JP2003239755A - 過給圧制御装置 - Google Patents
過給圧制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、電動機と共にこの電動機以
外の過給圧変更手段も有するターボチャージャにおい
て、電動機と他の過給圧変更手段との各制御を干渉させ
ることなく過給圧を制御することによって、出力特性改
善や燃費改善に寄与することのできる過給圧制御装置を
提供する。 【解決手段】 本発明の過給圧制御装置は、ターボチャ
ージャ１１のタービン／コンプレッサ１１ａを回転させ
て過給圧を変更し得る電動機１１ｂと、この電動機１１
ｂ付コンプレッサ１１ａ以外の過給圧変更手段と、電動
機１１ｂの駆動による過給圧制御よりも過給圧変更手段
による過給圧制御を優先して実行する過給圧制御手段１
６とを備えたことを特徴としている。
外の過給圧変更手段も有するターボチャージャにおい
て、電動機と他の過給圧変更手段との各制御を干渉させ
ることなく過給圧を制御することによって、出力特性改
善や燃費改善に寄与することのできる過給圧制御装置を
提供する。 【解決手段】 本発明の過給圧制御装置は、ターボチャ
ージャ１１のタービン／コンプレッサ１１ａを回転させ
て過給圧を変更し得る電動機１１ｂと、この電動機１１
ｂ付コンプレッサ１１ａ以外の過給圧変更手段と、電動
機１１ｂの駆動による過給圧制御よりも過給圧変更手段
による過給圧制御を優先して実行する過給圧制御手段１
６とを備えたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボチャージャ
のタービンを電動機で駆動することができるようにした
電動機付ターボチャージャを用いて過給圧を制御する過
給圧制御装置に関する。
のタービンを電動機で駆動することができるようにした
電動機付ターボチャージャを用いて過給圧を制御する過
給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン（内燃機関）の吸入空気量をタ
ーボチャージャで過給して、高出力（あるいは、低燃
費）を得ようとする試みは以前から常用されている。タ
ーボチャージャの改善が要望されている点の一つとし
て、低回転域の過給圧の立ち上がりが悪く、低回転域で
のエンジン出力特性が良好でないというものがある。こ
れは、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給すると
いうターボチャージャの原理上、排気エネルギーの少な
い低回転域で発生する現象であった。これを改善するた
めに、ツインターボ化などが一般に行われているが、タ
ービンに電動機（モータ）を組み込んで強制的にタービ
ンを駆動して所望の過給圧を得ようとする試みもなされ
ている。このような場合は、排気エネルギーを利用して
電動機に回生発電を行わせることも可能である。このよ
うな電動機付ターボチャージャとしては、特開平8-1823
82号公報に記載のようなものがある。
ーボチャージャで過給して、高出力（あるいは、低燃
費）を得ようとする試みは以前から常用されている。タ
ーボチャージャの改善が要望されている点の一つとし
て、低回転域の過給圧の立ち上がりが悪く、低回転域で
のエンジン出力特性が良好でないというものがある。こ
れは、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給すると
いうターボチャージャの原理上、排気エネルギーの少な
い低回転域で発生する現象であった。これを改善するた
めに、ツインターボ化などが一般に行われているが、タ
ービンに電動機（モータ）を組み込んで強制的にタービ
ンを駆動して所望の過給圧を得ようとする試みもなされ
ている。このような場合は、排気エネルギーを利用して
電動機に回生発電を行わせることも可能である。このよ
うな電動機付ターボチャージャとしては、特開平8-1823
82号公報に記載のようなものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した公報に記載さ
れている電動機付ターボチャージャでは、目標過給圧と
実過給圧とを比較して、電動機によって過給圧をどの程
度変更させるかを決定している。しかし、過給圧を変更
する手段が複数あるような場合には、モータによる過給
圧変更制御と他の過給圧変更制御とが干渉してしまうお
それがあり、上述した公報に記載のターボチャージャは
この点に関する改善が必要であった。なお、他の過給圧
変更制御としては、吸気側エアバイパスバルブ制御、ウ
ェイストゲートバルブ制御、バリアブルノズルターボに
おけるバリアブルノズル制御、Ａ／Ｒ可変機構のＡ／Ｒ
可変制御などがある。
れている電動機付ターボチャージャでは、目標過給圧と
実過給圧とを比較して、電動機によって過給圧をどの程
度変更させるかを決定している。しかし、過給圧を変更
する手段が複数あるような場合には、モータによる過給
圧変更制御と他の過給圧変更制御とが干渉してしまうお
それがあり、上述した公報に記載のターボチャージャは
この点に関する改善が必要であった。なお、他の過給圧
変更制御としては、吸気側エアバイパスバルブ制御、ウ
ェイストゲートバルブ制御、バリアブルノズルターボに
おけるバリアブルノズル制御、Ａ／Ｒ可変機構のＡ／Ｒ
可変制御などがある。
【０００４】従って、本発明の目的は、ターボチャージ
ャのコンプレッサを回転駆動させる電動機と共にこの電
動機以外の過給圧変更手段も有する過給圧制御装置にお
いて、電動機と他の過給圧変更手段との各制御を干渉さ
せることなく過給圧を制御することによって、出力特性
改善や燃費改善に寄与することのできる過給圧制御装置
を提供することにある。
ャのコンプレッサを回転駆動させる電動機と共にこの電
動機以外の過給圧変更手段も有する過給圧制御装置にお
いて、電動機と他の過給圧変更手段との各制御を干渉さ
せることなく過給圧を制御することによって、出力特性
改善や燃費改善に寄与することのできる過給圧制御装置
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の過給圧
制御装置は、ターボチャージャのコンプレッサを回転さ
せて過給圧を変更し得る電動機と、この電動機付タービ
ン以外の過給圧変更手段と、電動機の駆動による過給圧
制御よりも過給圧変更手段による過給圧制御を優先して
実行する過給圧制御手段とを備えたことを特徴としてい
る。
制御装置は、ターボチャージャのコンプレッサを回転さ
せて過給圧を変更し得る電動機と、この電動機付タービ
ン以外の過給圧変更手段と、電動機の駆動による過給圧
制御よりも過給圧変更手段による過給圧制御を優先して
実行する過給圧制御手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、エンジ
ンの運転状態が特定運転領域内にあって過給圧変更手段
に加えて電動機も駆動させて過給圧制御を行うのか、特
定運転領域外にあって過給圧変更手段による過給圧制御
のみを行うのかを判定する運転領域判定を行い、エンジ
ンの運転状態が特定運転領域外にあると判定した場合に
は電動機の駆動を禁止することを特徴としている。
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、エンジ
ンの運転状態が特定運転領域内にあって過給圧変更手段
に加えて電動機も駆動させて過給圧制御を行うのか、特
定運転領域外にあって過給圧変更手段による過給圧制御
のみを行うのかを判定する運転領域判定を行い、エンジ
ンの運転状態が特定運転領域外にあると判定した場合に
は電動機の駆動を禁止することを特徴としている。
【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、急加速
状態を特定運転領域と判定することを特徴としている。
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、急加速
状態を特定運転領域と判定することを特徴としている。
【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の過給圧制御装置において、過給圧制御手段
は、運転領域判定をエンジン回転数及びアクセル開度に
基づいて行うことを特徴としている。
３に記載の過給圧制御装置において、過給圧制御手段
は、運転領域判定をエンジン回転数及びアクセル開度に
基づいて行うことを特徴としている。
【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、エンジ
ン回転数が所定回転数以上で、かつ、アクセル開度が所
定開度以上である状態を特定運転領域と判定することを
特徴としている。
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、エンジ
ン回転数が所定回転数以上で、かつ、アクセル開度が所
定開度以上である状態を特定運転領域と判定することを
特徴としている。
【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項２〜５の
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給圧制
御手段は、ベース目標過給圧と電動機による過給圧変更
分とを合算して目標過給圧を算出し、実際の過給圧が該
目標過給圧に近づくように電動機を制御するもので、運
転領域判定においてエンジンの運転状態が特定運転領域
内にあると判定した場合には、電動機による過給圧変更
分を負の値として目標過給圧を算出することを特徴とし
ている。
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給圧制
御手段は、ベース目標過給圧と電動機による過給圧変更
分とを合算して目標過給圧を算出し、実際の過給圧が該
目標過給圧に近づくように電動機を制御するもので、運
転領域判定においてエンジンの運転状態が特定運転領域
内にあると判定した場合には、電動機による過給圧変更
分を負の値として目標過給圧を算出することを特徴とし
ている。
【００１１】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給圧変
更手段が、タービンノズル部の流量可変機構であること
を特徴としている。
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給圧変
更手段が、タービンノズル部の流量可変機構であること
を特徴としている。
【００１２】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給圧制
御手段は、スロットルバルブの閉じ動作を遅らせると共
に電動機を回生発電させることによってサージ回避を行
うことを特徴としている。
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給圧制
御手段は、スロットルバルブの閉じ動作を遅らせると共
に電動機を回生発電させることによってサージ回避を行
うことを特徴としている。
【００１３】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、吸気管
圧力、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数
の変化率が所定の減少率より小さくなった場合に、サー
ジ回避処理が必要と判定することを特徴としている。
の過給圧制御装置において、過給圧制御手段は、吸気管
圧力、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数
の変化率が所定の減少率より小さくなった場合に、サー
ジ回避処理が必要と判定することを特徴としている。
【００１４】請求項１０に記載の発明は、請求項８又は
９の何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給
圧制御手段は、サージ回避処理が必要と判定されたとき
に急減速操作が伴う場合には、ターボチャージャのコン
プレッサ下流側の圧力を開放することによるサージ回避
処理を行うことを特徴としている。
９の何れか一項に記載の過給圧制御装置において、過給
圧制御手段は、サージ回避処理が必要と判定されたとき
に急減速操作が伴う場合には、ターボチャージャのコン
プレッサ下流側の圧力を開放することによるサージ回避
処理を行うことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の過給圧制御装置の一実施
形態について以下に説明する。本実施形態の過給圧制御
装置を有するエンジン１を図１に示す。本実施形態で説
明するエンジン１は筒内噴射型のガソリンエンジンであ
るが、吸気通路上に燃料を噴射するタイプのガソリンエ
ンジンや、ディーゼルエンジンに対して適用することも
可能である。
形態について以下に説明する。本実施形態の過給圧制御
装置を有するエンジン１を図１に示す。本実施形態で説
明するエンジン１は筒内噴射型のガソリンエンジンであ
るが、吸気通路上に燃料を噴射するタイプのガソリンエ
ンジンや、ディーゼルエンジンに対して適用することも
可能である。
【００１６】なお、「過給圧」の語は大気圧に対しての
差圧を示すものを指す語として用いられる場合がある。
一方で、「過給圧」の語は吸気管内の絶対圧力を指す語
として用いられる場合もある。以下、両者を明確に分け
て説明する必要がある場合は、その指すところが明確と
なるような説明を行う。例えば、吸気管内圧力を検出す
る圧力センサの出力に基づいて過給圧制御を行う場合、
この圧力センサが大気圧に対する差圧を検出するセンサ
であれば過給圧制御は大気圧に対する差としての過給圧
に基づいて制御されることが容易であるし、圧力センサ
が絶対圧力を検出するセンサであれば過給圧制御は絶対
圧力としての吸気圧に基づいて制御されるのが容易であ
る。
差圧を示すものを指す語として用いられる場合がある。
一方で、「過給圧」の語は吸気管内の絶対圧力を指す語
として用いられる場合もある。以下、両者を明確に分け
て説明する必要がある場合は、その指すところが明確と
なるような説明を行う。例えば、吸気管内圧力を検出す
る圧力センサの出力に基づいて過給圧制御を行う場合、
この圧力センサが大気圧に対する差圧を検出するセンサ
であれば過給圧制御は大気圧に対する差としての過給圧
に基づいて制御されることが容易であるし、圧力センサ
が絶対圧力を検出するセンサであれば過給圧制御は絶対
圧力としての吸気圧に基づいて制御されるのが容易であ
る。
【００１７】本実施形態で説明するエンジン１は、多気
筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが
断面図として図１に示されている。エンジン１は、イン
ジェクタ２によってシリンダ３内のピストン４の上面に
燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン
１は、成層燃焼が可能であり、いわゆるリーンバーンエ
ンジンである。後述するターボチャージャによってより
多くの吸入空気を過給してリーンバーンを行うことによ
って、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るもの
である。
筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが
断面図として図１に示されている。エンジン１は、イン
ジェクタ２によってシリンダ３内のピストン４の上面に
燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン
１は、成層燃焼が可能であり、いわゆるリーンバーンエ
ンジンである。後述するターボチャージャによってより
多くの吸入空気を過給してリーンバーンを行うことによ
って、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るもの
である。
【００１８】エンジン１は、吸気通路５を介してシリン
ダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、ピ
ストン４の上面に形成された窪みの内部に燃料を噴射し
て濃い混合気を点火プラグ７近傍に集め、これに点火プ
ラグ７で着火させて燃焼させる。シリンダ３の内部と吸
気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。
燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ
３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって
開閉される。吸気通路５上には、上流側からエアクリー
ナ１０、ターボユニット１１、インタークーラー１２、
スロットルバルブ１３などが配置されている。
ダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、ピ
ストン４の上面に形成された窪みの内部に燃料を噴射し
て濃い混合気を点火プラグ７近傍に集め、これに点火プ
ラグ７で着火させて燃焼させる。シリンダ３の内部と吸
気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。
燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ
３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって
開閉される。吸気通路５上には、上流側からエアクリー
ナ１０、ターボユニット１１、インタークーラー１２、
スロットルバルブ１３などが配置されている。
【００１９】エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや
塵などを取り除くフィルタである。ターボユニット１１
は、吸気通路５と排気通路６との間に配され、過給を行
うものである。本実施形態のターボユニット１１におい
ては、タービン側インペラーとコンプレッサ側インペラ
ーとが回転軸で連結されている（以下、この部分を単に
タービン／コンプレッサ１１ａと言うこととする）。ま
た、本実施形態のターボチャージャは、タービン／コン
プレッサ１１ａの回転軸が出力軸となるように電動機１
１ｂが組み込まれている電動機付ターボチャージャであ
る。電動機１１ｂは、交流モータであり、発電機として
も機能し得る。ターボユニット１１は、排気エネルギー
によってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得
るが、電動機１１ｂによってタービン／コンプレッサ１
１ａを強制的に駆動することでさらなる過給を行うこと
もできる。
塵などを取り除くフィルタである。ターボユニット１１
は、吸気通路５と排気通路６との間に配され、過給を行
うものである。本実施形態のターボユニット１１におい
ては、タービン側インペラーとコンプレッサ側インペラ
ーとが回転軸で連結されている（以下、この部分を単に
タービン／コンプレッサ１１ａと言うこととする）。ま
た、本実施形態のターボチャージャは、タービン／コン
プレッサ１１ａの回転軸が出力軸となるように電動機１
１ｂが組み込まれている電動機付ターボチャージャであ
る。電動機１１ｂは、交流モータであり、発電機として
も機能し得る。ターボユニット１１は、排気エネルギー
によってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得
るが、電動機１１ｂによってタービン／コンプレッサ１
１ａを強制的に駆動することでさらなる過給を行うこと
もできる。
【００２０】また、排気エネルギーを利用して、タービ
ン／コンプレッサ１１ａを介して電動機１１ｂを回転さ
せることで回生発電させ、発電された電力を回収するこ
ともできる。図示されていないが、電動機１１ｂは、タ
ービン／コンプレッサ１１ａの回転軸に固定されたロー
タと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部
分として有している。吸気通路５上のターボユニット１
１の下流側には、ターボユニット１１による過給で圧力
上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空
冷式インタークーラ１２が配されている。インタークー
ラー１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向
上させる。
ン／コンプレッサ１１ａを介して電動機１１ｂを回転さ
せることで回生発電させ、発電された電力を回収するこ
ともできる。図示されていないが、電動機１１ｂは、タ
ービン／コンプレッサ１１ａの回転軸に固定されたロー
タと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部
分として有している。吸気通路５上のターボユニット１
１の下流側には、ターボユニット１１による過給で圧力
上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空
冷式インタークーラ１２が配されている。インタークー
ラー１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向
上させる。
【００２１】インタークーラー１２の下流側には、吸入
空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されてい
る。本実施形態のスロットルバルブ１３は、いわゆる電
子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４
の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出
し、この検出結果と他の情報量とに基づいてＥＣＵ１６
がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。
スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたス
ロットルモータ１７によって開閉される。また、スロッ
トルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロッ
トルポジショニングセンサ１８も配設されている。
空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されてい
る。本実施形態のスロットルバルブ１３は、いわゆる電
子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４
の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出
し、この検出結果と他の情報量とに基づいてＥＣＵ１６
がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。
スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたス
ロットルモータ１７によって開閉される。また、スロッ
トルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロッ
トルポジショニングセンサ１８も配設されている。
【００２２】スロットルバルブ１３の下流側には、吸気
通路５内の圧力（吸気圧）を検出する圧力センサ１９が
配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９はＥ
ＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６
に送出している。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６に
は、上述したインジェクタ２、点火プラグ７や、電動機
１１ｂ、等が接続されており、これらはＥＣＵ１６から
の信号によって制御されている。ＥＣＵ１６には、この
ほかにも、吸気バルブ８の開閉タイミングを制御する可
変バルブタイミング機構２０の油圧や、電動機１１ｂと
接続されたコントローラ２１、バッテリ２２なども接続
されている。
通路５内の圧力（吸気圧）を検出する圧力センサ１９が
配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９はＥ
ＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６
に送出している。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６に
は、上述したインジェクタ２、点火プラグ７や、電動機
１１ｂ、等が接続されており、これらはＥＣＵ１６から
の信号によって制御されている。ＥＣＵ１６には、この
ほかにも、吸気バルブ８の開閉タイミングを制御する可
変バルブタイミング機構２０の油圧や、電動機１１ｂと
接続されたコントローラ２１、バッテリ２２なども接続
されている。
【００２３】コントローラ２１は、電動機１１ｂの駆動
を制御するだけでなく、電動機１１ｂが回生発電した電
力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有してい
る。回生発電による電力は、コントローラ２１によって
電圧変換された後にバッテリ２２に充電される。さら
に、吸気通路５上には、ターボユニット１１（コンプレ
ッサ）の上流側と下流側とをバイパスするバイパス路２
７が設けられている。このバイパス路２７上には、その
開閉を制御するエアバイパスバルブ２８が配設されてい
る。本実施形態のエアバイパスバルブ２８は、ＥＣＵ１
６からの信号によって電気的にその開閉が制御されるも
のであるが、コンプレッサ下流側圧力がコンプレッサ上
流側圧力よりも所定圧力以上高くなった場合に開弁され
る機械的な一方向弁でもよい。
を制御するだけでなく、電動機１１ｂが回生発電した電
力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有してい
る。回生発電による電力は、コントローラ２１によって
電圧変換された後にバッテリ２２に充電される。さら
に、吸気通路５上には、ターボユニット１１（コンプレ
ッサ）の上流側と下流側とをバイパスするバイパス路２
７が設けられている。このバイパス路２７上には、その
開閉を制御するエアバイパスバルブ２８が配設されてい
る。本実施形態のエアバイパスバルブ２８は、ＥＣＵ１
６からの信号によって電気的にその開閉が制御されるも
のであるが、コンプレッサ下流側圧力がコンプレッサ上
流側圧力よりも所定圧力以上高くなった場合に開弁され
る機械的な一方向弁でもよい。
【００２４】一方、排気通路６上には、排気ガスを浄化
する排気浄化触媒２３がターボユニット１１の下流側に
取り付けられている。そして、排気通路６（ターボユニ
ット１１の上流部）から吸気通路５（圧力センサ１９の
下流側に形成されたサージタンク部）にかけて排気ガス
を還流させるためのＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculatio
n)通路２４が配設されている。ＥＧＲ通路２４上には、
排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２５が取り付け
られている。ＥＧＲバルブ２５の開度制御も上述したＥ
ＣＵ１６によって行われる。
する排気浄化触媒２３がターボユニット１１の下流側に
取り付けられている。そして、排気通路６（ターボユニ
ット１１の上流部）から吸気通路５（圧力センサ１９の
下流側に形成されたサージタンク部）にかけて排気ガス
を還流させるためのＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculatio
n)通路２４が配設されている。ＥＧＲ通路２４上には、
排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２５が取り付け
られている。ＥＧＲバルブ２５の開度制御も上述したＥ
ＣＵ１６によって行われる。
【００２５】また、エンジン１のクランクシャフト近傍
には、エンジン回転数を検出する回転数センサ２６が取
り付けられている。さらに、図示されていないが、本実
施形態のターボユニット１１は、いわゆるバリアブルノ
ズルターボでもある。バリアブルノズルターボとは、排
気側のタービン／コンプレッサ１１ａの外方に位置する
ノズル部分に複数の可動ベーンを配置し、タービンノズ
ルからタービン／コンプレッサ１１ａに向けて流れる排
気流量を可変制御するものである。バリアブルノズルを
制御することによって過給圧を変更できる。
には、エンジン回転数を検出する回転数センサ２６が取
り付けられている。さらに、図示されていないが、本実
施形態のターボユニット１１は、いわゆるバリアブルノ
ズルターボでもある。バリアブルノズルターボとは、排
気側のタービン／コンプレッサ１１ａの外方に位置する
ノズル部分に複数の可動ベーンを配置し、タービンノズ
ルからタービン／コンプレッサ１１ａに向けて流れる排
気流量を可変制御するものである。バリアブルノズルを
制御することによって過給圧を変更できる。
【００２６】バリアブルノズルを駆動するアクチュエー
タは、ＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６によっ
て制御されている。このバリアブルノズル機構は電動機
１１ｂ以外の過給圧変更手段として機能しており、ＥＣ
Ｕ１６が過給圧制御手段として機能している。電動機１
１ｂ以外の過給圧制御手段となり得るものとしては、こ
こで説明したバリアブルノズル機構の他、タービン容量
を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等が挙げられ
る。
タは、ＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６によっ
て制御されている。このバリアブルノズル機構は電動機
１１ｂ以外の過給圧変更手段として機能しており、ＥＣ
Ｕ１６が過給圧制御手段として機能している。電動機１
１ｂ以外の過給圧制御手段となり得るものとしては、こ
こで説明したバリアブルノズル機構の他、タービン容量
を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等が挙げられ
る。
【００２７】さらに、図示されていないが、排気通路６
上には、ターボユニット１１をバイパスする流路も設け
られており、この流路上にウェイストゲートバルブが配
されている。ウェイストゲートバルブは、過給圧が所定
圧力以上となると開かれ、タービン／コンプレッサ１１
ａへの排気流量を減じることによって過給圧を制御する
ものである。本実施形態のウェイストゲートバルブは吸
気圧を利用して開閉する受動的なものであるが、ソレノ
イドバルブなどにしてＥＣＵ１６によって積極的にその
開閉を制御しても良い。このような場合は、過給圧を積
極的に制御する手段（過給圧制御手段）の一つとなり得
る。
上には、ターボユニット１１をバイパスする流路も設け
られており、この流路上にウェイストゲートバルブが配
されている。ウェイストゲートバルブは、過給圧が所定
圧力以上となると開かれ、タービン／コンプレッサ１１
ａへの排気流量を減じることによって過給圧を制御する
ものである。本実施形態のウェイストゲートバルブは吸
気圧を利用して開閉する受動的なものであるが、ソレノ
イドバルブなどにしてＥＣＵ１６によって積極的にその
開閉を制御しても良い。このような場合は、過給圧を積
極的に制御する手段（過給圧制御手段）の一つとなり得
る。
【００２８】上述した電動機１１ｂを用いた過給圧制御
の基本部分を説明する。図２に、制御の基本部分のフロ
ーチャートを示す。図２に示されるフローチャートの制
御は、所定時間毎（例えば、32ms毎）に繰り返し実行さ
れている。
の基本部分を説明する。図２に、制御の基本部分のフロ
ーチャートを示す。図２に示されるフローチャートの制
御は、所定時間毎（例えば、32ms毎）に繰り返し実行さ
れている。
【００２９】まず、エンジン回転数が回転数センサ２６
によって検出されると共に、エンジン負荷が吸入空気量
（圧力センサ１９から推定）やスロットル開度（スロッ
トルポジショニングセンサ１８によって検出）から推定
される（ステップ２００）。次に、エンジン回転数とエ
ンジン負荷とから、ベース目標過給圧Ｂが算出される
（ステップ２０５）。ベース目標過給圧Ｂとは、定常運
転時における所定エンジン回転数・所定エンジン負荷の
ときに予想される過給圧であり、予め実験などによって
取得されてＥＣＵ１６内のＲＯＭ内にマップとして格納
されている。上述した電動機１１ｂ以外の過給圧変更手
段であるバリアブルノズルの制御は、このベース目標過
給圧Ｂに基づいて行われる。
によって検出されると共に、エンジン負荷が吸入空気量
（圧力センサ１９から推定）やスロットル開度（スロッ
トルポジショニングセンサ１８によって検出）から推定
される（ステップ２００）。次に、エンジン回転数とエ
ンジン負荷とから、ベース目標過給圧Ｂが算出される
（ステップ２０５）。ベース目標過給圧Ｂとは、定常運
転時における所定エンジン回転数・所定エンジン負荷の
ときに予想される過給圧であり、予め実験などによって
取得されてＥＣＵ１６内のＲＯＭ内にマップとして格納
されている。上述した電動機１１ｂ以外の過給圧変更手
段であるバリアブルノズルの制御は、このベース目標過
給圧Ｂに基づいて行われる。
【００３０】次に、回転数センサ２６によって検出され
たエンジン回転数とアクセルポジショニングセンサ１５
によって検出されるアクセル開度とに基づいて、電動機
１１ｂによってかさ上げする分の過給圧Ｐを決定する
（ステップ２１０）。エンジン回転数とアクセル開度と
かさ上げ分の過給圧Ｐとの関係は、予め実験などを通じ
て決定されており、マップとしてＥＣＵ１６内のＲＯＭ
に格納されている。このマップを図３に示す。図３に示
されるように、ここでは、エンジン回転数が所定回転数
以下で、かつ、アクセル開度が所定開度以上である領域
が特定運転領域として設定されており、エンジン１の状
態がこの特定運転領域内で運転されているときにのみ、
上述したかさ上げ過給圧Ｐが正の値として設定され、電
動機１１ｂによるアシストが行われる。特定運転領域内
でも、より低回転、より大きなアクセル開度となるほど
かさ上げ過給圧Ｐが大きくなるようになされている。
たエンジン回転数とアクセルポジショニングセンサ１５
によって検出されるアクセル開度とに基づいて、電動機
１１ｂによってかさ上げする分の過給圧Ｐを決定する
（ステップ２１０）。エンジン回転数とアクセル開度と
かさ上げ分の過給圧Ｐとの関係は、予め実験などを通じ
て決定されており、マップとしてＥＣＵ１６内のＲＯＭ
に格納されている。このマップを図３に示す。図３に示
されるように、ここでは、エンジン回転数が所定回転数
以下で、かつ、アクセル開度が所定開度以上である領域
が特定運転領域として設定されており、エンジン１の状
態がこの特定運転領域内で運転されているときにのみ、
上述したかさ上げ過給圧Ｐが正の値として設定され、電
動機１１ｂによるアシストが行われる。特定運転領域内
でも、より低回転、より大きなアクセル開度となるほど
かさ上げ過給圧Ｐが大きくなるようになされている。
【００３１】エンジン１の状態が特定運転領域外の状態
である場合には、上述したかさ上げ過給圧Ｐが０ではな
く負の値として設定されることによって電動機１１ｂに
よるアシストが実質的に禁止されている。かさ上げ過給
圧Ｐを負の値として設定することの意味は追って説明す
る。ステップ２１０の後、ベース目標過給圧Ｂに電動機
１１ｂによるかさ上げ分の過給圧Ｐを加えたものを目標
過給圧Ｔとして算出する（ステップ２１０）。次に、圧
力センサ１９によって吸気管内圧力を実過給圧Ｃとして
検出し（ステップ２２０）、上述した目標過給圧Ｔと検
出した実過給圧Ｃとの差ΔＰを算出する（ステップ２２
５）。
である場合には、上述したかさ上げ過給圧Ｐが０ではな
く負の値として設定されることによって電動機１１ｂに
よるアシストが実質的に禁止されている。かさ上げ過給
圧Ｐを負の値として設定することの意味は追って説明す
る。ステップ２１０の後、ベース目標過給圧Ｂに電動機
１１ｂによるかさ上げ分の過給圧Ｐを加えたものを目標
過給圧Ｔとして算出する（ステップ２１０）。次に、圧
力センサ１９によって吸気管内圧力を実過給圧Ｃとして
検出し（ステップ２２０）、上述した目標過給圧Ｔと検
出した実過給圧Ｃとの差ΔＰを算出する（ステップ２２
５）。
【００３２】算出された差ΔＰが０より大きいか否かを
判定し（ステップ２３０）、差ΔＰが０以下であれば、
電動機１１ｂによるアシストの有無を示すアシストフラ
グFassistを０にして電動機１１ｂによる過給アシスト
を行わずに図２のフローチャートを一旦抜ける。ここ
で、上述したかさ上げ過給分Ｐが正の値であっても、差
ΔＰが０以下であれば、電動機１１ｂによる過給は行わ
れない。一方、ステップ２３０が肯定される場合、即
ち、差ΔＰが０より大きい場合は、電動機１１ｂによる
過給アシストを行うための指示値を差ΔＰに基づいて決
定し、この指令値をコントローラ２１に対して出力する
（ステップ２３５）。
判定し（ステップ２３０）、差ΔＰが０以下であれば、
電動機１１ｂによるアシストの有無を示すアシストフラ
グFassistを０にして電動機１１ｂによる過給アシスト
を行わずに図２のフローチャートを一旦抜ける。ここ
で、上述したかさ上げ過給分Ｐが正の値であっても、差
ΔＰが０以下であれば、電動機１１ｂによる過給は行わ
れない。一方、ステップ２３０が肯定される場合、即
ち、差ΔＰが０より大きい場合は、電動機１１ｂによる
過給アシストを行うための指示値を差ΔＰに基づいて決
定し、この指令値をコントローラ２１に対して出力する
（ステップ２３５）。
【００３３】差ΔＰとコントローラ２１に与える指令値
との関係を図４に示す。図４に示されるように、コント
ローラ２１への指令値は電圧値によって行われる。差Δ
Ｐが大きいほど、大きな電圧値がコントローラ２１に対
して送出される。その電圧値の範囲は、ここでは０〜
４．３Ｖの範囲である。４．３Ｖの電圧がコントローラ
２１に送出されると、コントローラ２１は電動機１１ｂ
をフル駆動させて過給をフルアシストする。コントロー
ラ２１への指示値の送出後、アシストフラグFassistが
１にされ（ステップ２４０）、コントローラ２１が受け
取った指示値に基づいて電動機１１ｂを制御される（ス
テップ２４５）。
との関係を図４に示す。図４に示されるように、コント
ローラ２１への指令値は電圧値によって行われる。差Δ
Ｐが大きいほど、大きな電圧値がコントローラ２１に対
して送出される。その電圧値の範囲は、ここでは０〜
４．３Ｖの範囲である。４．３Ｖの電圧がコントローラ
２１に送出されると、コントローラ２１は電動機１１ｂ
をフル駆動させて過給をフルアシストする。コントロー
ラ２１への指示値の送出後、アシストフラグFassistが
１にされ（ステップ２４０）、コントローラ２１が受け
取った指示値に基づいて電動機１１ｂを制御される（ス
テップ２４５）。
【００３４】本実施形態では、コントローラ２１は、与
えられた指示値に基づいて決定される電流を電動機１１
ｂに対して送出している。電動機１１ｂは、与えられる
電流によって出力トルクを変化させるものであり、送出
する電流をを介して制御されている。なお、本実施形態
では指示値に基づく電流を電動機１１ｂに与えるだけで
電動機１１ｂのフィードバック制御は行われていない。
その後は図２のフローチャートの制御が繰り返し行われ
ることで電動機１１ｂに与えられる電流値が変化してい
くこととなる。ただし、電動機１１ｂのフィードバック
制御を行っても良く、例えば、タービン／コンプレッサ
１１ａに回転数センサを設け、タービン回転数に基づい
て電動機１１ｂに与える電流のフィードバック制御を行
うなどしても良い。
えられた指示値に基づいて決定される電流を電動機１１
ｂに対して送出している。電動機１１ｂは、与えられる
電流によって出力トルクを変化させるものであり、送出
する電流をを介して制御されている。なお、本実施形態
では指示値に基づく電流を電動機１１ｂに与えるだけで
電動機１１ｂのフィードバック制御は行われていない。
その後は図２のフローチャートの制御が繰り返し行われ
ることで電動機１１ｂに与えられる電流値が変化してい
くこととなる。ただし、電動機１１ｂのフィードバック
制御を行っても良く、例えば、タービン／コンプレッサ
１１ａに回転数センサを設け、タービン回転数に基づい
て電動機１１ｂに与える電流のフィードバック制御を行
うなどしても良い。
【００３５】このようにして電動機１１ｂで過給するこ
とによって、低回転域での過給圧の不足を補って過給圧
の立ち上がりを向上させ、ターボユニットによる高出力
あるいは高効率化を低回転域から高回転域まで得ること
ができるようになる。そして、ここでは、電動機１１ｂ
以外の過給圧変更手段であるバリアブルノズル機構によ
る過給圧制御が、電動機１１ｂによる過給圧制御よりも
優先して行われることとなる。このため、二つの過給圧
制御に優先順位が設定されているので、両方の過給圧制
御が干渉してしまうことがなく、安定した過給圧制御を
行うことができる。
とによって、低回転域での過給圧の不足を補って過給圧
の立ち上がりを向上させ、ターボユニットによる高出力
あるいは高効率化を低回転域から高回転域まで得ること
ができるようになる。そして、ここでは、電動機１１ｂ
以外の過給圧変更手段であるバリアブルノズル機構によ
る過給圧制御が、電動機１１ｂによる過給圧制御よりも
優先して行われることとなる。このため、二つの過給圧
制御に優先順位が設定されているので、両方の過給圧制
御が干渉してしまうことがなく、安定した過給圧制御を
行うことができる。
【００３６】さらに、ここでは、電動機１１ｂ以外の過
給圧変更手段であるバリアブルノズル機構は、ベース目
標過給圧Ｂに基づいて制御され、一方、電動機１１ｂは
ベース目標過給圧Ｂではなく、これにかさ上げ分の過給
圧Ｐを加えた目標過給圧Ｔに基づいて制御される。この
ようにそれぞれの制御が異なる目標（制御マップ）を有
している。このため、電動機１１ｂによるアシストが過
剰になってしまっても、これとは独立しているもう一つ
の過給圧制御が働かなくなるようなことはなく、この点
からも、両者の過給圧制御が干渉しにくくなっている。
なお、本実施形態におけるバリアブルノズル機構による
過給圧制御は、実過給圧Ｃとの関係からＰＩＤフィード
バック制御等の公知の過給圧制御が行われている。
給圧変更手段であるバリアブルノズル機構は、ベース目
標過給圧Ｂに基づいて制御され、一方、電動機１１ｂは
ベース目標過給圧Ｂではなく、これにかさ上げ分の過給
圧Ｐを加えた目標過給圧Ｔに基づいて制御される。この
ようにそれぞれの制御が異なる目標（制御マップ）を有
している。このため、電動機１１ｂによるアシストが過
剰になってしまっても、これとは独立しているもう一つ
の過給圧制御が働かなくなるようなことはなく、この点
からも、両者の過給圧制御が干渉しにくくなっている。
なお、本実施形態におけるバリアブルノズル機構による
過給圧制御は、実過給圧Ｃとの関係からＰＩＤフィード
バック制御等の公知の過給圧制御が行われている。
【００３７】またさらに、ここでは、上述した特定運転
領域外のときは電動機１１ｂによる過給圧制御が実質的
に禁止されるので、不必要な電力消費を抑止し、エネル
ギー効率の良い運転を行うことができる。さらに、ここ
では急加速状態を特定運転領域としており、具体的に
は、エンジン回転数が所定回転数以下で、かつ、アクセ
ル開度が所定開度以上のときを急加速状態としている。
領域外のときは電動機１１ｂによる過給圧制御が実質的
に禁止されるので、不必要な電力消費を抑止し、エネル
ギー効率の良い運転を行うことができる。さらに、ここ
では急加速状態を特定運転領域としており、具体的に
は、エンジン回転数が所定回転数以下で、かつ、アクセ
ル開度が所定開度以上のときを急加速状態としている。
【００３８】また、上述したように、ここでは、特定運
転領域外のときはかさ上げ過給分Ｐを負の値として設定
している。このようにすることで、算出される目標過給
圧Ｔがより少なく算出されることとなり、その結果、差
ΔＰもより小さく算出されることになる。電動機１１ｂ
による過給圧制御を行うか否かは、差ΔＰの大きさに基
づいて判定するので、差ΔＰがより小さく算出されると
いうことは、電動機１１ｂによる過給圧制御が行われに
くくなるということになる。差ΔＰは、小さめに算出さ
れる目標過給圧Ｔと実過給圧Ｃとの差であるので、電動
機１１ｂによる過給圧制御の要否を判定する上で、実過
給圧Ｃに対してある程度の変動幅を確保することにな
る。
転領域外のときはかさ上げ過給分Ｐを負の値として設定
している。このようにすることで、算出される目標過給
圧Ｔがより少なく算出されることとなり、その結果、差
ΔＰもより小さく算出されることになる。電動機１１ｂ
による過給圧制御を行うか否かは、差ΔＰの大きさに基
づいて判定するので、差ΔＰがより小さく算出されると
いうことは、電動機１１ｂによる過給圧制御が行われに
くくなるということになる。差ΔＰは、小さめに算出さ
れる目標過給圧Ｔと実過給圧Ｃとの差であるので、電動
機１１ｂによる過給圧制御の要否を判定する上で、実過
給圧Ｃに対してある程度の変動幅を確保することにな
る。
【００３９】このようにすると、外乱などに起因して実
過給圧Ｃが変動しただけのような、電動機１１ｂによる
アシストを始めたくないような場合に電動機１１ｂによ
る過給圧が行われにくくなり、過給圧制御を安定して行
うことができる。例えば、外乱などで実過給圧Ｃが微小
な増減を繰り返して変動するような場合に電動機１１ｂ
による過給の開始停止が頻繁に繰り返されてしまうと過
給圧制御がかえって荒れてしまう。即ち、電動機１１ｂ
による不要な過給圧制御が行われてしまう。そこで、電
動機１１ｂによる過給が必要ないと思われるとき（特定
運転領域外）のときは、電動機１１ｂによる過給が開始
されにくいようにしておくことによって過給圧制御の安
定化を図っている。
過給圧Ｃが変動しただけのような、電動機１１ｂによる
アシストを始めたくないような場合に電動機１１ｂによ
る過給圧が行われにくくなり、過給圧制御を安定して行
うことができる。例えば、外乱などで実過給圧Ｃが微小
な増減を繰り返して変動するような場合に電動機１１ｂ
による過給の開始停止が頻繁に繰り返されてしまうと過
給圧制御がかえって荒れてしまう。即ち、電動機１１ｂ
による不要な過給圧制御が行われてしまう。そこで、電
動機１１ｂによる過給が必要ないと思われるとき（特定
運転領域外）のときは、電動機１１ｂによる過給が開始
されにくいようにしておくことによって過給圧制御の安
定化を図っている。
【００４０】さらに、電動機１１ｂを発電機として使用
すれば、電気エネルギーを回収することも可能となる。
電動機１１ｂから電力を回収している間は、電動機１１
ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するも
のとなる。即ち、電動機１１ｂは、それ自身が電気エネ
ルギーを消費してタービン／コンプレッサ１１ａの回転
を高回転化させるだけでなく、回生発電を行ってタービ
ン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止することもでき、
電動機１１ｂによるタービン／コンプレッサ１１ａの回
転制御（過給圧制御）の制御幅は広い。なお、電動機１
１ｂが回転駆動されておらず、かつ、回生発電も行って
いない（バッテリ２２と接続されていない）状態では、
タービン／コンプレッサ１１ａは排気エネルギーのみに
よって回転されることとなるが、この場合に電動機１１
ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するこ
とはない（コギングトルクは無視できるほどに小さ
い）。
すれば、電気エネルギーを回収することも可能となる。
電動機１１ｂから電力を回収している間は、電動機１１
ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するも
のとなる。即ち、電動機１１ｂは、それ自身が電気エネ
ルギーを消費してタービン／コンプレッサ１１ａの回転
を高回転化させるだけでなく、回生発電を行ってタービ
ン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止することもでき、
電動機１１ｂによるタービン／コンプレッサ１１ａの回
転制御（過給圧制御）の制御幅は広い。なお、電動機１
１ｂが回転駆動されておらず、かつ、回生発電も行って
いない（バッテリ２２と接続されていない）状態では、
タービン／コンプレッサ１１ａは排気エネルギーのみに
よって回転されることとなるが、この場合に電動機１１
ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するこ
とはない（コギングトルクは無視できるほどに小さ
い）。
【００４１】次に、上述した基本的な過給圧制御が行わ
れている間に急減速操作が行われた際に実行される、回
生発電を伴う過給圧制御について説明する。
れている間に急減速操作が行われた際に実行される、回
生発電を伴う過給圧制御について説明する。
【００４２】従来のターボチャージャでは、減速時など
にスロットルバルブが閉じられると、いわゆるサージが
発生する場合があるが、従来は、上述したエアバイパス
バルブ２８を開くことによってサージを回避していた。
本実施形態では、電動機１１ｂに回生発電を行わせるこ
とでタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するこ
とによってサージを回避する。回生発電も行うので、サ
ージ回避と共に電気エネルギーを回収することもでき
る。ここで説明する制御のフローチャートを図５に示
す。
にスロットルバルブが閉じられると、いわゆるサージが
発生する場合があるが、従来は、上述したエアバイパス
バルブ２８を開くことによってサージを回避していた。
本実施形態では、電動機１１ｂに回生発電を行わせるこ
とでタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するこ
とによってサージを回避する。回生発電も行うので、サ
ージ回避と共に電気エネルギーを回収することもでき
る。ここで説明する制御のフローチャートを図５に示
す。
【００４３】まず、圧力センサ１９によって検出される
吸気管内圧力が高い側から低い側に変化したか否かを判
定する（ステップ５００）。ステップ５００が肯定され
る場合は、次いで、スロットルポジショニングセンサ１
８によって検出されるスロットル開度が大きい側から小
さい側に変化したか否かを判定する（ステップ５０
５）。ステップ５０５が肯定される場合は、次いで、ア
クセルポジショニングセンサ１５によって検出されるア
クセル開度が大きい側から小さい側に変化したか否かを
判定する（ステップ５１０）。ステップ５１０が肯定さ
れる場合、即ち、ステップ５００，ステップ５０５，ス
テップ５１０の条件が全て満たされる場合は、減速状態
でサージが発生する可能性があり、サージ回避処理が必
要であるとされる。
吸気管内圧力が高い側から低い側に変化したか否かを判
定する（ステップ５００）。ステップ５００が肯定され
る場合は、次いで、スロットルポジショニングセンサ１
８によって検出されるスロットル開度が大きい側から小
さい側に変化したか否かを判定する（ステップ５０
５）。ステップ５０５が肯定される場合は、次いで、ア
クセルポジショニングセンサ１５によって検出されるア
クセル開度が大きい側から小さい側に変化したか否かを
判定する（ステップ５１０）。ステップ５１０が肯定さ
れる場合、即ち、ステップ５００，ステップ５０５，ス
テップ５１０の条件が全て満たされる場合は、減速状態
でサージが発生する可能性があり、サージ回避処理が必
要であるとされる。
【００４４】なお、ステップ５００〜５１０の何れかが
否定される場合は、図５に示されるフローチャートを一
旦抜ける。ステップ５００〜５１０の全てが肯定される
場合にのみサージ回避処理が必要であると判定される。
この場合は、そのときの減速状態が、通常の減速状態で
あるか急減速状態であるかを判定する（ステップ５１
５）。ステップ５１５では、具体的には、閉じ側へのア
クセル開度変化量が大きいか？あるいは、ブレーキペダ
ルの踏み込み側への変化量が大きいか？等で判定され
る。ステップ５１５が否定される場合は、急減速状態で
はないので、電動機１１ｂを回生発電させることによっ
てタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止してサー
ジ回避を行う（ステップ５２０）。
否定される場合は、図５に示されるフローチャートを一
旦抜ける。ステップ５００〜５１０の全てが肯定される
場合にのみサージ回避処理が必要であると判定される。
この場合は、そのときの減速状態が、通常の減速状態で
あるか急減速状態であるかを判定する（ステップ５１
５）。ステップ５１５では、具体的には、閉じ側へのア
クセル開度変化量が大きいか？あるいは、ブレーキペダ
ルの踏み込み側への変化量が大きいか？等で判定され
る。ステップ５１５が否定される場合は、急減速状態で
はないので、電動機１１ｂを回生発電させることによっ
てタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止してサー
ジ回避を行う（ステップ５２０）。
【００４５】なお、ステップ５２０では、電動機１１ｂ
の回生発電によるタービン／コンプレッサ１１ａの回転
抑止と共に、スロットルバルブ１３の開度制御も行われ
ている。本実施形態のスロットルバルブ１３は電子制御
型なので、ＥＣＵ１６によってその開度を制御できる。
ここでは、回生発電によってタービン／コンプレッサ１
１ａの回転を急激に低回転化させると共に、スロットル
バルブ１３を急閉させずに徐々に閉じるようにしている
（ステップ５０５で閉じ側に移動しているスロットルバ
ルブ１３を、急減速時にはさらに徐々に閉じる）。この
ようにすることによって、回生発電によって回収する電
力をより多くすることができる。
の回生発電によるタービン／コンプレッサ１１ａの回転
抑止と共に、スロットルバルブ１３の開度制御も行われ
ている。本実施形態のスロットルバルブ１３は電子制御
型なので、ＥＣＵ１６によってその開度を制御できる。
ここでは、回生発電によってタービン／コンプレッサ１
１ａの回転を急激に低回転化させると共に、スロットル
バルブ１３を急閉させずに徐々に閉じるようにしている
（ステップ５０５で閉じ側に移動しているスロットルバ
ルブ１３を、急減速時にはさらに徐々に閉じる）。この
ようにすることによって、回生発電によって回収する電
力をより多くすることができる。
【００４６】なお、状況によっては、スロットルバルブ
１３を閉じずに、回生発電によるタービン／コンプレッ
サ１１ａの回転抑止のみでサージ回避できる場合もあり
得る。このような場合は、この減速状態から再加速する
ときに、電動機１１ｂを回生発電モードから回転駆動モ
ードに移行するだけで良く、レスポンス良く直ぐに高出
力を得ることができる。一方、ステップ５１５が肯定さ
れる場合は、急減速状態にあるので、電動機１１ｂの回
生発電によるサージ回避では間に合わない可能性があ
る。この場合は、スロットルバルブ１３を運転者の意思
通りの速さで閉じると共に、排気流をターボユニットを
バイパスさせるサージ回避処理を行う。
１３を閉じずに、回生発電によるタービン／コンプレッ
サ１１ａの回転抑止のみでサージ回避できる場合もあり
得る。このような場合は、この減速状態から再加速する
ときに、電動機１１ｂを回生発電モードから回転駆動モ
ードに移行するだけで良く、レスポンス良く直ぐに高出
力を得ることができる。一方、ステップ５１５が肯定さ
れる場合は、急減速状態にあるので、電動機１１ｂの回
生発電によるサージ回避では間に合わない可能性があ
る。この場合は、スロットルバルブ１３を運転者の意思
通りの速さで閉じると共に、排気流をターボユニットを
バイパスさせるサージ回避処理を行う。
【００４７】ここでは、エアバイパスバルブ２８を開い
たり（コンプレッサ下流の圧力が開放される）、ＥＧＲ
バルブ２５を開く（排気流を吸気側に還流）などして、
サージ回避を行う。これらのサージ回避処理は、通常の
ターボチャージャシステムで行われるサージ回避処理で
ある。このようにすることによって、急減速時以外は電
動機１１ｂの回生発電の実行頻度がより多くなるように
し、より多くの電気エネルギーを回収することができる
ようにしている。
たり（コンプレッサ下流の圧力が開放される）、ＥＧＲ
バルブ２５を開く（排気流を吸気側に還流）などして、
サージ回避を行う。これらのサージ回避処理は、通常の
ターボチャージャシステムで行われるサージ回避処理で
ある。このようにすることによって、急減速時以外は電
動機１１ｂの回生発電の実行頻度がより多くなるように
し、より多くの電気エネルギーを回収することができる
ようにしている。
【００４８】なお、コンプレッサ下流の圧力開放は、上
述したエアバイパス路２７及びエアバイパスバルブ２８
を用いて下流側圧力を上流側に戻すことで実現しても良
いが、インテークリリーフバルブなどを用いて単純に大
気開放させてもよい。ただし、大気開放させると異音を
生じる可能性があるため、エアバイパス路２７やエアバ
イパスバルブ２８を用いる方が好ましい。また、ＥＧＲ
バルブ２５を開放してサージ回避を行う場合は、スロッ
トルバルブ１３が開いている必要がある。また、このよ
うな急減速判定後のサージ回避処理時に、（エアバイパ
スバルブ２８の開放と同時に）電動機１１ｂによって回
生発電させても良い。この場合、電動機１１ｂによる回
生発電のサージ回避へ寄与度は低いが、省エネルギーに
は寄与する。
述したエアバイパス路２７及びエアバイパスバルブ２８
を用いて下流側圧力を上流側に戻すことで実現しても良
いが、インテークリリーフバルブなどを用いて単純に大
気開放させてもよい。ただし、大気開放させると異音を
生じる可能性があるため、エアバイパス路２７やエアバ
イパスバルブ２８を用いる方が好ましい。また、ＥＧＲ
バルブ２５を開放してサージ回避を行う場合は、スロッ
トルバルブ１３が開いている必要がある。また、このよ
うな急減速判定後のサージ回避処理時に、（エアバイパ
スバルブ２８の開放と同時に）電動機１１ｂによって回
生発電させても良い。この場合、電動機１１ｂによる回
生発電のサージ回避へ寄与度は低いが、省エネルギーに
は寄与する。
【００４９】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。上述した実施形態における電動機以
外の過給圧変更手段はバリアブルノズルであったが、バ
リアブルノズル以外の手段、例えば、Ａ／Ｒを可変制御
する機構などであっても良い。また、過給圧制御手段
は、単一の部品で構成されなければならないというもの
ではなく、複数の部品（例えば、ＥＣＵ、アクチュエー
タ、センサ等）によって構成されて構わない。
れるものではない。上述した実施形態における電動機以
外の過給圧変更手段はバリアブルノズルであったが、バ
リアブルノズル以外の手段、例えば、Ａ／Ｒを可変制御
する機構などであっても良い。また、過給圧制御手段
は、単一の部品で構成されなければならないというもの
ではなく、複数の部品（例えば、ＥＣＵ、アクチュエー
タ、センサ等）によって構成されて構わない。
【００５０】また、上述した実施形態においては、ター
ビン側インペラとコンプレッサ側インペラとが回転軸で
一体化され、両者は必ず一体的に回転するものであっ
た。しかし、例えば、回転軸の途中にクラッチが配され
ているような形態のタービン／コンプレッサを有するタ
ーボチャージャに対しても本発明は適用し得る。この場
合、電動機による過給が行われる場合はコンプレッサ側
の回転軸が電動機によって回転駆動される状態となって
おり、電動機による回生発電が行われる場合はタービン
側の回転軸と電動機とが連結されている。あるいは、タ
ービン回転駆動用の電動機とコンプレッサ回転駆動用の
電動機とが併設される形態なども考えられる。
ビン側インペラとコンプレッサ側インペラとが回転軸で
一体化され、両者は必ず一体的に回転するものであっ
た。しかし、例えば、回転軸の途中にクラッチが配され
ているような形態のタービン／コンプレッサを有するタ
ーボチャージャに対しても本発明は適用し得る。この場
合、電動機による過給が行われる場合はコンプレッサ側
の回転軸が電動機によって回転駆動される状態となって
おり、電動機による回生発電が行われる場合はタービン
側の回転軸と電動機とが連結されている。あるいは、タ
ービン回転駆動用の電動機とコンプレッサ回転駆動用の
電動機とが併設される形態なども考えられる。
【００５１】
【発明の効果】本発明に記載の過給圧制御装置によれ
ば、電動機による過給圧制御と電動機以外の過給圧変更
手段による過給圧制御の干渉を防止し、より安定した過
給圧制御を実現することができる。
ば、電動機による過給圧制御と電動機以外の過給圧変更
手段による過給圧制御の干渉を防止し、より安定した過
給圧制御を実現することができる。
【図１】本発明の過給圧制御装置を有するエンジンの構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図２】過給圧制御の基本制御を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図３】電動機による過給圧かさ上げ分を決定するため
のマップである。
のマップである。
【図４】電動機のコントローラへの指示値を決定するた
めのマップである。
めのマップである。
【図５】サージ回避制御を示すフローチャートである。
１…エンジン、２…インジェクタ、３…シリンダ、４…
ピストン、５…吸気通路、６…排気通路、７…点火プラ
グ、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、１０…エアクリ
ーナ、１１…ターボユニット、１１ａ…タービン、１１
ｂ…電動機、１２…インタークーラー、１３…エアクリ
ーナ、１３…スロットルバルブ、１４…アクセルペダ
ル、１５…アクセルポジショニングセンサ、１６…ＥＣ
Ｕ、１７…スロットルモータ、１８…スロットルポジシ
ョニングセンサ、１９…圧力センサ、２０…可変バルブ
タイミング機構、２１…コントローラ、２２…バッテ
リ、２３…排気浄化触媒、２４…ＥＧＲ通路、２５…Ｅ
ＧＲバルブ、２６…回転数センサ。
ピストン、５…吸気通路、６…排気通路、７…点火プラ
グ、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、１０…エアクリ
ーナ、１１…ターボユニット、１１ａ…タービン、１１
ｂ…電動機、１２…インタークーラー、１３…エアクリ
ーナ、１３…スロットルバルブ、１４…アクセルペダ
ル、１５…アクセルポジショニングセンサ、１６…ＥＣ
Ｕ、１７…スロットルモータ、１８…スロットルポジシ
ョニングセンサ、１９…圧力センサ、２０…可変バルブ
タイミング機構、２１…コントローラ、２２…バッテ
リ、２３…排気浄化触媒、２４…ＥＧＲ通路、２５…Ｅ
ＧＲバルブ、２６…回転数センサ。
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｂ 37/24 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｄ
Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｎ
45/00 ３１２Ｅ
45/00 ３１２ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ
(72)発明者 五十嵐 修
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 橋本 浩成
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 神庭 千佳
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 佐々木 祥二
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA16 EA20 FA06 FA37
GA00 GA02 GA04 GB19 GC08
GD02 GD14 GD17 GD18 GE02
GE09 HA15 HA19 JA02 JA06
JA23 JA24 JA39 JA45 JB02
JB09
3G084 BA08 CA04 DA01 DA02 EB11
FA10 FA12 FA34
3G092 AA01 AA06 AA09 AA17 AA18
BA02 DB03 DB04 DC03 DG08
EA04 EA09 EA14 EB03 EC01
EC09 FA01 FA24 GA12 HA05Z
HA07Z HA16X HE02Z HF08Z
Claims (10)
- 【請求項１】 ターボチャージャのコンプレッサを回転
させて過給圧を変更し得る電動機と、前記電動機付コン
プレッサ以外の過給圧変更手段と、前記電動機の駆動に
よる過給圧制御よりも前記過給圧変更手段による過給圧
制御を優先して実行する過給圧制御手段とを備えたこと
を特徴とする過給圧制御装置。 - 【請求項２】 前記過給圧制御手段は、エンジンの運転
状態が特定運転領域内にあって前記過給圧変更手段に加
えて前記電動機も駆動させて過給圧制御を行うのか、特
定運転領域外にあって前記過給圧変更手段による過給圧
制御のみを行うのかを判定する運転領域判定を行い、エ
ンジンの運転状態が特定運転領域外にあると判定した場
合には前記電動機の駆動を禁止することを特徴とする請
求項１に記載の過給圧制御装置。 - 【請求項３】 前記過給圧制御手段は、急加速状態を特
定運転領域と判定することを特徴とする請求項２に記載
の過給圧制御装置。 - 【請求項４】 前記過給圧制御手段は、運転領域判定を
エンジン回転数及びアクセル開度に基づいて行うことを
特徴とする請求項２または３に記載の過給圧制御装置。 - 【請求項５】 前記過給圧制御手段は、エンジン回転数
が所定回転数以上で、かつ、アクセル開度が所定開度以
上である状態を特定運転領域と判定することを特徴とす
る請求項４に記載の過給圧制御装置。 - 【請求項６】 前記過給圧制御手段は、ベース目標過給
圧と前記電動機による過給圧変更分とを合算して目標過
給圧を算出し、実際の過給圧が該目標過給圧に近づくよ
うに前記電動機を制御するもので、運転領域判定におい
てエンジンの運転状態が特定運転領域内にあると判定し
た場合には、前記電動機による過給圧変更分を負の値と
して目標過給圧を算出することを特徴とする請求項２〜
５の何れか一項に記載の過給圧制御装置。 - 【請求項７】 前記過給圧変更手段が、タービンノズル
部の流量可変機構であることを特徴とする請求項１〜６
の何れか一項に記載の過給圧制御装置。 - 【請求項８】 前記過給圧制御手段は、スロットルバル
ブの閉じ動作を遅らせると共に前記電動機を回生発電さ
せることによってサージ回避を行うことを特徴とする請
求項１〜７の何れか一項に記載の過給圧制御装置。 - 【請求項９】 前記過給圧制御手段は、吸気管圧力、ス
ロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数の変化率
が所定の減少率より小さくなった場合に、サージ回避処
理が必要と判定することを特徴とする請求項８に記載の
過給圧制御装置。 - 【請求項１０】 前記過給圧制御手段は、サージ回避処
理が必要と判定されたときに急減速操作が伴う場合に
は、ターボチャージャのコンプレッサ下流側の圧力を開
放することによるサージ回避処理を行うことを特徴とす
る請求項８又は９に記載の過給圧制御装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2002040551A JP3912132B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 過給圧制御装置 |
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| EP03003337A EP1336737B1 (en) | 2002-02-18 | 2003-02-13 | Supercharge pressure control apparatus and method |
| JP2006239458A JP4380674B2 (ja) | 2002-02-18 | 2006-09-04 | 過給圧制御装置 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JP2011163308A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2013127221A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関の制御方法及び制御装置 |
| JP2016050569A (ja) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関システム |
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| EP1848882A1 (en) * | 2005-02-16 | 2007-10-31 | Honeywell International, Inc. | Turbocharging device and control method for controlling the turbocharging device |
| JP4306703B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2009-08-05 | トヨタ自動車株式会社 | 過給機付き内燃機関の制御装置 |
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