渦輪復合系統的控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，出于能夠考慮到發動機的背壓上升引起的泵氣損失的增加造成的燃油消耗惡化和渦輪復合裝置的廢氣能量的回收實現的燃油消耗改善之間的折衷關系，而進行背壓控制及發電量控制，實現發動機的低燃油消耗運轉的目的，渦輪復合系統的控制裝置具備：渦輪增壓器(5)；渦輪發電機(7)；渦輪發電機(7)的發電量控制單元(51)；背壓控制單元(53)，控制發動機的背壓；發電模式設定單元(31)，將渦輪發電機設定為低燃油消耗模式；渦輪控制器(17)，在低燃油消耗模式時，基于通過用于使渦輪發電機(7)旋轉的背壓上升而產生的泵氣損失的增加和渦輪發電機(7)的廢氣能量的回收量之間的關系，以發動機(3)保持低燃油消耗運轉的方式控制發電量控制單元(51)及背壓控制單元(53)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及發動機的渦輪復合系統的控制裝置，特別涉及具備利用廢氣能量而旋轉的發電機(電動式渦輪復合裝置)的渦輪復合系統的控制裝置。
技術介紹
渦輪復合裝置是使車軸驅動力增加的裝置之一，眾所周知的是通過發動機的廢氣而使渦輪旋轉且將其輸出通過齒輪及接頭等而傳遞到曲軸的渦輪復合裝置、或使發電機旋轉而作為電能進行取出利用的渦輪復合裝置。作為該電動式渦輪復合裝置，例如，在專利文獻1(特開2008－175126號公報)中有所公開，當基于圖9說明概要時，具備：將從由渦輪01a和壓縮機01b構成的渦輪增壓器01的渦輪01a排出的廢氣的一部分或全部導入而進行能量回收的能量回收部010、對導入該能量回收部010的廢氣的比率調節自如的閥07、基于規定的控制圖對該閥07進行開閉控制的閥控制器08。另外，在專利文獻2(特開2010－190145號公報)且在該文獻的圖2中公開的是，具備：由電動機3m旋轉驅動而壓縮空氣且將壓縮空氣供給到內燃機7的電動壓縮機3、由通過來自內燃機7的廢氣而驅動的渦輪2t驅動發電機2g而發電的渦輪發電機2、儲蓄由渦輪發電機2產生的電且向電動壓縮機3供電的蓄電單元12的構成。進而，專利文獻3(特開平6－323158號公報)公開的是如下技術：在燃氣具有充分流速的排氣行程的前半行程中，通過第一排氣口將廢氣送入渦輪增壓器，由廢氣能量驅動渦輪增壓器而回收能量，在燃氣的流速下降了的排氣行程的后半行程中，通過第二排氣口將廢氣繞過渦輪增壓器送入能量回收裝置，對能量回收裝置的渦輪入口的背壓減小了的量的廢氣具有的能量進行回收，而使發動機輸出增大。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：特開2008－175126號公報專利文獻2：特開2010－190145號公報專利文獻3：特開平6－323158號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題電動式渦輪復合裝置(在渦輪增壓器的渦輪、壓縮機同軸上配置了馬達發電機的電動輔助渦輪的電力再生模式或渦輪發電機)需要通過比壓縮機負荷轉矩或電動機再生轉矩大的轉矩使渦輪旋轉，且在發動機廢氣上需要具有某種程度的壓力。因此，在電動式渦輪復合裝置的廢氣能量回收上存在發動機的背壓上升、泵氣損失增加而燃油消耗惡化的問題。因此，雖然通過渦輪復合裝置而回收廢氣能量，但與隨著背壓上升引起的泵氣損失而來的燃油消耗惡化具有相抵的關系，所以會導致渦輪復合裝置的效果下降。如上所述，專利文獻1、2公開的是將廢氣能量轉換為電能而回收廢氣能量的技術，但沒有記載考慮了與隨著背壓上升而來的發動機的泵氣損失的增加之間的折衷關系(二律背反關系)的發電機的輸出控制。另外，在專利文獻3中，如上所述，公開的是在排氣行程的前半行程和后半行程中分別使用排出廢氣的口，即使渦輪入口的背壓減小也可回收廢氣能量而使發動機輸出增大的技術，但必須形成兩個排氣口，會導致裝置的大型化，并且關于考慮了發動機的泵氣損失的增加和由渦輪發電機回收的能量量之間的折衷關系(二律背反關系)的發電機的輸出控制，沒有記載。因此，本專利技術是鑒于這種課題而完成的，其目的在于，提供一種渦輪復合系統的控制裝置，其考慮了發動機的背壓的上升引起的泵氣損失的增加造成的燃油消耗惡化和渦輪復合裝置的廢氣能量的回收實現的燃油消耗改善之間的折衷關系(二律背反關系)，而進行背壓控制及發電機的輸出控制，能夠實現發動機的低燃油消耗運轉。用于解決課題的技術方案本專利技術是為解決這種課題而完成的，提供一種渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，具備：渦輪增壓器，將向發動機的進氣進行增壓；渦輪發電機，利用來自發動機的廢氣進行旋轉；發電量控制單元，控制該渦輪發電機的發電量；背壓控制單元，通過使向廢氣渦輪導入的廢氣旁流或節流而控制從所述發動機排出的廢氣的背壓；發電模式設定單元，將所述渦輪發電機的發電量設定為低燃油消耗模式；渦輪控制器，在所述低燃油消耗模式時，基于通過用于使所述渦輪發電機旋轉的背壓上升而產生的泵氣損失的增加和所述渦輪發電機的廢氣能量的回收量之間的關系，以發動機保持低燃油消耗運轉的方式控制所述發電量控制單元及背壓控制單元。根據這種專利技術，渦輪控制器在低燃油消耗模式時，基于通過用于使渦輪發電機旋轉的背壓上升而產生的泵氣損失的增加和渦輪發電機的廢氣能量的回收量之間的關系，以發動機保持低燃油消耗運轉的方式，即，以至少渦輪發電機的廢氣能量的回收量超過泵氣損失的增加造成的燃油消耗增大量的方式控制所述發電量控制單元及背壓控制單元，由此能夠實現發動機的低燃油消耗運轉。另外，在本專利技術中，可以優選所述發電模式設定單元具有：最大再生模式、無再生模式及所述低燃油消耗模式，所述最大再生模式是對所述渦輪發電機的所發電力不加以限制地以最大容量進行再生動作的模式，所述無再生模式是使所述渦輪發電機的發電停止的模式，在未設定所述最大再生模式及無再生模式中的任一個的情況下設定所述低燃油消耗模式。根據該構成，渦輪發電機由于進行與所設定的運轉模式相應的發電控制，因此能夠控制為與儲蓄來自渦輪發電機的電力的蓄電池的蓄電狀態、或車輛的車內電力負荷狀態、或由發動機的曲軸驅動的交流發電機的發電狀態相應的發電量。另外，在本專利技術中，可以優選所述渦輪控制器具有與控制發動機的運轉的發動機控制器另外獨立的控制運算部及傳感器信號輸入部而構成。這樣，由于渦輪控制器(渦輪ECU)具有與控制發動機的運轉的發動機控制器(發動機ECU)另外獨立的控制運算部及傳感器信號輸入部而構成，因此在通過發動機控制器和通信例如CAN(ControllerAreaNetwork控制器區域網絡)通信而經由發動機控制器向渦輪控制器側轉發傳感器信號的情況、或利用發動機控制器側的運算結果而在渦輪控制器側進行運算處理的情況下，通過來自發動機控制器側的數據轉發周期，有可能在渦輪控制器側的控制運算上產生滯后，但是，通過具有獨自的控制運算部及傳感器信號輸入部，能夠消除這種滯后，且能夠實現追隨發動機負荷的波動的燃油消耗降低控制。進而，因為渦輪控制器具有與發動機控制器另外獨立的傳感器信號輸入部，所以能夠獨自地將精度良好(不會滯后)地檢測渦輪轉速或壓縮機的出口壓力的信號輸入，因為能夠掌握直到達到壓縮機的喘振的喘振邊界或直到達到過度旋轉的轉速邊界，所以比通過發動機控制器和通信而獲得的更能夠防止向過度旋轉或喘振的沖入。另外，在本專利技術中，可以優選所述渦輪控制器具有相對于所述背壓而預設定有與能夠保持低本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，具備：渦輪增壓器，將向發動機的進氣進行增壓；渦輪發電機，利用來自發動機的廢氣進行旋轉；發電量控制單元，控制該渦輪發電機的發電量；背壓控制單元，通過使向廢氣渦輪導入的廢氣旁流或節流而控制從所述發動機排出的廢氣的背壓；發電模式設定單元，將所述渦輪發電機的發電量設定為低燃油消耗模式；渦輪控制器，在所述低燃油消耗模式時，基于通過用于使所述渦輪發電機旋轉的背壓上升而產生的泵氣損失的增加和所述渦輪發電機的廢氣能量的回收量之間的關系，以發動機保持低燃油消耗運轉的方式控制所述發電量控制單元及背壓控制單元。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.04 JP 2013-2512491.一種渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，具備：
渦輪增壓器，將向發動機的進氣進行增壓；
渦輪發電機，利用來自發動機的廢氣進行旋轉；
發電量控制單元，控制該渦輪發電機的發電量；
背壓控制單元，通過使向廢氣渦輪導入的廢氣旁流或節流而控制從所述
發動機排出的廢氣的背壓；
發電模式設定單元，將所述渦輪發電機的發電量設定為低燃油消耗模
式；
渦輪控制器，在所述低燃油消耗模式時，基于通過用于使所述渦輪發電
機旋轉的背壓上升而產生的泵氣損失的增加和所述渦輪發電機的廢氣能量
的回收量之間的關系，以發動機保持低燃油消耗運轉的方式控制所述發電量
控制單元及背壓控制單元。
2.如權利要求1所述的渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，
所述發電模式設定單元具有：最大再生模式、無再生模式及所述低燃油
消耗模式，所述最大再生模式是對所述渦輪發電機的所發電力不加以限制地
以最大容量進行再生動作的模式，所述無再生模式是使所述渦輪發電機的發
電停止的模式，在未設定所述最大再生模式及無再生模式中的任一個的情況
下，設定所述低燃油消耗模式。
3.如權利要求1所述的渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，
所述渦輪控制器具有與控制發動機的運轉的發動機控制器另外獨立的
控制運算部及傳感器信號輸入部而構成。
4.如權利要求1所述的渦輪復合系統的控制裝置，其特征在于，
所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山下幸生，高柳恒，佐瀬遼，松尾淳，林力一，
申請(專利權)人：三菱重工業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP