JP2003161157A - 電子制御式過給装置で過給される内燃機関用制御システム - Google Patents
電子制御式過給装置で過給される内燃機関用制御システムInfo
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関のトルク出力を増強するのに用いら
れる電動式過給システムを提供する。 【解決手段】 電動式過給システムは、電動式過給装置
（10）と、電力を供給して過給装置（10）を駆動する、
バッテリ（16）及びエンジン駆動式バッテリ再充電器
（27）を含む電源装置と、過給装置（10）及び電源装置
（16，27）の動作を制御する電子制御装置（32）とを有
する。電子制御装置（32）は、電源装置（16，27）の状
態（116 ，127 ）に基づき、過給装置（10）の動作につ
いて１以上の許容動作限度を定め、電源装置（16，27）
の状態が許容範囲内にある場合、エンジン駆動式バッテ
リ再充電器（27）を用いて過給装置（10）を駆動する。
次に、エンジン制御システム（32）は、バッテリ（16）
をエンジン駆動式バッテリ再充電器（27）から少なくと
も部分的に隔離し、電源装置（16，27）の状態が許容範
囲内には無い場合、バッテリ（16）を用いて過給装置
（10）を駆動する。
れる電動式過給システムを提供する。 【解決手段】 電動式過給システムは、電動式過給装置
（10）と、電力を供給して過給装置（10）を駆動する、
バッテリ（16）及びエンジン駆動式バッテリ再充電器
（27）を含む電源装置と、過給装置（10）及び電源装置
（16，27）の動作を制御する電子制御装置（32）とを有
する。電子制御装置（32）は、電源装置（16，27）の状
態（116 ，127 ）に基づき、過給装置（10）の動作につ
いて１以上の許容動作限度を定め、電源装置（16，27）
の状態が許容範囲内にある場合、エンジン駆動式バッテ
リ再充電器（27）を用いて過給装置（10）を駆動する。
次に、エンジン制御システム（32）は、バッテリ（16）
をエンジン駆動式バッテリ再充電器（27）から少なくと
も部分的に隔離し、電源装置（16，27）の状態が許容範
囲内には無い場合、バッテリ（16）を用いて過給装置
（10）を駆動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のトルク
出力を増大させるのに用いられる電動式過給システムに
関する。
出力を増大させるのに用いられる電動式過給システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】往復動ピストン形内燃機関により得られ
るトルク及びピーク出力を増大させる一方法は、エンジ
ン内への空気質量流量を増大させる過給装置を用いるこ
とである。この場合、空気供給量の増大により、多量の
燃料を各点火事象で燃焼させることができる。過給装置
の例としては、ターボスーパーチャージャ及びスーパー
チャージャが挙げられる。ターボスーパーチャージャ
は、全体的に又は部分的に排ガス流中のエネルギによっ
て駆動される。これは、殆どの場合に無駄になるエネル
ギを有効利用するものであるが、かかる装置は、低エン
ジン速度（ｒｐｍ）では、ブースト圧力が得られない、
又は、それほど高くないという欠点を持っている。運転
手は、例えば追い越しの開始時に低ｒｐｍでエンジンか
ら大きなトルクを要求する場合が多い。過給装置を排ガ
スだけで駆動しても、低ｒｐｍでは増大トルクは得られ
ない。この欠点を解決する一方法は、ターボスーパーチ
ャージャに電気モータを連結し、ターボブースト圧力が
不十分の場合に電気モータを付勢することにある。
るトルク及びピーク出力を増大させる一方法は、エンジ
ン内への空気質量流量を増大させる過給装置を用いるこ
とである。この場合、空気供給量の増大により、多量の
燃料を各点火事象で燃焼させることができる。過給装置
の例としては、ターボスーパーチャージャ及びスーパー
チャージャが挙げられる。ターボスーパーチャージャ
は、全体的に又は部分的に排ガス流中のエネルギによっ
て駆動される。これは、殆どの場合に無駄になるエネル
ギを有効利用するものであるが、かかる装置は、低エン
ジン速度（ｒｐｍ）では、ブースト圧力が得られない、
又は、それほど高くないという欠点を持っている。運転
手は、例えば追い越しの開始時に低ｒｐｍでエンジンか
ら大きなトルクを要求する場合が多い。過給装置を排ガ
スだけで駆動しても、低ｒｐｍでは増大トルクは得られ
ない。この欠点を解決する一方法は、ターボスーパーチ
ャージャに電気モータを連結し、ターボブースト圧力が
不十分の場合に電気モータを付勢することにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の電気駆動式過給装置は、ハードウェアコストの面で費
用が高くつく。別の解決策は、排ガスタービン以外の手
段により、例えばエンジンへの機械的なリンク装置によ
り、或いは自動車バッテリ及び（又は）バッテリ充電シ
ステムから駆動される電気モータにより駆動されるスー
パーチャージャ、即ち、コンプレッサ装置を用いること
である。しかしながら、機械式スーパーチャージャシス
テムは機械的に嵩張っていて高価な場合がある。電動式
スーパーチャージャシステムは、安価であってコンパク
トな解決策であるが、駆動時に相当な量の電気エネル
ギ、例えば代表的な自動車の１２ボルトバッテリにより
通常給電できる電流の最高３倍の電流を必要とする場合
がある。自動車用オルタネータは典型的には、自動車全
体についての電力要件の全て又は大部分を賄うような仕
様になっており、バッテリは、自動車エンジンを始動さ
せるのに十分な電力を蓄えるのに用いられるに過ぎず、
場合によっては付属品の負荷がオルタネータの出力を超
えると電力を送り出す。欧州型自動車用の代表的なオル
タネータは、約１３０Ａの電流を生じさせるような仕様
になっており、これに対し電動式スーパーチャージャ
は、３００Ａを超える電流を必要とする場合がある。こ
の大電流を供給できるオルタネータは、従来型オルタネ
ータよりもかなり高価であって重く、しかも、嵩張って
いる。
の電気駆動式過給装置は、ハードウェアコストの面で費
用が高くつく。別の解決策は、排ガスタービン以外の手
段により、例えばエンジンへの機械的なリンク装置によ
り、或いは自動車バッテリ及び（又は）バッテリ充電シ
ステムから駆動される電気モータにより駆動されるスー
パーチャージャ、即ち、コンプレッサ装置を用いること
である。しかしながら、機械式スーパーチャージャシス
テムは機械的に嵩張っていて高価な場合がある。電動式
スーパーチャージャシステムは、安価であってコンパク
トな解決策であるが、駆動時に相当な量の電気エネル
ギ、例えば代表的な自動車の１２ボルトバッテリにより
通常給電できる電流の最高３倍の電流を必要とする場合
がある。自動車用オルタネータは典型的には、自動車全
体についての電力要件の全て又は大部分を賄うような仕
様になっており、バッテリは、自動車エンジンを始動さ
せるのに十分な電力を蓄えるのに用いられるに過ぎず、
場合によっては付属品の負荷がオルタネータの出力を超
えると電力を送り出す。欧州型自動車用の代表的なオル
タネータは、約１３０Ａの電流を生じさせるような仕様
になっており、これに対し電動式スーパーチャージャ
は、３００Ａを超える電流を必要とする場合がある。こ
の大電流を供給できるオルタネータは、従来型オルタネ
ータよりもかなり高価であって重く、しかも、嵩張って
いる。
【０００４】過給装置は１００％の効率を発揮できるわ
けではないので、過給装置と関連した避けられない電気
的及び機械的損失もあり、かかる損失は、過給装置内の
部品に相当大きな機械的及び熱的応力をもたらす場合が
ある。
けではないので、過給装置と関連した避けられない電気
的及び機械的損失もあり、かかる損失は、過給装置内の
部品に相当大きな機械的及び熱的応力をもたらす場合が
ある。
【０００５】自動車用バッテリ及び充電システムの容量
を増加させ又は過給装置内の部品の固有の熱的及び機械
的限度に対処して運転手の全ての要求レベルを満たすた
め出費は、電動式過給装置を用いる利点を容易に上回る
場合がある。したがって、装置を効率的な方法で且つ自
動車の電源装置の限度並びに装置それ自体の熱的及び機
械的限度内で駆動することが重要である。それと同時に
広い運転条件範囲にわたって運転手に知覚されるトルク
増大の利点を最大にすることが重要である。電動式過給
装置を駆動するレベルは、本質的にエンジンの作動速度
とは本質的に無関係なので、システムの欠点を考慮に入
れた過給装置を作動する適当な制御システムを開発する
ことが必要である。本発明の目的は、内燃機関から利用
できるトルクを増大させる便利且つ経済的な電気式過給
装置及び方法を提供することにある。
を増加させ又は過給装置内の部品の固有の熱的及び機械
的限度に対処して運転手の全ての要求レベルを満たすた
め出費は、電動式過給装置を用いる利点を容易に上回る
場合がある。したがって、装置を効率的な方法で且つ自
動車の電源装置の限度並びに装置それ自体の熱的及び機
械的限度内で駆動することが重要である。それと同時に
広い運転条件範囲にわたって運転手に知覚されるトルク
増大の利点を最大にすることが重要である。電動式過給
装置を駆動するレベルは、本質的にエンジンの作動速度
とは本質的に無関係なので、システムの欠点を考慮に入
れた過給装置を作動する適当な制御システムを開発する
ことが必要である。本発明の目的は、内燃機関から利用
できるトルクを増大させる便利且つ経済的な電気式過給
装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関用過給システムであって、電動式過給装置と、電力を
供給して過給装置を駆動する、バッテリ及びエンジン駆
動式バッテリ再充電器を含む電源装置と、バッテリと再
充電器を接続したり切り離すスイッチと、スイッチ及び
過給装置の作動を制御するエンジン制御システムとを有
し、エンジン制御システムは、ｉ）電源装置の稼働状態
を決定し、ｉｉ）稼働状態が第１の閾値を超えている場
合、スイッチを制御してバッテリをエンジン駆動式バッ
テリ再充電器から少なくとも部分的に隔離し、バッテリ
を用いて過給装置を駆動するよう構成されていることを
特徴とする過給システムが提供される。
関用過給システムであって、電動式過給装置と、電力を
供給して過給装置を駆動する、バッテリ及びエンジン駆
動式バッテリ再充電器を含む電源装置と、バッテリと再
充電器を接続したり切り離すスイッチと、スイッチ及び
過給装置の作動を制御するエンジン制御システムとを有
し、エンジン制御システムは、ｉ）電源装置の稼働状態
を決定し、ｉｉ）稼働状態が第１の閾値を超えている場
合、スイッチを制御してバッテリをエンジン駆動式バッ
テリ再充電器から少なくとも部分的に隔離し、バッテリ
を用いて過給装置を駆動するよう構成されていることを
特徴とする過給システムが提供される。
【０００７】また、本発明によれば、内燃機関用過給シ
ステムの作動方法であって、システムは、電動式過給装
置と、電力を供給して過給装置を駆動する、バッテリ及
びエンジン駆動式バッテリ再充電器を含む電源装置と、
バッテリと再充電器を接続したり切り離すスイッチと、
スイッチ及び過給装置の作動を制御するエンジン制御シ
ステムとを有し、上記方法は、エンジン制御システムを
用いて、ｉ）電源装置の稼働状態を決定し、ｉｉ）稼働
状態が第１の閾値を超えている場合、スイッチを制御し
てバッテリをエンジン駆動式バッテリ再充電器から少な
くとも部分的に隔離し、バッテリを用いて過給装置を駆
動する段階を有することを特徴とする方法が提供され
る。この場合、バッテリ再充電器を用いて過給装置以外
の追加の電気消費装置に給電するのがよい。
ステムの作動方法であって、システムは、電動式過給装
置と、電力を供給して過給装置を駆動する、バッテリ及
びエンジン駆動式バッテリ再充電器を含む電源装置と、
バッテリと再充電器を接続したり切り離すスイッチと、
スイッチ及び過給装置の作動を制御するエンジン制御シ
ステムとを有し、上記方法は、エンジン制御システムを
用いて、ｉ）電源装置の稼働状態を決定し、ｉｉ）稼働
状態が第１の閾値を超えている場合、スイッチを制御し
てバッテリをエンジン駆動式バッテリ再充電器から少な
くとも部分的に隔離し、バッテリを用いて過給装置を駆
動する段階を有することを特徴とする方法が提供され
る。この場合、バッテリ再充電器を用いて過給装置以外
の追加の電気消費装置に給電するのがよい。
【０００８】過給装置を主として又は完全に、バッテリ
により供給される電力を用いて駆動することにより、他
の自動車用電気消費ユニット、例えば、ライト、電気加
熱式（熱線入り）窓等は、オルタネータによりこれらの
完全定格状態で引き続き電力供給を受けることができ、
それにより、電動式過給装置によって必要とされる潜在
的に大きな電流に起因して生じる場合のあるバッテリの
電圧降下が回避される。
により供給される電力を用いて駆動することにより、他
の自動車用電気消費ユニット、例えば、ライト、電気加
熱式（熱線入り）窓等は、オルタネータによりこれらの
完全定格状態で引き続き電力供給を受けることができ、
それにより、電動式過給装置によって必要とされる潜在
的に大きな電流に起因して生じる場合のあるバッテリの
電圧降下が回避される。
【０００９】過給装置の作動は、許容動作限度内に制限
されるので、これは、許容限度を超える装置の作動に起
因する問題、例えば他の電気的ユニットを駆動するのに
利用可能な電圧の降下を回避するのに役立ち、それによ
り一層経済的なシステム設計が可能になる。一般に、こ
の結果として、装置の電力消費量が減少することにもな
る。これら利点の両方はシステムの重さ、大きさ及び費
用の軽減に寄与すると共に装置の電気的効率の向上に寄
与する。
されるので、これは、許容限度を超える装置の作動に起
因する問題、例えば他の電気的ユニットを駆動するのに
利用可能な電圧の降下を回避するのに役立ち、それによ
り一層経済的なシステム設計が可能になる。一般に、こ
の結果として、装置の電力消費量が減少することにもな
る。これら利点の両方はシステムの重さ、大きさ及び費
用の軽減に寄与すると共に装置の電気的効率の向上に寄
与する。
【００１０】本発明の好ましい実施形態では、過給装置
は、電動式スーパーチャージャである。これは、多数の
回転インペラ羽根を有するのがよい。各羽根の幾何学的
形状は一定であり、スーパーチャージャを通って送り出
される実際の給気量は、インペラ羽根の回転速度によっ
て決められる。
は、電動式スーパーチャージャである。これは、多数の
回転インペラ羽根を有するのがよい。各羽根の幾何学的
形状は一定であり、スーパーチャージャを通って送り出
される実際の給気量は、インペラ羽根の回転速度によっ
て決められる。
【００１１】上記方法は、段階ｉｉ）に続き、エンジン
制御システムを用いて、ｉｉｉ）記稼働状態が第１の閾
値に等しく又はこれよりも低い第２の閾値を下回ってい
る場合、スイッチを制御してバッテリをエンジン駆動式
バッテリ再充電器に再び接続する段階を有するのがよ
い。
制御システムを用いて、ｉｉｉ）記稼働状態が第１の閾
値に等しく又はこれよりも低い第２の閾値を下回ってい
る場合、スイッチを制御してバッテリをエンジン駆動式
バッテリ再充電器に再び接続する段階を有するのがよ
い。
【００１２】スイッチのトグル動作を回避するため、稼
働状態が第１の閾値又は第２の閾値の状態である場合、
ヒステリシスを閾値の一方又は両方に及ぼすと好まし
い。
働状態が第１の閾値又は第２の閾値の状態である場合、
ヒステリシスを閾値の一方又は両方に及ぼすと好まし
い。
【００１３】段階ｉｉ）に続き、エンジン制御システム
を用いて、バッテリ電圧をモニタするのがよい。段階ｉ
ｉ）の間、バッテリの電圧が過給装置の作動により低下
すれば、エンジン制御システムを用いてバッテリ再充電
器の出力電圧を、モニタしたバッテリ電圧に応じて制御
し、バッテリと再充電器が段階ｉｉｉ）において再び接
続されると、過給装置の作動に起因するバッテリ電圧と
バッテリ再充電器の電圧の差を減少させるようにするの
がよい。
を用いて、バッテリ電圧をモニタするのがよい。段階ｉ
ｉ）の間、バッテリの電圧が過給装置の作動により低下
すれば、エンジン制御システムを用いてバッテリ再充電
器の出力電圧を、モニタしたバッテリ電圧に応じて制御
し、バッテリと再充電器が段階ｉｉｉ）において再び接
続されると、過給装置の作動に起因するバッテリ電圧と
バッテリ再充電器の電圧の差を減少させるようにするの
がよい。
【００１４】したがって、バッテリを、バッテリ電圧と
再充電器電圧の著しい差が無い状態でバッテリを再充電
器に再び接続するのがよく、それにより他の電気消費装
置に電力供給するのに用いられる電圧の急激な降下が生
じ、これに自動車の運転手が気づくことができる。バッ
テリをバッテリ用再充電器に再び接続すると、バッテリ
は、再充電され始め、バッテリ用再充電器の出力電圧が
上昇する。
再充電器電圧の著しい差が無い状態でバッテリを再充電
器に再び接続するのがよく、それにより他の電気消費装
置に電力供給するのに用いられる電圧の急激な降下が生
じ、これに自動車の運転手が気づくことができる。バッ
テリをバッテリ用再充電器に再び接続すると、バッテリ
は、再充電され始め、バッテリ用再充電器の出力電圧が
上昇する。
【００１５】稼働状態は、バッテリ再充電器から消費さ
れる電流に応じてエンジン制御システムによって決定さ
れる。稼働状態は、バッテリの充電状態に応じてエンジ
ン制御システムによって決定される。特に、充電状態
は、バッテリについての所定の最小供給電圧であるのが
よい。
れる電流に応じてエンジン制御システムによって決定さ
れる。稼働状態は、バッテリの充電状態に応じてエンジ
ン制御システムによって決定される。特に、充電状態
は、バッテリについての所定の最小供給電圧であるのが
よい。
【００１６】本発明の好ましい実施形態では、システム
は、バッテリとバッテリ再充電器との間に設けられたフ
ィルタ回路を有し、段階ｉｉ）において、バッテリとバ
ッテリ再充電器をフィルタ回路により部分的に隔離す
る。フィルタ回路により、バッテリは、オルタネータの
安定器として働くことができ、電気消費ユニットからオ
ルタネータに加わる電気負荷の突然の変化に起因するオ
ルタネータの電圧の突然の変化を回避するのに役立つ。
は、バッテリとバッテリ再充電器との間に設けられたフ
ィルタ回路を有し、段階ｉｉ）において、バッテリとバ
ッテリ再充電器をフィルタ回路により部分的に隔離す
る。フィルタ回路により、バッテリは、オルタネータの
安定器として働くことができ、電気消費ユニットからオ
ルタネータに加わる電気負荷の突然の変化に起因するオ
ルタネータの電圧の突然の変化を回避するのに役立つ。
【００１７】また、本発明の好ましい実施形態では、段
階ｉｉ）の間、エンジン制御システムは、バッテリ電圧
を１以上の電気的許容動作限度を基準としてモニタす
る。その際、バッテリ電圧が動作限度を下回ると、エン
ジン制御システムは、過給装置の作動を制限する措置を
取る。このように、過給装置の作動が制御され、そして
必要ならば、バッテリを過度には放電させないよう制限
される。
階ｉｉ）の間、エンジン制御システムは、バッテリ電圧
を１以上の電気的許容動作限度を基準としてモニタす
る。その際、バッテリ電圧が動作限度を下回ると、エン
ジン制御システムは、過給装置の作動を制限する措置を
取る。このように、過給装置の作動が制御され、そして
必要ならば、バッテリを過度には放電させないよう制限
される。
【００１８】許容動作限度は、ソフトな動作限度とハー
ドな動作限度の両方を含み、電動式過給装置の作動は、
過給装置の作動がソフトな動作限度を超えたときに制限
され、制限は、後になって過給装置の作動がハードな動
作限度を超えることがないようなものであれば特に有利
である。かかる制限は、幾つかの形態をとることができ
るが、過給装置の作動は、突然又は予期しないほどは制
限されず、過給装置に対する電気的駆動は、これに対応
する動作パラメータが硬い限度に近づくにつれて次第に
制限されれば好ましい。
ドな動作限度の両方を含み、電動式過給装置の作動は、
過給装置の作動がソフトな動作限度を超えたときに制限
され、制限は、後になって過給装置の作動がハードな動
作限度を超えることがないようなものであれば特に有利
である。かかる制限は、幾つかの形態をとることができ
るが、過給装置の作動は、突然又は予期しないほどは制
限されず、過給装置に対する電気的駆動は、これに対応
する動作パラメータが硬い限度に近づくにつれて次第に
制限されれば好ましい。
【００１９】過給システムは、エンジンの吸気量を制御
する電子制御スロットルを有するのがよい。この場合、
このシステムは、電子制御装置を用いてエンジン吸気量
を調整するスロットルポジションを設定し、エンジン作
動条件に従って実際の給気量を決定し、所望給気量と実
際の給気量を比較し、スロットルが広く開いている場合
及びトルク要求量を自然吸気方式（無過給方式ともい
う）だけで満たすことができない場合にのみ過給装置を
駆動して所望給気量と実際の給気量の比較に従ってエン
ジン吸気量を増加させることができる。
する電子制御スロットルを有するのがよい。この場合、
このシステムは、電子制御装置を用いてエンジン吸気量
を調整するスロットルポジションを設定し、エンジン作
動条件に従って実際の給気量を決定し、所望給気量と実
際の給気量を比較し、スロットルが広く開いている場合
及びトルク要求量を自然吸気方式（無過給方式ともい
う）だけで満たすことができない場合にのみ過給装置を
駆動して所望給気量と実際の給気量の比較に従ってエン
ジン吸気量を増加させることができる。
【００２０】次に、任意所与のエンジン速度におけるエ
ンジントルク出力を、広く開いたスロットル以下のスロ
ットルポジションでスロットルにより制御する。スロッ
トルポジションがいったん広く開いたスロットルに達す
ると、制御システムは、所望給気量と実際の給気量の比
較に従って、例えばこれら給気量の差を過給装置の定常
作動の場合にゼロ（０）に減少させるような仕方で過給
装置を作動させる。
ンジントルク出力を、広く開いたスロットル以下のスロ
ットルポジションでスロットルにより制御する。スロッ
トルポジションがいったん広く開いたスロットルに達す
ると、制御システムは、所望給気量と実際の給気量の比
較に従って、例えばこれら給気量の差を過給装置の定常
作動の場合にゼロ（０）に減少させるような仕方で過給
装置を作動させる。
【００２１】したがって、過給装置の作動は、エンジン
トルク要求量を自然吸気方式だけでは満たすことができ
ない領域に限定される。さらに、補助吸気方式の効率
は、部分的に開いたスロットルによる制限を回避するこ
と及び過給装置の電気的制御により実際の給気量を所望
給気量にマッチさせることにより増大する。次に、本発
明を添付の図面を参照して詳細に説明するが、これは例
示に過ぎない。
トルク要求量を自然吸気方式だけでは満たすことができ
ない領域に限定される。さらに、補助吸気方式の効率
は、部分的に開いたスロットルによる制限を回避するこ
と及び過給装置の電気的制御により実際の給気量を所望
給気量にマッチさせることにより増大する。次に、本発
明を添付の図面を参照して詳細に説明するが、これは例
示に過ぎない。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は、直列４気筒のエンジン
に、シリンダ２の各々に通じる吸気マニホルド４及びシ
リンダ２の各々から延びる排気マニホルド６を備えた往
復動ピストン形の内燃機関を有する自動車７の一部分を
概略的に示している。燃料噴射システム８が、燃料１１
を当該技術分野で周知の方法でシリンダ２に供給する。
過給装置、ここでは電動式スーパーチャージャ１０が吸
気マニホルド１０の上流側に設けられている。
に、シリンダ２の各々に通じる吸気マニホルド４及びシ
リンダ２の各々から延びる排気マニホルド６を備えた往
復動ピストン形の内燃機関を有する自動車７の一部分を
概略的に示している。燃料噴射システム８が、燃料１１
を当該技術分野で周知の方法でシリンダ２に供給する。
過給装置、ここでは電動式スーパーチャージャ１０が吸
気マニホルド１０の上流側に設けられている。
【００２３】空気は、スーパーチャージャの動作中に
は、スーパーチャージャ１０を通って吸気マニホルド４
に流れ、又スーパーチャージャの動作不能又はアイドリ
ング時には、スーパーチャージャ１０と並列に設けられ
た空気バイパス導管１２を通って吸気マニホルド４に流
れる。空気が、入口空気経路３に沿ってスーパーチャー
ジャ１０及び（又は）バイパス１２に供給される。
は、スーパーチャージャ１０を通って吸気マニホルド４
に流れ、又スーパーチャージャの動作不能又はアイドリ
ング時には、スーパーチャージャ１０と並列に設けられ
た空気バイパス導管１２を通って吸気マニホルド４に流
れる。空気が、入口空気経路３に沿ってスーパーチャー
ジャ１０及び（又は）バイパス１２に供給される。
【００２４】空気バイパス導管１２は、空気弁１３を有
し、この空気弁は、スーパーチャージャを通る空気流１
８がエンジンシリンダ２に空気を供給するのが不十分な
場合、入口空気５がスーパーチャージャ１０を符号１５
のところでバイパスすることができるよう自動的に開
く。次に、エンジン１への空気源１９をスーパーチャー
ジャ１０及びバイパス１２の下流側に設けられた電子制
御スロットル弁１７の設定及びスーパーチャージャ１０
の作動により制御する。スーパーチャージャ１０が作動
していない場合、エンジン１では自然吸気が行われ、ス
ーパーチャージャ１０が作動しているとき、エンジンへ
の空気流が増加する。
し、この空気弁は、スーパーチャージャを通る空気流１
８がエンジンシリンダ２に空気を供給するのが不十分な
場合、入口空気５がスーパーチャージャ１０を符号１５
のところでバイパスすることができるよう自動的に開
く。次に、エンジン１への空気源１９をスーパーチャー
ジャ１０及びバイパス１２の下流側に設けられた電子制
御スロットル弁１７の設定及びスーパーチャージャ１０
の作動により制御する。スーパーチャージャ１０が作動
していない場合、エンジン１では自然吸気が行われ、ス
ーパーチャージャ１０が作動しているとき、エンジンへ
の空気流が増加する。
【００２５】スーパーチャージャ１０は、自動車用１２
ボルトの鉛と酸の蓄電池（以下、「バッテリ」ともい
う）１６によって給電されるスイッチ式リラクタンス電
気モータ（Ｍ）１４によってのみ駆動される。バッテリ
は、エンジン駆動式バッテリ再充電器、ここでは、ベル
ト駆動式オルタネータ２７によって再充電される。バッ
テリ１６は、一般市場の４気筒エンジン付き自動車に対
して通常定められる電流定格よりも約３０Ａ高い電流定
格を有している。スーパーチャージャ１０への給電に加
えて、バッテリ１６は、自動車の始動、照明及び点火に
関する要件をも賄う。バッテリ１６は又、バッテリ１６
及びスーパーチャージャ１０を包囲する中空エンクロー
ジャ３０内の空気供給経路３内に位置しており、したが
って吸気（吸入空気）５が、バッテリ１６の周りを流れ
るようになっている。バッテリ１６の下流側で且つスー
パーチャージャ１０及び空気バイパス１２の上流側で空
気供給経路３内に空気フィルタ９が設けられている。
ボルトの鉛と酸の蓄電池（以下、「バッテリ」ともい
う）１６によって給電されるスイッチ式リラクタンス電
気モータ（Ｍ）１４によってのみ駆動される。バッテリ
は、エンジン駆動式バッテリ再充電器、ここでは、ベル
ト駆動式オルタネータ２７によって再充電される。バッ
テリ１６は、一般市場の４気筒エンジン付き自動車に対
して通常定められる電流定格よりも約３０Ａ高い電流定
格を有している。スーパーチャージャ１０への給電に加
えて、バッテリ１６は、自動車の始動、照明及び点火に
関する要件をも賄う。バッテリ１６は又、バッテリ１６
及びスーパーチャージャ１０を包囲する中空エンクロー
ジャ３０内の空気供給経路３内に位置しており、したが
って吸気（吸入空気）５が、バッテリ１６の周りを流れ
るようになっている。バッテリ１６の下流側で且つスー
パーチャージャ１０及び空気バイパス１２の上流側で空
気供給経路３内に空気フィルタ９が設けられている。
【００２６】自動車の運転手（図示せず）は、可動アク
セルペダル組立体２０を介してエンジン出力を制御する
ことができ、このアクセルペダル組立体は、アクセルペ
ダルポジション（ＡＰＰ）を表す電気信号１２０をエン
ジン制御ユニット（ＥＣＵ）３２に送る。
セルペダル組立体２０を介してエンジン出力を制御する
ことができ、このアクセルペダル組立体は、アクセルペ
ダルポジション（ＡＰＰ）を表す電気信号１２０をエン
ジン制御ユニット（ＥＣＵ）３２に送る。
【００２７】エンジン制御ユニットは、９本の入力ライ
ン１１６，１２０〜１２７を介して幾つかのエンジン動
作パラメータをモニタする。１つのライン１１６は、バ
ッテリ源に接続されていて、ＥＣＵ３２内のＡ／Ｄ変換
器（図示せず）がバッテリ１６の電圧を測定することが
できるようになっている。別の入力ライン１２７は、オ
ルタネータから延びており、このオルタネータは、オル
タネータの温度をモニタし、更にオルタネータの温度、
オルタネータの回転速度及びオルタネータから引き出さ
れる電流に応じてオルタネータの稼働状態を更にモニタ
するそれ自体の内部エレクトロニクス及びプロセッサ
（図示せず）を有している。オルタネータの稼働状態
は、オルタネータからライン１２７に沿ってＥＣＵ３２
に伝えられる。
ン１１６，１２０〜１２７を介して幾つかのエンジン動
作パラメータをモニタする。１つのライン１１６は、バ
ッテリ源に接続されていて、ＥＣＵ３２内のＡ／Ｄ変換
器（図示せず）がバッテリ１６の電圧を測定することが
できるようになっている。別の入力ライン１２７は、オ
ルタネータから延びており、このオルタネータは、オル
タネータの温度をモニタし、更にオルタネータの温度、
オルタネータの回転速度及びオルタネータから引き出さ
れる電流に応じてオルタネータの稼働状態を更にモニタ
するそれ自体の内部エレクトロニクス及びプロセッサ
（図示せず）を有している。オルタネータの稼働状態
は、オルタネータからライン１２７に沿ってＥＣＵ３２
に伝えられる。
【００２８】他の７本の入力ライン１２０〜１２６がそ
れぞれ、エンジン動作条件の測定のためにセンサ装置２
０〜２６に対応関係をなして接続されている。センサと
しては、運転手の要求量を測定するアクセルペダル組立
体（ＡＰＰ）２０、エンジン速度を測定するクランクポ
ジション（ＣＰ）センサ２１、スロットル１７の下流側
に設けられていて、シリンダ２に入る空気の量を直接測
定する空気質量流量センサ（ＭＡＦ）、大気圧を測定す
る大気圧（ＢＡＰ）センサ２３、エンジン内を循環する
冷却剤の温度を測定するエンジン冷却剤温度（ＥＣＴ）
センサ２４、吸気マニホルド４内の空気の圧力を測定す
るマニホルド空気圧力（ＭＡＰ）センサ２５及び吸気の
温度を測定する吸気取入れ温度（ＡＣＴ）センサが挙げ
られる。加えて、周囲温度（ＡＴ）センサ２８が、周囲
空気温度を測定し、このセンサは入力ライン１２８によ
り電子制御ユニット３２に結合されている。
れぞれ、エンジン動作条件の測定のためにセンサ装置２
０〜２６に対応関係をなして接続されている。センサと
しては、運転手の要求量を測定するアクセルペダル組立
体（ＡＰＰ）２０、エンジン速度を測定するクランクポ
ジション（ＣＰ）センサ２１、スロットル１７の下流側
に設けられていて、シリンダ２に入る空気の量を直接測
定する空気質量流量センサ（ＭＡＦ）、大気圧を測定す
る大気圧（ＢＡＰ）センサ２３、エンジン内を循環する
冷却剤の温度を測定するエンジン冷却剤温度（ＥＣＴ）
センサ２４、吸気マニホルド４内の空気の圧力を測定す
るマニホルド空気圧力（ＭＡＰ）センサ２５及び吸気の
温度を測定する吸気取入れ温度（ＡＣＴ）センサが挙げ
られる。加えて、周囲温度（ＡＴ）センサ２８が、周囲
空気温度を測定し、このセンサは入力ライン１２８によ
り電子制御ユニット３２に結合されている。
【００２９】任意的に、ＥＢＤモータ１４内の制御エレ
クトロニクスは、温度信号（ＥＢＤＴ）１１０をエンジ
ン制御ユニット３２に送る。変形例として、エンジン制
御ユニットは、周囲温度センサ２８からの周囲温度信号
１２８及びＥＢＤ１０の速度及びデューティサイクルに
基づいてＥＢＤ１０のための温度パラメータを計算して
もよい。
クトロニクスは、温度信号（ＥＢＤＴ）１１０をエンジ
ン制御ユニット３２に送る。変形例として、エンジン制
御ユニットは、周囲温度センサ２８からの周囲温度信号
１２８及びＥＢＤ１０の速度及びデューティサイクルに
基づいてＥＢＤ１０のための温度パラメータを計算して
もよい。
【００３０】以下に詳細に説明するように、エンジン制
御ユニット３２は、種々の入力信号からエンジントルク
要求量を計算し、種々の自動車及びエンジン動作パラメ
ータを制御する多数の出力信号を出し、この信号として
は、燃料噴射制御信号１０８、スロットル弁制御信号１
１７及びスーパーチャージャモータ制御信号１１４が挙
げられる。したがって、エンジントルク要求量は少なく
とも一部が、アクセルペダルのポジションによって設定
される。
御ユニット３２は、種々の入力信号からエンジントルク
要求量を計算し、種々の自動車及びエンジン動作パラメ
ータを制御する多数の出力信号を出し、この信号として
は、燃料噴射制御信号１０８、スロットル弁制御信号１
１７及びスーパーチャージャモータ制御信号１１４が挙
げられる。したがって、エンジントルク要求量は少なく
とも一部が、アクセルペダルのポジションによって設定
される。
【００３１】以下に詳細に説明するように、運転手がア
クセルペダル２０を動かして、自然吸気でエンジン１が
出力できるエンジントルクよりも大きなエンジントルク
を要求した場合、スロットルバルブ１７は、最大設定値
に動き、最大量の空気１９をシリンダ２内へ送り込む。
すると、エンジン制御ユニット３２は、高いエンジン速
度ではなく或る中程度又は低いエンジン速度でスーパー
チャージャモータ１４を作動させる。トルク要求量がエ
ンジンの自然吸気だけから得られるトルク要求量よりも
大きい限り、増強されたエンジントルク出力は、スーパ
ーチャージャ速度及びシリンダに供給される燃料の量に
よって制御される。トルク要求量が自然吸気から得られ
るトルク要求量内になると、スーパーチャージャモータ
１７は電動式スーパーチャージャ１０を駆動しなくな
る。これは、バッテリの寿命を節約するのに役立つと共
にスーパーチャージャ１０の加熱を軽減し、それにより
バッテリの容量を保存すると共にスーパーチャージャ１
０の寿命を延ばす。エンジンが噴射式であれば、エンジ
ン制御ユニット３２は、インジェクタ８の電気的制御１
０８により燃料１１の噴射量を制御することができる。
クセルペダル２０を動かして、自然吸気でエンジン１が
出力できるエンジントルクよりも大きなエンジントルク
を要求した場合、スロットルバルブ１７は、最大設定値
に動き、最大量の空気１９をシリンダ２内へ送り込む。
すると、エンジン制御ユニット３２は、高いエンジン速
度ではなく或る中程度又は低いエンジン速度でスーパー
チャージャモータ１４を作動させる。トルク要求量がエ
ンジンの自然吸気だけから得られるトルク要求量よりも
大きい限り、増強されたエンジントルク出力は、スーパ
ーチャージャ速度及びシリンダに供給される燃料の量に
よって制御される。トルク要求量が自然吸気から得られ
るトルク要求量内になると、スーパーチャージャモータ
１７は電動式スーパーチャージャ１０を駆動しなくな
る。これは、バッテリの寿命を節約するのに役立つと共
にスーパーチャージャ１０の加熱を軽減し、それにより
バッテリの容量を保存すると共にスーパーチャージャ１
０の寿命を延ばす。エンジンが噴射式であれば、エンジ
ン制御ユニット３２は、インジェクタ８の電気的制御１
０８により燃料１１の噴射量を制御することができる。
【００３２】スーパーチャージャの動作が必要な場合、
エンジン制御ユニット３２は、スーパーチャージャ１０
の速度と現在のトルク要求量に応じた燃料の送出し量の
両方を設定する。エンジン制御ユニット３２は、種々の
センサ２０〜２６からの出力１２０〜１２６及びバッテ
リ電圧１１６をモニタし、次にスーパーチャージャ速度
及び（又は）燃料１１の送出し量を調節してリッチ又は
リーン状態のエンジン作動に関する適当なレベルを達成
する。
エンジン制御ユニット３２は、スーパーチャージャ１０
の速度と現在のトルク要求量に応じた燃料の送出し量の
両方を設定する。エンジン制御ユニット３２は、種々の
センサ２０〜２６からの出力１２０〜１２６及びバッテ
リ電圧１１６をモニタし、次にスーパーチャージャ速度
及び（又は）燃料１１の送出し量を調節してリッチ又は
リーン状態のエンジン作動に関する適当なレベルを達成
する。
【００３３】図２は、例えば上述したような従来型直列
４気筒エンジンであるが、過給方式ではないかかるエン
ジンについてのエンジントルクとエンジン速度のグラフ
図である。図２の曲線３４から理解できるように、ほど
ほどに高いエンジン速度で良好な出力を生じさせるよう
調整できる（「出力調整」）が、ローエンドトルクが犠
牲になっている。
４気筒エンジンであるが、過給方式ではないかかるエン
ジンについてのエンジントルクとエンジン速度のグラフ
図である。図２の曲線３４から理解できるように、ほど
ほどに高いエンジン速度で良好な出力を生じさせるよう
調整できる（「出力調整」）が、ローエンドトルクが犠
牲になっている。
【００３４】変形例として、曲線３６で示されているよ
うに、エンジンは、低く且つ程々のエンジン速度で良好
なトルクを与えるよう調整できる（「トルク調整」）
が、トップエンド出力が犠牲になっている。「出力調
整」は、「スポーツカー感覚が好きな」運転手には魅力
があるが、その結果、自動車所有者の大部分には満足の
度合いが低くなる。良好な現実の「性能感覚」をもたら
さなければならない場合、その結果として「トルク調
整」曲線で示されるようなエンジントルク出力となるの
が通例であり、この場合、高エンジン速度でのトルク
は、３，５００ｒｐｍ以下のトルク出力を促進するため
に損なわれる。望ましくない特性を最小限に抑えるよう
エンジン伝動装置を選択できるが、実際には、従来型エ
ンジンは妥協点を見いだすよう調整される。
うに、エンジンは、低く且つ程々のエンジン速度で良好
なトルクを与えるよう調整できる（「トルク調整」）
が、トップエンド出力が犠牲になっている。「出力調
整」は、「スポーツカー感覚が好きな」運転手には魅力
があるが、その結果、自動車所有者の大部分には満足の
度合いが低くなる。良好な現実の「性能感覚」をもたら
さなければならない場合、その結果として「トルク調
整」曲線で示されるようなエンジントルク出力となるの
が通例であり、この場合、高エンジン速度でのトルク
は、３，５００ｒｐｍ以下のトルク出力を促進するため
に損なわれる。望ましくない特性を最小限に抑えるよう
エンジン伝動装置を選択できるが、実際には、従来型エ
ンジンは妥協点を見いだすよう調整される。
【００３５】図３を参照すると、本発明の好ましい実施
形態では、比較的低容量、例えば約１．８リットル以下
の容量のエンジンは、曲線３８で示すように低エンジン
速度４１及び中程度エンジン速度４２でのトルクを犠牲
にして高ｒｐｍ４３で良好なトルクを与えるよう調整さ
れる。これは、安定した高速道路運転速度を達成するよ
う広いスロットルの開き（開度）を用いる必要があるこ
とを通じて安定した高速道路運転速度での良好な燃費を
可能にする副次的効果を有している。スーパーチャージ
ャブースト（ＳＣＢ）についての曲線４０から理解でき
るように、この場合、運転手が自然吸気方式エンジンか
ら得られる出力を超える出力を要求した場合、利用可能
な最大エンジントルクの増大４４，４５，４６がある。
ブーストは、低エンジン速度４１及び中程度エンジン速
度４２の範囲内でのみエンジン制御ユニット３２の制御
により利用可能になり、比較的高いエンジン速度４３の
領域においてはブーストがかけられていないトルク曲線
３８中のピーク４８の近く又はこのピークでのエンジン
出力にスムーズに移行することが次第に制限される。こ
れは、最大許容スーパーチャージャブーストをピーク箇
所４８の近くに次第に制限することにより行われる。か
くして、エンジン制御ユニット３２により、コンプレッ
サ（圧縮機）トルクブースト方式のエンジントルク出力
が、中程度エンジン速度４２の領域でピーク４９を有す
るような仕方でのみコンプレッサ１０を利用することが
できる。
形態では、比較的低容量、例えば約１．８リットル以下
の容量のエンジンは、曲線３８で示すように低エンジン
速度４１及び中程度エンジン速度４２でのトルクを犠牲
にして高ｒｐｍ４３で良好なトルクを与えるよう調整さ
れる。これは、安定した高速道路運転速度を達成するよ
う広いスロットルの開き（開度）を用いる必要があるこ
とを通じて安定した高速道路運転速度での良好な燃費を
可能にする副次的効果を有している。スーパーチャージ
ャブースト（ＳＣＢ）についての曲線４０から理解でき
るように、この場合、運転手が自然吸気方式エンジンか
ら得られる出力を超える出力を要求した場合、利用可能
な最大エンジントルクの増大４４，４５，４６がある。
ブーストは、低エンジン速度４１及び中程度エンジン速
度４２の範囲内でのみエンジン制御ユニット３２の制御
により利用可能になり、比較的高いエンジン速度４３の
領域においてはブーストがかけられていないトルク曲線
３８中のピーク４８の近く又はこのピークでのエンジン
出力にスムーズに移行することが次第に制限される。こ
れは、最大許容スーパーチャージャブーストをピーク箇
所４８の近くに次第に制限することにより行われる。か
くして、エンジン制御ユニット３２により、コンプレッ
サ（圧縮機）トルクブースト方式のエンジントルク出力
が、中程度エンジン速度４２の領域でピーク４９を有す
るような仕方でのみコンプレッサ１０を利用することが
できる。
【００３６】図４は、エンジントルクスーパーチャージ
ャブーストと０゜〜９０゜の運転手スロットル角要求量
の関係を表すグラフを示している。グラフ上の斜めの直
線は、１，２５０ｒｐｍと５，４００ｒｐｍとの間にお
いてエンジン速度（単位：ｒｐｍ）で表示されている。
縦の目盛は、ブーストがかけられたトルク曲線３８とブ
ーストがかけられていないトルク曲線３６との間で図３
のエンジントルクの差に相当している。最大スロットル
角９０゜では、エンジントルクスーパーチャージャブー
ストは、図３に示す最大値である。スロットル角要求量
が９０゜から減少するにつれて、エンジントルクスーパ
ーチャージャブーストも減少し、ついにはこれが図３の
曲線３６に相当するゼロブーストまで減少するようにな
る。
ャブーストと０゜〜９０゜の運転手スロットル角要求量
の関係を表すグラフを示している。グラフ上の斜めの直
線は、１，２５０ｒｐｍと５，４００ｒｐｍとの間にお
いてエンジン速度（単位：ｒｐｍ）で表示されている。
縦の目盛は、ブーストがかけられたトルク曲線３８とブ
ーストがかけられていないトルク曲線３６との間で図３
のエンジントルクの差に相当している。最大スロットル
角９０゜では、エンジントルクスーパーチャージャブー
ストは、図３に示す最大値である。スロットル角要求量
が９０゜から減少するにつれて、エンジントルクスーパ
ーチャージャブーストも減少し、ついにはこれが図３の
曲線３６に相当するゼロブーストまで減少するようにな
る。
【００３７】図４で理解できるように、エンジン速度が
図３の移行箇所４８に向かって増大すると、エンジント
ルクスーパーチャージャブースト曲線の勾配は減少し、
ついには移行箇所４８のところで、エンジントルクスー
パーチャージャブーストがゼロになる。これは、スーパ
ーチャージャブーストが次第に効かなくなっていく状態
をグラフで示している。
図３の移行箇所４８に向かって増大すると、エンジント
ルクスーパーチャージャブースト曲線の勾配は減少し、
ついには移行箇所４８のところで、エンジントルクスー
パーチャージャブーストがゼロになる。これは、スーパ
ーチャージャブーストが次第に効かなくなっていく状態
をグラフで示している。
【００３８】次に、過給装置１０の動作状態を制御する
電子制御システム５０を概略的に示す図５と、過給シス
テムの制御システムアーキテクチャ６０の概略的に示す
図６を参照して本発明を説明する。
電子制御システム５０を概略的に示す図５と、過給シス
テムの制御システムアーキテクチャ６０の概略的に示す
図６を参照して本発明を説明する。
【００３９】図５は、システムの動作状態を制御する種
々の出力を発生させるためにエンジン制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）３２がどのように上述の種々の入力１１１，１２
０〜１２６を受け取るかを示している。１つの出力は、
スロットル１７を制御する電子スロットルポジションコ
ントローラ２１７に送られる電子スロットルポジション
（ＥＴＰ）コマンド１１７である。次に、ＥＴＰコント
ローラ２１７は、それに応じてスロットル１７のポジシ
ョンを設定する。
々の出力を発生させるためにエンジン制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）３２がどのように上述の種々の入力１１１，１２
０〜１２６を受け取るかを示している。１つの出力は、
スロットル１７を制御する電子スロットルポジションコ
ントローラ２１７に送られる電子スロットルポジション
（ＥＴＰ）コマンド１１７である。次に、ＥＴＰコント
ローラ２１７は、それに応じてスロットル１７のポジシ
ョンを設定する。
【００４０】ＥＣＵ３２は又、電子式ブースト又は過給
装置（ＥＢＤ）コマンド１１４をＥＢＤコントローラ２
１４に送り、このＥＢＤコントローラは、スーパーチャ
ージャ用電気モータ１４を制御する。コンプレッサ１４
を必要としない場合、コンプレッサモータ１４は、約１
０，０００ｒｐｍの比較的低い調整速度で空転するよう
制御され、これにより消費される電力は比較的少なく、
しかもこれにより生じるブースト圧力はそれほど大きく
ない。スーパーチャージャを１０，０００ｒｐｍで空転
させることにより、約６０，０００ｒｐｍの定格動作速
度までのスピンアップ時間を０．３秒未満に減少させる
ことができる。
装置（ＥＢＤ）コマンド１１４をＥＢＤコントローラ２
１４に送り、このＥＢＤコントローラは、スーパーチャ
ージャ用電気モータ１４を制御する。コンプレッサ１４
を必要としない場合、コンプレッサモータ１４は、約１
０，０００ｒｐｍの比較的低い調整速度で空転するよう
制御され、これにより消費される電力は比較的少なく、
しかもこれにより生じるブースト圧力はそれほど大きく
ない。スーパーチャージャを１０，０００ｒｐｍで空転
させることにより、約６０，０００ｒｐｍの定格動作速
度までのスピンアップ時間を０．３秒未満に減少させる
ことができる。
【００４１】ＥＢＤ１０は、バッテリ１６の蓄電量及び
オルタネータ２７の充電電流の制約によりその最大出力
で何時までも動作を行うことができない場合があり、し
たがってバッテリの充電状態（ＳＯＣ）が、動作を制限
する場合がある。加えて、ＥＢＤ１０の幾つかの部品、
例えば、軸受又はモータ巻線（図示せず）は、高い動作
デューティファクターでは温度の設計限度を超える場合
がある。したがって、これらの検討事項によりＥＢＤ１
０の動作状態を拘束する必要のある場合もある。
オルタネータ２７の充電電流の制約によりその最大出力
で何時までも動作を行うことができない場合があり、し
たがってバッテリの充電状態（ＳＯＣ）が、動作を制限
する場合がある。加えて、ＥＢＤ１０の幾つかの部品、
例えば、軸受又はモータ巻線（図示せず）は、高い動作
デューティファクターでは温度の設計限度を超える場合
がある。したがって、これらの検討事項によりＥＢＤ１
０の動作状態を拘束する必要のある場合もある。
【００４２】ＥＢＤ１０への電力供給は通常の自動車用
電気系統からのものであるのがよいが、ＥＢＤ１０が、
アイドル速度（アイドルスピード）を超える動作中、少
なくとも部分的にバッテリ充電システム２７から隔離さ
れ、主として又は完全にバッテリ１６から稼働されれば
好ましい。
電気系統からのものであるのがよいが、ＥＢＤ１０が、
アイドル速度（アイドルスピード）を超える動作中、少
なくとも部分的にバッテリ充電システム２７から隔離さ
れ、主として又は完全にバッテリ１６から稼働されれば
好ましい。
【００４３】したがって、ＥＣＵ３２は、電源装置の状
態に基づいて過給装置の動作状態に対する許容可能な動
作限度を計算する。電源装置の状態が許容範囲内にあれ
ば、スーパーチャージャは、エンジン駆動式バッテリ再
充電器を用いて駆動され、電源装置の状態が許容範囲内
になければ、バッテリは、オルタネータから隔離され、
スーパーチャージャがバッテリだけを用いて駆動され
る。
態に基づいて過給装置の動作状態に対する許容可能な動
作限度を計算する。電源装置の状態が許容範囲内にあれ
ば、スーパーチャージャは、エンジン駆動式バッテリ再
充電器を用いて駆動され、電源装置の状態が許容範囲内
になければ、バッテリは、オルタネータから隔離され、
スーパーチャージャがバッテリだけを用いて駆動され
る。
【００４４】本発明の好ましい実施形態では、ＥＣＵ
は、バッテリの電圧をモニタすることとオルタネータの
稼働状態をモニタすることの両方により電源装置の状態
を判定する。オルタネータに対する電気負荷がオルタネ
ータを飽和させるに足るほど大きくなると、システム電
圧は下がり、これにより、自動車用電気系統により給電
される他の電気ユニットの機能性が著しく低下する場合
がある。
は、バッテリの電圧をモニタすることとオルタネータの
稼働状態をモニタすることの両方により電源装置の状態
を判定する。オルタネータに対する電気負荷がオルタネ
ータを飽和させるに足るほど大きくなると、システム電
圧は下がり、これにより、自動車用電気系統により給電
される他の電気ユニットの機能性が著しく低下する場合
がある。
【００４５】このようなことを防ぐため、オルタネータ
がいったん飽和点に達すると、アイドル速度を超える動
作中におけるＥＢＤ１０は、バッテリ充電システム２７
から隔離され、バッテリ１６だけで稼働される。する
と、オルタネータは、他の自動車用電気消費ユニット
（ＣＵ）５１、例えば、ライト及び電気的付属品に給電
することができ、したがって、これら消費ユニットは、
ＥＢＤ１０によって必要とされる代表的には約１５０Ａ
〜３００Ａの大電流によって、バッテリで生じる場合の
ある電圧降下から隔離される。この切換えは、ＥＣＵ３
２から継電器５２及びスイッチ５３に送られるＥＢＤ電
源選択コマンド１５２によって達成される。
がいったん飽和点に達すると、アイドル速度を超える動
作中におけるＥＢＤ１０は、バッテリ充電システム２７
から隔離され、バッテリ１６だけで稼働される。する
と、オルタネータは、他の自動車用電気消費ユニット
（ＣＵ）５１、例えば、ライト及び電気的付属品に給電
することができ、したがって、これら消費ユニットは、
ＥＢＤ１０によって必要とされる代表的には約１５０Ａ
〜３００Ａの大電流によって、バッテリで生じる場合の
ある電圧降下から隔離される。この切換えは、ＥＣＵ３
２から継電器５２及びスイッチ５３に送られるＥＢＤ電
源選択コマンド１５２によって達成される。
【００４６】したがって、ＥＣＵは、バッテリの充電状
態が許容範囲内にあるときには、オルタネータを用いて
過給装置を駆動し、バッテリの充電状態が許容範囲内に
無ければ、バッテリをオルタネータから隔離し、バッテ
リだけを用いて過給装置を駆動する。この場合、オルタ
ネータ２７の安定化電圧設定値は、ＥＣＵ３２からオル
タネータ２７に送られるオルタネータ電圧設定値コマン
ド１２７によって制御される。
態が許容範囲内にあるときには、オルタネータを用いて
過給装置を駆動し、バッテリの充電状態が許容範囲内に
無ければ、バッテリをオルタネータから隔離し、バッテ
リだけを用いて過給装置を駆動する。この場合、オルタ
ネータ２７の安定化電圧設定値は、ＥＣＵ３２からオル
タネータ２７に送られるオルタネータ電圧設定値コマン
ド１２７によって制御される。
【００４７】次に、特に図６を参照すると、ＥＣＵ３２
は、アクセルペダルポジションセンサ２０、クランクシ
ャフトポジションセンサ２１及び気圧センサ２３からの
入力１２０〜１２３を用いて所要エンジントルク６１を
決定する。計算６１には、他の関連するファクタ、例え
ばエンジンの摩擦、付属品による損失、更に火花点火エ
ンジンについては、その時点における点火進角も考慮に
入れられることになる。このことから、所望給気量６
２、即ち、各シリンダの点火事象に必要な空気の量を計
算することが可能である。
は、アクセルペダルポジションセンサ２０、クランクシ
ャフトポジションセンサ２１及び気圧センサ２３からの
入力１２０〜１２３を用いて所要エンジントルク６１を
決定する。計算６１には、他の関連するファクタ、例え
ばエンジンの摩擦、付属品による損失、更に火花点火エ
ンジンについては、その時点における点火進角も考慮に
入れられることになる。このことから、所望給気量６
２、即ち、各シリンダの点火事象に必要な空気の量を計
算することが可能である。
【００４８】次に、所望給気量６２を他の入力、特にク
ランクシャフトポジション１２１から計算されたエンジ
ン速度及び測定された空気質量流量１２２及び（又は）
測定されたマニホルド圧力１２５と共に、所要マニホル
ド圧力６４及び所要空気質量流量６５を決定する計算６
３において用いられる。決定は、所望マニホルド圧力が
気圧よりも大きいかどうかに基づいてＥＢＤ操作が必要
であるかどうかについて計算６０内で行われ、もし所望
マニホルド圧力が気圧よりも大きいと、ヒステリシス項
がＥＢＤ１０の迅速なサイクル動作を回避するために適
用される。
ランクシャフトポジション１２１から計算されたエンジ
ン速度及び測定された空気質量流量１２２及び（又は）
測定されたマニホルド圧力１２５と共に、所要マニホル
ド圧力６４及び所要空気質量流量６５を決定する計算６
３において用いられる。決定は、所望マニホルド圧力が
気圧よりも大きいかどうかに基づいてＥＢＤ操作が必要
であるかどうかについて計算６０内で行われ、もし所望
マニホルド圧力が気圧よりも大きいと、ヒステリシス項
がＥＢＤ１０の迅速なサイクル動作を回避するために適
用される。
【００４９】次に、ＥＣＵ３２は、所望スロットルポジ
ション及びＥＢＤ速度６６をスケジュール設定すること
ができ、これらから、ＥＣＵは、ＤＣスロットルポジシ
ョンコントローラ２１７のためのＥＴＰコマンド１１７
及び非拘束ＥＢＤ速度コマンド６７を生じさせる。
ション及びＥＢＤ速度６６をスケジュール設定すること
ができ、これらから、ＥＣＵは、ＤＣスロットルポジシ
ョンコントローラ２１７のためのＥＴＰコマンド１１７
及び非拘束ＥＢＤ速度コマンド６７を生じさせる。
【００５０】上述のように、ＥＢＤ速度コマンド６７
は、或る場合には、例えば電子ブースト装置１０の過
熱、強度及び潤滑に関する検討事項による装置の最大定
格速度又はデューティサイクルに鑑み、又はバッテリの
充電状態（ＳＯＣ）に関する制約条件に鑑みて拘束され
る必要があろう。また、制約条件をコンプレッサ１０が
サージを起こす領域を回避するよう適用しなければなら
ない場合がある。図６では、かかる２つの考えられる制
約条件、即ち熱に関する推定値及び制約条件７０並びに
バッテリに関する充電状態の制約条件７１のＥＣＵ３２
による計算６８，６９が示されている。
は、或る場合には、例えば電子ブースト装置１０の過
熱、強度及び潤滑に関する検討事項による装置の最大定
格速度又はデューティサイクルに鑑み、又はバッテリの
充電状態（ＳＯＣ）に関する制約条件に鑑みて拘束され
る必要があろう。また、制約条件をコンプレッサ１０が
サージを起こす領域を回避するよう適用しなければなら
ない場合がある。図６では、かかる２つの考えられる制
約条件、即ち熱に関する推定値及び制約条件７０並びに
バッテリに関する充電状態の制約条件７１のＥＣＵ３２
による計算６８，６９が示されている。
【００５１】ＥＣＵは次に、その時点における動作条件
に従って拘束されたＥＢＤ速度コマンド１１４を計算し
（７２）、これをＥＢＤモータ１４と関連したＥＢＤ速
度コントローラ２１４に送る。しかしながら、計算６３
は、エンジン給気の閉ループ制御の一部である。実際の
測定ＭＡＦ１２２又はＭＡＰ１２５を所望の値と比較
し、所望設定値を正確に定めるために所望ＭＡＰ６４及
び所望ＭＡＦ６５を生じさせるために調整を行う。ＥＢ
Ｄが拘束され、又はシステムの動作が何らかの方法で制
約されている場合、閉ループ制御の動作は、コントロー
ラのワインドアップを阻止するために制限する（７
３）。
に従って拘束されたＥＢＤ速度コマンド１１４を計算し
（７２）、これをＥＢＤモータ１４と関連したＥＢＤ速
度コントローラ２１４に送る。しかしながら、計算６３
は、エンジン給気の閉ループ制御の一部である。実際の
測定ＭＡＦ１２２又はＭＡＰ１２５を所望の値と比較
し、所望設定値を正確に定めるために所望ＭＡＰ６４及
び所望ＭＡＦ６５を生じさせるために調整を行う。ＥＢ
Ｄが拘束され、又はシステムの動作が何らかの方法で制
約されている場合、閉ループ制御の動作は、コントロー
ラのワインドアップを阻止するために制限する（７
３）。
【００５２】上述のように、コンプレッサ装置１０を作
動させないで、即ち吸気マニホルド圧力（ＭＡＰ）が気
圧（ＢＡＰ）よりも低い場合に達成できる全ての動作条
件に関し、エンジントルク出力は、スロットル１７だけ
で調整されることになる。ＥＢＤ１０が不要な場合、Ｅ
ＢＤは、ブーストが生じないアイドル速度で動作するよ
うスケジュール設定される。ＥＢＤが必要な場合、スロ
ットルは、完全に開くようにスケジュール設定され、Ｅ
ＢＤ速度は、ＥＣＵ記憶装置（図示せず）内に保持され
たＥＢＤ特性のブーストマップに従って気圧、所望マニ
ホルド圧力及び所望マニホルド空気流量に基づいてスケ
ジュール設定される。
動させないで、即ち吸気マニホルド圧力（ＭＡＰ）が気
圧（ＢＡＰ）よりも低い場合に達成できる全ての動作条
件に関し、エンジントルク出力は、スロットル１７だけ
で調整されることになる。ＥＢＤ１０が不要な場合、Ｅ
ＢＤは、ブーストが生じないアイドル速度で動作するよ
うスケジュール設定される。ＥＢＤが必要な場合、スロ
ットルは、完全に開くようにスケジュール設定され、Ｅ
ＢＤ速度は、ＥＣＵ記憶装置（図示せず）内に保持され
たＥＢＤ特性のブーストマップに従って気圧、所望マニ
ホルド圧力及び所望マニホルド空気流量に基づいてスケ
ジュール設定される。
【００５３】好ましくは、ＥＢＤ熱及びＳＯＣ制約条件
についての負担軽減要因は、必要に応じ適用されて最終
拘束ＥＢＤ速度コマンド１１４を生じさせる。システム
が熱的限度及びＳＯＣ検討事項の両方について拘束され
ている場合、最も大きな負担軽減要因を提供する。
についての負担軽減要因は、必要に応じ適用されて最終
拘束ＥＢＤ速度コマンド１１４を生じさせる。システム
が熱的限度及びＳＯＣ検討事項の両方について拘束され
ている場合、最も大きな負担軽減要因を提供する。
【００５４】負担軽減要因の計算は、負担軽減について
の運転手の知覚を最小限に抑え、しかも突然の変化を回
避することにより負担軽減性能を運転手にとって予測可
能なようにするよう選択されるべきである。熱に関する
負担軽減計算６８には、２つの部分、即ち調整部と推定
部が含まれる。計算の推定部は、ＥＢＤ１０の動作条件
に基づいている。ＥＢＤの重要な部分の現在と将来にお
ける定常温度の両方を推定する。重要な部分としては代
表的には、ＥＢＤシャフトシース軸受及びＥＢＤモータ
の銅巻線が挙げられる。システムを初期化すると、これ
ら部分の温度は、システムの作動を止めた際の温度、作
動停止時間及び例えば周囲温度センサ２８から得たその
時点における周囲温度に基づいて推定される。動的温度
推定は、ＥＢＤを超えて流れる空気のばらつき、部品の
熱慣性及び電気源と機械源の両方からのシステム中に生
じる熱を説明する。
の運転手の知覚を最小限に抑え、しかも突然の変化を回
避することにより負担軽減性能を運転手にとって予測可
能なようにするよう選択されるべきである。熱に関する
負担軽減計算６８には、２つの部分、即ち調整部と推定
部が含まれる。計算の推定部は、ＥＢＤ１０の動作条件
に基づいている。ＥＢＤの重要な部分の現在と将来にお
ける定常温度の両方を推定する。重要な部分としては代
表的には、ＥＢＤシャフトシース軸受及びＥＢＤモータ
の銅巻線が挙げられる。システムを初期化すると、これ
ら部分の温度は、システムの作動を止めた際の温度、作
動停止時間及び例えば周囲温度センサ２８から得たその
時点における周囲温度に基づいて推定される。動的温度
推定は、ＥＢＤを超えて流れる空気のばらつき、部品の
熱慣性及び電気源と機械源の両方からのシステム中に生
じる熱を説明する。
【００５５】調整部は、推定又は測定温度に基づいて設
計温度を超えるシステム中の部品がどれであるかの予測
が含まれる。これらの場合、ＥＢＤ操作が設計基準内に
留まるようにするためにこれを制限するのがよい。これ
は、これら部品の各々について「ソフトな」限度及び
「ハードな」限度の校正によって達成される。温度がソ
フトな限度を下回っているとき、措置は取られない。温
度がソフトな限度を上回り、所望ＥＢＤ操作レベルでの
温度の結果として、定常操作においてハードな限度を超
えている場合、ハードな限度を超えるのを回避するため
に何らかの措置を取らなければならない。フィードバッ
クループ７３で示すように所定の割合の低下要因の出力
を持つ制御ループを用いてＥＢＤの負担軽減を次第に行
って、ついには予想定常温度がハードな限度に等しくな
るようにし、その時点においてＥＢＤデューティを維持
するのがよい。システムの２以上の部品が設計値を超え
る場合があるとき、各設計値について負担軽減要因を計
算し、最も小さなものを選択して使用する。
計温度を超えるシステム中の部品がどれであるかの予測
が含まれる。これらの場合、ＥＢＤ操作が設計基準内に
留まるようにするためにこれを制限するのがよい。これ
は、これら部品の各々について「ソフトな」限度及び
「ハードな」限度の校正によって達成される。温度がソ
フトな限度を下回っているとき、措置は取られない。温
度がソフトな限度を上回り、所望ＥＢＤ操作レベルでの
温度の結果として、定常操作においてハードな限度を超
えている場合、ハードな限度を超えるのを回避するため
に何らかの措置を取らなければならない。フィードバッ
クループ７３で示すように所定の割合の低下要因の出力
を持つ制御ループを用いてＥＢＤの負担軽減を次第に行
って、ついには予想定常温度がハードな限度に等しくな
るようにし、その時点においてＥＢＤデューティを維持
するのがよい。システムの２以上の部品が設計値を超え
る場合があるとき、各設計値について負担軽減要因を計
算し、最も小さなものを選択して使用する。
【００５６】バッテリの充電状態の計算６９を、上述の
ＥＢＤ熱計算６８と類似した方法で行う。計算の推定部
は、バッテリ１６の蓄電量のコンピュータモデルを含
む。これは、充電及び放電の履歴と共に用いられて、そ
の時点における周囲条件で利用できる最大値と比較して
現在蓄えられている電荷の推定を行う。加えて、放電速
度を推定する。
ＥＢＤ熱計算６８と類似した方法で行う。計算の推定部
は、バッテリ１６の蓄電量のコンピュータモデルを含
む。これは、充電及び放電の履歴と共に用いられて、そ
の時点における周囲条件で利用できる最大値と比較して
現在蓄えられている電荷の推定を行う。加えて、放電速
度を推定する。
【００５７】次に、調整を以下のようにして行う。ＥＢ
Ｄ１０の電力消費量がオルタネータ２７の電力出力を飽
和し、その結果バッテリ１６を用いてオルタネータを補
充したときに、受認できない結果、例えばライトが暗く
なることなどが生じる場合がある。これを防止するた
め、継電器５２をスイッチ５３に連携させ、ＥＢＤの電
力をバッテリだけに供給し、他方残りの自動車システム
はオルタネータ２７から電力供給される。
Ｄ１０の電力消費量がオルタネータ２７の電力出力を飽
和し、その結果バッテリ１６を用いてオルタネータを補
充したときに、受認できない結果、例えばライトが暗く
なることなどが生じる場合がある。これを防止するた
め、継電器５２をスイッチ５３に連携させ、ＥＢＤの電
力をバッテリだけに供給し、他方残りの自動車システム
はオルタネータ２７から電力供給される。
【００５８】「ソフトな」限度をシステムの充電状態
（ＳＯＣ）について校正し、これを超えると、バッテリ
の充電状態を保護するための措置を取る必要はない。
「ハードな」限度も又、校正し、このＳＯＣを下回って
バッテリが低下するようにしてはならない。ＳＯＣがソ
フトな限度を下回ると、システムは、ＥＢＤ１０への出
力の減少に起因するエンジン出力の急激な低下を生じさ
せないでＳＯＣのハードな限度で「軟着陸」を達成する
よう措置を取り始めなければならない。フィードバック
ループ７３内でのＥＢＤに関する負担軽減要因は、ＥＢ
Ｄにより消費される電力がオルタネータ２７の過剰発電
容量に等しくなるまで増大し、この時点において、オル
タネータが今やＥＢＤ１０並びに残りの自動車電気系統
に電力を供給するよう継電器５２を切り換えるのがよ
い。次に、ＥＢＤ１０の電力をオルタネータ２７が完全
に飽和するようにはしないレベルに又はそれ以下に保持
する。
（ＳＯＣ）について校正し、これを超えると、バッテリ
の充電状態を保護するための措置を取る必要はない。
「ハードな」限度も又、校正し、このＳＯＣを下回って
バッテリが低下するようにしてはならない。ＳＯＣがソ
フトな限度を下回ると、システムは、ＥＢＤ１０への出
力の減少に起因するエンジン出力の急激な低下を生じさ
せないでＳＯＣのハードな限度で「軟着陸」を達成する
よう措置を取り始めなければならない。フィードバック
ループ７３内でのＥＢＤに関する負担軽減要因は、ＥＢ
Ｄにより消費される電力がオルタネータ２７の過剰発電
容量に等しくなるまで増大し、この時点において、オル
タネータが今やＥＢＤ１０並びに残りの自動車電気系統
に電力を供給するよう継電器５２を切り換えるのがよ
い。次に、ＥＢＤ１０の電力をオルタネータ２７が完全
に飽和するようにはしないレベルに又はそれ以下に保持
する。
【００５９】自動車電源の制御は、図７、図８及び図９
の概略的なグラフに示されている。図７は、時間に対す
る自動車電源の電圧をプロットし、図８は、時間に対す
る自動車供給電流をプロットし、図９は、時間に対する
自動車用電気消費装置により消費される電流をプロット
している。
の概略的なグラフに示されている。図７は、時間に対す
る自動車電源の電圧をプロットし、図８は、時間に対す
る自動車供給電流をプロットし、図９は、時間に対する
自動車用電気消費装置により消費される電流をプロット
している。
【００６０】これらの図に示された例では、当初、時刻
ｔ0では、オルタネータ２７は、バッテリ１６に接続さ
れ、自動車電源電圧ＶABは、公称１３．６ボルトであ
る。自動車電気消費ユニット（ＣＵ）、例えばライト、
熱線入り（電気加熱式）窓等はまず最初に、５０Ａ、そ
して一時的に７５Ａまで大きくなる中程度の電流の大き
さＩCUを消費する。まず最初に、スーパーチャージャ１
０を約１０，０００ｒｐｍのアイドリング状態に設定
し、僅か数Ａの電流ＩSCを消費する。消費電流の合計Ｉ
CU+SCが１５０Ａのオルタネータ２７の電気容量よりも
小さいので、オルタネータ２７は継電器５２及びスイッ
チ５３を介してバッテリ１６に電気的に接続されてい
る。
ｔ0では、オルタネータ２７は、バッテリ１６に接続さ
れ、自動車電源電圧ＶABは、公称１３．６ボルトであ
る。自動車電気消費ユニット（ＣＵ）、例えばライト、
熱線入り（電気加熱式）窓等はまず最初に、５０Ａ、そ
して一時的に７５Ａまで大きくなる中程度の電流の大き
さＩCUを消費する。まず最初に、スーパーチャージャ１
０を約１０，０００ｒｐｍのアイドリング状態に設定
し、僅か数Ａの電流ＩSCを消費する。消費電流の合計Ｉ
CU+SCが１５０Ａのオルタネータ２７の電気容量よりも
小さいので、オルタネータ２７は継電器５２及びスイッ
チ５３を介してバッテリ１６に電気的に接続されてい
る。
【００６１】時刻ｔ1では、運転手の要求量がスーパー
チャージャ１０の作動を必要とし、その後、スーパーチ
ャージャの電流ＩSCは、急激に約１７５Ａに向かって上
昇する。電流の合計ＩCU+SCが時刻ｔ2で１５０Ａの閾値
５７に達すると、継電器５２によりスイッチ５３が開
き、そしてオルタネータ２７は、部分的にバッテリ１６
から隔離された状態になる。オルタネータの電圧に対し
て或る程度の平滑化をもたらすためにバッテリ１６とオ
ルタネータ２７との間にはフィルタ５５が設けられてお
り、もしそうでなければ、オルタネータ電圧は、電気負
荷の突然の変化に対してオルタネータの応答が比較的遅
いので変動する場合がある。フィルタ５５は、その最も
簡単な形態では、０．１Ω抵抗器である。ただし、フィ
ルタは、周波数依存性要素、例えば広域フィルタであっ
てもよい。
チャージャ１０の作動を必要とし、その後、スーパーチ
ャージャの電流ＩSCは、急激に約１７５Ａに向かって上
昇する。電流の合計ＩCU+SCが時刻ｔ2で１５０Ａの閾値
５７に達すると、継電器５２によりスイッチ５３が開
き、そしてオルタネータ２７は、部分的にバッテリ１６
から隔離された状態になる。オルタネータの電圧に対し
て或る程度の平滑化をもたらすためにバッテリ１６とオ
ルタネータ２７との間にはフィルタ５５が設けられてお
り、もしそうでなければ、オルタネータ電圧は、電気負
荷の突然の変化に対してオルタネータの応答が比較的遅
いので変動する場合がある。フィルタ５５は、その最も
簡単な形態では、０．１Ω抵抗器である。ただし、フィ
ルタは、周波数依存性要素、例えば広域フィルタであっ
てもよい。
【００６２】スーパーチャージャ１０は、バッテリ１６
からの非常に大きな電流ＩSCを自由に消費することがで
き、この大電流ＩSCにより、バッテリ電圧ＶBが著しく
低下する場合がある。フィルタ５５は、オルタネータ２
７とバッテリ１６との間の電流の流れを制限するので、
オルタネータはスーパーチャージャ１０の全負荷にはさ
らされず、調整された電力を自動車系統の残部に提供し
続けることができる。
からの非常に大きな電流ＩSCを自由に消費することがで
き、この大電流ＩSCにより、バッテリ電圧ＶBが著しく
低下する場合がある。フィルタ５５は、オルタネータ２
７とバッテリ１６との間の電流の流れを制限するので、
オルタネータはスーパーチャージャ１０の全負荷にはさ
らされず、調整された電力を自動車系統の残部に提供し
続けることができる。
【００６３】大型電気付属品の動作中、バッテリは、バ
ッテリ電圧ＶBの低下によって示されるように放電の度
合いがますます大きくなる。時刻ｔ3では、バッテリ電
圧ＶBは、１０ボルトでソフトな閾値レベル７５に達
し、ＥＣＵ３２は、スーパーチャージャ電流ＩＳＣを減
少させる措置を取り、したがってバッテリ電圧が９ボル
トのハードな限度７６よりも高い状態のままになるよう
にする。
ッテリ電圧ＶBの低下によって示されるように放電の度
合いがますます大きくなる。時刻ｔ3では、バッテリ電
圧ＶBは、１０ボルトでソフトな閾値レベル７５に達
し、ＥＣＵ３２は、スーパーチャージャ電流ＩＳＣを減
少させる措置を取り、したがってバッテリ電圧が９ボル
トのハードな限度７６よりも高い状態のままになるよう
にする。
【００６４】時刻ｔ4では、自動車の全電流ＩCU+SCが１
５０Ａの閾値５７に低下し、そこでＥＣＵ３２がスイッ
チ５３を閉成するよう動作し、その後、全自動車電流は
互いに接続状態のオルタネータ２７とバッテリ１６によ
って提供される。任意的に、１４５Ａの第２の閾値５９
を、電流が下がってヒステリシスを生じさせたときに用
いるのがよい。時刻ｔ6では、スーパーチャージャ電流
ＩSCが例えば高エンジン速度４３に到達することにより
アイドルレベルまで低下している。
５０Ａの閾値５７に低下し、そこでＥＣＵ３２がスイッ
チ５３を閉成するよう動作し、その後、全自動車電流は
互いに接続状態のオルタネータ２７とバッテリ１６によ
って提供される。任意的に、１４５Ａの第２の閾値５９
を、電流が下がってヒステリシスを生じさせたときに用
いるのがよい。時刻ｔ6では、スーパーチャージャ電流
ＩSCが例えば高エンジン速度４３に到達することにより
アイドルレベルまで低下している。
【００６５】図７に示すように、時刻ｔ2に続き、バッ
テリ電圧ＶBが低下しているとき、ＥＣＵ３２はオルタ
ネータ電圧ＶAをちょうど１１ボルトを下回るまで次第
に低下させる。これにより、電気消費装置中の電力が低
下するが、低下がゆっくりなので、このことは自動車の
運転手に気づかれることはない。時刻ｔ5においてオル
タネータとバッテリは再び接続されると、全電圧ＶABは
約１０．５ボルトであるが、オルタネータ２７がバッテ
リ１６を再充電すると着実に上昇する。
テリ電圧ＶBが低下しているとき、ＥＣＵ３２はオルタ
ネータ電圧ＶAをちょうど１１ボルトを下回るまで次第
に低下させる。これにより、電気消費装置中の電力が低
下するが、低下がゆっくりなので、このことは自動車の
運転手に気づかれることはない。時刻ｔ5においてオル
タネータとバッテリは再び接続されると、全電圧ＶABは
約１０．５ボルトであるが、オルタネータ２７がバッテ
リ１６を再充電すると着実に上昇する。
【００６６】時刻ｔ2とｔ5との間でオルタネータ電圧Ｖ
Aを減少させる措置を取らなければ、オルタネータ２７
とバッテリ１６を再び接続したときに、時刻ｔ5のとこ
ろでシステム電圧の突然でしかも顕著な低下が生じる。
スーパーチャージャ１０の動作中にオルタネータ電圧Ｖ
Aを次第に低下させることにより、この問題は軽減され
又は解決される。
Aを減少させる措置を取らなければ、オルタネータ２７
とバッテリ１６を再び接続したときに、時刻ｔ5のとこ
ろでシステム電圧の突然でしかも顕著な低下が生じる。
スーパーチャージャ１０の動作中にオルタネータ電圧Ｖ
Aを次第に低下させることにより、この問題は軽減され
又は解決される。
【００６７】したがって、継電器スイッチ５３を閉成す
ると、システム電圧は、オルタネータ２７が飽和され
ず、電気系統電圧の突然の変化が生じないようにするほ
ど低い。次に、システム電圧をバッテリ１６の充電によ
り決定された速度で所望電圧まで再び次第に高めて戻
し、それによりオルタネータが飽和されることがないよ
うにすると共に常時電圧調整を行うことができるように
する。
ると、システム電圧は、オルタネータ２７が飽和され
ず、電気系統電圧の突然の変化が生じないようにするほ
ど低い。次に、システム電圧をバッテリ１６の充電によ
り決定された速度で所望電圧まで再び次第に高めて戻
し、それによりオルタネータが飽和されることがないよ
うにすると共に常時電圧調整を行うことができるように
する。
【００６８】上述の本発明は、火花点火エンジン及び圧
縮エンジンの両方に適用できる。電気式過給装置（ＥＢ
Ｄ）は、システム中の唯一の吸気コンプレッサ装置であ
ってもよく、或いは別のかかる装置、例えば排ガス駆動
式ターボスーパーチャージャと組み合わせてもよい。
縮エンジンの両方に適用できる。電気式過給装置（ＥＢ
Ｄ）は、システム中の唯一の吸気コンプレッサ装置であ
ってもよく、或いは別のかかる装置、例えば排ガス駆動
式ターボスーパーチャージャと組み合わせてもよい。
【００６９】したがって、本発明は、内燃機関から利用
できるトルクを増大させるための便利且つ経済的な電気
式過給装置及び方法を提供する。電動式過給装置は、エ
ンジンの吸気系統の一部として設けられ、完全に電子的
に制御可能である。かかるコンプレッサ装置を用いるこ
とにより、運転手によって知覚される性能にとって重要
なその動作範囲の部分全体にわたってエンジンの最大ト
ルク出力が増大する。本発明の装置はコンパクトであ
り、自動車の電気系統の容量又は装置の熱的及び機械的
定格を過度に増大させる必要がなく、かくして、手頃な
システム費用において、自動車の性能と総合燃費の両面
で有利である。
できるトルクを増大させるための便利且つ経済的な電気
式過給装置及び方法を提供する。電動式過給装置は、エ
ンジンの吸気系統の一部として設けられ、完全に電子的
に制御可能である。かかるコンプレッサ装置を用いるこ
とにより、運転手によって知覚される性能にとって重要
なその動作範囲の部分全体にわたってエンジンの最大ト
ルク出力が増大する。本発明の装置はコンパクトであ
り、自動車の電気系統の容量又は装置の熱的及び機械的
定格を過度に増大させる必要がなく、かくして、手頃な
システム費用において、自動車の性能と総合燃費の両面
で有利である。
【図１】 本発明の過給システムを有する１．４リット
ルの４気筒エンジンシステムを搭載した自動車の略図で
ある。
ルの４気筒エンジンシステムを搭載した自動車の略図で
ある。
【図２】 自然吸気が行われ、中低エンジン速度での最
大トルク又は中高エンジン速度での最大エンジントルク
を得るために調整された場合の図１の１．４リットルエ
ンジンについてのエンジントルクとエンジン速度の関係
を表すグラフ図である。
大トルク又は中高エンジン速度での最大エンジントルク
を得るために調整された場合の図１の１．４リットルエ
ンジンについてのエンジントルクとエンジン速度の関係
を表すグラフ図である。
【図３】 図２のグラフ図と類似したグラフ図であり、
過給システムを用いた場合の図１のエンジンによるエン
ジントルク出力に対する影響を更に示している図であ
る。
過給システムを用いた場合の図１のエンジンによるエン
ジントルク出力に対する影響を更に示している図であ
る。
【図４】 図１のエンジンについてエンジンコンプレッ
サトルクブースト圧力と運転手のスロットルエンジン要
求量の関係を表すグラフ図であり、種々のエンジン速度
での過給システムのトルク増大効果を示す図である。
サトルクブースト圧力と運転手のスロットルエンジン要
求量の関係を表すグラフ図であり、種々のエンジン速度
での過給システムのトルク増大効果を示す図である。
【図５】 過給装置の作動を制御する電子制御システム
の略図である。
の略図である。
【図６】 過給装置の制御システムのアーキテクチャの
略図である。
略図である。
【図７】 自動車の電源装置がスーパーチャージャ及び
他の自動車用電気消費ユニットによって消費される電流
にどのように応動するかを概略的に示すグラフである。
他の自動車用電気消費ユニットによって消費される電流
にどのように応動するかを概略的に示すグラフである。
【図８】 自動車の電源装置がスーパーチャージャ及び
他の自動車用電気消費ユニットによって消費される電流
にどのように応動するかを概略的に示すグラフである。
他の自動車用電気消費ユニットによって消費される電流
にどのように応動するかを概略的に示すグラフである。
【図９】 自動車の電源装置がスーパーチャージャ及び
他の自動車用電気消費ユニットによって消費される電流
にどのように応動するかを概略的に示すグラフである。
他の自動車用電気消費ユニットによって消費される電流
にどのように応動するかを概略的に示すグラフである。
１ 内燃機関（エンジン）
４ 吸気マニホルド
６ 排気マニホルド
７ 自動車
１０ 過給装置
１６ バッテリ
２０ アクセルペダル組立体
２７ エンジン駆動式バッテリ再充電器
３２ エンジン制御ユニット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マーク アンダートン クリドル
イギリス エセックス シーエム２ ９テ
ィーワイ チェルムスフォード アヴェニ
ュー ロード 46
(72)発明者 ガイ モーガン
イギリス エセックス シーエム２ ９キ
ューエイチ チェルムスフォード ラング
デイル ガーデンズ 20
Ｆターム(参考） 3G005 EA20 FA04 GC08 HA14 JA02
JA12 JA13 JA23 JA39 JA45
JB02 JB04 JB05 JB25 JB26
3G084 BA07 CA04 DA01 DA13 FA00
Claims (14)
- 【請求項１】 内燃機関（１）用過給システムであっ
て、 電動式過給装置（１０）と、 電力を供給して過給装置を駆動しバッテリ（１６）及び
エンジン駆動式バッテリ再充電器（２７）を含む電源装
置と、 バッテリ（１６）と再充電器（２７）を接続したり切り
離すスイッチ（５３）と、 スイッチ（５３）及び過給装置（１０）の作動を制御す
るエンジン制御システム（３２）とを有し、 エンジン制御システム（３２）が、 ｉ）電源装置（１６，２７）の稼働状態を決定し、 ｉｉ）前記稼働状態が第１の閾値を超えているときに
は、スイッチ（５３）を制御してバッテリ（１６）をエ
ンジン駆動式バッテリ再充電器（２７）から少なくとも
部分的に隔離し、バッテリ（１６）を用いて過給装置
（１０）を駆動するよう構成されている、 ことを特徴とする過給システム。 - 【請求項２】 内燃機関（１）用過給システムの作動方
法であって、 前記システムは、電動式過給装置（１０）と、電力を供
給して過給装置を駆動する、バッテリ（１６）及びエン
ジン駆動式バッテリ再充電器（２７）を含む電源装置
と、バッテリ（１６）と再充電器（２７）を接続したり
切り離すスイッチ（５３）と、スイッチ（５３）及び過
給装置（１０）の作動を制御するエンジン制御システム
（３２）とを有し、 前記方法は、エンジン制御システム（３２）を用いて、 ｉ）電源装置（１６，２７）の稼働状態を決定し、 ｉｉ）前記稼働状態が第１の閾値（５７）を超えている
ときには、スイッチ（５３）を制御してバッテリ（１
６）をエンジン駆動式バッテリ再充電器（２７）から少
なくとも部分的に隔離し、バッテリ（１６）を用いて過
給装置（１０）を駆動する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 前記方法は、段階ｉｉ）に続き、エンジ
ン制御システム（３２）を用いて、 ｉｉｉ）前記稼働状態が第１の閾値（５７）に等しく又
はこれよりも低い第２の閾値（５９）を下回っている場
合、スイッチ（５３）を制御してバッテリ（１６）をエ
ンジン駆動式バッテリ再充電器（２７）に再び接続する
段階を有している、 ことを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 稼働状態が第１の閾値（５７）又は第２
の閾値（５９）の状態であるときには、ヒステリシスを
閾値（５７，５９）の一方又は両方に及ぼしてスイッチ
（５３）のトグル動作を回避する、 ことを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記方法は、段階ｉｉ）に続き、エンジ
ン制御システム（３２）を用いて、 ｉｖ）バッテリ電圧をモニタ（１１６）し、段階ｉｉ）
の間、バッテリの電圧が過給装置（１０）の作動により
低下すれば、バッテリ再充電器（２７）の出力電圧を、
モニタしたバッテリ電圧に応じて制御し、バッテリ（１
６）と再充電器（２７）が段階ｉｉｉ）において再び接
続されると、過給装置（１０）の作動に起因するバッテ
リ電圧とバッテリ再充電器（２７）の電圧の差を減少さ
せるようにする、 ことを特徴とする請求項３又は４記載の方法。 - 【請求項６】 前記方法は、段階ｉｉ）において、バッ
テリ再充電器（２７）を用いて追加の電気的消費装置に
給電する段階をさらに有している、 ことを特徴とする請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 段階ｉｖ）に続き、バッテリ再充電器
（２７）の出力電圧は、バッテリ（１６）をバッテリ再
充電器（２７）で再充電するにつれ上昇する、ことを特
徴とする請求項５又は６記載の方法。 - 【請求項８】 稼働状態は、バッテリ再充電器（２７）
から消費される電流に応じてエンジン制御システム（３
２）によって決定される、ことを特徴とする請求項２〜
７のうち何れか一に記載の方法。 - 【請求項９】 稼働状態は、バッテリの充電状態に応じ
てエンジン制御システム（３２）によって決定される、 ことを特徴とする請求項２〜８のうち何れか一に記載の
方法。 - 【請求項１０】 前記充電状態は、前記バッテリ（１
６）についての所定の最小供給電圧（７５，７６）であ
る、 ことを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 前記システムは、バッテリ（１６）と
バッテリ再充電器（２７）との間に設けられたフィルタ
回路（５５）を有し、段階ｉｉ）において、バッテリ
（１６）とバッテリ再充電器（２７）をフィルタ回路
（５５）により部分的に隔離する、 ことを特徴とする請求項２〜１０のうち何れか一に記載
の方法。 - 【請求項１２】 段階ｉｉ）の間、エンジン制御システ
ム（３２）は、バッテリ電圧を１以上の電気的許容動作
限度（７５，７６）を基準としてモニタし、バッテリ電
圧が動作限度（７５）を下回ると、過給装置（１０）の
作動を制限する措置をとる、 ことを特徴とする請求項２〜１１のうち何れか一に記載
の方法。 - 【請求項１３】 許容動作限度（７０，７１）は、ソフ
トな動作限度（７５）とハードな動作限度（７６）の両
方を含み、電動式過給装置（１０）の作動は、過給装置
（１０）の作動がソフトな動作限度（７５）を超えたと
きに制限され、前記制限は、後になって過給装置（１
０）の作動がハードな動作限度（７６）を超えることが
ないようなものである、 ことを特徴とする請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 電動式過給装置（１０）の作動は、ハ
ードな動作限度（７６）に近づくにつれて次第に制限さ
れる、 ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
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|---|---|---|---|
| EP01308463.7 | 2001-10-03 | ||
| EP01308463A EP1300561B1 (en) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | Control system for an internal combustion engine boosted with an electronically controlled pressure charging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003161157A true JP2003161157A (ja) | 2003-06-06 |
| JP3686646B2 JP3686646B2 (ja) | 2005-08-24 |
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ID=8182321
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| DE (1) | DE60110077T2 (ja) |
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| JPWO2016121092A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2017-06-29 | 三菱重工業株式会社 | 過給システム及び過給システム用制御装置並びに過給システムの運転方法 |
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| US20060177302A1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-08-10 | Berry Henry M | Axial flow compressor |
| JP2008019835A (ja) | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Mazda Motor Corp | 過給機付きエンジン |
| DE102007055757A1 (de) * | 2007-12-11 | 2009-06-18 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren zur Bestimmung des an der Kurbelwelle zur Verfügung stehenden Momentes des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs |
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| US8967116B2 (en) * | 2011-10-12 | 2015-03-03 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a throttle turbine generator |
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| KR102644432B1 (ko) * | 2019-08-12 | 2024-03-07 | 현대자동차 주식회사 | 전동식 슈퍼차저를 구비한 하이브리드 차량의 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법 |
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- 2001-10-03 EP EP01308463A patent/EP1300561B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-03 DE DE60110077T patent/DE60110077T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-10-03 JP JP2002291600A patent/JP3686646B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-03 US US10/264,125 patent/US6751957B2/en not_active Expired - Lifetime
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