DE112007001954B4

DE112007001954B4 - Elektrischer Auflader

Info

Publication number: DE112007001954B4
Application number: DE112007001954.9T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Nishida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2027-08-21
Also published as: WO2008029211A1; US8393152B2; JP4127304B2; JP2008063991A; US20090194044A1; DE112007001954T5

Abstract

Elektrischer Auflader, der einen Auflader (200), der eine Einlassluft einer Verbrennungsmaschine (100) durch Drehen des Aufladers (200) unter Verwendung eines Abgases der Verbrennungsmaschine (100) verdichtet, eine elektrische Drehmaschine, die einen Rotor (214), der mit einer Drehwelle des Aufladers (200) gekoppelt ist, hat, und eine Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240), die der elektrischen Drehmaschine ein Kältemittel zuführt, aufweist, wobei das Kältemittel ein Schmieröl der Verbrennungsmaschine (100) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240) eine Kühlsteuerungseinrichtung aufweist, die eine Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine zugeführt wird, gemäß einer Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) steuert, wobei die Kühlsteuerungseinrichtung die Kältemittelzufuhrmenge erhöht, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) erhöht, wobei die Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240) eine Kältemittelzufuhrpumpe (354) aufweist; sich ein Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe (354) ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Auflader und insbesondere auf einen elektrischen Auflader, bei dem ein elektrischer Motor (eine elektrische Drehmaschine), die den Auflader dreht, gekühlt wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Ein Auflader, der Luft verdichtet, die in eine Maschine durch eine Drehung eines Verdichterrads zuzuführen ist, und die verdichtete Luft der Maschine zuführt, um die Ausgangsleistung der Maschine zu verbessern, ist bekannt. Es ist ferner ein Auflader, der mit einer elektrischen Drehmaschine ausgestattet ist, die ein Drehmoment an das Verdichterrad anlegt, bekannt. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP 2005-90403 A offenbart beispielsweise eine Schmierungssteuerungsvorrichtung eines elektrischen Aufladers.
Die Schmierungssteuerungsvorrichtung des mit einem elektrischen Motor ausgestatteten Aufladers, die in der JP 2005-90403 A offenbart ist, schmiert und kühlt unter Verwendung eines Schmieröls, das in einer Turboeinheit zirkuliert, eine Drehwelle einer Turbine und eines Verdichters. Die Schmierungssteuerungsvorrichtung stellt die Menge eines Schmieröls mit der Antriebsdrehungsgeschwindigkeit eines Motors, der in dem Auflader vorgesehen ist, ein. Als ein Resultat kann verhindert werden, dass Öl ausläuft, und eine zuverlässige Schmierung kann durch Erhöhen der Menge eines Schmieröls realisiert werden, wenn sich der Motor, der in dem Auflader vorgesehen ist, mit einer hohen Geschwindigkeit dreht. Die Turboeinheit kann außerdem ausreichend gekühlt werden, da eine größere Menge Wärme von der Turboeinheit weggetragen wird. Wenn sich andererseits der Motor, der in dem Auflader vorgesehen ist, mit einer niedrigen Geschwindigkeit dreht, kann eine Erhöhung des Drehwiderstands aufgrund einer Viskosität des Schmieröls durch Reduzieren der Menge eines Schmieröls auf einen notwendigen Bereich, so, dass Mengen einer Schmierung und eines Kühlens sichergestellt sind, eingeschränkt werden.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP 2003-102147 A offenbart nebenbei bemerkt eine Kühlvorrichtung für einen allgemeinen Motor, der mit einem statorseitigen Kühlkanal, der den Stator des Motors kühlt, und einem rotorseitigen Kühlkanal, der den Rotor kühlt, versehen ist. Die Kühlvorrichtung umfasst ferner eine Verteilungseinrichtung, die eine Kühlflüssigkeit (ein Kältemittel) zwischen dem statorseitigen Kühlkanal und dem rotorseitigen Kühlkanal gemäß einem beliebigen Strömungsverhältnis verteilt. Die Verteilungseinrichtung ändert das Strömungsverhältnis zwischen dem statorseitigen Kühlkanal und dem rotorseitigen Kühlkanal gemäß der Rotordrehungsgeschwindigkeit. Als ein Resultat kann die Kühleffizienz der Kühlvorrichtung die Tatsache berücksichtigend verbessert werden, dass sich die Wärmeerzeugungscharakteristika des Rotors und des Stators gemäß der Drehungsgeschwindigkeit ändern.
Die Temperaturanstiegscharakteristika des Rotors des Motors, der in dem elektrischen Auflader vorgesehen ist, sind nicht nur durch die Rotordrehungsgeschwindigkeit bestimmt, sondern sind stark durch die Temperatur eines Abgases, das ein Turbinenrad, das mit dem Motor verbunden ist, dreht, beeinflusst. Wenn beispielsweise die Maschine bei einer niedrigen Drehungsgeschwindigkeit mit einer hohen Last betrieben wird, steigt die Rotortemperatur des Motors nicht sehr hoch an, da die Temperatur des Abgases von der Maschine niedrig ist, obwohl die Rotordrehungsgeschwindigkeit ansteigt.
Gemäß den Offenbarungen der JP 2005-90403 A und der JP 2003-102147 A wird die Zufuhrmenge des Kältemittels (Schmieröls) lediglich auf die Drehungsgeschwindigkeit (Rotordrehungsgeschwindigkeit) des Motors, der an dem Auflader vorgesehen ist, konzentriert gesteuert. Der Motor ist daher nicht fähig, sich effizient herunterzukühlen, da eine große Menge eines Schmieröls dem Motor selbst dann zugeführt wird, wenn der Rotor einen niedrigen Bedarf an einem Herunterkühlen hat, beispielsweise selbst wenn die Maschine mit einer niedrigen Drehungsgeschwindigkeit mit einer hohen Last in Betrieb ist. Als ein Resultat erhöht sich ein Energieverbrauch des Schmierölzufuhrmechanismus, wie zum Beispiel der Ölpumpe, unnötig, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verschlechtert sich. Wenn ein Schmieröl dem Motor ferner übermäßig zugeführt wird, wird der Drehwiderstand des Rotors unnötig erhöht. Von diesem Standpunkt aus verschlechtert sich ebenfalls die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2004 050 135 A1 , ist ein ein Turbolader mit einer elektrischen Rotationsmaschine bekannt, der ein Laufzeug aufweist, dessen Welle, die an ihrem einen Endabschnitt ein Turbinenrad, an ihrem anderen Endabschnitt ein Verdichterrad und an ihrem dazwischen liegenden Abschnitt einen Rotor der elektrischen Rotationsmaschine trägt, in einem Bereich zwischen dem einen Endabschnitt und dem dazwischen liegenden Abschnitt und in einem Bereich zwischen dem anderen Endabschnitt und dem dazwischen liegenden Abschnitt durch Lager abgestützt ist, die jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen.
Weitere Turbolader-Systeme für Verbrennungskraftmaschinen sind Gegenstand der DE 696 36 906 T2 , der US 2004/0237522 A1 , der WO 03/025364 A , der EP 1 348 848 A2 , JP 60-060219 A , der US 6,871,499 B1 und der DE 199 59 485 A1 .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft einen elektrischen Auflader, der mit einem elektrischen Motor, der den Auflader dreht, ausgestattet ist (auf den im Folgenden einfach als „Hilfsmotor” Bezug genommen ist), um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs zu verbessern, indem der Hilfsmotor mit einer erhöhten Effizienz gekühlt wird.
Ein erster Aspekt der Erfindung bezieht sich, gemäß Anspruch 1, auf einen elektrischen A5uflader, der einen Auflader, der eine Einlassluft einer Verbrennungsmaschine durch Drehen des Aufladers unter Verwendung eines Abgases der Verbrennungsmaschine verdichtet, eine elektrische Drehmaschine, die einen Rotor, der mit einer Drehwelle des Aufladers gekoppelt ist, hat, und eine Kältemittelzufuhrvorrichtung, die der elektrischen Drehmaschine ein Kältemittel zuführt, aufweist. Die Kältemittelzufuhrvorrichtung weist eine Kühlsteuerungseinrichtung, die eine Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine gemäß einer Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine zugeführt wird, steuert. Die Kühlsteuerungseinrichtung kann die Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine zugeführt wird, erhöhen, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine erhöht.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann, wenn die Rotordrehungsgeschwindigkeit der elektrischen Drehmaschine (das heißt des Hilfsmotors) hoch wird, jedoch die Rotortemperatur nicht sehr hoch ansteigt, das heißt, wenn die Maschine bei einer niedrigen Drehungsgeschwindigkeit mit einer hohen Last in Betrieb ist, eine unnötige Zufuhr des Kältemittels gestoppt werden. Es kann daher ein unnötiger Energieverbrauch der Kältemittelzufuhrvorrichtung eingeschränkt werden. Eine unnötige Erhöhung des Drehwiderstands des Hilfsmotors kann ferner verhindert werden. Als ein Resultat kann der elektrische Auflader effizient gekühlt werden, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs kann verbessert werden.
Die Kältemittelzufuhrvorrichtung hat eine Kältemittelzufuhrpumpe, und ein Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe zugeführt wird, erhöht sich, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine erhöht. Die Kühlsteuerungseinrichtung hat ein Strömungsratensteuerungsventil, das an einem Kältemittelzufuhrkanal, der sich von der Kältemittelzufuhrpumpe zu der elektrischen Drehmaschine erstreckt, vorgesehen ist, und das eine Strömungsrate des Kältemittels steuert.
Das Strömungsratensteuerungsventil ist ein Druckventil, das mechanisch geöffnet wird, sowie sich der Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe zugeführt wird, erhöht.
Die Kältemittelzufuhrvorrichtung kann somit mit einer einfachen Konfiguration durch eine Kombination der Kältemittelzufuhrpumpe (zum Beispiel einer Ölpumpe, die durch die Verbrennungsmaschine angetrieben ist), so dass sich der Auslassdruck gemäß einer Erhöhung der Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine erhöht, und des Druckventils (zum Beispiel eines mechanischen Druckventils), das geöffnet wird, sowie sich der Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe zugeführt wird, erhöht, realisiert sein.
Der Kältemittelzufuhrkanal ist in einen ersten Kanal, der gebildet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Lagerabschnitt der Drehwelle des Aufladers und dem Kältemittel zu ermöglichen, und einen zweiten Kanal, der gebildet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Rotor der elektrischen Drehmaschine und dem Kältemittel zu ermöglichen, aufgeteilt. Das Druckventil ist an dem zweiten Kanal vorgesehen.
Die Kühlsteuerungseinrichtung kann ferner die Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine zugeführt wird, erhöhen, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit und eine Last der Verbrennungsmaschine erhöhen.
Die Kältemittelzufuhrmenge kann somit geeignet gemäß der Abgastemperatur, die von der Drehungsgeschwindigkeit und der Last der Verbrennungsmaschine abhängt, gesteuert werden, und der Hilfsmotor des elektrischen Aufladers kann effizient gekühlt werden.
Die Kühlsteuerungseinrichtung kann ferner außerdem das Strömungsratensteuerungsventil und einen Steuerungsabschnitt, der den Öffnungsgrad des Strömungsratensteuerungsventils steuert, haben.
Das Strömungsratensteuerungsventil kann ein Öffnungsgradanpassungsventil sein, dessen Öffnungsgrad durch den Steuerungsabschnitt elektromagnetisch angepasst wird. Der Steuerungsabschnitt kann den Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils gemäß der Drehungsgeschwindigkeit und der Last der Verbrennungsmaschine anpassen.
Der Steuerungsabschnitt kann ferner den Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils anpassen, indem ein Öffnungsgradwert des Öffnungsgradanpassungsventils basierend auf der Drehungsgeschwindigkeit und der Last der Verbrennungsmaschine ausgerechnet wird.
Die Kältemittelzufuhrvorrichtung kann somit durch eine Kombination der Kältemittelzufuhrpumpe (zum Beispiel einer Ölpumpe, die durch die Verbrennungsmaschine angetrieben ist), so dass sich der Auslassdruck gemäß einer Erhöhung der Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine erhöht, und des Öffnungsgradanpassungsventils (zum Beispiel eines elektromagnetischen Öffnungsgradanpassungsventils), dessen Öffnungsgrad steuerbar ist, realisiert sein.
Das Kältemittel kann ein Schmieröl der Verbrennungsmaschine sein.
Das Druckventil kann geöffnet werden, wenn der Druck des Kältemittels in dem zweiten Kanal größer oder gleich einem vorbestimmten Druck ist. Der vorbestimmte Druck kann ferner ein Druck sein, bei dem das Druckventil beginnt, sich von einem geschlossenen Ventilzustand zu öffnen, und der vorbestimmte Druck kann sich von einem Druck unterscheiden, bei dem das Druckventil beginnt, sich von einem geöffneten Ventilzustand zu schließen.
Wenn somit die Rotordrehungsgeschwindigkeit ansteigt, jedoch der Temperaturanstieg des Rotors klein ist, das heißt, wenn die Maschine bei einer niedrigen Drehungsgeschwindigkeit mit einer hohen Last in Betrieb ist, kann die Zufuhr des Schmieröls (das heißt des Kältemittels) zu dem Rotor abgesperrt werden, während ein zuverlässiges Schmier- und Kühlverhalten sichergestellt werden kann, indem das Schmieröl dem Lagerabschnitt einer Ausgangswelle des Aufladers zugeführt wird.
Die Kältemittelzufuhrpumpe kann eine Ölpumpe sein, die durch eine Drehwelle der Verbrennungsmaschine angetrieben ist, um das Schmieröl auszugeben.
Indem die Ölpumpe, die durch die Drehwelle der Verbrennungsmaschine angetrieben ist, als die Kältemittelzufuhrpumpe verwendet ist, kann das Kältemittel unter Verwendung einer existierenden Ölpumpe zum Zuführen eines Schmieröls zu der Maschine dem elektrischen Auflader zugeführt werden, ohne eine weitere Kältemittelzufuhrpumpe für den elektrischen Auflader vorzusehen.
Ein elektrischer Auflader gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist Gegenstand von Anspruch 4.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann gemäß dem elektrischen Auflader der Erfindung der Motor, der den Auflader dreht, effizienter gekühlt werden, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs kann verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von exemplarischen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen gleiche Ziffern verwendet sind, um gleiche Elemente darzustellen. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das eine schematische Ansicht eines Maschinensystems, in dem ein elektrischer Auflader angebracht ist, gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm, das eine schematische Ansicht des elektrischen Aufladers gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt;
3 eine grafische Darstellung, die die Charakteristika eines in 2 gezeigten Druckventils darstellt;
4 ein Diagramm, das eine schematische Ansicht des elektrischen Aufladers gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
5 eine grafische Darstellung, die eine Steuerung eines in 4 gezeigten Öffnungsgradanpassungsventils eines elektromagnetischen Typs darstellt; und
6 ein Flussdiagramm, das eine Kältemittelzufuhrsteuerung bei dem elektrischen Auflader gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden sind exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen stellen ferner die gleichen oder entsprechenden Abschnitte dar, und die Beschreibung derselben ist nicht wiederholt.
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Ansicht eines Maschinensystems zeigt, in dem ein elektrischer Auflader gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung angebracht ist.
Bezug nehmend auf 1 weist das Maschinensystem eine Maschine 100, einen Auflader 200, einen Zwischenkühler 162 und eine elektronische Steuerungseinheit (auf die im Folgenden einfach als „Maschinen-ECU” (ECU = Electronic Control Unit = elektronische Steuerungseinheit) Bezug genommen ist) 250 und eine elektronische Aufladersteuerungseinheit (auf die im Folgenden einfach als „Auflader-ECU” Bezug genommen ist) 340 auf. Das Maschinensystem gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist in einem Fahrzeug angebracht. Die Maschinen-ECU 250 und die Auflader-ECU 340 können in einer einzigen ECU integriert sein. Wie in 1 gezeigt ist, sind die Maschinen-ECU 250 und die Aufleder-ECU 340 für eine bidirektionale Kommunikation miteinander verbunden.
Luft, die von einer Einlassöffnung 150 eingelassen wird, wird durch einen Luftreiniger 152 gefiltert. Die Luft, die durch den Luftreiniger 152 gefiltert wurde, strömt über einen Einlasskanal 165 zu einem Auflader 200. Die Luft, die zu dem Auflader 200 eingeführt wurde, wird durch einen Verdichter 202 verdichtet. Die verdichtete Luft strömt dann durch einen Einlasskanal 160 und wird durch den Zwischenkühler 162 gekühlt. Die Luft, die durch den Zwischenkühler 162 gekühlt wurde, strömt durch einen Einlasskanal 102 und wird in die Maschine 100 eingelassen.
Ein Zwischenabschnitt des Einlasskanals 156 ist mit einem Luftströmungsmesser 154 versehen, der die Einlassluftmenge Q erfasst. Der Luftströmungsmesser 154 sendet ein Signal, das die erfasste Einlassluftmenge darstellt, zu der Maschinen-ECU 250.
Der Zwischenkühler 162 kühlt die Luft, deren Temperatur im Verlauf der Verdichtung durch den Verdichter 202 angehoben wurde. Das Volumen der gekühlten Luft wird kleiner als vor dem Herunterkühlen, und daher kann eine größere Menge Luft in die Maschine 100 gespeist werden.
Ein Umleitungskanal 158, der den Einlasskanal 156 und den Einlasskanal 160 verbindet, ist an dem Einlasskanal 156 vorgesehen. Ein Zwischenabschnitt des Umleitungskanals 158 ist mit einem Luftumleitungsventil 164, das eine Strömung der Luft, die durch den Umleitungskanal 158 strömt, anpasst, versehen. Das Luftumleitungsventil 146 wird durch einen Ventiltreibabschnitt 165 gemäß einem Steuerungssignal, das von der Maschinen-ECU 250 empfangen wird, betrieben.
Ein Zwischenabschnitt des Einlasskanals 102 ist mit einem Drosselventil 166, das eine Strömung der Luft, die durch den Einlasskanal 102 strömt, anpasst, versehen. Das Drosselventil 166 wird durch einen Drosselmotor 168 gemäß einem Steuerungssignal, das von der Maschinen-ECU 250 empfangen wird, angetrieben.
Ein weiterer Zwischenabschnitt des Einlasskanals 102 ist ferner mit einem Einlassrohrdrucksensor 170 und einem Einlasslufttemperatursensor 172 versehen. Der Einlassrohrdrucksensor 170 erfasst einen Druck der Luft in dem Einlasskanal 102. Ein Signal, das den erfassten Druck der Luft darstellt, wird zu der Maschinen-ECU 250 gesendet. Der Einlasslufttemperatursensor 172 erfasst eine Temperatur der Luft in dem Einlasskanal 102. Ein Signal, das die erfasste Temperatur der Luft darstellt, wird zu der Maschinen-ECU 250 gesendet.
Die Maschine 100 weist eine Zylinderkopf (nicht gezeigt) und einen Zylinderblock 112 auf. Der Zylinderblock 112 hat eine Mehrzahl von Zylindern, die sich in einer senkrechten Richtung auf dem Blatt der Zeichnung in 1 erstrecken. Ein Kolben 114 ist in jedem Zylinder vorgesehen, um sich in dem Zylinderblock 112 aufwärts und abwärts zu verschieben. Der Kolben 114 ist über eine verbindende Stange 116 mit einer Kurbelwelle 120 verbunden. Der Kolben 114, die verbindende Stange 116 und die Kurbelwelle 120 bilden einen Kurbelmechanismus.
Eine Verbrennungskammer 108 ist oberhalb des Kolbens 114 gebildet. Die Verbrennungskammer 108 ist mit einer Zündkerze 110 und einem Kraftstoffeinspritzungseinspritzer 106 versehen, die zu der Verbrennungskammer 108 gerichtet sind. Das erste exemplarische Ausführungsbeispiel ist unter der Annahme beschrieben, dass die Maschine 100 eine Direkteinspritzungsmaschine ist, die Maschine 100 ist jedoch nicht auf die Direkteinspritzungsmaschine begrenzt. Die Maschine 100 kann beispielsweise eine Verbrennungsmaschine sein, und die Maschine 100 kann eine Maschine eines Saugrohreinspritzungstyps, eine Diesel-Maschine etc. sein.
Der Zylinderkopf (nicht gezeigt) ist derart vorgesehen, dass ein Einlasskanal 102 und ein Ausstoßkanal 130 mit der Verbrennungskammer 108 verbunden sind. Ein Einlassventil 104 ist zwischen dem Einlasskanal 102 und der Verbrennungskammer 108 vorgesehen. Ein Ausstoßventil 128 ist zwischen dem Ausstoßkanal 130 und der Verbrennungskammer 108 vorgesehen. Das Einlassventil 104 und das Ausstoßventil 128 sind durch eine Nockenwelle (nicht gezeigt), die sich zusammen mit der Kurbelwelle 120 dreht, angetrieben.
Die Luft, die in den Einlasskanal 102 strömt, wird in die Verbrennungskammer 108 eingeführt, sowie sich der Kolben 114 senkt und das Einlassventil 104 geöffnet wird. Die Luft, die in die Verbrennungskammer 108 geströmt ist, wird mit einem Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzungseinspritzer 106 eingespritzt wird, gemischt. Wenn das Einlassventil 104 geschlossen wird, und der Kolben 114 zu dem oberen Totpunkt des Kolbens 114 oder nahe zu demselben steigt, wird die Mischung aus Kraftstoff und Luft durch die Zündkerze 110 gezündet und verbrannt. Der Druck, der durch die Verbrennung erzeugt wird, drückt den Kolben 114 abwärts. Zu dieser Zeit wird die Aufwärts-Abwärts-Bewegung des Kolbens 114 durch den Kurbelmechanismus in die Drehbewegung der Kurbelwelle 120 umgewandelt. Wenn der Kolben 100 zu dem unteren Totpunkt des Kolbens 114 sinkt oder nahe zu demselben ist, öffnet sich das Ausstoßventil 128. Sowie der Kolben 114 wieder steigt, strömt die Luft, die der Verbrennung in der Verbrennungskammer 108 ausgesetzt wurde, das heißt das Abgas, in den Ausstoßkanal 130. Nach dem Strömen in den Ausstoßkanal 130 treibt die Luft eine Turbine 204 eines Aufladers 200 an und strömt dann durch ein Ausstoßrohr 180 und wird somit zu einem Katalysator 182 geführt. Nachdem das Abgas durch den Katalysator 182 aufbereitet wurde, wird dasselbe aus dem Fahrzeug ausgelassen.
Eine Riemenscheibe (nicht gezeigt) ist an einem Ende der Kurbelwelle 120 vorgesehen. Die Riemenscheibe ist über einen Riemen 124 mit einer weiteren Riemenscheibe gekoppelt, die an einer Drehwelle eines Wechselstromgenerators 126 vorgesehen ist. Aufgrund der Drehung der Kurbelwelle 120 wird der Wechselstromgenerator 126 betrieben, um eine elektrische Leistung zu erzeugen.
Ein Impulsgeberrotor 118 ist an der Kurbelwelle 120 vorgesehen und dreht sich zusammen mit der Kurbelwelle 120. Eine äußere Peripherie des Impulsgeberrotors 118 hat eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die durch vorbestimmte Intervalle beabstandet sind. Ein Kurbelpositionssensor 122 ist vorgesehen, der den Vorsprüngen des Impulsgeberrotors 304 gegenüberliegt. Sowie sich der Impulsgeberrotor 118 dreht, ändert sich der Luftspalt zwischen den Vorsprüngen des Impulsgeberrotors 118 und dem Kurbelpositionssensor 122, und daher erhöht und verringert sich der magnetische Fluss, der durch einen Spulenabschnitt des Kurbelpositionssensors 122 geht, wodurch eine elektromotorische Kraft in dem Spulenabschnitt erzeugt wird. Der Kurbelpositionssensor 22 sendet ein Signal, das die elektromotorische Kraft darstellt, zu der Maschinen-ECU 250. Die Maschinen-ECU 250 erfasst auf der Basis des Signals von dem Kurbelpositionssensor 122 den Kurbelwinkel.
Bei dem Fahrzeug sind ferner Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren (nicht gezeigt) an den Straßenrädern vorgesehen und erfassen die Drehungsgeschwindigkeiten der Straßenräder (Straßenradgeschwindigkeiten). Die Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren senden Signale, die Resultate einer Erfassung darstellen, zu der Maschinen-ECU 250. Die Maschinen-ECU 250 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit aus den Drehungsgeschwindigkeiten der Straßenräder.
Die Maschinen-ECU 250 führt auf der Basis der Signale von verschiedenen Sensoren, die den Einlassluftdruck, die Einlasslufttemperatur, die Einlassluftmenge, die Straßenradgeschwindigkeiten, die Menge eines Herunterdrückens eines Beschleunigerpedals beziehungsweise Gaspedals 235 etc. darstellen, und Abbildungen und Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, Berechnungsverfahren durch und steuert Geräte und dergleichen, derart, dass die Maschine 100 in einem gewünschten Betriebszustand ist.
Der Auflader 200 weist den Verdichter 202, eine Welle 210 und die Turbine 204 auf. Die Welle 210 kann durch einen Hilfsmotor (eine elektrische Drehmaschine) 216 gedreht werden.
Ein Verdichterrad (das ferner ein Verdichterrotor oder eine Verdichterschaufel genannt ist) 206 ist in einem Gehäuse des Verdichters 202 platziert. Das Verdichterrad 206 verdichtet (lädt) die Luft (auf), die durch den Luftreiniger 152 gefiltert wurde.
Ein Turbinenrad (das ferner ein Turbinenrotor oder eine Turbinenschaufel genannt ist) 208 ist in einem Gehäuse der Turbine 204 platziert. Das Turbinenrad 208 wird durch Abgas gedreht.
Das Verdichterrad 206 und das Turbinenrad 208 sind an zwei jeweils entgegengesetzten Enden der Welle 210 vorgesehen. Das heißt, wenn das Turbinenrad 208 durch Abgas gedreht wird, dreht sich das Verdichterrad 206 ebenfalls.
Der Hilfsmotor 216, der sich um die Welle 210 dreht, ist zwischen dem Verdichterrad 206 und dem Turbinenrad 208 vorgesehen. Die Welle 210 ist durch ein Gehäuse des Hilfsmotors 216 drehbar getragen.
Der Hilfsmotor 216 wendet ein Drehmoment auf die Welle 210 aus einer elektrischen Leistung, die von einer elektronischen Aufladertreibeinheit (auf die im Folgenden einfach als „Auflader-EDU” (EDU = Electronic Drive Unit = elektronische Treibeinheit) Bezug genommen ist) 330 gemäß dem Steuerungssignal der Auflader-ECU 340 zugeführt wird, an. Die Auflader-EDU 330 verwendet die elektrische Leistung, die von der Hochspannungsbatterie 320 zugeführt wird, und führt dem Hilfsmotor 216 die elektrische Leistung zu, die dem Steuerungssignal entspricht, das von der Auflader-ECU 340 eingegeben wird. Die Auflader-EDU 330 kann beispielsweise ein Wechselrichter sein.
Der Hilfsmotor 216 ist mit einem Rotatorpositionssensor 211 versehen. Der Rotatorpositionssensor erfasst die Drehposition (den Drehwinkel) und die Drehungsgeschwindigkeit des Rotators (Rotors). Ein Signal, das die erfasste Drehposition und die erfasste Drehungsgeschwindigkeit des Rotators darstellt, wird zu der Auflader-ECU 340 gesendet. Der Rotatorpositionssensor 211 kann beispielsweise ein Hall-Sensor sein.
Eine Hochspannungsbatterie 320 ist mit einem Gleichwandler 310 elektrisch verbunden. Der Gleichwandler 310 ist mit dem im Vorhergehenden erwähnten Wechselstromgenerator 126 elektrisch verbunden. Daher wird die elektrische Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 126 erzeugt wird, durch den Gleichwandler 310 auf eine geeigneten Spannung angehoben und wird dann der Hochspannungsbatterie 320 zugeführt. Die Hochspanungsbatterie 320 wird somit geladen. Die elektrische Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 146 erzeugt wird, wird ferner einer Niederspannungsbatterie 300 zugeführt. Die Niederspannungsbatterie 300 wird somit geladen. Die Niederspannungsbatterie 300 führt der Maschinen-ECU 250, der Auflader-ECU 340 etc. eine elektrische Leistung zu.
Die Auflader-ECU 340 führt auf der Basis der Informationen, die von der Maschinen-ECU 250 gesendet werden, des Signals, das von dem Rotatorpositionssensor gesendet wird, und den Abbildungen und Programmen, die in dem Speicher gespeichert sind, Berechnungsverfahren durch und steuert die Geräte und dergleichen, derart, dass der Auflader 200 in einem gewünschten Betriebszustand ist.
Bei dem Auflader 200, der den im Vorhergehenden beschriebenen Aufbau hat, wird das Abgas, das durch die Verbrennung einer Mischung aus Kraftstoff und Luft in der Maschine 100 erzeugt wird, über den Ausstoßkanal 130 in die Turbine 204 geführt. Das Abgas dreht dann das Turbinenrad 208, dessen Drehmoment zu der Welle 210 übertragen wird. Das Abgas strömt dann durch das Ausstoßrohr 180 und wird zu dem Katalysator 182 geführt. Das Abgas, das zu dem Katalysator 182 geführt wurde, wird aufbereitet und dann aus dem Fahrzeug gelassen. Ein Ladedruckregel-(englisch: wastegate)Ventil 209 ist derart vorgesehen, dass, wenn das Ansteigen des Aufladedrucks gezügelt werden soll, das Ladedruckregel-Ventil 209 in Betrieb ist, um einen Teil des Abgases, das zu der Turbine 204 geführt wird, umzuleiten.
Die Luft, die von außerhalb des Fahrzeugs eingelassen wird, um der Maschine 100 zugeführt zu werden, wird andererseits durch den Luftreiniger 152 gefiltert und durch den Einlasskanal 156 in den Verdichter 202 geführt. Die Luft wird durch das Verdichterrad 206, das sich mit der Welle 210 einstückig dreht, verdichtet (aufgeladen). Die verdichtete Luft wird zu dem Zwischenkühler 162 geführt und gekühlt. Die gekühlte Luft wird über den Einlasskanal 102 der Maschine 100 in die Verbrennungskammer 108 eingeführt.
Wenn die Luft, die durch den Verdichter 202 verdichtet wird, nicht einen gewünschten Aufladedruck unter einer Niederdrehungsgeschwindigkeitsregion der Maschine 100 erreicht (zum Beispiel wenn die Drehungsgeschwindigkeit der Maschine 100 gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Drehungsgeschwindigkeit ist), führt die Auflader-ECU 340 eine Steuerung eines Antreibens des Hilfsmotors 216 durch, derart, dass der Aufladedruck des Verdichters 202 auf eine gezwungene Weise ansteigt.
Dieses Maschinensystem weist ferner eine Ölwanne 352 und eine Ölpumpe 354 auf. Die Ölpumpe 354 ist beispielsweise eine mechanische Pumpe, die durch die Drehwelle der Maschine 100 angetrieben ist und lässt ein Schmieröl, das in der Ölwanne 352 gespeichert ist, aus. Ein Auslassdruck der Ölpumpe 354, das heißt der Druck des Schmieröls, das von der Ölpumpe 354 zugeführt wird, steigt gemäß Erhöhungen der Maschinendrehungsgeschwindigkeit an. Wie durch eine gestrichelte Linie in 1 gezeigt ist, wird das Schmieröl, das von der Ölpumpe 354 zugeführt wird, der Maschine 100 und dem elektrischen Auflader, der den Hilfsmotor 216 aufweist, zugeführt. Die Ölpumpe 354 kann bei der Erfindung als eine „Kältemittelzufuhrpumpe” betrachtet werden. Hier ist die Ölpumpe nicht darauf begrenzt, das Schmieröl, das in der Ölwanne gespeichert ist, auszulassen.
Das Schmieröl von der Ölpumpe 354 schmiert nicht nur die Maschine 100 und den Hilfsmotor 216, sondern kühlt ferner die Maschine 100 und den Hilfsmotor 216. Durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Rotor des Hilfsmotors 216 und dem Schmieröl wird der Rotor gekühlt, derart, dass eine Abnahme einer Ausgangsleistung (das heißt eine Abnahme einer magnetischen Kraft) des Hilfsmotors 216 eingeschränkt werden kann. Das heißt, das erste exemplarische Ausführungsbeispiel kann das Maschinenschmieröl als ein „Kältemittel”, das den elektrischen Auflader kühlt, einsetzen.
Ein Strömungsratensteuerungsventil 240 ist in einem Zwischenabschnitt eines Wegs, bei dem das Schmieröl von der Ölpumpe 354 zu dem Rotor des Hilfsmotors 216 zugeführt wird, vorgesehen. Wie im Detail im Folgenden beschrieben ist, kann ein mechanisches Druckventil als das Flussratensteuerungsventil 249 bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel angeordnet sein.
2 ist ein Diagramm, das eine schematische Ansicht des elektrischen Aufladers gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt. Bezug nehmend auf 2 weist der elektrische Auflader gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel eine ECU 251, die Auflader-EDU 330, den Auflader 200, den Hilfsmotor 216, die Ölwanne 352, die Ölpumpe 354, einen Schmierölzufuhrkanal 242 und einen Auslasskanal 244 auf.
Der Hilfsmotor 216 weist den Rotor 214, der an einem Zwischenabschnitt der Welle 210 vorgesehen ist und mit der Welle 210 gekoppelt ist, einen Starter 212, der dem Rotor 214 aus einer Richtung orthogonal zu der Drehungsachse der Welle 210 gegenüberliegt, und einen Mantel 230, der den Stator 212 platziert, auf. Der Stator 212 ist gebildet, um den Rotor 214 hinsichtlich der Drehungsachse zu umgeben. Bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Hilfsmotor 216 ein elektrischer Motor mit drei Phasen (bei diesem Ausführungsbeispiel einer U-Phase, V-Phase und einer W-Phase). Der Rotor 214 ist mit Permanentmagneten versehen. Ein Temperatursensor 241 (zum Beispiel ein Thermistor, ein Thermoelement etc.), der die Temperatur des Stators 212 erfasst, ist nahe dem Stator 212 vorgesehen. Ein Resultat einer Erfassung des Temperatursensors 241 wird in die ECU 251 eingegeben. Die ECU 251, die in 2 gezeigt ist, ist eine integrierte Darstellung der Maschinen-ECU 250 und der Auflader-ECU 340, die in 1 gezeigt sind. Die ECU 251 steuert die Maschine 100, den Hilfsmotor 216 und die Auflader-EDU 330 (den Wechselrichter).
Die Welle 210 ist an dem Mantel 230 des Hilfsmotors 216 durch einen Lagerabschnitt 222, der auf der Seite des Turbinenrads 208 vorgesehen ist, einen Lagerabschnitt 224, der auf der Seite des Verdichterrads 206 vorgesehen ist, und ein Axiallager 228 getragen. Ein Abstandshalter (nicht gezeigt) ist ferner zwischen dem Verdichterrad 206 und dem Axiallager 228 vorgesehen.
Die Ölpumpe 354 wird durch eine Drehung der Maschine 100 angetrieben, um ein Schmieröl, das in der Ölwanne 352 gespeichert wurde, einem Schmierölzufuhrkanal 246, der zu der Maschine 100 führt, und dem Schmierölzufuhrkanal 242, der zu dem elektrischen Auflader, der den Hilfsmotor 216 aufweist, führt, zuzuführen.
Der Schmierölzufuhrkanal 242 ist in drei Kanäle, die ein Schmierölzufuhrkanal 243, der zu dem Rotor 214 führt, ein Schmierölzufuhrkanal 243b, der zu dem Lagerabschnitt 222 führt, und ein Schmierölzufuhrkanal 243c, der zu dem Lagerabschnitt 224 führt, sind, aufgeteilt. Ein mechanisches Druckventil 240A ist an einem Zwischenabschnitt des Schmierölzufuhrkanals 243a vorgesehen.
Innerhalb des Mantels 230 ist der Schmierölzufuhrkanal 243a derart gebildet, dass das Schmieröl auf eine solche Weise strömt, die einen Wärmeaustausch zwischen dem Schmieröl und dem Rotor 214 ermöglicht. Die Schmierölzufuhrkanäle 243b, 243c sind ähnlich innerhalb des Mantels 230 gebildet, um ein Schmieröl jeweils den Lagerabschnitten 222, 224 auf eine solche Weise zuzuführen, die einen Wärmeaustausch zwischen dem Schmieröl und den Lagerabschnitten 222, 224 ermöglicht. Das Schmieröl in dem Mantel 230 strömt in den Auslasskanal 244. Nach dem Strömen in den Auslasskanal 244 kehrt das Schmieröl zu der Ölwanne 352 zurück. Das heißt, die Schmierölzufuhrkanäle 243b, 243c können als ein „erster Kanal” bei der Erfindung betrachtet werden, und der Schmierölzufuhrkanal 243a kann als ein „zweiter Kanal” bei der Erfindung betrachtet werden.
Das mechanische Druckventil 240A wird durch eine mechanische Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Feder oder ein Torsionsstab, die eine Vorspannkraft haben, geöffnet, wenn der Schmieröldruck in dem Schmierölzufuhrkanal 243a größer oder gleich einem vorbestimmten Druck ist, und geschlossen, wenn der Schmieröldruck in dem Schmierölzufuhrkanal 243a kleiner als ein vorbestimmter Druck ist. Wie in 3 gezeigt ist, kann das mechanische Druckventil 240A Hysteresecharakteristika, dass sich ein Öffnungsdruck von dem geschlossenen Ventilzustand von einem Schließdruck von dem geöffneten Ventilzustand unterscheidet, haben. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, können die Ölpumpe 354, die Schmierölzufuhrkanäle 242 und 243a bis 243c und das Strömungsratensteuerungsventil 240 (das mechanische Druckventil 240A) als eine „Kältemittelzufuhrvorrichtung” bei der Erfindung betrachtet werden, die das Schmieröl dem elektrischen Auflader, der den Hilfsmotor 216 aufweist, zuführt.
Da die Kältemittelzufuhrvorrichtung die Menge des zu dem Rotor 214 zugeführten Schmieröls unter Verwendung des mechanischen Druckventils 240A steuert, kann die Zufuhr von Schmieröl zu dem Rotor 214 reduziert oder abgesperrt werden, wenn der Schmieröldruck niedrig ist, das heißt, wenn die Maschinendrehungsgeschwindigkeit niedrig ist. Gemäß der Konfiguration, bei der das Kühlen des Rotors lediglich auf der Basis der Rotordrehungsgeschwindigkeit gesteuert wird, wie es beispielsweise in der JP-A-2005-90403 und der JP-A-2003-102147 beschrieben ist, wird andererseits das Schmieröl als ein Kältemittel dem Rotor zugeführt, da die Rotordrehungsgeschwindigkeit bis zu einem bestimmten Grad ansteigt, wenn die Maschine eine Niederdrehungsgeschwindigkeit mit einer hohen Last besitzt.
Die Abgastemperatur ist jedoch niedrig, wenn die Maschine die Niederdrehungsgeschwindigkeit mit der hohen Last besitzt. Lediglich in einer begrenzten Betriebssituation (beispielsweise lediglich während einer frühen Dauer einer Beschleunigung oder eines Bergsteigens mit einem hohen Gang) wird die Maschine mit der Niederdrehungsgeschwindigkeit mit der hohen Last betrieben. Daher steigt die Temperatur des Rotors nicht sehr hoch an, obwohl die Rotordrehungsgeschwindigkeit ansteigt, und es gibt einen geringen Bedarf, den Rotor herunterzukühlen.
Durch Steuern der Zufuhrmenge des Schmieröls zu dem Rotor unter Verwendung des mechanischen Druckventils 240A gemäß dem Schmieröldruck, das heißt der Maschinendrehungsgeschwindigkeit, kann eine Kältemittelzufuhrsteuerung, die die Zufuhr des Schmieröls zu dem Rotor 214 durch Schließen des mechanischen Druckventils 240A, wenn die Maschine eine Niederdrehungsgeschwindigkeit mit der hohen Last besitzt, stoppt, realisiert sein. Eine Erhöhung des Energieverbrauchs der Ölpumpe 354 kann somit eingeschränkt werden, und eine unnötige Erhöhung des Drehungswiderstands des Rotors 214 kann verhindert werden. Als ein Resultat kann der Hilfsmotor 216 bei dem elektrischen Auflader weiter effizient gekühlt werden, und eine Verschlechterung einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann verhindert werden.
Bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ferner der Schmierölzufuhrkanal 242 in den Schmierölzufuhrkanal 243 hin zu dem Rotor 214 und die Schmierölzufuhrkanäle 243b, 243c hin zu den Lagerabschnitten 222, 224 aufgeteilt. Das mechanische Druckventil 240A ist nebenbei bemerkt lediglich an dem Schmierölzufuhrkanal 243a vorgesehen. Selbst wenn daher die Maschine die Niederdrehungsgeschwindigkeit mit der hohen Last besitzt, das heißt die Zufuhr des Schmieröls zu dem Rotor 14 abgesperrt ist, kann das Schmieröl über die Schmierölzufuhrkanäle 243b, 243c den Lagerabschnitten 222, 224 zugeführt werden. Als ein Resultat kann, obwohl die Rotordrehungsgeschwindigkeit ansteigt, wenn die Maschine die Niederdrehungsgeschwindigkeit mit der hohen Last besitzt, die Schmierung und das Kühlen der Lagerabschnitte 222, 224 zuverlässig sichergestellt werden.
Die Kombination der Ölpumpe 354, die durch die Maschine angetrieben ist, und des mechanischen Druckventils 240A, wie in 2 gezeigt ist, erfordert lediglich eine kleine Zahl von Bestandteilen und ist daher hinsichtlich des Aufwands vorteilhaft.
4 ist ein Diagramm, das eine schematische Ansicht des elektrischen Aufladers gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Im Vergleich zu dem in 2 gezeigten elektrischen Auflader ist der elektrische Auflader gemäß dem in 4 gezeigten zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel ferner mit einem Öldrucksensor 260 versehen, der den Druck des Schmieröls, das von der Ölpumpe 354 zugeführt wird, erfasst. Die ECU 251 kann einen Schmieröldruck P_Öl auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Öldrucksensor 260 detektieren.
Ein Öffnungsgradsteuerungsventil eines elektromagnetischen Typs (auf das im Folgenden als ein „Öffnungsgradanpassungsventil” Bezug genommen ist) 240B als das Strömungsratensteuerungsventil 240, das anstatt des mechanischen Druckventils 240A vorgesehen ist, ist ferner an dem Schmierölzufuhrkanal 243a vorgesehen. Der Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils 240B wird durch ein Steuerungssignal von der ECU 251 gesteuert. Das heißt die ECU 251 kann als ein „Steuerungsabschnitt” bei der Erfindung betrachtet werden.
Wie im Vorhergehenden erwähnt ist, wird die Temperatur des Rotors in dem Hilfsmotor 216 durch die Temperatur des Abgases der Maschine stark beeinflusst. Die Temperatur des Abgases ist ferner durch eine Kombination der Maschinendrehungsgeschwindigkeit und der Maschinenlast bestimmt. Je höher die Maschinendrehungsgeschwindigkeit und die Maschinenlast werden, desto höher steigt insbesondere die Temperatur des Abgases an. Der Rotor 214 hat daher bei der hohen Maschinendrehungsgeschwindigkeit mit der hohen Maschinenlast einen starken Bedarf an einem Herunterkühlen. Wenn andererseits die Maschine eine hohe Drehungsgeschwindigkeit mit einer niedrigen Last besitzt, hat der Rotor 214 im Vergleich zu dem, wenn die Maschine die hohe Drehungsgeschwindigkeit mit der hohen Last besitzt, einen niedrigeren Bedarf an einem Herunterkühlen. Bei dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils 240B gemäß einer vorbestimmten Abbildung, die eine Beziehung zwischen dem Maschinenbetriebszustand und der Abgastemperatur, wie in 5 gezeigt ist, in Betracht zieht, gesteuert.
Bezug nehmend auf 5 wird der Schmieröldruck P_Öl, der durch die horizontale Achse gezeigt ist, durch den Öldrucksensor 260 erfasst und steigt gemäß Erhöhungen der Maschinendrehungsgeschwindigkeit an. Der Maschinenaufladedruck P_im, der durch die vertikale Achse gezeigt ist, wird durch den Einlassrohrdrucksensor 170, der in 1 gezeugt ist, erfasst, und steigt gemäß Erhöhungen der Maschinenlast an.
Wie in 5 gezeigt ist, kann daher durch Steuern des Öffnungsgrads des Öffnungsgradanpassungsventils 240B auf der Basis des Schmieröldrucks P_Öl und des Maschinenaufladedrucks P_im die Zufuhr eines Kältemittels derart gesteuert werden, dass der Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils 240B größer gemacht wird, um die Menge des Schmieröls, das dem Rotor 214 zugeführt wird, zu erhöhen, sowie die Maschinendrehungsgeschwindigkeit und die Maschinenlast höher werden. Bei dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel wird andererseits die Zufuhr des Schmieröls zu dem Rotor 214 nicht nur gestoppt, wenn die Maschine eine niedrige Drehungsgeschwindigkeit besitzt, sondern ferner, wenn die Maschine eine hohe Drehungsgeschwindigkeit mit einer hohen Last besitzt. Die horizontale Achse in 5 kann nebenbei bemerkt direkt die Maschinendrehungsgeschwindigkeit darstellen, und die vertikale Achse kann entweder den Lastfaktor der Maschine oder die Einlassluftmenge Q darstellen.
Die im Vorhergehenden beschriebene Kältemittelzufuhrsteuerung kann durch die ECU 251 realisiert sein, die ein wie durch das Flussdiagramm von 6 dargestelltes Programm in einem vorbestimmten Zyklus ausführt.
Bezug nehmend auf 6 detektiert die ECU 251 auf der Basis des Ausgangssignals des Einlassrohrdrucksensors 170 bei dem Schritt S100 einen Maschinenaufladedruck P_im. Die ECU 251 erfasst ferner auf der Basis des Ausgangssignals des Öldrucksensors 260 bei dem Schritt S110 den Schmieröldruck P_Öl.
Bei dem Schritt S120 rechnet dann die ECU 251 den Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils 240B unter Bezugnahme auf die in 5 gezeigte Abbildung auf der Basis des Maschinenaufladedrucks P_im und des Schmieröldrucks P_Öl, die bei den Schritten S100 und S110 detektiert werden, aus.
Bei dem Schritt S130 erzeugt die ECU 251 ferner ein elektrisches Signal, das den Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils 240B, der bei dem Schritt S120 berechnet wurde, befiehlt, und sendet das elektrische Signal zu der Treibvorrichtung (nicht gezeigt) des Öffnungsgradanpassungsventils 240B. Der Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils 240B wird somit auf der Basis des elektrischen Signals von der ECU 251 zu dem Öffnungsgrad gesteuert, der bei der in 5 gezeigten Abbildung eingestellt wurde.
Der elektrische Auflader gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel kann daher die Kältemittelzufuhrsteuerung durchführen, die dem Rotor 214 eine Menge des Schmieröls gemäß einem Kühlbedarf des Rotors 214 berücksichtigend die Beziehung zwischen dem Maschinenbetriebszustand und der Temperatur des Abgases zuführt. Als ein Resultat kann ferner eine unnötige Zufuhr des Schmieröls, wenn die Maschine die hohe Drehungsgeschwindigkeit mit der niedrigen Last besitzt, ebenfalls eingeschränkt werden, und der Hilfsmotor kann im Vergleich mit dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel effizienter gekühlt werden. Unnötige Erhöhungen des Energieverbrauchs der Kraftstoffpumpe 354 und des Drehungswiderstands des Rotors 214 können ferner weiter effektiv vermieden werden, und dadurch kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert werden.
Es ist ferner nicht notwendig, ein Spielraumfaktorisieren bei verschiedenen einzelnen Unterschieden der Ventile vorzusehen, da das Öffnungsgradanpassungsventil 240B bei dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel die Ventilöffnungsgradsteuerungscharakteristika im Vergleich zu dem mechanischen Druckventil 240A bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel verbessert. Die unnötige Zufuhr des Schmieröls, wenn der Hilfsmotor einen niedrigen Bedarf an einem Herunterkühlen hat, kann eingeschränkt werden. Eine Kühleffizienz des Hilfsmotors kann ferner weiter angehoben werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs zu verbessern.
Die in 2 und 4 gezeigte Ölpumpe 354 ist nebenbei bemerkt nicht auf eine mechanische Pumpe begrenzt, die durch eine Drehung der Maschine angetrieben ist, kann jedoch ferner beispielsweise eine elektrische Ölpumpe sein, die gemäß der Maschinendrehungsgeschwindigkeit gesteuert ist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsbeispiele derselben beschrieben ist, versteht es sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele oder den beschriebenen Aufbau begrenzt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Obwohl zusätzlich verschiedene Elemente der exemplarischen Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, liegen andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einziges Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Geistes und Schutzbereichs der Erfindung.

Claims

Elektrischer Auflader, der einen Auflader (200), der eine Einlassluft einer Verbrennungsmaschine (100) durch Drehen des Aufladers (200) unter Verwendung eines Abgases der Verbrennungsmaschine (100) verdichtet, eine elektrische Drehmaschine, die einen Rotor (214), der mit einer Drehwelle des Aufladers (200) gekoppelt ist, hat, und eine Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240), die der elektrischen Drehmaschine ein Kältemittel zuführt, aufweist, wobei das Kältemittel ein Schmieröl der Verbrennungsmaschine (100) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240) eine Kühlsteuerungseinrichtung aufweist, die eine Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine zugeführt wird, gemäß einer Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) steuert, wobei die Kühlsteuerungseinrichtung die Kältemittelzufuhrmenge erhöht, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) erhöht, wobei die Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240) eine Kältemittelzufuhrpumpe (354) aufweist; sich ein Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe (354) zugeführt wird, erhöht, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) erhöht; und die Kühlsteuerungseinrichtung ein Strömungsratensteuerungsventil (240), das an einem Kältemittelzufuhrkanal, der sich von der Kältemittelzufuhrpumpe (354) zu der elektrischen Drehmaschine erstreckt, vorgesehen ist und eine Strömungsrate des Kältemittels steuert, hat, wobei das Strömungsratensteuerungsventil (240) ein Druckventil (240A) ist, das mechanisch geöffnet wird, sowie sich der Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe (354) zugeführt wird, erhöht, und wobei der Kältemittelzufuhrkanal in einen ersten Kanal (243b, 243c), der gebildet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Lagerabschnitt (222, 224) der Drehwelle des Aufladers (200) und dem Kältemittel zu ermöglichen, und einen zweiten Kanal (243a), der gebildet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Rotor (214) der elektrischen Drehmaschine und dem Kältemittel zu ermöglichen, aufgeteilt ist; und das Druckventil (240A) an dem zweiten Kanal (243a) vorgesehen ist.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 1, bei dem das Druckventil (240A) geöffnet wird, wenn der Druck des Kältemittels in dem zweiten Kanal (243a) größer als oder gleich einem vorbestimmten Druck ist.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 2, bei dem der vorbestimmte Druck ein Druck ist, bei dem das Druckventil (240A) beginnt, sich von einem geschlossenen Ventilzustand zu öffnen; und sich der vorbestimmte Druck von einem Druck unterscheidet, bei dem das Druckventil (240A) beginnt, sich von einem geöffneten Ventilzustand zu schließen.
Elektrischer Auflader der einen Auflader (200), der eine Einlassluft einer Verbrennungsmaschine (100) durch Drehen des Aufladers (200) unter Verwendung eines Abgases der Verbrennungsmaschine (100) verdichtet, eine elektrische Drehmaschine, die einen Rotor (214), der mit einer Drehwelle des Aufladers (200) gekoppelt ist, hat, und eine Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240), die der elektrischen Drehmaschine ein Kältemittel zuführt, aufweist, wobei das Kältemittel ein Schmieröl der Verbrennungsmaschine (100) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240) eine Kühlsteuerungseinrichtung aufweist, die eine Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine zugeführt wird, gemäß einer Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) steuert, wobei die Kühlsteuerungseinrichtung die Kältemittelzufuhrmenge erhöht, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) erhöht, und wobei die Kühlsteuerungseinrichtung die Kältemittelzufuhrmenge, die der elektrischen Drehmaschine zugeführt wird, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit und eine Last der Verbrennungsmaschine (100) erhöhen, erhöht.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 4, bei dem die Kältemittelzufuhrvorrichtung (242, 243a, 243c, 240) eine Kältemittelzufuhrpumpe (354) aufweist; sich ein Druck des Kältemittels, das von der Kältemittelzufuhrpumpe (354) zugeführt wird, erhöht, sowie sich die Drehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine (100) erhöht; und die Kühlsteuerungseinrichtung i) ein Strömungsratensteuerungsventil (240), das an einem Kältemittelzufuhrkanal, der sich von der Kältemittelzufuhrpumpe (354) zu der elektrischen Drehmaschine erstreckt, vorgesehen ist, und eine Strömungsrate des Kältemittels steuert, und ii) einen Steuerungsabschnitt (251), der einen Öffnungsgrad des Strömungsratensteuerungsventils (240) steuert, aufweist.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 5, bei dem das Strömungsratensteuerungsventil (240) ein Öffnungsgradanpassungsventil (240B) ist, dessen Öffnungsgrad durch den Steuerungsabschnitt (251) elektromagnetisch angepasst wird; und der Steuerungsabschnitt (251) den Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils (240B) gemäß der Drehungsgeschwindigkeit und der Last der Verbrennungsmaschine (100) anpasst.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 6, bei dem der Steuerungsabschnitt (251) den Öffnungsgrad des Öffnungsgradanpassungsventils (240B) durch Ausrechnen eines Öffnungsgradwerts des Öffnungsgradanpassungsventils (240B) basierend auf der Drehungsgeschwindigkeit und der Last der Verbrennungsmaschine (100) anpasst.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 6, bei dem der Kältemittelzufuhrkanal in i) einen ersten Kanal (243b, 243c), der gebildet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Lagerabschnitt (222, 224) der Drehwelle des Aufladers (200) und dem Kältemittel zu ermöglichen, und ii) einen zweiten Kanal (243a), der gebildet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Rotor (214) der elektrischen Drehmaschine und dem Kältemittel zu ermöglichen, aufgeteilt ist; und das Öffnungsgradanpassungsventil (240B) an dem zweiten Kanal (243a) vorgesehen ist.
Elektrischer Auflader nach Anspruch 1 oder 4, bei dem die Kältemittelzufuhrpumpe (354) eine Ölpumpe ist, die durch eine Drehwelle der Verbrennungsmaschine (100) angetrieben ist, um das Schmieröl auszugeben.