JP2921216B2 - 回転電機付きターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気エネルギにより駆
動されるターボチャージャの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気管にターボチャージャを
取りつけ、このターボチャージャの回転軸に電動−発電
機を設け、排気エネルギにより過給を行うと同時に、さ
らに残余の排気エネルギを電気として回収し、また高負
荷時には電動−発電機を電動機運転してコンプレッサの
回転力を助長し、エンジンの効率を向上しようとする試
みが多くなされ、たとえば特開平１−１１７９３１号公
報に示されている。そしてこのようなターボチャージャ
を以後ＴＣＧという。

【０００３】この種のＴＣＧにおいて、電動機によりコ
ンプレッサの回転を助長するモードを電動機モードとい
うが、この電動機モードで運転中のＴＣＧは、前記のよ
うに電動−発電機を電動機運転してコンプレッサを回転
させて給気を加圧している。なお図３は、ＴＣＧが電動
機モードで運転している時のブースト圧による制御の例
を示したものである。

【０００４】ＴＣＧがこのモードで運転中はブースト圧
の上昇を常時監視し、一定の圧力範囲内に納まるようＴ
ＣＧの回転数を制御している。ここで、制御圧力範囲の
上限値は、ウエイストゲートの設定圧力を基準にして定
めている。しかし、ウエイストゲートの設定圧力は何ら
かの理由で狂いが生じる可能性がある。もし、ウエイス
トゲートの設定圧力が低めに狂い、制御圧力範囲の上限
値を下回った場合、ウエイストゲートが解放し、圧力が
逃げている状態でＴＣＧは電動機の運転を続け、無意味
に電力を消費してしまうことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な種々の欠点を改善しようとするものであり、その目的
は、排気エネルギにより駆動されるＴＣＧの制御装置に
おいて、電動機モード時のタービンの回転数を適正に制
御し、かつ電力を無駄に浪費しないようにすることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の如き本発明の目的
を達成するために、本発明は、ターボチャージャの回転
軸に設けた電動−発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とともに、過過給時に過給圧を
リークする手段を有する回転電機付きターボチャージャ
の制御装置において、過給気圧を検知する圧力検知手段
と、タービンの回転数を検知するタービン回転数検知手
段と、前記圧力検知手段が検知する過給気圧が少なくと
も所定時間同一圧力値であるときのタービン回転数の変
化を判定する判定手段と、該判定手段の判定結果でター
ビン回転数が上昇中のとき、前記圧力検知手段が検知し
た圧力を過給圧リークの上限値とする上限値設定手段を
有することを特徴とする回転電機付きターボチャージャ
の制御装置を提供する。

【０００７】

【作用】タービン回転とブースト圧を常時監視し、ター
ビン回転数が上昇しているにもかかわらず、ブースト圧
の上昇が止まった時の圧力をウエイストゲートの設定圧
力として認知し、以後この時の圧力をＴＣＧの制御圧力
の上限値とする。ただし、認知したウエイストゲートの
設定圧力が正規の設定圧力の上限値よりも高かった場
合、過過給状態になるのを防ぐため、制御圧力の上限値
は正規のウエイストゲートの設定圧力とする。また認知
した設定圧力が正規の設定圧力の加減値を下回った場合
認知した設定圧力はそのままＴＣＧ制御圧力の上限値と
して更新し、同時に警報を発して、運転者にウエイスト
ゲートの調整が必要であることを知らせる。

【０００８】

【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。図１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の踏込みあるいは電子制御装置
５（後述）からの信号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、１ｃ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。

【０００９】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ト、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７ａ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ュ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。

【００１０】図中１ｄは吸気管１ａに取付けられたブー
スト圧センサであり、吸気管１ａ内の吸気圧を検出して
その信号を電子制御装置５に送る。１ｅは排気バイパス
管であり、エンジン１から排気され排気管１ｂに至った
排気を、タービン６ｂを通過することなく、外気にバイ
パスする。１ｆはウエイストゲートバルブであり、排気
バイパス管１ｅの入口を開閉する。１ｇは過給圧コント
ロールアクチュエータであり、吸気圧が小さい時はウエ
イストゲートバルブ１ｆにより排気バイパス管１ｅの入
口を閉鎖しているが、吸気圧が所定値より上昇しようと
する時、該過給圧コントロールアクチュエータ１ｇがウ
エイストゲートバルブ１ｆを押圧し、排気バイパス管１
ｅの入口を開いて排気を排気バイパス管１ｅから外気方
向にバイパスし、このためタービン６ｂの回転数が低下
し、結果的に吸気圧が所定値まで低下する。吸気圧が所
定値まで低下したならば、過給圧コントロールアクチュ
エータ１ｇが動作して該過給圧コントロールアクチュエ
ータ１ｇがウエイストゲートバルブ１ｆを引き戻し、排
気バイパス管１ｅの入口を閉塞する。

【００１１】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で
あり、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のロータ回転角の位相を検出し、信号を電子制
御装置５に送出する。７ｃは回転電機７の電圧を計測す
る電圧センサで、検出された信号は電子制御装置５に送
出される。

【００１２】電子制御装置５はマイクロコンピュータよ
りなり、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入／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ップなどが
格納されている。

【００１３】次に本願発明の動作を図２に示すフローチ
ャートを用いて詳細に説明する。まず、エンジンスター
ト時、制御ブースト圧の上限値の初期設定を行う（ステ
ップＳ１）。車両運行中であってＴＣＧが電動機モード
で動作中、タービン回転数、ブースト圧を読み込み（ス
テップＳ２）、タービンの回転数の変化を判定する（ス
テップＳ３）。タービン回転数が一定か減少している場
合は、制御ブースト圧の上限値は現状のままとして、再
びタービン回転、ブースト圧の読み込みに戻る。タービ
ン回転数が上昇している場合は、ブースト圧の変化を判
定する。もし、一定になっているなら（ステップＳ４）
ウエイストゲートが解放して圧力が逃げていると判定
し、このブースト圧をウエイストゲートの設定圧力と認
知する。上昇あるいは下降している場合はそのままター
ビン回転、ブースト圧の読み込みに戻る。次に、ウエイ
ストゲートの設定圧力として認知したブースト圧をウエ
イストゲートの正規の設定圧力と比較する（ステップＳ
５）。現ブースト圧が正規設定圧力を下回っている場
合、制御ブースト圧の上限値を現ブースト圧に更新する
（ステップＳ６）。次いで、更新した制御ブースト圧の
上限値と正規設定圧力の下限値を比較し（ステップＳ
７）、制御ブースト圧の上限値が設定圧力の下限値を下
回った場合、運転者に対して警報を発信する（ステップ
Ｓ８）。上回っていればそのままタービン回転、ブース
ト圧の読み込みに戻る。ステップＳ５において、ウエイ
ストゲートの設定圧力と認知されたブースト圧が、正規
の設定圧力を上回っている場合、過過給を防ぐため、ウ
エイストゲートの正規設定圧力をそのまま制御ブースト
圧の上限値として更新し、タービン回転、ブースト圧の
読み込みに戻る。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
タービン回転とブースト圧を常時監視し、タービン回転
数が上昇しているにもかかわらず、ブースト圧の上昇が
止まった時の圧力をウエイストゲートの設定圧力として
認知し、以後この時の圧力をＴＣＧの制御圧力の上限値
とする。ただし、認知したウエイストゲートの設定圧力
が正規の設定圧力の上限値よりも高かった場合、過過給
状態になるのを防ぐため、制御圧力の上限値は正規のウ
エイストゲートの設定圧力とする。また認知した設定圧
力が正規の設定圧力の加減値を下回った場合認知した設
定圧力はそのままＴＣＧ制御圧力の上限値として更新
し、同時に警報を発して、運転者にウエイストゲートの
調整が必要であることを知らせる様に構成したので、的
確なＴＣＧ制御が実行でき、しかもウエイストゲートの
圧力上限値が最適値からずれているような場合でも、電
力を無駄に浪費しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置を示すブロック図

【図２】本発明の実施例動作を説明するフローチャート

【図３】従来のＴＣＧの動作を示す図表図

【符号の説明】

１・・・エンジン １ａ・・吸気管 １ｂ・・排気管 １ｃ・・エンジン回転センサ １ｄ・・ブースト圧センサ １ｅ・・排気バイパス管 １ｆ・・ウエイストゲートバルブ １ｇ・・過給圧コントロールアクチュエータ ５・・・電子制御装置 ５ａ・・バッテリ ６・・・ターボチャージャ ６ａ・・コンプレッサ ６ｂ・・タービン ６ｃ・・回転軸 ６ｄ・・タービンセンサ ７・・・回転電機

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターボチャージャの回転軸に設けた電動−
   発電機に電力を供給して内燃機関への過給作動を助勢せ
   しめるとともに、過過給時に過給圧をリークする手段を
   有する回転電機付きターボチャージャの制御装置におい
   て、過給気圧を検知する圧力検知手段と、タービンの回
   転数を検知するタービン回転数検知手段と、前記圧力検
   知手段が検知する過給気圧が少なくとも所定時間同一圧
   力値であるときのタービン回転数の変化を判定する判定
   手段と、該判定手段の判定結果でタービン回転数が上昇
   中のとき、前記圧力検知手段が検知した圧力を過給圧リ
   ークの上限値とする上限値設定手段を有することを特徴
   とする回転電機付きターボチャージャの制御装置。
2. 【請求項２】前記条現地設定手段が設定した上限値が、
   正規の下限値を下回った時警報を発する警報手段を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の回転電機付きターボ
   チャージャの制御装置。