JPH01117931A - 回転電機付ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は排気エネルギーにより駆動されるターボチャー
ジャの回転軸に電動−発電機を取付けた回転電機付ター
ボチャージャの制御装置に関する。

（従来の技術） エンジンの排気管にターボチャージャを取付け、このタ
ーボチャージャの回転軸に電動−発電機を直結して、排
気エネルギーを回収しようとする提案が種々なされてい
る。

このようなターボチャージャに電動・−発電機を取付け
、エンジンの運転状態に応じて電動機作動または発電機
作動として、該電動−発電機を回転制御する提案が内燃
機関のターボチャージャとして、特開昭６０−１９５３
２９号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の内燃機関のターボチャージャの提案においては、
エンジンの低速高負荷の運転領域では電動機駆動として
過給作動を助勢しているが、通常の運転時にアクセルペ
ダルの踏込状態に応じての制御がなされていない問題が
ある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その
目的はアクセルペダルの踏込位置やその踏込速度に対応
して、回転電機へ供給する電力を制御して、エンジンへ
のブースト圧を早期に上昇させようとする回転電機付タ
ーボチャージャの制御装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、ターボチャージャに取付けた電動−発
電機となる回転電機と、該回転電機に電力を供給して内
燃機関への過給作動を助勢せしめるバッテリとを有する
回転電機付ターボチャージャの制御装置において、アク
セルペダル踏込位置を検出する踏込位置検出手段と、ア
クセルペダル踏込速度を検出する踏込速度検出手段と、
これら２検出手段からの信号により前記回転電機へのバ
ッテリからの供給電力を制御する電力制御手段とを備え
たことを特徴とする回転電機付ターボチャージャの制御
装置が提供される。

（作用） 本発明では、アクセルペダルの踏込速度の早いときは車
両の急加速と判断し、回転電機に供給する電力を大にし
て、ターボチャージャによるエンジンのブースト圧を急
上昇させて、加速時の応答性を向上させる作用がある。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であり
、同図において、１はエンジンで吸気管１ａを通じて吸
入する空気と、噴射器２を介して燃料タンク２ａから供
給される燃料との燃焼エネルギーにより車輪３を回転さ
せて車両を駆動するもので、排気管１ｂを介して燃焼後
の排気ガスが排出される。なおエンジン１はクラッチペ
ダル４ａの踏込みによりエンジントルクを断続するクラ
ッチ４と、エンジントルクを変速する変速器４ｂとを有
しており、クラッチ４にはその断続を検出するクラッチ
センサ４Ｃが取付けられて、検出された信号が後述する
電子制御装置５に送出される。また、ＩＣはエンジン回
転センサ、２ｂはアクセルペダル２ｄに取付けたアクセ
ルペダルセンサであり、それぞれ検出したエンジン回転
信号、アクセル踏込量に対応するエンジン負荷信号やア
クセルペダル位置およびペダルの移動量の信号を電子制
御装置５に送出するものである。

６は排気管１ｂおよび吸気管１ａに接続されたターボチ
ャージャであり、排気ガスエネルギーにより駆動される
タービン６ｂと、吸気を過給するコンプレッサ６ａとを
有し、これらの両者を接続する回転軸６Ｃには電動機あ
るいは発電機として作動する回転電機７が取付けられて
いる。そして排気エネルギーによりタービン６ｂが回転
駆動されると回転電機７は発電機モードとなり、その発
電電力は電力変換器７ａに送電され、電力変換器７ａの
作動により車載のバッテリ５ａを充電するものである。

なお、電力変換器フａは交流電力を直流電力に変換する
整流平滑回路、直流電力の電圧を自在に変換するコンバ
ータ回路、直流電力を周波数調整自在の交流電力に変換
するインバータ回路、半導体制御素子を用いて電圧や電
流を制御するデユーティ制御回路などの各種の強電制御
回路を備えており、電子制御装置５からの制御指令によ
って各種の強電制御回路が制御されるものである。した
がって、エンジン１のトルクを増大させるときには、バ
ッテリ５ａからの直流電力を変換して回転電機７に供給
し、電動機モードとしてコンプレッサ６ａを駆動して、
吸気を圧縮しエンジン１への過給圧を上昇させるよう作
動するものである。

図中の１８はバイパスアクチュエータで排気流路を制御
して排気エネルギーが小さいときに流路を狭めて速度を
増加させるものであり、１ｄは吸気管１ａに取付けられ
たブースト圧センサで吸気圧を検出するもの、６ｄは回
転軸６Ｃに取付けられたタービンセンサでターボチャー
ジャ６の回転数を検出するもの、７ｂは回転電機７に取
付けられた位相センサで回転電機７の磁界とロータの出
力との位相を検出するもの、７Ｃは回転電機７の電圧を
計測する電圧センサで、検出されたそれぞれからの信号
は電子制御装置５に送出されるよう構成されている。

電子制御装置５はマイクロコンピュータよりなリ、前述
の各種のセンサからの信号などを入力して演算処理や計
数の比較などを行う中央処理装置、制御プログラムや各
種のデータを格納する各種メモリ装置、各種の信号を受
令したり制御指令を発令する人／出力装置などを有して
おり、エンジン１への供給燃料を増加させる噴射器アク
チュエータ２Ｃへの信号も発令するものである。なお、
電子制御装置５の有する各種メモリには、アクセルペダ
ル位置に相当する燃料供給量に見合った吸気のブースト
圧や、アクセルペダル位置に相当するエンジン回転数の
データや、これらに対応するマツプなどが格納されてい
る。

第２図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
り、第２図を参照して本実施例の作動を説明する。

まずステップ１ではエンジン回転センサＩＣからの信号
を読込み、エンジン回転がアイドリング回転か否かチエ
ツクし、アイドリング状態でないときはステップ２に進
んでクラッチが接か否かをチエツクする。ここでクラッ
チセンサ４Ｃからの信号が接のときはステップ３へ、断
のときはステップ４に進んでステップ２のフローを繰返
すことになる。

ステップ３ではアクセルペダルセンサ２ｂからの信号を
読込み、ステップ５にてその踏込量が部分・的に踏込ま
れているか、−杯に踏込まれているかをチエツクして、
部分踏込みの場合はステップ６〜９に移行する。そして
、エンジン回転センサ１ｃとブースト圧センサ１ｄとか
ら信号を読込み、部分踏込みのアクセルペダル位置の燃
料供給量に相当する吸気管のブースト圧ＰＩＩＣの演算
を行い、ＰＩＩＣと読込んだ現ブースト圧ｐａｔと差の
計算を行う。

ステップ１０ではアクセルペダルセンサ２ｂからの信号
により、アクセルペダル２ｄの踏込位置を計測し、微少
時間Δを時間中における踏込速度ｖＡを算出する。そし
てステップａにて踏込速度ｖＡが所定の踏込速度ＶＡＣ
より大きいときは、エンジンの加速と判断して回転電機
７への供給電力をｖＡに対応する大きな供給電力とする
計算をステップ１１にて行う。ステップ１２〜１４では
タービンセンサ６ｄによるタービン回転数の検出と、前
記演算結果に基づく電力を供給する電力変換器７ａのデ
ユーティ制御と、位相センサ７ｂからの信号に基づく電
動機駆動時の効率の制御とを行って、電動機作動にて増
大したブースト圧をステップ１５で検出し、供給燃料を
増加する制御をステップ１６にて行う。

なお前記ステップａにて踏込速度Ｖ、が所定踏込速度Ｖ
ＡＣより小さいときはステップｂに進み、予め設定した
所要の踏込速度ｖＡｐと比較する。ここでＶ、＞ＶＡ、
の場合はステップＣにて前記ステップ９にて演算したブ
ースト圧（Ｐ　ａｃ−Ｐ　ａｔ）に対応する供給電力を
計算してステップ１０に戻るが、ｖＡがｖＡｐに達しな
いときは定常のモードと判断してステップ１７に移行す
る。

ステップ１７ではブースト圧の増加の程度のチエツクを
行い、ブースト圧の増加が所定値以上の場合はステップ
１８にてアクセルペダルセンサ２ｂからアクセルペダル
位置を、ステップ１９にてエンジン回転センサＩＣから
エンジン回転を検出する。そして、ステップ２０ではこ
れらの検出信号に基づいて、アクセルペダル位置に相当
するエンジン回転より現エンジン回転が小さい場合は回
転電機７を電動機モードとし、大きい場合は発電機モー
ドとするよう判断して、前者の場合はステップ２１に、
後者の場合はステップｄに進む。

ステップ２１では回転電機フを電動機駆動させるための
電力の計算を行い、ステップ２２ではタービンセンサ６
ｄからタービン回転を検出し、ついでステップ２３〜２
５に移行してバッテリ５ａからの電力を電力変換器７ａ
に制御して回転電機７に供給して電動機駆動してコンプ
レッサ６ａの作動により過給してブースト圧を上昇させ
る。

そしてブースト圧センサ１ｄにてブースト圧を検出し、
噴射器アクチエエータ２Ｃを制御して燃料供給量を制御
して、エンジン１の駆動力を増大させる制御を行う。

ステップ２０にて回転電機７を発電機モードとしたとき
は、ステップｄに進んで電子制御装置５により発電作動
を読込み、ステップｅよりステップ２６に移行して電圧
センサ７Ｃにより発電電圧の計測を行い、ステップ２７
にてバッテリ電圧との比較を行う。そして、発電電圧が
バッテリ電圧より高圧のとぎはステップ２８〜３０に進
んでバッテリを充電する処理を行い、発電電圧が低いと
きはステップ３２．３３に進んで電力変換器７ａにて昇
圧制御してバッテリの充電となるが、ステップ３０にて
充電状態にならない場合はステップ３１に進んで故障信
号を発して警告することになる。

一方、ステップ５でアクセルペダル２ｄが一杯に踏込ま
れているときはステップ３８〜４１に進み、エンジン回
転センサＩＣからエンジン回転信号を読込み、回転電機
７へ供給する最大電力を電子制御装置５により検索し、
タービンセンサ６ｄからタービン回転を検出し、ブース
ト圧センサ１ｄから現ブースト圧ＰＲ２を検出する。そ
してステップ４２では最大ブーストと現ブースト圧Ｐａ
２とを比較し、ＰＩ３２が最大ブースト圧に達していな
いときはステップ４３〜４６に８行する。ここでは、電
力変換器７ａを介して回転電機７への供給電力を増大さ
せる制御と、位相センサ７ｂからの信号により回転電機
７を効率よく駆動する制御と、現ブースト圧の検出と、
供給燃料を増加させる制御とを実行して、前記のステッ
プ１７に進んでブースト圧がどの程度増大されたかのチ
エツクが行われることになる。

なお、ステップ４２にてＰＮ２が最大ブースト圧に達し
ているときも上記と同様にステップ１７のチエツクのフ
ローに進む。

また、最初のステップ１にてエンジン回転センサ１ｃか
らの信号によりエンジン１がアイドリング状態と判断さ
れたときは、ステップ３４〜３７に移行し、アイドリン
グ状態のため排気エネルギーが少ないため、バイパスア
クチュエータ１ｅを制御して排気の流速を高めてタービ
ン６ｂの回転を早め、電圧センサ７Ｃにより発電機作動
の回転電機７からの発電電圧をチエツクし、バッテリ電
圧と比較して電力変換器７ａにてバッテリ５ａを充電で
きる電圧に制御してからステップ２９に進んで充電作動
を行うことになる。

以上本発明を上述の一実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、アクセル、ペダルの踏込位置の検出手
段と、ペダルの踏込みの移動量から踏込速度を検出する
踏込速度検出手段とを設けて、運転者の操作するペダル
踏込速度に対応して、過給作動を助勢する回転電機への
供給電力を制御するので、ペダル踏込速度が早いときは
加速と判断し、供給電力を大にしてエンジンのブースト
圧を急上昇させ、エンジンの急加速時の応答性を向上さ
せる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図である。 １・・・エンジン、１ｃ・・・エンジン回転センサ、１
ｄ・・・ブースト圧センサ、２ｂ・・・アクセルペダル
センサ、５・・・電子制御装置、５ａ・・・バッテリ、
６・・・ターボチャージャ、７・・・回転電機、７ａ・
・・電力変換器。 特許出願人　　いすＸ自動車株式会社 代　理　人　　弁理士　辻　　　　實

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャに取付けた電動−発電機となる回転電
   機と、該回転電機に電力を供給して内燃機関への過給作
   動を助勢せしめるバッテリとを有する回転電機付ターボ
   チャージャの制御装置において、アクセルペダル踏込位
   置を検出する踏込位置検出手段と、アクセルペダル踏込
   速度を検出する踏込速度検出手段と、これら２検出手段
   からの信号により前記回転電機へのバッテリからの供給
   電力を制御する電力制御手段とを備えたことを特徴とす
   る回転電機付ターボチャージャの制御装置。