JPH065020B2 - 回転電機付タ−ボチャ−ジャの制御装置 - Google Patents

回転電機付タ−ボチャ−ジャの制御装置

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JPH065020B2
JPH065020B2 JP62189740A JP18974087A JPH065020B2 JP H065020 B2 JPH065020 B2 JP H065020B2 JP 62189740 A JP62189740 A JP 62189740A JP 18974087 A JP18974087 A JP 18974087A JP H065020 B2 JPH065020 B2 JP H065020B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は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−発電機を取付けた
提案として、エンジンの回転数や負荷の状態に応じて電
動−発電機を発電機作動や、電動機作動させて制御する
内燃機関のターボチャージャの制御装置の提案が特願昭
６０−１８８８２７号に示されている。
（発明が解決しようとする問題点） 前記の特願昭６０−１８８８２７号に示された提案で
は、電動−発電機の発電機作動時には電気的負荷やバッ
テリに発電電力を供給し、電動機作動時にはターボチャ
ージャの過給作動を助勢してエンジンの出力を向上させ
ているが、車両の走行条件の変化に応じてターボチャー
ジャのブースト圧を最適ブースト圧とするように制御す
る手段が設けられていない。従って、車両が急加速を要
する走行条件下にあるときでもターボチャージャのブー
スト圧の不足により、所望の加速を行なうことができな
いという問題がある。
このような問題点を解決するために本出願人は、アクセ
ルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサとエン
ジン回転センサからの信号に基づいて要求される相当ブ
ースト圧を演算して求め、この相当ブースト圧からブー
スト圧センサによって検出されたブースト圧を減算した
値に相当する電力を演算して求め、また、ターボチャー
ジャのタービン回転検出手段からの信号に基づいてター
ビン回転速度に対応する電力を演算して求め、これら演
算して求められた両電力を加算した電力をターボチャー
ジャの回転軸に設けられた回転電機供給することによ
り、回転電機を電動機として力行させてターボチャージ
ャを増速し、迅速にブースト圧を上昇させるようにした
回転電機付ターボチャージャの制御装置を特願昭６２−
１３３４５５号して提案した。この提案においては、相
当ブースト圧と現在の相当ブースト圧との差が大きいと
きは極めて迅速にブースト圧を上昇させることはできる
が、ブースト圧が上昇して排気ガスエネルギによってタ
ーボチャージャが発生するブースト圧を超えると、相当
ブースト圧と現在の相当ブースト圧との差が小さくなる
ため、供給電力が不足して失速する虞がある。従って本
発明の目的は、車両の走行条件の変化に応じてターボチ
ャージャのブースト圧を最適ブースト圧とするように制
御することにより上記問題点を解決すると共に、必要と
される相当ブースト圧が、エンジンの回転に相当するタ
ーボチャージャによるブースト圧を越えるか否かを判定
して適切な発生電力の補充を行い、ブースト圧を昇圧さ
せることが可能な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。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、車両に搭載されたエンジンに装着され
該エンジンの排気ガスによって駆動せしめられるタービ
ンと、該タービンに連結した回転軸と、該回転軸に連結
され前記エンジンに加圧空気を送るコンプレッサと、前
記回転軸に連結された回転電機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、前記エンジンの回
転数を検出するエンジン回転センサと、前記エンジンに
供給する燃料を制御するアクセルペダルの踏み込み量を
検出するアクセルセンサと、前記エンジンに供給される
吸気圧力を検出するブースト圧センサと、前記タービン
の回転数を検出するタービン回転検出手段と、前記車両
の搭載されたバッテリと、前記エンジン回転センサとア
クセルセンサからの信号に基づいて要求される相当ブー
スト圧を演算する手段と、該演算された相当ブースト圧
から前記ブースト圧センサによって検出されたブースト
圧を減算した値に相当する電力を演算する手段と、前記
タービン回転検出手段からの信号に基づいてタービン回
転数に対応する電力を演算する手段と、該演算された両
電力を加算して必要供給電力を演算する手段と、該演算
された必要供給電力を前記バッテリからの前記回転電機
に供給する手段と、前記回転電機に必要供給電力供給後
のブースト圧が排気ガスエネルギによってターボチャー
ジャが発生するブースト圧より高い場合タービン回転数
に対応する電力と前記相当ブースト圧から排気ガスエネ
ルギによってターボチャージャが発生するブースト圧を
減算した値に相当する電力を加算して必要供給電力を演
算し該必要供給電力を前記回転電機に供給する手段とを
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） 本発明によると、運転者の意志であるアクセルペダルの
踏み込み量を検出するアクセルセンサとエンジン回転セ
ンサからの信号に基づいて要求される相当ブースト圧を
演算して求め、この相当ブースト圧センサによって検出
されたブースト圧を減算した値に相当する電力を演算し
て求め、また、ターボチャージャのタービン回転検出手
段からの信号に基づいてタービン回転数に対応する電力
を演算して求め、これら演算して求められた両電力を加
算して必要供給電力を演算し、該演算された必要供給電
力をバッテリから前記回転電機に供給するとともに、前
記回転電機に必要電力供給後のブースト圧が排気ガスエ
ネルギによってターボチャージャが発生するブースト圧
より高い場合タービン回転数に対応する電力と前記相当
ブースト圧から排気ガスエネルギによってターボチャー
ジャが発生するブースト圧を減算した値に相当する電力
を加算した電力を供給する。このように制御することに
より、回転電機を電動機として力行させてターボチャー
ジャを増速し、迅速にブースト圧を上昇させるととも
に、前記回転電機に必要電力供給後にブースト圧が上昇
して排気ガスエネルギによってターボチャージャが発生
するブースト圧を超えてからも失速することなく、目標
とする相当ブースト圧まで迅速に上昇させる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を添付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。
第１図において、１はエンジンで吸気管１ａを介して吸
気する空気と、供給される燃料との燃焼エネルギーによ
り、図示していない車両を駆動するものであり、排気管
１ｂを介して燃焼後の排気ガスが排出される。１ｃはア
クセルペダル踏込量を検出するアクセルセンサ、１ｄは
エンジン１の燃料噴射ポンプ（図示せず）のラック位置
によりエンジンの負荷を検出する負荷センサ、１ｅはエ
ンジンの回転数を検出する回転センサであり、それぞれ
検出した信号を後述する電子制御装置に送信する。
２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、排気ガスにより駆動されるタービン２
ｂと、吸気管１ａに吸気を送気するコンプレッサ２ａと
を有し、これらを接続する回転軸２ｃには電動機あるい
は発電機として作動する回転電機３が取付けられてい
る。１ｆは排気管１ｂに設けられた隔壁であり、タービ
ン２ｂを駆動する排気流路に取付けられてその流路を２
分するものであり、片方の流路には排気弁１ｇが取付け
られ、排気ガスが少ないときにはアクチュエータ１ｈに
より排気弁１ｇが閉じられて、他方の流路の排気ガス流
速を高めることによりタービン２ｂを高速度に駆動する
よう構成されている。
回転電機３はロータ３ａとステータ３ｂとを有し、排気
エネルギーによってロータ３ａが回転駆動されるとステ
ータ３ｂには交流電力が発電され後述する電力変換器４
を介してバッテリ５に送電される。
また、電力変換器４を介したバッテリ５の電力によりロ
ータ３ａが駆動されると、コンプレッサ２ａの作動によ
り吸気が圧縮され、吸気管１ａを介してエンジン１に過
給されるように構成されている。なお、１ｊはブースト
圧センサで、コンプレッサ２ａの作動による過給気圧を
検出して電子制御装置６に送信するものである。
電力変換器４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力を制
御するデューティ制御回路などの強電用制御回路を備え
て回転電機３とバッテリ５との間に接続され、電子制御
装置６の指令により各種の強電用制御回路の作動が制御
されるように構成されている。
従って、発電機作動時の回転電機３からの交流電力は整
流平滑回路により直流に変換されてコンバータ回路やデ
ューティ制御回路によりバッテリ充電に適する電力に制
御され、また電動機作動時の回転電機３には、バッテリ
５からの直流電力がコンバータ回路やインバータ回路の
作動により所定の電圧および周波数の交流電力に変換さ
れてステータ３ｂに供給され、排気エネルギーにて駆動
されるターボチャージャの過給作動を助勢するものであ
る。
第１図に示す３ｃは交流電圧計で回転電機３のステータ
３ｂの端子電圧を計るもの、４ａは直流電圧計で電力変
換器４の直流端子電圧を計るものであり、それぞれ測定
した電圧を電子制御装置６に送出する。
電子制御装置６はマイクロコンピュータよりなり、エン
ジン１の作動状態や電圧計からの信号などを入力して演
算処理や制御回数の計数などを行う中央処理装置、エン
ジンの運転状態と所要ブースト圧との関連マップや回転
電機の作動の制御プログラムなどを格納する各種メモリ
装置、各種の入力を受令したり、アクチュエータや電力
変換器などに制御指示を発令する入／出力装置などを有
している。なお、回転電機３が電動機作動のステータ３
ｂに誘起される逆起電力による電圧値は、電子制御装置
６に読込ま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、以下、第２図を参照してその作動を説明する。
まず、ステップ１において、回転センサ１ｅからの信号
によりエンジンの回転数をチェックし、回転数が８００
ＲＰＭより大きいときはステップ２に進んで、エンジン
回転数ＮＥの読込みを行う。また、ステップ３において
アクセルペダル踏込量の読込みを行う。次いでステップ
４では、上記ステップ２，３で読込んだエンジン回転数
およびアクセルペダル踏込量から、この走行条件を満足
するのに要求されるブースト圧即ち相当ブースト圧Ｂｅ
の計算を行い、ステップ５では現時点でのブースト圧Ｂ
ａ１をチェックする。
ステップ６では、相当ブースト圧Ｂｅから、エンジン回
転による排気ガスエネルギのみによってターボチャージ
ャから発生されるブースト圧ＢTCを引いた値の正負を判
定する。この結果、（Ｂｅ−ＢTC）＞０で、相当ブース
ト圧ＢｅがＢTCを超えるときは、先ず、以下のステップ
７からステップ１６に至る一連の制御により、現ブース
ト圧Ｂａ１を相当ブースト圧Ｂｅまで急速に昇圧させる
処理を行う。
即ち、ステップ７では、タービン回転数ＮＴを回転電機
３の交流周波数より検出し、このタービン回転数ＮＴに
対応する発生電力をＮ・Ｖを演算するとともに、相当ブ
ースト圧Ｂｅから現相当ブースト圧Ｂａ１を減算した
値、（Ｂｅ−Ｂａ１）に相当する電力（Ｂｅ−Ｂａ１）
・Ｖを演算し、該演算された両電力を加算して必要供給
電力ＮＴ・Ｖ＋（Ｂｅ−Ｂａ１）・Ｖを演算する（ステ
ップ８）。次に、コバータによるバッテリ５からの電力
のデューティ変換を行った後（ステップ９）、インバー
タにより所定周波数のＮＴ・Ｖ＋（Ｂｅ−Ｂａ１）・Ｖ
の電力を回転電機の供給する（ステップ１０）。このよ
うにして回転電機に必要供給電力ＮＴ・Ｖ＋（Ｂｅ−Ｂ
ａ１）・Ｖが供給されることにより、回転電機の回転が
助勢されるため、ターボチャージャの回転が上昇してブ
ースト圧が上昇せしめられる。そこで、ブースト圧セン
サ１ｊによりこの助勢後のブースト圧Ｂａ２をチェック
する（ステップ１１）。ステップ１２では、助勢後のブ
ースト圧Ｂａ２を助勢前のブースト圧Ｂａ１と比較す
る。ここで、加速効果があって、Ｂａ２＞Ｂａ１となっ
たときは、更にＢａ２と、前記エンジン回転による排気
ガスエネルギのみによってターボチャージャから発生さ
れるブースト圧ＢTCとを比較し（ステップ１３）、Ｂａ
２＞ＢTCのときは、以下ステップ１４〜１６の助勢操作
が必要となる（Ｂａ２＜ＢTCの場合は後述する異る操作
となる）。
即ち、Ｂａ２＞ＢTCのときは、以下のステップ１４〜１
６の助勢操作に移行する。先ず、タービン回転数ＮＴを
回転電機３の交流周波数より検出し（ステップ１４）、
タービン回転数ＮＴによる電力ＮＴ・ＶにＢｅ−ＢTCの
ブースト圧に対応する（Ｂｅ−ＢTC）・Ｖの電圧を加え
て（ステップ１５）、ＮＴ・Ｖ＋（Ｂｅ−ＢTC）・Ｖの
電力となるようにバッテリ５からの電力を修正制御して
回転電機３を駆動し、ブースト圧がＢｅに到達するよう
制御する（ステップ１６）。
更に相当ブースト圧Ｂｅと助勢後のブースト圧Ｂａ２と
を比較し、Ｂｅ＜Ｂａ２のときはブースト圧が相当ブー
スト圧Ｂｅ以上に上昇した場合であるから、電圧をΔＶ
だけ降下させる電圧調整や周波数制御を行い、所望のブ
ースト圧Ｂｅまで降下させる（ステップ１７〜１８）。
また、上記ステップ６において、Ｂｅ＜ＢTC、即ち相当
ブースト圧Ｂｅがターボチャージャによるブースト圧Ｂ
TCより小であると判定したときにはステップ２６に移行
し、タービン回転数ＮＴを回転電機３の交流周波数より
検出し、タービン回転数ＮＴによる電力ＮＴ・Ｖに（Ｂ
ｅ−Ｂａ１）のブースト圧に対応する（Ｂｅ−Ｂａ１）
・Ｖの電力を加えた電力エネルギーにてコンプレッサ２
ａを駆動することによりブースト圧Ｂｅが得られること
になる。以下前記ステップ９，１０，１１と同様な操作
を経由して、ブースト圧を上昇させブーストセンサ１ｊ
により助勢後のブースト圧Ｂａ２をチェックする（ステ
ップ２６〜３０）。ステップ３１ではブースト圧Ｂａ２
とＢａ１とを比較しブースト圧Ｂａ２が大きいときは、
更に相当ブースト圧Ｂｅと回転電機駆動後のブースト圧
Ｂａ２とを比較し、ブースト圧Ｂａ２が大きいと判定し
たときは、現エンジン回転数の下でのブースト圧が充分
なものであるから、昇圧しないことを意味するものであ
るから、余剰電力をバッテリに充電するため、回転電機
３を発電機作動させ（ステップ３３）、発生電圧Ｖを測
定し（ステップ３４）、該発生電圧Ｖとバッテリ電圧Ｖ
Ｂとの大小を比較する（ステップ３５）。この結果、Ｖ
＞ＶＢであれば、電力変換器の制御を行い（ステップ３
６）、バッテリ充電回路をＯＮとし（ステップ３７）、
バッテリに充電する。これに対し、Ｖ＜ＶＢであれば、
ステップ２６にもどり、以下のステップ２６〜３５が反
復され、Ｖ＞ＶＢとなった時点で充電可能となり、ステ
ップ３６〜３７に移行する。
なお、前記ステップ１３において、Ｂａ２＜ＢTCと判定
されたときも、前記ステップ２６に移行し、ステップ２
６からステップ３７までと同様の処理によってバッテリ
充電が行われる。
上記ステップ１においてエンジン回転数が８００ＲＰＭ
以下であると判定したときは、ステップ１９に移行し、
排気ガスの流量を高めてターボチャージャの回転を増速
するためアクチュエータ１ｈおよび排気弁１ｇを作動さ
せタービンバイパス制御を行う。次にステップ２０では
このときの回転電機３による発電電圧Ｖを測定し、バッ
テリ電圧ＶＢとの大・小を比較する（ステップ２１）。
比較の結果、Ｖ＜ＶＢであるときは、電力変換器４によ
る昇圧制御によって、発電電圧Ｖをバッテリ電圧ＶＢよ
りも昇圧させた後、バッテリ通電リレーをＯＮとし（ス
テップ２３）、バッテリに充電する。更にバッテリ電圧
ＶＢが１４ボルト以上になったならば、バッテリ通電リ
レーをＯＦＦにし（ステップ２５）、バッテリへの充電
を中止する。
一方、ステップ２１においてＶ＞ＶＢであると判定した
ときは、バッテリ電圧ＶＢを測定し、ＶＢが１２ボルト
以下であるときは、電力変換器４による昇圧制御を行
い、発電電圧Ｖをバッテリ電圧ＶＢよりも昇圧させ、バ
ッテリ通電リレーをＯＮにして（ステップ４５）、バッ
テリに充電する（ステップ４２〜４５）。他方、バッテ
リ電圧ＶＢが１２ボルト以上であるときは、１２Ｖデュ
ーティを決定して電力変換器４により、所定の１４Ｖ程
度に設定してバッテリに充電する（ステップ４６〜４
７）。
また、前記ステップ１２、ならびに、ステップ３１に
て、Ｂａ２＜Ｂａ１と判定したときは、インバータを介
して回転電機を駆動後のブースト圧Ｂａ２よりも駆動前
のブースト圧Ｂａ１の方が大きいことであり、この場合
は、アクセルペダルを踏込んだ直後に再びアクセルペダ
ルを戻したときや制御装置に異常が生じたことが考えら
れる。従って、以下のステップ３８からステップ４１で
は、アクセルペダルを急に戻した場合であるか制御装置
に異常が生じた場合であるかの確認を行うとともに、も
しもこれらの場合にはインバータの作動を停止させる制
御を行う。まずカウンタを積算し（ステップ３８）、カ
ウンタのカウント数Ｎと所定のカウント数Ｎ１との大小
を比較する（ステップ３９）。この結果、Ｎ＜Ｎ１であ
るときは、一旦踏込んだアクセルペダルが急に戻された
場合を意味するので、再び最初に戻り、以上のサイクル
を繰返す。これに対しＮ＞Ｎ１のときは、一定時間以上
時間が経過してもブースト圧が上昇しないことを意味す
るので、ブザー又はランプ等により制御装置の故障報知
を行い（ステップ４０）、電力変換器によって回転電機
の作動を停止させる（ステップ４１）。
（発明の効果） 本発明によれば、ターボチャージャのブースト圧を常に
チェックし、車両の走行条件に応じて急加速時に必要と
される最適ブースト圧が得られるように構成されるの
で、エンジンのレスポンスを高め、車両を機敏に運転す
ることが可能となる効果が得られる。
更に本発明によれば、エンジンが必要とする相当ブース
ト圧が、エンジン回転による排気の圧力のみによってタ
ーボチャージャから発生されるブースト圧を越えるか否
かを判定して適切な発生電力の補充を行い、ブースト圧
を昇圧させる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の回転電機付ターボチャージャの制御装
置を示す構成ブロック図、第２図は本発明の回転電機付
ターボチャージャの制御装置の作動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…電力変換器、６…電子制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両に搭載されたエンジンに装着され該エ
    ンジンの排気ガスによって駆動せしめられるタービン
    と、該タービンに連結した回転軸と、該回転軸に連結さ
    れ前記エンジンに加圧空気を送るコンプレッサと、前記
    回転軸に連結された回転電機と、該回転電機に電力を供
    給す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、前記エンジンの回転数を検出する
    エンジン回転センサと、前記エンジンに供給する燃料を
    制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセ
    ルセンサと、前記エンジンに供給される吸気圧力を検出
    するブースト圧センサと、前記タービンの回転数を検出
    するタービン回転検出手段と、前記エンジン回転センサ
    とアクセルセンサからの信号に基づいて要求される相当
    ブースト圧を演算する手段と、該演算された相当ブース
    ト圧から前記ブースト圧センサによって検出されたブー
    スト圧を減算した値に相当する電力を演算する手段と、
    前記タービン回転検出手段からの信号に基づいてタービ
    ン回転数に対応する電力を演算する手段と、該演算され
    た両電力を加算して必要供給電力を演算する手段と、該
    演算された必要供給電力を前記バッテリから前記回転電
    機に供給する手段と、前記回転電機に必要供給電力供給
    後のブースト圧が排気ガスエネルギによってターボチャ
    ージャが発生するブースト圧より高い場合タービン回転
    数に対応する電力と前記相当ブースト圧から排気ガスエ
    ネルギによってターボチャージャが発生するブースト圧
    を減算した値に相当する電力を加算して必要供給電力を
    演算し該必要供給電力を前記回転電機に供給する手段と
    を有する回転電機付ターボチャージャの制御装置。
JP62189740A 1987-07-29 1987-07-29 回転電機付タ−ボチャ−ジャの制御装置 Expired - Fee Related JPH065020B2 (ja)

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