JPH03202633A - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明は回転電機付ターボチャージャを備えたエンジン
のフライングブーストアップ時における回転電機への給
電を節減しようとする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） 近年、エンジンからの排気エネルギーを回収して過給圧
を高めるターボチャージャが広く用いられ、さらにこの
ターボチャージャに回転電機を取付け、エンジンの運転
状態に応じて回転電機を電動、または発電作動させる提
案が種々なされている。

そして、このような回転電機付ターボチャージャの制御
装置として、エンジンのアイドリング状態でも発電作動
させてバッテリを充電する充電手段と、エンジンの低速
時に過給圧を増大させて急加速させる制御手段とを備え
た提案が特開平１−１１７９２５号公報に開示されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところでガソリンエンジンのアイドリング状態ではスロ
ットル弁が絞られて空気量が少なく、したがって排気ガ
スも非常に小流量となり、ターボチャージャの回転は停
止状態になっている。このような状態でターボチャージ
ャに取付けた回転電機を電動駆動して、いわゆるフライ
ングブーストアップを行おうとすると、排気エネルギー
は殆どなくてバッテリの電力によりコンプレッサを付勢
して過給圧を増大させるため、回転電機の消費電力が非
常に大となり、給電源のバッテリの蓄電量がなくなる、
すなわちバッテリが上るという問題がある。

また、コンプレッサはバッテリを電源とする電力駆動の
ため、その回転数の上昇速度も緩慢であり、さらに回転
電機の起動のための回路も付加する必要がある。

なお、上述の公開公報に示された提案においては、排気
流路のバイパス弁やタービンスクロールの可変機構を備
えてアイドル時の対策としているが、フライングブース
トアップ時の電力節減としての対応が行われていないと
いう問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はエンジンのフライングブーストアップ時に回
転電機への給電を節減し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ことにある。

（課題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回転電機
にバッテリから通電し、車両の発進前に過給気を増圧さ
せる回転電機付ターボチャージャの制御装置において、
アクセルペダルの踏込みを検出する検出手段と、ターボ
チャージャへの排気の流速を早める増速手段と、前記検
出手段からの信号に応じて該増速手段を作動させ回転電
機に通電前にターボチャージャを加速せしめる加速制御
手段とを有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みやクラッチ、変速
段、車速などの状態からエンジンのフライングブースト
アップを検知すると、２分割したタービンスクロールの
一方のみに排気ガスを導いてその流速を増加させ、回転
電機の通電前にターボチャージャの回転を付勢するので
、通電された回転電機の負荷は軽くなり、したがってバ
ッテリからの供給電力を節減することができる。

（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る
。

同図において、１はエンジンで、その排気管１１と吸気
管１２とにはターボチャージャ２が接続されており、該
ターボチャージャ２はエンジン１の排気ガスエネルギー
により駆動されるタービン２１と、該タービントルクに
より駆動されるコンプレッサ２２とを備え、コンプレッ
サ２２の作動による圧気は吸気管１２を介して過給気と
してエンジン１に供給されるように構成されている。

２３はタービン２１のスクロールであり、該スクロール
２３は小スクロール２３１と大スクロール２３２とに２
分割され、一方排気管１１の途中からは小バイブ１１１
と大バイブ１１２とに分割されて上記の２分割されたス
クロールにそれぞれ接続されている。そして、大パイプ
１１２にはガス流量を制御するバルブ７が配置され、バ
ルブアクチュエータ７１の開閉操作によって大スクロー
ル２３に通ずる排気ガス流量が制御されるように構成さ
れている。したがって、バルブ７の全閉時には、エンジ
ン１の排出するガスはすべて小バイブ１１１を介して小
スクロール２３１から吹出され、アイドル時のように排
気ガス量が少ない場合でも、ガス流速が増してタービン
２１を回転駆動するものである。

３は電動−発電機となる回転電機であり、その回転子は
タービン２１の回転軸に直結されている。そしてエンジ
ン１からの排気ガスエネルギーが大きいときは、タービ
ントルクによりコンプレッサ２２を駆動してブースト圧
力を高めるとともに・回転子も駆動して回転電機３を発
電機として作動させ、排気エネルギーを電気エネルギー
として回収させるものである。また、エンジン１の急発
進時や、エンジン１が低速高負荷時には回転電機３に電
力を供給することにより電動機として作動させ、そのト
ルクによりコンプレッサ２２を駆動して、圧気をエンジ
ン１に供給する。なお、１３はブースト圧センサで、エ
ンジン１への過給気の圧力を検出してコントローラ４に
送信するものである。

１４はエンジン１のトルクをＮ／断するクラッチに設け
たクラッチセンサ、１５はエンジントルクを変速する変
速機に設けたギヤ段センサ、１６は車速を検出する車速
センサで、これらのセンサからの信号はコントローラ４
に入力するように接続されている。

５はアクセルペダルで、該ペダルの踏込量を検出する検
出手段となる踏込量センサ５１が設けられ、該踏込量セ
ンサ５１からの信号はコントローラ４に人力されるよう
に結線されている。

６はバッテリであり、発電作動時の回転電機３からの発
電電力を電力変換器６１を介して蓄電したり、また、エ
ンジン１の急発進時や低速高負荷にはバッテリ６からの
電力により回転電機３を電動駆動してコンプレッサ２２
による圧気をエンジン１に過給するものである。なお、
回転電機３からはその固定子の逆起電力に対応する周波
数信号がコントローラ４に人力され、この信号によって
ターボチャージャ２の回転数が検知できるものである。

電力変換器６１はインバータとコンバータとを有する交
直両方向変換器からなり、発電作動時の回転電機３の交
流出力を人力してバッテリ６を充電する直流電力に変換
したり、バッテリ６の電力を回転電機３に供給するとき
はその直流電力をコントローラ４からの信号による所定
の交流電力に変換するように構成されている。

コントローラ４はマイクロコンピュータからなり、演算
処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順など
を格納する各種メモリ、人／出力回路などを備えており
、入力回路には前記の各種センサの信号ラインが接続さ
れ、出力回路には電力変換器６１への指令ラインが結線
されている。

そして、踏込量センサ５１、クラッチセンサ１４、ギヤ
段センサ１５、車速センサ１６などからの信号が入力さ
れると、電力変換器６１やバルブアクチュエータ７１な
どに指令が発せられるように構成されている。

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、同図を用いてその作動を説明する。

まず、運転者によりアクセルペダル５が踏込まれると、
ステップ１にて踏込量センサ５１からの信号がチエツク
され、アイドルの場合はステップ２に進んで、クラッチ
センサ１４からの信号が読込まれる。そして、クラッチ
がオフであり、ギヤ段センサ１５からの信号が第１速を
示しているとステップ３からステップ４に進み、ここで
は車速センサ１６からの信号がチエツクされる。

ステップ４にて車速か５　ｋｍ／ｈ未満の場合はステッ
プ５に進み、Ｎ＝１として回転電機３に通電する前に、
バルブアクチュエータ７１に指令してバルブ７を閉じさ
せて大スクロール２３２への流路を閉じ、小スクロール
２３１のみに排気ガスを導いて流速を早め、タービン２
１を駆動する（ステップ６）。

このため、エンジンがアイドル時で排気ガス量が少なく
とも、小スクロール２３１にて排気流路が絞られるので
、ターボチャージャ２は付勢されることになり、ついで
ステップ７にて、バッテリ６からの電力を電力変換器６
１を介して回転電機３に供給し、コンプレッサ２２をさ
らに強力に駆動してエンジン１への過給圧を増大させ、
フライングブーストアップの運転を行う。

ついでステップ８にてＮ＝Ｎ＋１としてステップ９で、
車速センサ１６により車速をチエツクし、車速が５　ｋ
ｍ／ｈ以上になった場合はステップ１０にてバルブアク
チュエータ７１に指令してバルブ７を開き、大スクロー
ル２３２にも排気ガスを通じるとともに、回転電機３へ
の通電を断にしてフライングブーストアップを中止する
。そしてこの後は通常のターボチャージャの制御を行う
ことになる（ステップ１１．１２）。なお、ステップ１
，２，３．４のいずれかにてＮｏの場合はステップ１６
で時間待ち後、ステップ１に戻ってフローを繰返す。

ステップ９にて車速が５　ｋｍ／ｈに達しない場合は、
ステップ１３に進み、Ｎをフライングブーストアップを
持続させる所定時間の係数Ｎ′と比較してＮがＮ″に達
しない場合はステップ８に戻って前記のステップを繰返
すことになり、Ｎ”に達しても車速が上昇しないので、
ステップ１４゜】５に進んでバルブ７の開制御によって
大スクロール２３２にも排気を通じるとともに、回転電
機３への通電を断にしてフライングブーストアップ操作
を中止することになる。

以上、本発明を上述の実施例を用いて詳細に説明したが
、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、こ
れらの変形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みや、クラッチ
、変速段、車速などの状態からフライングブーストアッ
プを検知すると、２分割した一方のタービンスクロール
のみに排気ガスを導いて流速を増加させ、回転電機の通
電前にターボチャージャを駆動しておくので、フライン
グブーストアップの場合に回転電機の電動駆動に際し、
ターボチャージャの回転の立上り時の大電力の消費がな
くなるとともに、排気エネルギーと回転電機のトルクと
により、コンプレッサの回転数が早急に上昇することに
なりエンジンへの過給圧が素早く増大するという効果が
得られる。

したがって、給電源の電力消耗が減じてバッテリの上り
の問題も解消することになり、ざら社ターボチャージャ
の立上り時の駆動は排気エネルギーによるため、回転電
機の起動回路も不必要となる利点もある。

【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、２・・・ターボチャージャ、３・・
・回転電機、４・・・コントローラ、５・・・アクセル
ペダル、６・・・バッテリ、７・・・バルブ、１１・・
・排気管、２３・・・スクロール、５１・・・踏込量セ
ンナ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターボチャージャに取付けた回転電機にバッテリ
   から通電し、車両の発進前に過給気を増圧させる回転電
   機付ターボチャージャの制御装置において、アクセルペ
   ダルの踏込みを検出する検出手段と、ターボチャージャ
   への排気の流速を早める増速手段と、前記検出手段から
   の信号に応じて該増速手段を作動させ回転電機に通電前
   にターボチャージャを加速せしめる加速制御手段とを有
   する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。
2. （２）前記の増速手段はターボチャージャのタービンス
   クロールを２分割し、一方のみに排気ガスを導いて流速
   を早めることを特徴とする請求項（１）記載の回転電機
   付ターボチャージャの制御装置。