 connected to the sun gear 41 via the carrier gear 42. Thereby, it is possible to suppress the rotation speed of motor generator 30 from exceeding the allowable rotation speed.

なお、この所定回転数は、許容回転数よりも小さい値であれば、その具体的な値は特に限定されるものではなく、例えば、実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、記憶部に記憶させておけばよい。なお、所定回転数の求め方の一例を挙げると、この所定回転数の値が小さいほど、許容回転数と所定回転数との差が大きくなるので、モータージェネレータ３０の回転数が許容回転数を超えることをより確実に抑制することができる。一方、所定回転数の値が大きいほど、より遅い時期にクラッチ２３を半接状態にすることができる。そこで、これらのバランスを考慮して、所定回転数として、適切な値を求めればよい。   As long as the predetermined rotation speed is a value smaller than the allowable rotation speed, the specific value is not particularly limited. For example, an appropriate value is obtained by an experiment, a simulation, or the like, and the storage unit is used. May be stored. In addition, as an example of a method of obtaining the predetermined rotation speed, the smaller the value of the predetermined rotation speed, the larger the difference between the allowable rotation speed and the predetermined rotation speed. Can be suppressed more reliably. On the other hand, as the value of the predetermined rotation speed is larger, the clutch 23 can be brought into the half-contact state at a later time. Therefore, in consideration of these balances, an appropriate value may be obtained as the predetermined rotation speed.

図４（ｂ）に示すように、始動時や発進時において、制御装置５０は、クラッチ２３を接状態にし、バイパスバルブ６２を開弁させる。このようにクラッチ２３が接状態になることで、スーパーチャージャ２０の駆動は停止される。しかしながら、バイパスバルブ６２が開弁するので、スーパーチャージャ２０よりも上流側の吸気はバイパス通路６１を通過してスーパーチャージャ２０よりも下流側の吸気通路６０に流入して、内燃機関１０に供給される。   As shown in FIG. 4B, at the time of starting or starting, the control device 50 puts the clutch 23 into a contact state and opens the bypass valve 62. The driving of the supercharger 20 is stopped when the clutch 23 is brought into the contact state in this manner. However, since the bypass valve 62 is opened, the intake air upstream of the supercharger 20 flows through the bypass passage 61 into the intake passage 60 downstream of the supercharger 20, and is supplied to the internal combustion engine 10. You.

また、制御装置５０は、始動時や発進時において、クラッチ２３を接状態にした後に、モータージェネレータ３０をバッテリの電力で駆動させる。この場合、モータージェネレータ３０の動力（Ｆ）は、遊星歯車装置４０のリングギア４３及びキャリアギア４２を介して内燃機関１０に伝達される。これにより、例えば内燃機関１０の始動時（つまり停止した状態の内燃機関１０を始動させる時）には、モータージェネレータ３０の動力によって内燃機関１０のクランキングを行って、内燃機関１０を始動させることができる。また、例えば車両の発進時には、モータージェネレータ３０によって内燃機関１０の回転をアシストすることができる。   Control device 50 drives motor generator 30 with the electric power of the battery after engaging clutch 23 at the time of starting or starting. In this case, the power (F) of the motor generator 30 is transmitted to the internal combustion engine 10 via the ring gear 43 and the carrier gear 42 of the planetary gear device 40. Thus, for example, when the internal combustion engine 10 is started (that is, when the stopped internal combustion engine 10 is started), the internal combustion engine 10 is cranked by the power of the motor generator 30 to start the internal combustion engine 10. Can be. Further, for example, when the vehicle starts, the rotation of the internal combustion engine 10 can be assisted by the motor generator 30.

続いて本実施形態の作用効果について説明する。まず、本実施形態によれば、モータージェネレータ３０の回転数が所定回転数（これは予め設定された許容回転数よりも低い値である）以上になった場合に、前述したクラッチ半接制御処理が実行されているので、リングギア４３の回転数の上昇を抑制して、モータージェネレータ３０の回転数が許容回転数を超えることを抑制することができる。   Subsequently, the operation and effect of the present embodiment will be described. First, according to the present embodiment, when the rotation speed of the motor generator 30 is equal to or higher than a predetermined rotation speed (which is a value lower than a preset allowable rotation speed), the clutch half-contact control process described above is performed. Is executed, it is possible to suppress an increase in the rotation speed of the ring gear 43 and suppress the rotation speed of the motor generator 30 from exceeding the allowable rotation speed.

このクラッチ半接制御処理の効果について図を用いて説明すると次のようになる。図５は、本実施形態に係るクラッチ半接制御処理の効果を説明するための模式図である。具体的には図５の縦軸は、モータージェネレータ３０の回転数（ＭＧ回転数）を示し、横軸は内燃機関１０の回転数（ＥＧ回転数）を示している。曲線１００は、本実施形態に係るクラッチ半接制御処理が行われた場合のモータージェネレータ３０の回転数の変化を模式的に示している。曲線２００は、本実施形態に係るクラッチ半接制御処理が行われない場合のモータージェネレータ（以下、比較例に係るモータージェネレータと称する）の回転数の変化を模式的に示している。   The effect of this half-clutch control process will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the effect of the clutch half-contact control process according to the present embodiment. Specifically, the vertical axis of FIG. 5 indicates the rotation speed of the motor generator 30 (MG rotation speed), and the horizontal axis indicates the rotation speed of the internal combustion engine 10 (EG rotation speed). A curve 100 schematically shows a change in the number of revolutions of the motor generator 30 when the clutch half-contact control process according to the present embodiment is performed. A curve 200 schematically shows a change in the rotation speed of a motor generator (hereinafter, referred to as a motor generator according to a comparative example) when the clutch half-contact control process according to the present embodiment is not performed.

曲線２００に示す比較例に係るモータージェネレータの場合、本実施形態に係るクラッチ半接制御処理を行わずにモータージェネレータの回転数が許容回転数（Ｒｍ）を超えることを抑制するために、モータージェネレータの常用回転数が低めに設定されている。そのため、曲線２００に示す比較例に係るモータージェネレータの場合、モータージェネレータの回転数は全体的に低めになっている。したがって、比較例に係るモータージェネレータの回生発電効率は良好とはいえない。また、比較例の場合、モータージェネレータの回転数が許容回転数（Ｒｍ）近傍になった場合に、モータージェネレータの回転に急ブレーキをかけているので、モータージェネレータの回転数が許容回転数（Ｒｍ）近傍になった後においてモータージェネレータの回転数は急激に減少している。この点においても、比較例に係るモータージェネレータの回生発電効率は良好とはいえない。   In the case of the motor generator according to the comparative example shown by the curve 200, in order to suppress the rotation speed of the motor generator from exceeding the allowable rotation speed (Rm) without performing the clutch half-contact control process according to the present embodiment, Is set to a lower value. Therefore, in the case of the motor generator according to the comparative example shown by the curve 200, the rotation speed of the motor generator is generally lower. Therefore, the regenerative power generation efficiency of the motor generator according to the comparative example is not good. In the case of the comparative example, when the rotation speed of the motor generator is close to the allowable rotation speed (Rm), rapid rotation is applied to the rotation of the motor generator. After that, the number of revolutions of the motor generator decreases rapidly. Also in this regard, the regenerative power generation efficiency of the motor generator according to the comparative example is not good.

これに対して曲線１００に示す本実施形態の場合、モータージェネレータ３０の回転数が許容回転数（Ｒｍ）よりも低い所定回転数（Ｒｔ）以上になった場合に、クラッチ２３が半接状態になることでモータージェネレータ３０の回転数の上昇が抑制されて、モータージェネレータ３０の回転数が許容回転数（Ｒｍ）を超えることが抑制されている。   On the other hand, in the case of the present embodiment shown by the curve 100, when the rotation speed of the motor generator 30 becomes equal to or higher than a predetermined rotation speed (Rt) lower than the allowable rotation speed (Rm), the clutch 23 is brought into a half-contact state. Accordingly, the increase in the rotation speed of the motor generator 30 is suppressed, and the rotation speed of the motor generator 30 is suppressed from exceeding the allowable rotation speed (Rm).

そして、本実施形態によれば、上記のようにモータージェネレータ３０の回転数が許容回転数を超えることが抑制されているので、モータージェネレータ３０の常用回転数を高めに設定することができる。これにより、モータージェネレータ３０の回生発電効率を向上させることができる。また、モータージェネレータ３０で内燃機関１０を発進させる場合の発進過渡トルクを大きくすることができる。これにより、トランスミッション（車両の変速機）のギア比を小さくすることができるので、高速走行時に内燃機関１０の回転数を低くすることができる。この結果、燃費を向上させることができる。   According to the present embodiment, since the rotation speed of motor generator 30 is suppressed from exceeding the allowable rotation speed as described above, the normal rotation speed of motor generator 30 can be set higher. Thereby, the regenerative power generation efficiency of motor generator 30 can be improved. Further, the starting transient torque when the internal combustion engine 10 is started by the motor generator 30 can be increased. As a result, the gear ratio of the transmission (the transmission of the vehicle) can be reduced, so that the rotation speed of the internal combustion engine 10 during high-speed running can be reduced. As a result, fuel efficiency can be improved.

また、本実施形態によれば、クラッチ２３が半接状態になることでモータージェネレータ３０の回転数が許容回転数を超えることを緩やかに抑制しているので、曲線１００に示すように、モータージェネレータ３０の回転数が所定回転数（Ｒｔ）以上になった場合であっても、モータージェネレータ３０の回転数が急激に減少することが抑制されている。この点においても、本実施形態によれば、モータージェネレータ３０の回生発電効率を向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, the clutch 23 is in the half-contact state, so that the rotation speed of the motor generator 30 is gently suppressed from exceeding the allowable rotation speed. Even when the rotation speed of the motor generator 30 becomes equal to or higher than the predetermined rotation speed (Rt), the rapid reduction of the rotation speed of the motor generator 30 is suppressed. Also in this regard, according to the present embodiment, the regenerative power generation efficiency of the motor generator 30 can be improved.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. Is possible.

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
２０ スーパーチャージャ
２３ クラッチ
３０ モータージェネレータ
４０ 遊星歯車装置
４１ サンギア
４２ キャリアギア
４３ リングギア
５０ 制御装置
６０ 吸気通路 Reference Signs List 1 internal combustion engine system 10 internal combustion engine 20 supercharger 23 clutch 30 motor generator 40 planetary gear device 41 sun gear 42 carrier gear 43 ring gear 50 control device 60 intake passage

Claims (1)

内燃機関と、前記内燃機関の吸気通路の吸気を過給するスーパーチャージャと、モータージェネレータと、を備える内燃機関システムにおいて、
前記スーパーチャージャに接続されたサンギアと、前記モータージェネレータに接続されたリングギアと、前記サンギア及び前記リングギアに係合するとともに前記内燃機関に接続されたキャリアギアと、を有する遊星歯車装置と、
制御装置と、
前記制御装置に制御されて断状態から接状態に変化することで前記スーパーチャージャの回転を停止させるクラッチと、を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関の動力が前記遊星歯車装置を介して前記モータージェネレータに伝達された場合において、前記モータージェネレータの回転数が予め設定された許容回転数よりも低い所定回転数以上になった場合に、前記クラッチを半接状態に制御するように構成されていることを特徴とする内燃機関システム。 An internal combustion engine, a supercharger that supercharges intake air in an intake passage of the internal combustion engine, and a motor generator,
A planetary gear device having a sun gear connected to the supercharger, a ring gear connected to the motor generator, and a carrier gear engaged with the sun gear and the ring gear and connected to the internal combustion engine;
A control device;
A clutch that stops the rotation of the supercharger by changing from a disconnected state to a connected state under the control of the control device,
The control device, when the power of the internal combustion engine is transmitted to the motor generator via the planetary gear device, the rotation speed of the motor generator is equal to or higher than a predetermined rotation speed lower than a predetermined allowable rotation speed An internal combustion engine system configured to control the clutch to be in a semi-contacted state when the engine is turned off.
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