Двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к силовым установкам с автоматическими остановкой двигателя и его запуском. Техническим результатом является снижение затрат энергии. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель (10) внутреннего сгорания, включает в себя систему (84), которая автоматически останавливает двигатель внутреннего сгорания (10), когда устанавливается заранее заданное условие остановки, и автоматически повторно запускает двигатель внутреннего сгорания, когда устанавливается заранее заданное условие повторного запуска после этого. Турбонагнетатель (24) включает в себя компрессор (28), расположенный во впускном канале (16), и турбину (26), расположенную в выпускном канале (18). Кроме того, содержит устройство (40) выработки электроэнергии, включающее в себя блок (42) основного корпуса для выработки электроэнергии, с которым соединен воздуховводный канал (44), который соединен с впускным каналом, чтобы вводить воздух, который проходит через компрессор, и канал выпуска газа (50), который соединен с выпускным каналом, чтобы подавать газ на турбину. Устройство (40) выработки электроэнергии выполнено с возможностью работы, по меньшей мере, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен системой (84). 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя систему, которая автоматически останавливает двигатель внутреннего сгорания и затем автоматически повторно запускает двигатель внутреннего сгорания.
Уровень техники
Когда транспортное средство временно останавливается, так что двигатель входит в режим холостого хода, желательно останавливать двигатель насколько возможно чаще для уменьшения выхлопного газа и повышения эффективности использования топлива. Система управления, которая автоматически останавливает и повторно запускает двигатель в такие моменты времени, была разработана в ответ на эту потребность.
Например, двигатель внутреннего сгорания, описанный в патентном документе 1, включает в себя блок управления, который выполняет управление, чтобы останавливать двигатель внутреннего сгорания автоматически, когда устанавливается заранее заданное условие остановки, и повторно запускать двигатель внутреннего сгорания автоматически, когда устанавливается заранее заданное состояние отпускания, тогда как двигатель остановлен.
Кроме того, патентный документ 2 раскрывает предварительное вспомогательное управление для устранения «запаздывания по времени на малых оборотах», при котором при выполнении определения о запуске двигателя внутреннего сгорания компрессор турбонагнетателя принудительно приводится в движение работой мотора с использованием подачи питания от аккумуляторной батареи до того, как запустится двигатель внутреннего сгорания. Согласно описанию в патентном документе 2, это предварительное вспомогательное управление может осуществляться на транспортном средстве, имеющем двигатель внутреннего сгорания, который останавливается, когда останавливается транспортное средство, и повторно запускается, когда транспортное средство движется.
Патентный документ 1: публикация заявки на патент Японии № 2006-183629 (JP 2006-183629 A); и
Патентный Документ 2: публикация заявки на патент Японии № 2008-95669 (JP 2008-95669 A).
Краткое описание изобретения
В двигателе внутреннего сгорания с наличием системы, которая автоматически останавливает и повторно запускает двигатель, характеристика срабатывания (приемистость) двигателя внутреннего сгорания может быть улучшена путем осуществления предварительного вспомогательного управления, описанного выше, при повторном запуске двигателя. Однако типовой двигатель внутреннего сгорания включает в себя систему, которая генерирует мощность, используя энергию от двигателя внутреннего сгорания, и, следовательно, возможность для усовершенствования существует в терминах количества энергии, потребляемой, когда компрессор турбонагнетателя приводится в движение принудительно путем, например, подачи электричества от аккумуляторной батареи, тогда как двигатель внутреннего сгорания остановлен.
Изобретение было разработано с учетом этого вопроса, и его задача состоит в обеспечении двигателя внутреннего сгорания, с помощью которого потребление энергии может быть уменьшено, и характеристика срабатывания в течение повторного запуска двигателя может быть улучшена.
Первый аспект изобретения обеспечивает двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя:
систему, которая автоматически останавливает двигатель внутреннего сгорания, когда устанавливается заранее заданное условие остановки, и автоматически повторно запускает двигатель внутреннего сгорания, когда устанавливается заранее заданное условие повторного запуска после установления заранее заданного условия остановки;
турбонагнетатель, включающий в себя компрессор, расположенный во впускном канале двигателя внутреннего сгорания, и турбину, расположенную в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания; и
устройство выработки электроэнергии, включающее в себя блок основного корпуса для выработки электроэнергии, с которым соединены воздуховводный (воздухозаборный) канал, который соединен с впускным каналом, чтобы быть способным вводить воздух, который проходит через компрессор, и канал выпуска газа, который соединен с выпускным каналом, чтобы быть способным подавать газ на турбину, причем устройство выработки электроэнергии выполнено с возможностью работы, по меньшей мере, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен системой.
Предпочтительно устройство выработки электроэнергии является системой топливных элементов, и блок основного корпуса для выработки электроэнергии является блоком основного корпуса для топливных элементов.
Предпочтительно охлаждающее устройство обеспечивается во впускном канале на стороне выхода соединительной части между воздуховводным каналом и впускным каналом.
Предпочтительно клапан обеспечивается в соединительной части между воздуховводным каналом и впускным каналом, и, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается системой, клапан приводится в действие, чтобы вводить весь воздух, который проходит через компрессор, в воздуховводный канал.
Предпочтительно устройство подачи масла, выполненное с возможностью подачи масла в турбонагнетатель, и устройство подачи охлаждающей жидкости, выполненное с возможностью охлаждения турбонагнетателя, могут приводиться в действие электричеством от аккумуляторной батареи, подключенной к устройству выработки электроэнергии, и приводятся в действие, когда двигатель внутреннего сгорания останавливается системой.
Предпочтительно, по меньшей мере, одно устройство из устройства подачи масла и устройства подачи охлаждающей жидкости приводится в действие, чтобы управлять величиной зарядки аккумуляторной батареи.
Двигатель внутреннего сгорания предпочтительно дополнительно включает в себя средство управления повышением величины выпуска для повышения количества газа, выпускаемого из устройства выработки электроэнергии, когда выдается запрос ускорения, или после установления заранее заданного условия повторного запуска, или в течение заранее заданного периода, следующего после установления заранее заданного условия повторного запуска, по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается.
Предпочтительно средство управления повышением величины выпуска повышает количество выпускаемого газа путем исполнения, по меньшей мере, одного из управления для повышения количества воздуха, подаваемого в воздуховводный канал, и управления для повышения количества топлива, подаваемого в блок основного корпуса выработки электроэнергии.
В варианте осуществления двигатель внутреннего сгорания может дополнительно включать в себя клапанный механизм для регулировки количества выхлопного газа, поступающего в турбину, и, когда выдается запрос ускорения, средство управления повышением величины выпуска может либо управлять клапанным механизмом, чтобы повысить количество выхлопного газа, поступающего в турбину, либо исполнять управление, чтобы повысить количество топлива, подаваемого в блок основного корпуса выработки электроэнергии, по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается.
В другом варианте осуществления турбонагнетатель может дополнительно включать в себя механизм регулируемого сопла для изменения площади отверстия турбинной лопатки в турбине, и, когда выдается запрос ускорения, средство управления повышением величины выпуска может управлять механизмом регулируемого сопла, чтобы повысить скорость вращения турбинной лопатки и исполнять управление для повышения количества топлива, подаваемого в блок основного корпуса для выработки электроэнергии, по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается.
Второй аспект изобретения обеспечивает транспортное средство, включающее в себя описанный выше двигатель внутреннего сгорания.
Вышеупомянутые и дополнительные признаки и преимущества изобретения станут очевидными из сопроводительных чертежей и последующего описания примеров осуществления.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематичный вид, показывающий двигатель внутреннего сгорания и транспортное средство, в котором двигатель внутреннего сгорания установлен согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 - схема последовательности операций для первого варианта осуществления.
Фиг. 3 - блок-схема, показывающая потоки электричества, газа, топлива, охлаждающей жидкости и масла, вырабатываемые в течение работы устройства выработки электроэнергии, в состоянии, когда двигатель внутреннего сгорания с фиг. 1 остановлен.
Фиг. 4 - схема последовательности операций для второго варианта осуществления изобретения.
Фиг. 5 - схематичный вид, показывающий двигатель внутреннего сгорания и транспортное средство, в котором двигатель внутреннего сгорания установлен согласно третьему варианту осуществления изобретения; и
Фиг. 6 - схема последовательности операций для третьего варианта осуществления.
Способы осуществления изобретения
Сначала будет описан подробно первый вариант осуществления изобретения.
Двигатель 10 внутреннего сгорания (который может именоваться просто «двигатель» в дальнейшем) согласно первому варианту осуществления изобретения устанавливается в транспортном средстве 12. Двигатель 10 включает в себя блок 14 основного корпуса двигателя, впускной канал 16 и выпускной канал 18, соединенный с блоком 14 основного корпуса двигателя, и устройство 22 впрыска топлива, которое подает топливо из топливного бака (не показан) в ответ на работу топливного насоса 20. Топливо, впрыскиваемое через клапан впрыска топлива (не показан) устройства 22 впрыска топлива, образует топливно-воздушную смесь с воздухом, введенным через впускной канал 16, после чего топливно-воздушная смесь воспламеняется в цилиндре блока 14 основного корпуса двигателя, и результирующий выхлопной газ выпускается через выпускной канал 18. В двигателе 10 воздушный фильтр и впускной дроссельный клапан (которые не показаны на чертеже) обеспечиваются на стороне входного патрубка впускного канала 16 в порядке следования от стороны входа.
Двигатель 10 кроме того включает в себя турбонагнетатель 24. Турбина 26 в турбонагнетателе 24 расположена в выпускном канале 18, и компрессор 28 турбонагнетателя 24, который заключает в себе компрессорное колесо, соединенное соосно с турбинным колесом турбины 26, расположен во впускном канале 16. Путем приведения турбинного колеса 26 во вращение с использованием выхлопного газа, проводимого через выпускной канал 18, компрессорное колесо в компрессоре 28 может вращаться, и в результате двигатель 10 может иметь турбонаддув. Промежуточный охладитель 30, использующийся в качестве охлаждающего устройства для охлаждения впускного воздуха, температура которого повышается, когда находится под давлением компрессора 28, обеспечивается во впускном канале на стороне выхода компрессора 28.
Кроме того, обеспечивается клапанный механизм 28, чтобы регулировать количество выхлопного газа, поступающего в турбину 26 турбонагнетателя 24. Клапанный механизм 28 включает в себя клапан 32, и клапан 32 обеспечивается в перепускном канале 34, сформированном для обхода турбины 26. Клапанный механизм 28 или клапан 32 могут именоваться «перепускной клапан». Клапан 32 или клапанный механизм 28 согласно этому варианту осуществления механически сконфигурирован таким образом, что когда давление выхлопного газа достигает или превышает заранее заданное давление, клапан 32 или клапанный механизм 28 под давлением выхлопного газа вызывает сжатие пружины, так что клапан 32 или клапанный механизм 28 открывается. При остановленном двигателе клапан 32 или клапанный механизм 28 является обычно закрытым. Однако клапан 32 или клапанный механизм 28 могут иметь различные другие механические конфигурации, например, конфигурацию, согласно которой диафрагма исполнительного механизма открывается давлением турбонаддува, когда давление турбонаддува достигает или превышает заранее заданное давление. Альтернативно клапан 32 или клапанный механизм 28 может представлять собой клапан с электромагнитным управлением.
Устройство 36 очистки выхлопного газа обеспечивается в выпускном канале 18 с тем, что выхлопной газ, пройдя через турбину 26 и клапан 32, вводится в устройство 36 очистки выхлопного газа. Устройство 36 очистки выхлопного газа может иметь различные конструкции. Например, устройство 36 очистки выхлопного газа может включать в себя окислительный нейтрализатор, который заставляет несгоревшие компоненты, такие как HC (углеводород) и CO (окись углерода), вступать в реакцию с O2 (кислородом), чтобы получать CO, CO2 (двуокись углерода), H2O (вода) и так далее, или его может составлять так называемый трехкомпонентный нейтрализатор. Кроме того, устройство 36 очистки выхлопного газа может включать в себя фильтрующую структуру, такую как пылепоглощающий фильтр (DPF), который улавливает микрочастицы (твердые частицы (PM)), такие как сажа, содержащиеся в выхлопном газе, и в этом случае устройство 36 очистки выхлопного газа может также включать в себя окислительный нейтрализатор. Pt/CeO2, Mn/CeO2, Fe/CeO2, Ni/CeO2, Cu/CeO2 и так далее, например, могут использоваться в качестве каталитического материала для окислительного нейтрализатора. Устройство 36 очистки выхлопного газа может также включать в себя катализатор NOx для очистки окиси азота (NOx) в выхлопном газе. Следует отметить, что хотя на фиг. 1 показано только одно устройство 36 очистки выхлопного газа, два или более устройств очистки выхлопного газа могут обеспечиваться последовательно или параллельно. Когда предусмотрено несколько устройств очистки выхлопного газа, соответствующие устройства очистки выхлопного газа могут иметь идентичные или другие конструкции.
Двигатель 10 включает в себя устройство 40 выработки электроэнергии. Устройство 40 выработки электроэнергии согласно этому варианту осуществления представляет собой систему топливных элементов, которая сконфигурирована для выработки энергии электрохимической реакцией между воздухом и топливом. В этом варианте осуществления в частности устройство 40 выработки электроэнергии образовано твердооксидным топливным элементом (SOFC). Устройство 40 выработки электроэнергии сконфигурировано с обеспечением способности работать и когда двигатель 10 находится в рабочем состоянии, и, как будет описано подробно ниже, когда двигатель 10 находится в неработающем состоянии. Следует отметить, что подсистема электронного управляющего блока (ECU), который будет описан ниже, функционирует в качестве управляющего устройства или средства управления, чтобы управлять устройством 40 выработки электроэнергии.
Устройство 40 выработки электроэнергии включает в себя блок основного корпуса выработки электроэнергии, образуемый блоком 42 основного корпуса топливных элементов. Воздуховводный канал 44 (впускной канал устройства выработки электроэнергии) соединен с блоком 42 основного корпуса топливных элементов. Воздуховводный канал 44 соединен с блоком 42 основного корпуса топливных элементов с тем, что воздух вводится в блок 42 основного корпуса топливных элементов. Кроме того, канал 46 подачи топлива соединен с блоком 42 основного корпуса топливных элементов. Канал 46 подачи топлива включен в состав устройства 48 подачи топлива, и устройство 48 обеспечивается для подачи топлива на блок 42 основного корпуса топливных элементов. Кроме того, канал выпуска газа (выпускной канал устройства выработки электроэнергии) 50 соединен с блоком 42 основного корпуса топливных элементов. Канал 50 выпуска газа соединен с блоком 42 основного корпуса топливных элементов, чтобы выпускать газ из блока 42 основного корпуса топливных элементов.
Блок 42 основного корпуса топливных элементов может именоваться «каскад элементов» и имеет структуру, включающую в себя соединенные одиночные элементы, каждый из которых образует топливный электрод, использующийся в качестве анода, воздушный электрод, использующийся в качестве катода, и электролит. Оксидо-ионный проводник, образуемый керамическим материалом, используется в качестве электролита. Следует отметить, что изобретение не исключает конфигурации, в которой блок 42 основного корпуса топливных элементов включает в себя только один элемент, а не множество элементов.
Устройство 48 подачи топлива включает в себя вышеупомянутый насос 20 для подачи топлива в топливный бак (не показан). В этом варианте осуществления устройство 48 подачи топлива выполнено как целое с устройством 22 впрыска топлива и, следовательно, включает в себя топливный бак и топливный насос 20 устройства 22 впрыска топлива. Следует отметить, однако, что устройство 48 подачи топлива может быть сформировано полностью независимо от устройства 22 впрыска топлива, и в этом случае топливо для двигателя и топливо для выработки электроэнергии могут быть идентичными или различными. Топливо отличное от топлива, такого как бензин и дизельное топливо, например, природный газ или газ пропан, может использоваться в качестве топлива для выработки электроэнергии. Как описано выше, устройство 40 выработки электроэнергии образовано из SOFC и, следовательно, работает при относительно высокой температуре (например, 800-1000°C). Соответственно топливо может внутренне подвергаться реформингу с использованием высокой температуры для SOFC, и, следовательно, устройство 40 выработки электроэнергии не включает в себя устройство реформинга топлива. Однако устройство 48 подачи топлива в устройстве 40 выработки электроэнергии может включать в себя устройство реформинга топлива. Устройство 40 выработки электроэнергии может быть изготовлено так, что его составляет топливный элемент с полимерным электролитом (PEFC), топливный элемент с расплавленным карбонатом (MCFC) или топливный элемент с фосфорной кислотой (PAFC), например, и в случае необходимости устройство 48 подачи топлива может включать в себя устройство реформинга топлива требуемого типа.
Воздуховводный канал 44 устройства 40 выработки электроэнергии соединен с впускным каналом 16 двигателя 10 для обеспечения возможности введения воздуха, который проходит через компрессор 28. В этом варианте осуществления воздуховводный канал 44 соединен с впускным каналом ниже компрессора 28. Клапан 52 обеспечивается в соединительной части между воздуховводным каналом 44 и впускным каналом 16. В этом варианте осуществления клапан 52 представляет собой электромагнитный клапан управления. Здесь клапан 52 является трехкомпонентным клапаном, который может переключаться избирательно в любую позицию из позиции I клапана, в которой воздух может проходить и к блоку 14 основного корпуса двигателя, и к блоку 42 основного корпуса топливных элементов, позицию II клапана, в которой воздуховводный канал 44 блокируется, так что воздух проходит к блоку 14 основного корпуса двигателя, а не к блоку 42 основного корпуса топливных элементов, и позицию III клапана, в которой воздуховводный канал 44 открыт, так что воздух проходит к блоку 42 основного корпуса топливных элементов, но впускной канал 16 блокируется посередине, так что воздух не проходит к блоку 14 основного корпуса двигателя. Позиция I клапана и позиция II клапана могут именоваться позициями разрешения работы двигателя, тогда как позиция III клапана может именоваться позицией только выработки электроэнергии. Следует отметить, что воздуховводный канал 44 может быть соединен непосредственно с компрессором 28, и в этом случае воздуховводный канал 44 предпочтительно соединен с позицией компрессора 28, в которой воздух, проходящий через компрессорное колесо в компрессоре 24, может проходить в воздуховводный канал 44. При этом, однако, промежуточный охладитель 30 расположен во впускном канале на стороне выхода соединительной части между воздуховводным каналом 44 и впускным каналом 16. Следовательно, воздух относительно высокой температуры может подаваться на блок 42 основного корпуса топливных элементов, тогда как воздух с относительно низкой температурой после прохождения через промежуточный охладитель 30 может подаваться на блок 14 основного корпуса двигателя. Следует отметить, что изобретение не исключает конструкцию, в которой промежуточный охладитель 30 расположен во впускном канале на стороне выше соединительной части между воздуховводным каналом 44 и впускным каналом 16, но промежуточный охладитель 30 предпочтительно расположен во впускном канале на стороне выхода соединительной части с тем, что теплый или горячий воздух может благоприятно вводиться в блок 42 основного корпуса топливных элементов.
Канал 50 выпуска газа устройства 40 выработки электроэнергии соединен с выпускным каналом 18 двигателя 10 с тем, что выхлопной газ, или, другими словами, газ, может подаваться на турбину 26. В этом варианте осуществления канал 50 выпуска газа соединен с выпускным каналом выше турбины 26. Клапан, такой как запорный клапан, может предусматриваться в канале 50 выпуска газа для обеспечения, что выхлопной газ из двигателя 10, например, не входит в канал 50 выпуска газа, но здесь такой клапан не предусматривается. Соединительная часть между каналом 50 выпуска газа и выхлопным каналом 18 расположена в выпускном канале на стороне выше обходного канала 34 и клапана 32. В результате газ, образуемый выхлопным газом, который доходит до выпускного канала 18 из канала 50 выпуска газа, может проходить через турбину 26, и когда клапан 32 открывается, газ может также проходить через клапан 32. Выхлопной газ, или, другими словами, газ, выпускаемый из устройства 40 выработки электроэнергии, входит в устройство 36 очистки выхлопного газа. Следует отметить, что устройство 54 реформинга обеспечивается в канале 50 выпуска газа, чтобы отрегулировать компоненты газа. Более конкретно устройство 54 реформинга сконфигурировано для разрушения углеводородных компонентов и сконфигурировано при этом для включения в него окислительного нейтрализатора, а также описанного выше устройства 36 очистки выхлопного газа. Однако любая другая конфигурация, такая как конфигурация с электролизом, например, может использоваться вместо этого. Кроме того, устройство 54 реформинга можно опускать.
Электричество, вырабатываемое устройством 40 выработки электроэнергии, сконфигурированным, как описано выше, сохраняется в (заряжается в) аккумуляторной батарее 60 (показанной на фиг. 3, но не на фиг. 1). Двигатель 10 отличается от обычного двигателя невключением в себя устройства выработки электроэнергии, которое преобразовывает механическую кинетическую энергию, передаваемую от двигателя, в электрическую энергию, или более конкретно - генератора переменного тока. Следовательно, в двигателе 10 транспортного средства 12 единственным устройством выработки электроэнергии является устройство 40 выработки электроэнергии, и, следовательно, электричество, сохраненное в батарее 60, зависит только от устройства 40 выработки электроэнергии. Следует отметить, что изобретение также допускает конфигурацию, в которой устройство выработки электроэнергии, такое как генератор переменного тока, широкоиспользуемый в обычных двигателях, или конфигурацию, в которой устройство выработки электроэнергии (устройство выработки рекуперированной энергии), такое как устройство так называемого гибридного транспортного средства, обеспечивается в двигателе 10 в дополнение к устройству 40 выработки электроэнергии.
В двигателе 10 сохраненное в аккумуляторной батарее 60 электричество используется, чтобы приводить в действие стартерный электродвигатель 62 двигателя 10, чтобы приводить в действие клапан 52 и приводить в действие топливный насос 20. Электричество в аккумуляторной батарее 60 также используется, чтобы приводить в действие водяной насос 64 устройства подачи охлаждающей жидкости, сконфигурированного для охлаждения турбонагнетателя 24. Кроме того, электричество в батарее 60 используется, чтобы приводить в действие масляный насос 66 устройства подачи масла, сконфигурированного для подачи масла, или, другими словами, смазочного масла, в турбонагнетателе 20. В этом варианте осуществления устройство 40 выработки электроэнергии представляет собой SOFC, и, следовательно, контроль температуры каскада, представляющего собой блок 42 основного корпуса топливных элементов, хотя не описан в документе, выполняется с использованием технологического воздуха, тем самым избавляя от необходимости охлаждающего устройства или системы водяного охлаждения. Однако система водяного охлаждения может обеспечиваться в устройстве 40 выработки электроэнергии, и в этом случае насос, который подает охлаждающую воду, может приводиться в действие с использованием электричества аккумуляторной батареи 60.
Операциями стартерного двигателя 62, клапана 52, топливного насоса 20, водяного насоса 64, масляного насоса 66 и так далее управляет электронный управляющий блок (именуемый далее «ECU») 70, который по существу функционирует в качестве управляющего устройства или средства управления для двигателя 10 и транспортного средства 12. ECU 70 представляет собой компьютер, или содержит компьютер в качестве основного блока, и включает в себя центральный процессор (ЦП), устройства хранения данных, такие как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), входной интерфейс, выходной интерфейс и так далее. Различные управляющие программы и данные хранятся в устройствах хранения данных. Различные датчики, включающие в себя датчики, которые будут описаны ниже, электрически подключены к входному интерфейсу. ECU 70 выводит рабочие сигналы (управляющие сигналы на исполнительный механизм) электрически от выходного интерфейса на основе выходных сигналов (сигналов детектирования) от различных датчиков, чтобы приводить в действие двигатель 10 или, другими словами, приводить в движение и оперировать транспортным средством 12, точно в соответствии с предварительно введенной программой (включая данные).
Двигатель 10 и транспортное средство 12 включают в себя датчики, которые выводят сигналы, указывающие различные детектированные значения (включая оценочные значения), электрически на ECU 70. Здесь несколько из этих датчиков будут описаны конкретно. Расходомер 72 воздуха, который определяет количество впускного воздуха, обеспечивается во впускном канале 16. Кроме того, обеспечивается датчик 74 величины нажатия акселератора, чтобы определять позицию, соответствующую величине нажатия педали акселератора (не показано), управляемой водителем, или, другими словами, величине нажатия акселератора. Кроме того, присоединен датчик 76 положения кривошипа, чтобы обнаруживать сигнал вращения кривошипа от коленчатого вала двигателя 10. Здесь датчик 76 положения кривошипа также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, который определяет скорость вращения двигателя. Кроме того, обеспечивается датчик 78 скорости транспортного средства, чтобы определять скорость (скорость транспортного средства) для транспортного средства 12, в котором установлен двигатель 10. Кроме того, включатель 80 сигнала торможения обеспечивается в качестве датчика обнаружения запроса торможения, который выводит сигнал, соответствующий рабочему режиму педали тормоза (не показано). Включатель 80 сигнала торможения включает сигнал «включен» при нажатии на педаль тормоза. Кроме того, обеспечивается детектирующий датчик 82 емкости, чтобы определять емкость или оставшуюся емкость аккумуляторной батареи 60. Следует отметить, что детектирующий датчик 82 емкости представлен датчиком тока, например.
Двигатель 10 также оснащается системой 84 остановки/повторного запуска, которая автоматически останавливает двигатель 10, когда заранее заданное условие остановки является установленным, и автоматически повторно запускает двигатель 10, когда заранее заданное условие повторного запуска (заранее заданное состояние отпускания) установлено после установления заранее заданного условия остановки. Часть ECU 70 функционирует в качестве блока управления или средства управления для системы 84. Например, когда транспортное средство 12 временно останавливается при движении на основании отображения останова на светофоре или подобного, так что двигатель 10 входит в состояние холостого хода, ECU 70 выполняет управление, конкретно контроль снижения выброса на холостом ходу, чтобы останавливать двигатель 10 автоматически на временный период при заранее заданной временной привязке и затем повторно запускать двигатель 10 при последующей заранее заданной временной привязке. Другими словами, средство определения установления условия остановки, чтобы определять, установлено или не установлено заранее заданное условие остановки, составляет часть ECU 70. Кроме того, средство определения установления условия повторного запуска, чтобы определять, установлено или не установлено заранее заданное условие повторного запуска, составляет часть ECU 70. Кроме того, средство управления остановкой двигателя, чтобы исполнять управление для остановки двигателя 10, такое как запрет впрыска топлива из клапана впрыска топлива, составляет часть ECU 70, и средство управления повторным запуском двигателя для исполнения управления, чтобы повторно запускать двигатель 10, составляет часть ECU 70. Эти средства связаны друг с другом либо непосредственно либо косвенно.
Более конкретно в течение этого типа контроля снижения выброса на холостом ходу двигатель 10 останавливается временно посредством ECU 70, когда удовлетворяется заранее заданное условие остановки. Здесь заранее заданное условие остановки удовлетворяется, когда транспортное средство является неподвижным, а операция торможения - исполняющейся. Транспортное средство определяют являющимся неподвижным на основе выхода от датчика 78 скорости транспортного средства, и это определение соответствует определению, является ли скорость транспортного средства нулевой. Операцию торможения определяют исполняющейся на основе выхода от включателя 80 сигнала торможения, использующегося в качестве средства обнаружения операции торможения. Более конкретно это определение соответствует определению, включен ли включатель 80 сигнала торможения. Здесь операцию торможения также определяют исполняющейся, когда ECU 70 определяет, что педаль акселератора не нажата, на основе выхода от датчика 74 величины нажатия акселератора, использующегося в качестве средства обнаружения запроса ускорения.
Между тем, двигатель 10 запускается, или, другими словами, повторно запускается, посредством ECU 70 после остановки описанным выше образом, когда удовлетворяется заранее заданное условие повторного запуска. Здесь заранее заданное условие повторного запуска удовлетворяется, когда более не удовлетворяется, по меньшей мере, одно из условий остановки, описанных выше. Например, заранее заданное условие повторного запуска определяют являющимся установленным, когда операция торможения сброшена, или, другими словами, когда включатель 80 сигнала торможения переключается из состояния ВКЛЮЧЕНО в ВЫКЛЮЧЕНО. Кроме того, например, заранее заданное условие повторного запуска определяют являющимся установленным, когда нажата педаль акселератора, тогда как двигатель 10 остановлен в соответствии с контролем снижения выброса на холостом ходу.
Между прочим, улучшение характеристики срабатывания двигателя 10 является желательным, когда двигатель 10 повторно запускается после временной остановки согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, описанному выше. В случае, когда водитель нажимает на педаль акселератора, чтобы повторно запустить двигатель 10, например, двигатель 10 был остановлен вплоть до этого момента, и, следовательно, имеет место запаздывание по времени между нажатием на педаль акселератора и получением выхода двигателя, соответствующего величине нажатия педали акселератора. Кроме того, подобным образом, когда водитель заставляет транспортное средство двигаться вперед постепенно, просто убрав свою ногу с педали тормоза и, в частности, когда транспортное средство 12 включает в себя автоматическую коробку передач, некоторое количество времени требуется для возврата двигателя 10 в его состояние непосредственно перед остановкой двигателя. С учетом ощущения маневрирования транспортным средством 12 для водителя это время предпочтительно является насколько возможно коротким. Следовательно, заслуживает внимания в технологических терминах улучшить характеристику срабатывания двигателя 10 в течение повторного запуска двигателя 10.
Здесь, следовательно, устройство 40 выработки электроэнергии приводится в действие, тогда как двигатель 10 временно остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу до тех пор, пока двигатель 10 не будет повторно запущен. Работа устройства 40 выработки электроэнергии в течение режима контроля снижения выброса на холостом ходу будет описано ниже на основе схемы последовательности операций, показанной на фиг. 2.
Как очевидно из схемы соединений между каналами 44, 50, когда устройство 40 выработки электроэнергии приводится в действие при остановленном двигателе 10 согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, турбонагнетатель 24 приводится в движение. Поэтому водяной насос 64 и масляный насос 66 являются электрическими насосами, как отмечено выше. Более конкретно, надлежащему приведению в движение турбонагнетателя 24 способствуют приведение в действие и водяного насоса 64 и масляного насоса 66 от момента, в который запрос запуска двигателя выдается водителем (например, когда ключ зажигания двигателя переключается в состояние ВКЛЮЧЕН), до момента, в который запрос остановки двигателя выдается водителем (например, когда ключ зажигания двигателя переключается в ВЫКЛЮЧЕН), независимо от рабочего режима двигателя 10. Следует отметить, что на фиг. 1 потоки газа (включающего в себя воздух), топлива, охлаждающей жидкости и масла, когда двигатель 10 и устройство 40 выработки электроэнергии находятся в рабочем состоянии, проиллюстрированы схематично стрелками.
На этапе S201 с фиг. 2 выполняется определение относительно того, установлено ли заранее заданное условие остановки согласно контролю снижения выброса на холостом ходу. Заранее заданное условие остановки представляет собой описанное выше. Когда заранее заданное условие остановки не удовлетворяется (когда определение по этапу S201 является отрицательным), двигатель 10 поддерживается в состоянии движения, или, другими словами, в рабочем состоянии.
Когда заранее заданное условие остановки установлено, так что определение по этапу S201 является утвердительным, двигатель 10 останавливается, и устройству 40 выработки электроэнергии задают рабочее состояние на этапе S203. Когда устройство 40 выработки электроэнергии уже находится в рабочем состоянии, рабочее состояние поддерживается. Когда устройство 40 выработки электроэнергии находится в остановленном состоянии в этот момент, с другой стороны, осуществляется установка устройства 40 выработки электроэнергии в рабочее состояние.
Следовательно, когда двигатель 10 временно останавливается системой 84, устройство 40 выработки электроэнергии входит в рабочее состояние. Когда двигатель 10 остановлен, работа клапана (клапана системы впуска) 52 регулируется с тем, что при остановленном системой 84 двигателе 10 весь воздух, проходящий через компрессор 28, вводится в воздуховводный канал 44. Другими словами, клапан 52 является регулируемым в позицию выработки электроэнергии только, то есть вышеупомянутую позицию III клапана. Когда двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, следовательно, воздух, который проходит через компрессор 28 во впускной канал 16, может быть введен в блок 42 основного корпуса топливных элементов, как показано стрелкой A на фиг. 3. В это время впускной дроссельный клапан, не показанный на чертежах, также является открытым, например полностью открытым. Следует отметить, однако, что насос 20 предпочтительно регулируется так, что количество подачи воздуха и количество подачи топлива в устройстве 40 выработки электроэнергии являются уравновешенными, или так, что количество топлива меньше, чем количество воздуха.
Приведением в действие насоса 20 в устройстве 48 подачи топлива, когда двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, топливо подается на блок 42 основного корпуса топливных элементов. В результате энергия вырабатывается блоком 42 основного корпуса топливных элементов, так что газ выпускается через канал 50 выпуска газа. В это время клапан 32 в основном остается закрытым, и, следовательно, как показано стрелкой B на фиг. 3, газ ведется на турбину 26 с тем, чтобы приводить во вращение турбинное колесо. Следовательно, приведением в действие устройства 40 выработки электроэнергии при остановленном двигателе 10 турбонагнетатель 24 устанавливается в состояние ведомого.
На фиг. 3 потоки электричества, газа, топлива, охлаждающей жидкости и масла, вырабатываемые работой устройства 40 выработки электроэнергии, выполняемой при остановленном двигателе 10, проиллюстрированы схематично линией C и стрелками. Как очевидно из фиг. 3 и вышеупомянутого описания, когда двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, электричество вырабатывается приведением в действие устройства 40 выработки электроэнергии, но электричество также потребляется. Вследствие ограниченной емкости аккумуляторной батареи 60 и необходимости предотвращения чрезмерной зарядки аккумуляторной батареи 60 при удержании оставшейся емкости аккумуляторной батареи 60 на заранее заданной емкости или выше таковой, количество вырабатываемого электричества и количество используемого электричества регулируются посредством ECU 70. В этом варианте осуществления часть ECU 70, которая функционирует в качестве управляющего устройства для устройства подачи масла, и часть ECU 70, которая функционирует в качестве управляющего устройства для устройства подачи охлаждающей жидкости, управляет операциями и водяного насоса 64, и масляного насоса 66 (регулятора рабочей величины) на основе выхода датчика 82 с тем, что количеством энергии, или, другими словами, величиной зарядки аккумуляторной батареи, управляют в соответствии с оставшейся емкостью аккумуляторной батареи 60. Следует отметить, что с этой целью можно управлять работой, по меньшей мере, одного из водяного насоса 64 и масляного насоса 66.
На этапе S205, следующем после этапа S203, выполняется определение относительно того, установлено ли заранее заданное условие повторного запуска согласно контролю снижения выброса на холостом ходу. Заранее заданное условие повторного запуска таково, как описано выше. Когда заранее заданное условие повторного запуска не удовлетворяется (когда определение на этапе S205 является отрицательным), двигатель 10 поддерживается в остановленном состоянии, и устройство 40 выработки электроэнергии поддерживается в рабочем состоянии.
Когда заранее заданное условие повторного запуска установлено, так что определение по этапу S205 является положительным, двигатель 10 повторно запускается на этапе S207. В это время клапан 52 регулируется, чтобы позволять воздуху проходить на блок 14 основного корпуса двигателя с тем, что двигатель 10 приводится в действие надлежащим образом. Следует отметить, что при повторном запуске двигателя 10 устройство 40 выработки электроэнергии поддерживается в рабочем состоянии в течение, по меньшей мере, некоторого периода времени. Однако устройство 40 выработки электроэнергии может переключаться в остановленное состояние непосредственно после того, как двигатель 10 повторно запускается.
Когда двигатель 10 запускается на этапе S205, турбонагнетатель 24 приводится в движение, как описано выше. В этом состоянии клапан 52 переключается в позицию разрешения работы двигателя, или, другими словами, позицию I клапана или позицию II клапана, в силу чего воздух, давление которого повышается компрессором 28, подается быстро на блок 14 основного корпуса двигателя. В результате двигатель 10 активируется рано при повторном запуске, обеспечивая возможность улучшения характеристики срабатывания двигателя 10.
Следует отметить, что при остановке двигателя 10 согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, компрессорное колесо может приводиться во вращение подачей воздуха, который проходит через компрессор 28 на блок 42 основного корпуса топливных элементов, подачи топлива на блок 42 основного корпуса топливных элементов и подачи выхлопного газа, выпускаемого из блока 42 основного корпуса топливных элементов, на турбину 26. Таким образом, турбонагнетатель 24 не останавливается, когда двигатель 10 остановлен системой 84.
Кроме того, приведением в действие устройства 40 выработки электроэнергии, когда двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, выхлопной газ из устройства 40 выработки электроэнергии входит в устройство 36 очистки выхлопного газа. Следовательно, нагрев катализатора может выполняться в устройстве 36 очистки выхлопного газа, даже когда двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу. В результате остановку двигателя согласно контролю снижения выброса на холостом ходу можно разрешать даже в холодный период.
Затем второй вариант осуществления изобретения будет описан подробно. Следует отметить, однако, что конфигурации двигателя и транспортного средства, в котором двигатель установлен согласно второму варианту осуществления изобретения, являются по существу идентичными конфигурациям двигателя 10 и транспортного средства 12, в котором двигатель 10 установлен согласно первому варианту осуществления, описанному выше. По этой причине двигатель и транспортное средство согласно второму варианту осуществления не показываются на чертежах, и компонентам, соответствующим компонентам, уже описанным, были даны идентичные ссылочные позиции, используемые выше, тогда как дублирующее описание этих составляющих компонентов было опущено.
Во втором варианте осуществления, подобно первому варианту осуществления, двигатель 10, установленный в транспортном средстве 12, включает в себя турбонагнетатель 24 и устройство 40 выработки электроэнергии. Кроме того, как в вышеупомянутом описании двигатель 10 и транспортное средство 12 сконфигурированы так, что в течение периода между остановкой и повторным запуском двигателя 10 системой 84 устройство 40 выработки электроэнергии приводится в действие таким образом, что турбонагнетатель 24 устанавливается в состояние приводимого в движение, тем самым улучшая срабатывание двигателя 10 при повторном запуске.
Как описано выше, заранее заданное условие повторного запуска для режима контроля снижения выброса на холостом ходу является установленным, когда более не удовлетворяется одно из заранее заданных условий остановки. Например, заранее заданное условие повторного запуска определяют удовлетворяющимся, когда операция торможения сброшена или нажата педаль акселератора, тогда как двигатель 10 остановлен системой 84. Кроме того, нажатие педали акселератора указывает выдачу запроса ускорения.
Характеристика срабатывания двигателя 10, требуемая водителем, полагается отличающейся между случаем, в котором операция торможения просто сброшена, и случаем, в котором выдается запрос ускорения. В этом варианте осуществления, следовательно, когда установлено заранее заданное условие повторного запуска, и запрос ускорения также выдан (когда детектирован запрос ускорения), исполняется управление для формирования другой характеристики срабатывания в двигателе 10 по отношению к таковой для случая, в котором запрос ускорения не выдается. Это управление будет описано ниже на основе последовательности операций, показанной на фиг. 4.
Следует отметить, что этапы S401-S405 и этап S409 на схеме последовательности операций по фиг. 4 соответственно соответствуют по существу этапам S201-S207 на схеме последовательности операций по фиг. 2. Описание этих этапов по этой причине по существу опущено ниже.
Когда заранее заданное условие остановки установлено, так что определение по этапу S401 является положительным, двигатель 10 останавливается, и устройству 40 выработки электроэнергии задается рабочее состояние на этапе S403. В это время устройство 48 подачи топлива в устройстве 40 выработки электроэнергии приводится в действие с тем результатом, что величина подачи топлива соответствует первой величине.
Как описано в первом варианте осуществления, когда двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, клапан 32 в основном остается закрытым. Следовательно, количество энергии, вырабатываемой устройством 40 выработки электроэнергии, и количество газа, выпускаемого из устройства 40 выработки электроэнергии, в это время определяются количеством топлива, подаваемого на блок 42 основного корпуса топливных элементов. Здесь, следовательно, когда устройство 40 выработки электроэнергии приводится в действие на этапе S403, подачей топлива на устройство 40 выработки электроэнергии управляет часть ECU 70, которая функционирует в качестве средства повышения величины выпуска. Здесь, в частности, величина подачи топлива регулируется по первой величине топлива на основе выхода расходомера 72 воздуха так, что количество газа, выпускаемого из устройства 40 выработки электроэнергии, достигает первой величины выпуска. Следует отметить, что подачей топлива в устройстве 40 выработки электроэнергии можно управлять на основе, по меньшей мере, одного из расходомера 72 воздуха, датчика давления впускного воздуха, обеспечиваемых во впускном канале, и так далее.
Когда заранее заданное условие повторного запуска является установленным после установления заранее заданного условия остановки в течение режима контроля снижения выброса на холостом ходу, так что определение по этапу S405 является положительным, выполняется определение на этапе S407 относительно того, был ли выдан запрос ускорения. Запрос ускорения указывает, что водитель требует повышения выхода двигателя 10. Здесь присутствие запроса ускорения определяется частью ECU 70, которая функционирует в качестве средства определения запроса ускорения, в соответствии с выходом датчика 74 величины нажатия акселератора, использующегося в качестве средства обнаружения запроса ускорения. Запрос ускорения определяют выданным, когда заранее заданное условие повторного запуска установлено, тогда как двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, и величина нажатия акселератора больше заранее заданного значения. Альтернативно запрос ускорения определяют выданным, когда заранее заданное условие повторного запуска установлено, тогда как двигатель 10 остановлен согласно контролю снижения выброса на холостом ходу, и изменение величины нажатия акселератора в течение заранее заданного времени (скорость изменения величины нажатия акселератора) больше, чем заранее заданная величина.
На этапе S407 также предпочтительно определяют, что запрос ускорения был выдан, когда величина нажатия акселератора увеличивается сверх заранее заданного значения или скорость изменения величины нажатия акселератора увеличивается сверх заранее заданной величины в случае, когда водитель нажимает на педаль акселератора немедленно, или в пределах заранее заданного периода после снятия ноги с педали тормоза, так что заранее заданное условие повторного запуска является установленным (то есть определение по этапу S405 является положительным). Следовательно, может быть определено, что запрос ускорения был выдан, даже когда двигатель 10 не находится в остановленном состоянии. Причина этого состоит в том, что запаздывание по времени может происходить также, когда выдается запрос ускорения в течение заранее заданного периода после того, как заранее заданное условие повторного запуска установлено, и, следовательно, эффективно применять изобретение в таком случае, чтобы улучшить характеристику срабатывания двигателя 10. Следует отметить, что заранее заданный период является периодом, в который прогнозируется возникновение запаздывания по времени, и его значение может быть установлено путем эксперимента. Заранее заданный период может измеряться частью ECU 70, которая функционирует в качестве средства таймера.
Когда запрос ускорения не выдавался, так что определение по этапу S407 является отрицательным, двигатель 10 повторно запускается на этапе S409, подобно этапу S207. Другими словами, в этом случае двигатель 10 повторно запускается в состоянии, когда топливо подается на устройство 40 выработки электроэнергии в первой величине топлива с тем результатом, что устройство 40 выработки электроэнергии является рабочим. Соответственно характеристика срабатывания двигателя 10 основывается на эффекте турбонаддува, вырабатываемого турбонагнетателем в соответствии с первым количеством выпуска газа, соответствующим первой величине топлива.
Когда, с другой стороны, запрос ускорения выдается после установления заранее заданного условия повторного запуска, или в течение заранее заданного периода, следующего после установления заранее заданного условия повторного запуска, так что определение по этапу S407 является положительным, двигатель 10 повторно запускается на этапе S411 вместе с управлением повышением величины выпуска, которое выполняется частью ECU 70, функционирующей в качестве средства повышения величины выпуска. Здесь часть ECU 70, которая функционирует в качестве средства повышения величины выпуска, выполняет управление, чтобы повысить величину подачи топлива устройства 40 выработки электроэнергии от первой величины топлива до второй величины топлива, которая больше, чем первая величина топлива. Соответственно количество газа, выпускаемого из канала 50 выпуска газа в устройстве 40 выработки электроэнергии, достигает второй величины выпуска, которая больше, чем первая величина выпуска, выпускаемого, когда топливо подается на устройство 40 выработки электроэнергии в первом количестве топлива. В результате эффект турбонаддува, вырабатываемого в двигателе 10 турбонагнетателем 24, может быть повышен. Следовательно, характеристика срабатывания двигателя 10 может быть улучшена в большей степени, когда двигатель 10 повторно запускается на этапе S411, чем когда двигатель 10 повторно запускается на этапе S409. Следует отметить, что на этапе S411, подобно этапу S409, клапан 52 регулируется в позицию разрешения работы двигателя.
Во втором варианте осуществления клапан 32 по существу находится в закрытом состоянии, когда заранее заданное условие остановки установлено, и когда запрос ускорения выдается после этого с тем, что заранее заданное условие повторного запуска является установленным, количество топлива для устройства 40 выработки электроэнергии повышается по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается. Однако количество выпуска газа может быть повышено с использованием другого управления, когда выдается запрос ускорения.
Например, когда заранее заданное условие остановки установлено, клапан 32 может регулироваться на этапе S403 для открытия до заранее заданного отверстия (отличного от «закрытого» отверстия). В этом случае клапан 32 является предпочтительно клапаном с электромагнитным управлением. Когда запрос ускорения выдается после этого, так что заранее заданное условие повторного запуска является установленным, клапан 32 или клапанный механизм 28 могут полностью закрываться в виде управления повышением величины выпуска, посредством чего количество воздуха, подаваемого в воздуховводный канал 44, может быть повышено (управление повышением величины подачи воздуха). Вместе с этим повышением количества воздуха количество топлива для устройства 40 выработки электроэнергии предпочтительно повышается в виде управления повышением величины выпуска. Следует отметить, однако, что количество топлива для устройства 40 выработки электроэнергии не требует повышения вместе с повышением количества воздуха.
Во втором варианте осуществления, когда выдается запрос ускорения (когда определение по этапу S407 является положительным), устройство 40 выработки электроэнергии приводится в действие непрерывно, по меньшей мере, до завершения повторного запуска двигателя 10.
Затем третий вариант осуществления изобретения будет описан подробно. Двигатель 110 и транспортное средство 112, в котором двигатель 110 установлен согласно третьему варианту осуществления изобретения, показаны на фиг. 5. Следует отметить, что компонентам, соответствующим уже описанным компонентам, были даны идентичные или связанные ссылочные позиции по отношению к используемым выше, и дублирующее описание этих компонентов было опущено.
Двигатель 110, установленный в транспортном средстве 112 согласно третьему варианту осуществления, отличается от двигателя 10, установленного в транспортном средстве 12, по конфигурации турбонагнетателя 124. В соответствии с этим различием конфигурации, конфигурация ECU 170 частично отличается от конфигурации ECU 70. Во всех других отношениях, исключая управление, которое будет описано ниже, двигатель 110 и транспортное средство 112 сконфигурированы по существу идентично двигателю 10 и транспортному средству 12 соответственно.
В третьем варианте осуществления турбонагнетатель 124 включает в себя турбину 126, расположенную в выпускном канале 18, и компрессор 128, который расположен во впускном канале 16 и вмещает компрессорное колесо, соединенное соосно с турбинным колесом 126. Турбонагнетатель 124 дополнительно включает в себя механизм 126a регулируемого сопла для изменения площади отверстия турбинной лопатки для турбинного колеса турбины 126. Следует отметить, что турбонагнетатель 124 не включает в себя клапан 32 и обходной (перепускной) канал 34.
Механизм 126a регулируемого сопла включает в себя набор сопловых лопаток 126b и блок 126c движущего механизма. Углы сопловых лопаток 126b набора являются переменными, и путем изменения углов действием блока 126c движущего механизма отверстие сопла может регулироваться. Блок 126c движущего механизма включает в себя двигатель, работой которого управляет ECU 70. В турбонагнетателе 124, следовательно, давление турбонаддува может регулироваться регулировкой отверстия сопла в механизме 126a переменного сопла. Следует отметить, что в течение обычного движения отверстием сопла в механизме 126a переменного сопла управляет часть ECU 70, которая функционирует в качестве средства регулировки отверстия сопла на основе, по меньшей мере, одного из скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя.
В двигателе 110 с наличием этой конфигурации подобно двигателю по второму варианту осуществления, когда выдается запрос ускорения после установления заранее заданного условия повторного запуска или в течение заранее заданного периода после установления заранее заданного условия повторного запуска, управление исполняется для изменения характеристики срабатывания двигателя 10 относительно характеристики срабатывания двигателя 10, когда запрос ускорения не выдается. Это управление будет описано ниже на основе последовательности операций, показанной на фиг. 6.
Следует отметить, что этапы S601-S611 по схеме последовательности операций с фиг. 6 соответствуют соответственно этапам S401-S411 по схеме последовательности операций с фиг. 4 за исключением частей этапов S603 и S611. Следовательно, управление, исполняемое в третьем варианте осуществления, будет описываться ниже с концентрацией на различиях этапов, при этом частично опуская дублирующее описание.
Когда заранее заданное условие остановки установлено, так что определение по этапу S601 является положительным, двигатель 110 останавливается, и устройство 40 выработки электроэнергии устанавливается в рабочее состояние на этапе S603. В это время отверстие сопла в механизме 126a переменного сопла турбонагнетателя 124 задается в первое отверстие, так что заранее заданное количество топлива подается на блок 42 основного корпуса топливных элементов в соответствии с количеством воздуха, введенного из воздуховводного канала. Здесь величина подачи топлива в устройстве 40 выработки электроэнергии регулируется на основе выхода расходомера 72 воздуха, но величина подачи топлива может регулироваться на основе выхода, по меньшей мере, одного из расходомера 72 воздуха, датчика давления впускного воздуха, обеспеченного во впускном канале, и так далее.
Когда заранее заданное условие повторного запуска установлено, тогда как двигатель 110 находится в остановленном состоянии, после установления заранее заданного условия остановки, так что определение по этапу S605 является положительным, выполняется определение на этапе S607, подобно этапу S407, относительно того, выдавался ли запрос ускорения.
Когда запрос ускорения не выдавался, так что определение по этапу S607 является отрицательным, двигатель 110 повторно запускается на этапе S609 подобно этапам S207 и S409. Другими словами, в этом случае двигатель 110 повторно запускается в состоянии, где отверстие сопла в механизме 126a переменного сопла устанавливается в первое отверстие, и устройство 40 выработки электроэнергии является рабочим. Соответственно характеристика срабатывания двигателя 10 основывается на эффекте турбонаддува, вырабатываемого турбонагнетателем 124, в соответствии с третьим количеством выпуска газа, соответствующим этому отверстию сопла.
Когда, с другой стороны, запрос ускорения выдается таким образом, что определение по этапу S607 является положительным, двигатель 110 повторно запускается на этапе S611 вместе с управлением повышением величины выпуска. Здесь часть ECU 170, которая функционирует в качестве средства управления повышением величины выпуска, регулирует отверстие сопла механизма 126a переменного сопла во второе отверстие далее к стороне дросселя, чем первое отверстие, и в то же время исполняет управление для повышения величины подачи топлива для устройства 40 выработки электроэнергии. Соответственно количество газа, выпущенного из канала 50 выпуска газа устройства 40 выработки электроэнергии, повышается сверх такового для случая, в котором отверстие сопла в механизме 126a переменного сопла устанавливается в первое отверстие. В результате эффект турбонаддува, вырабатываемый в двигателе 110 турбонагнетателем 124, может быть повышен. Следовательно, характеристика срабатывания двигателя 110 может быть улучшена в большей степени, когда двигатель 110 повторно запускается на этапе S611, чем когда двигатель 110 повторно запускается на этапе S609. Следует отметить, что на этапе S611, подобно этапу S609, клапан 52 регулируется в позицию разрешения работы двигателя.
Подобным образом в третьем варианте осуществления, когда выдается запрос ускорения (когда определение по этапу S607 является положительным), устройство 40 выработки электроэнергии приводится в действие непрерывно, по меньшей мере, до завершения повторного запуска двигателя 110.
Изобретение было описано выше на основе трех вариантов осуществления, но изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Например, в вышеупомянутых вариантах осуществления устройство 40 выработки электроэнергии представлено системой топливных элементов, но изобретение допускает случай, в котором конфигурация, отличная от системы топливных элементов, используется в качестве устройства выработки электроэнергии, и, следовательно, различные устройства могут использоваться в качестве устройства выработки электроэнергии.
Изобретение было описано выше на основе вышеупомянутых вариантов осуществления и модифицированных примеров такового. Однако изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления и так далее и позволяет другие исполнения. Изобретение включает все модифицированные примеры, применения и эквиваленты в рамки объема изобретения, определенного формулой изобретения.
1. Двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что он содержит:
систему, которая автоматически останавливает двигатель внутреннего сгорания, когда устанавливается заранее заданное условие остановки, и автоматически повторно запускает двигатель внутреннего сгорания, когда устанавливается заранее заданное условие повторного запуска после установления заранее заданного условия остановки;
турбонагнетатель, включающий в себя компрессор, расположенный во впускном канале двигателя внутреннего сгорания, и турбину, расположенную в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания; и
устройство выработки электроэнергии, включающее в себя блок основного корпуса для выработки электроэнергии, с которым соединены воздуховводный канал, который соединен с впускным каналом, чтобы вводить воздух, который проходит через компрессор, и канал выпуска газа, который соединен с выпускным каналом, чтобы подавать газ в турбину, причем устройство выработки электроэнергии выполнено с возможностью работы, по меньшей мере, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен системой.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что устройство выработки электроэнергии является системой топливных элементов, а блок основного корпуса для выработки электроэнергии является блоком основного корпуса топливных элементов.
3. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающее устройство расположено во впускном канале на стороне выхода соединительной части между воздуховводным каналом и впускным каналом.
4. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что клапан расположен в соединительной части между воздуховводным каналом и впускным каналом, и
когда двигатель внутреннего сгорания остановлен системой, клапан приводится в действие, чтобы вводить весь воздух, который проходит через компрессор, в воздуховводный канал.
5. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что устройство подачи масла, выполненное с возможностью подачи масла в турбонагнетатель, и устройство подачи охлаждающей жидкости, выполненное с возможностью охлаждения турбонагнетателя, приводятся в действие электричеством от аккумуляторной батареи, подключенной к устройству выработки электроэнергии, и приводятся в действие, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен системой.
6. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что устройство подачи масла и/или устройство подачи охлаждающей жидкости приводится в действие для управления величиной зарядки аккумуляторной батареи.
7. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средство управления повышением величины выпуска для повышения количества газа, выпускаемого из устройства выработки электроэнергии, когда выдается запрос ускорения, или после установления заранее заданного условия повторного запуска, или в течение заранее заданного периода после установления заранее заданного условия повторного запуска, по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается.
8. Двигатель по п. 7, отличающийся тем, что средство управления повышением величины выпуска повышает количество выпускаемого газа путем исполнения, по меньшей мере, одного из управления для повышения количества воздуха, подаваемого в воздуховводный канал, и управления для повышения количества топлива, подаваемого на блок основного корпуса для выработки электроэнергии.
9. Двигатель по п. 8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит клапанный механизм для регулировки количества выхлопного газа, поступающего в турбину,
причем, когда выдается запрос ускорения, средство управления повышением величины выпуска либо управляет клапанным механизмом, чтобы увеличить количество выхлопного газа, поступающего в турбину, либо исполняет управление, чтобы увеличить количество топлива, подаваемого на блок основного корпуса для выработки электроэнергии, по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается.
10. Двигатель по п. 8, отличающийся тем, что турбонагнетатель дополнительно включает в себя механизм регулируемого сопла для изменения площади отверстия турбинной лопатки турбины, и
когда выдается запрос ускорения, средство управления повышением величины выпуска управляет механизмом регулируемого сопла, чтобы повысить скорость вращения турбинной лопатки, и
выполняет управление, чтобы повысить количество топлива, подаваемого в блок основного корпуса для выработки электроэнергии, по сравнению со случаем, когда запрос ускорения не выдается.
11. Транспортное средство, отличающееся тем, что оно содержит двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2.
