JP2007262970A - ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の加速性能を維持しつつ車載バッテリの充電不足を迅速に解消することが可能なターボチャージャの制御装置を提供する。
【解決手段】車載バッテリ１３の電圧が下限値付近となると、ターボチャージャ２のタービン効率が高い領域に対応したエンジン回転数領域でＥＣＵ１０がＭＧコントローラ１２に回生制御信号を出力する。そして、ＭＧコントローラ１２がモータジェネレータ２Ｄを回生発電させてその電力を車載バッテリ１３に供給する。その際、ターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂによる過給圧を目標過給圧に維持するように、ＥＣＵ１０がＶＶコントローラ１１に開度制御信号を出力する。すると、モータアクチュエータ１９が一群の可変ベーン２Ｅを回動操作して可変ノズルの開度を減少させ、タービン２Ａに作用する排気エネルギを増大させてコンプレッサ２Ｂによる過給圧を目標過給圧まで上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機兼発電機を有するターボチャージャの制御装置に関するものである。

エンジンに吸入空気を過給するターボチャージャとして、タービンの排気流入側に配置された一群の可変ベーンを備え、この一群の可変ベーン間に形成される可変ノズルの開度を制御することにより、タービンに作用する排気エネルギを増減させてコンプレッサによる過給圧を制御可能としたターボチャージャが従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。

また、タービンと共にコンプレッサを直接回転駆動できる電動機兼発電機を備え、この電動機兼発電機を車両の減速時にタービンにより回転駆動して回生発電させることにより、車載バッテリを充電できるようにしたターボチャージャも一般に知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００５−１８０４０４号公報 特開２００４−１６２６４８号公報

ところで、特許文献２に記載のような電動機兼発電機を備えたターボチャージャにおいては、エンジンに吸入空気を過給する必要のない車両の減速時に電動機兼発電機をタービンにより回転駆動して回生発電させるのが通例である。このため、車両の加速時に車載バッテリに充電不足が生じた場合、これに的確に対応して車載バッテリの充電不足を迅速に解消できない恐れがある。

もっとも、車載バッテリに充電不足が生じた場合には、車両の加速時であっても電動機兼発電機をタービンにより回転駆動して回生発電させるようにすれば、車載バッテリの充電不足を迅速に解消できる。しかしながら、車両の加速時に電動機兼発電機をタービンにより回転駆動すると、コンプレッサの回転が低下してエンジンへの過給圧が低下し、車両の加速性能が低下するという新たな問題が生じる。

そこで、本発明は、車両の加速性能を維持しつつ車載バッテリの充電不足を迅速に解消することが可能なターボチャージャの制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係るターボチャージャの制御装置は、エンジン排気系側のタービンにより駆動されるエンジン吸入系側のコンプレッサを直接駆動可能な電動機兼発電機を有するターボチャージャの制御装置であって、タービンに作用する排気エネルギを増減させることでコンプレッサによる過給圧を制御可能な第１制御手段と、電動機兼発電機の回転駆動と回生発電とを制御可能な第２制御手段とを備え、第１制御手段は、第２制御手段により電動機兼発電機の回生発電の制御が実行される際、コンプレッサによる過給圧を目標過給圧に維持するようにタービンに作用する排気エネルギを増大させることを特徴とする。

本発明に係るターボチャージャの制御装置では、第２制御手段により電動機兼発電機の回生発電の制御が実行される際、第１制御手段がコンプレッサによる過給圧を目標過給圧に維持するようにタービンに作用する排気エネルギを増大させる。

本発明のターボチャージャの制御装置において、第２制御手段は、ターボチャージャのタービン効率が高い領域で電動機兼発電機の回生発電の制御を実行するように構成されているのが好ましい。この場合、第１制御手段がコンプレッサによる過給圧を目標過給圧に維持する際にエンジンの背圧（排気圧）が過上昇するのを抑制でき、エンジントルクの低下やエンジンの燃費の悪化を抑制できる。

ここで、第２制御手段は、ターボチャージャのタービン効率が高い領域に対応した所定のエンジン回転数領域で電動機兼発電機の回生発電の制御を実行することができる。

また、第１制御手段がタービンに作用する排気エネルギを可変ノズルの開度に応じて増減させる場合、第２制御手段は、ターボチャージャのタービン効率が高い領域に対応した可変ノズルの開度領域で電動機兼発電機の回生発電の制御を実行することができる。

本発明に係るターボチャージャの制御装置では、第２制御手段により電動機兼発電機の回生発電の制御が実行される際、第１制御手段がコンプレッサによる過給圧を目標過給圧に維持するようにタービンに作用する排気エネルギを増大させる。従って、本発明によれば、エンジンの加速性能を維持しつつ車載バッテリの充電不足を迅速に解消することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明に係るターボチャージャの制御装置の最良の実施形態を説明する。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係るターボチャージャの制御装置が概略構成を示す模式図、図２は図１に示したＥＣＵが実行する協調制御の処理手順を示すフローチャートである。

一実施形態に係るターボチャージャの制御装置は、例えば図１に示すような燃料噴射式のエンジン１に付設されるターボチャージャ２の制御装置である。このターボチャージャ２は、エンジン１の排気マニホールド１Ａに接続された排気管３の途中に設置されるタービン２Ａと、エンジン１の吸入マニホールド１Ｂに接続された吸入管４の途中に設置されるコンプレッサ２Ｂと、タービン２Ａの回転をコンプレッサ２Ｂに伝達するシャフト２Ｃと、このシャフト２Ｃをロータとして直接駆動可能な電動機兼発電機であるモータジェネレータ２Ｄとを備えている。

ターボチャージャ２のタービン２Ａの入口側には、エンジン１の排気マニホールド１Ａから排気管３を介して流入する排気の流速（圧力）を可変に調節してタービン２Ａに作用する排気エネルギを増減させるための一群の可変ベーン２Ｅが内蔵されている。そして、ターボチャージャ２のタービン２Ａより下流側の排気管３の途中には、排気を浄化する触媒を内蔵した触媒コンバータ５が設置されている。

一方、ターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂより上流側の吸入管４の途中には、エアクリーナ６が設置されている。また、ターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂより下流側の吸入管４の途中には、コンプレッサ２Ｂにより圧縮されて昇温した吸入気体を冷却するインタークーラ７が設置され、その下流側には、図示しないアクチュエータにより操作される電子制御式のスロットルバルブ８が設置されている。

ここで、一実施形態のターボチャージャの制御装置は、第１制御手段および第２制御手段として機能するＥＣＵ（Electric Control Unit）１０を備えている。このＥＣＵ１０は、入出力インターフェースＩ／Ｏ、Ａ／Ｄコンバータ、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ(ReadOnly Memory)、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)、プログラムを実行するＣＰＵ(CentralProcessing Unit)等を備えて構成されている。

ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂによる過給圧を目標過給圧に維持するための第１制御手段として、ＶＶコントローラ１１に所定の開度制御信号を出力する。また、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄの回転駆動と回生発電とを制御するための第２制御手段として、ＭＧコントローラ１２に所定の駆動制御信号または回生制御信号を出力する。

このようなＥＣＵ１０には、ＭＧコントローラ１２に接続された車載バッテリ１３の電圧Ｖを検出するバッテリ電圧センサ１４、エンジン１の出力軸の回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１５、スロットルバルブ８の開度θを検出するスロットル開度センサ１６、スロットルバルブ８の下流側の吸入管４内の過給圧Ｐｂを検出する過給圧センサ１７およびスロットルバルブ８の下流側の吸入管４内の吸入空気量Ｑを検出するエアフロセンサ１８からそれぞれ検出信号が入力される。

ＶＶコントローラ１１は、ＥＣＵ１０から所定の開度制御信号が入力されると、その開度制御信号に応じた所定の制御電流をモータアクチュエータ１９に出力する。モータアクチュエータ１９は、ＶＶコントローラ１１から入力された所定の制御電流に応じて作動することにより、適宜のリンク機構を介してターボチャージャ２の一群の可変ベーン２Ｅを一斉に回動操作する。そして、一群の可変ベーン２Ｅは、各可変ベーン２Ｅの間に形成されるノズルの開度をＥＣＵ１０からＶＶコントローラ１１に出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整してタービン２Ａに作用する排気エネルギを増減させる。

ＭＧコントローラ１２は、これに接続された車載バッテリ１３を電源としてターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄを回転駆動する。また、ＭＧコントローラ１２は、モータジェネレータ２Ｄが回生発電した電力を車載バッテリ１３に供給する。そのための回路として、ＭＧコントローラ１２はインバータおよびＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。

そして、このＭＧコントローラ１２は、ＥＣＵ１０から駆動制御信号が入力されると、車載バッテリ１３からモータジェネレータ２Ｄに所定の駆動電流を供給してモータジェネレータ２Ｄを回転駆動する。また、ＭＧコントローラ１２は、ＥＣＵ１０から回生制御信号が入力されると、モータジェネレータ２Ｄが回生発電した電力を車載バッテリ１３に供給する。

ここで、ＥＣＵ１０は、図２のフローチャートに示す処理手順に沿ってターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄおよび一群の可変ベーン２Ｅを協調制御する。

まず、ステップＳ１では、車載バッテリ１３が充電不足の場合にターボチャージャ２を回生モードで作動させ、それ以外の場合にはターボチャージャ２を通常モードで作動させるための情報として、ＥＣＵ１０がバッテリ電圧センサ１４、エアフロセンサ１８、スロットル開度センサ１６、エンジン回転数センサ１５、過給圧センサ１７からそれぞれの検出信号を読み込む。すなわち、ＥＣＵ１０がバッテリ電圧Ｖ、吸入空気量Ｑ、スロットル開度θ、エンジン回転数Ｎｅ、過給圧Ｐｂの検出信号を読み込む。

つぎのステップＳ２では、車載バッテリ１３が充電不足であるか否かをＥＣＵ１０が判定する。すなわち、バッテリ電圧センサ１４から入力されたバッテリ電圧Ｖの検出信号に基づき、車載バッテリ１３の電圧が下限値付近であるか否かをＥＣＵ１０が判定する。

ステップＳ２の判定結果がＮＯの場合、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ２をエンジン１の運転状態に応じた通常モードで作動させるための制御を実行する（ステップＳ３）。すなわち、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ１７から入力された過給圧Ｐｂの検出信号に基づき、その過給圧Ｐｂをエンジン１の運転状態に応じた目標過給圧に制御するための所定の開度制御信号をＶＶコントローラ１１に出力する。

その際、エンジン１が低速回転領域にあってターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂの回転を補助する必要がある場合には、ＥＣＵ１０は、ＭＧコントローラ１２に所定の駆動制御信号を出力する。

なお、ステップＳ３の処理において、ＥＣＵ１０は、スロットル開度センサ１６から入力されたスロットル開度θの検出信号、エアフロセンサ１８から入力された吸入空気量Ｑの検出信号、エンジン回転数センサ１５から入力されたエンジン回転数Ｎｅの検出信号に基づいてエンジン１の運転状態を把握する。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に対応して予め記憶された目標過給圧のデータマップを検索することにより、エンジン１の運転状態に応じた目標過給圧を決定する。

ここで、ステップＳ３の処理において、ＥＣＵ１０が所定の開度制御信号をＶＶコントローラ１１に出力すると、ＶＶコントローラ１１が所定の制御電流をモータアクチュエータ１９に出力する。そして、モータアクチュエータ１９がターボチャージャ２の一群の可変ベーン２Ｅを一斉に回動操作することにより、一群の可変ベーン２Ｅ間に形成されるノズルの開度がＥＣＵ１０から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に調整される。その結果、ターボチャージャ２のタービン２Ａに作用する排気エネルギが適宜増減され、コンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂが目標過給圧に制御される。

また、ステップＳ３の処理において、ＥＣＵ１０が所定の駆動制御信号をＭＧコントローラ１２に出力すると、ＭＧコントローラ１２が車載バッテリ１３を電源としてターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄを所定の回転数で回転駆動する。この場合、モータジェネレータ２Ｄの回転数は、コンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂが目標過給圧となるように制御される。

一方、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳであって、車載バッテリ１３の電圧が下限値付近であれば、つぎのステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、エンジン１が加速運転状態にあるときにターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄを回生発電させるため、スロットル開度センサ１６から入力されたスロットル開度θの検出信号に基づき、スロットル開度θが全開付近であるか否かを判定する。

続くステップＳ５において、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ２のタービン効率が高い領域に対応した所定のエンジン回転数領域でモータジェネレータ２Ｄを回生発電させるため、エンジン回転数センサ１５から入力されたエンジン回転数Ｎｅの検出信号に基づき、エンジン回転数ＮｅがＮｅ１≦Ｎｅ≦Ｎｅ２の回転数領域内にあるか否かを判定する。

ここで、ステップＳ５の処理で判定されるエンジン回転数Ｎｅ２は、ターボチャージャ２のタービン効率ηのピークがエンジン１の中速回転領域に合わせて設定されている乗用車用のエンジン１の場合、高負荷〜全負荷に対応したＮｅｍａｘ付近の回転数とされる。また、エンジン回転数Ｎｅ１は、Ｎｅｍａｘの０．３５〜０．５倍の回転数とされる。そして、このエンジン回転数領域Ｎｅ１〜Ｎｅ２では、ターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂを上昇させるように一群の可変ベーン２Ｅを閉じ側に制御して各可変ベーン２Ｅ間に形成されるノズルの開度を減少させても、タービン効率ηが大幅に低下しないことが設計上確認されている。

ステップＳ５に続くステップＳ６において、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ２を回生モードで作動させるための制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１０は、ＭＧコントローラ１２に所定の回生制御信号を出力すると共に、回生モードに応じた所定の開度制御信号をＶＶコントローラ１１に出力する。

ここで、ステップＳ６の処理において、ＥＣＵ１０がＭＧコントローラ１２に所定の回生制御信号を出力すると、ターボチャージャ２のタービン２Ａにより回転駆動されることでモータジェネレータ２Ｄが回生発電した電力をＭＧコントローラ１２が車載バッテリ１３に供給する。これにより、車載バッテリ１３が充電されてその充電不足が迅速に解消される。

その際、ターボチャージャ２のタービン２Ａがモータジェネレータ２Ｄを回転駆動するのに伴いコンプレッサ２Ｂの回転が低下すると、コンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂが目標過給圧より低下してエンジン１の加速性能が低下することとなる。そこで、このような事態を回避するため、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ２のタービン２Ａに作用する排気エネルギを増大させるようにＶＶコントローラ１１に所定の開度制御信号を出力する。

この場合、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ１７から入力された過給圧Ｐｂの検出信号に基づき、その過給圧Ｐｂをエンジン１の運転状態に応じた目標過給圧まで上昇させるための所定の開度制御信号をＶＶコントローラ１１に出力する。なお目標過給圧は、前述したように、エンジン１の運転状態に対応して予め記憶されている目標過給圧のデータマップをＥＣＵ１０が検索して決定する。

ここで、ステップＳ６の処理において、ＥＣＵ１０が所定の開度制御信号をＶＶコントローラ１１に出力すると、ＶＶコントローラ１１が所定の制御電流をモータアクチュエータ１９に出力する。そして、モータアクチュエータ１９がターボチャージャ２の一群の可変ベーン２Ｅを一斉に回動操作することにより、一群の可変ベーン２Ｅ間に形成されるノズルの開度がＥＣＵ１０から出力される開度制御信号に応じた所定の開度に減少補正される。その結果、ターボチャージャ２のタービン２Ａに作用する排気エネルギが的確に増大され、コンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂが目標過給圧に制御される。

なお、ステップＳ４の判定結果がＮＯの場合およびステップＳ５の判定結果がＮＯの場合にはステップＳ３に進み、ＥＣＵ１０がターボチャージャ２をエンジン１の運転状態に応じた通常モードで作動させるための制御を実行する。その後、図２のフローチャートに示す一連の処理を繰り返す。

以上のようにＥＣＵ１０によって制御されるターボチャージャ２においては、エンジン１の運転に伴いその排気マニホールド１Ａから排気管３に排出された排気のエネルギによりタービン２Ａが回転駆動されると、このタービン２Ａに連動してコンプレッサ２Ｂが回転駆動されることにより、エンジン１の吸入マニホールド１Ｂに接続された吸入管４内の吸入空気がエンジン１の運転状態に応じた目標過給圧に加圧されてエンジン１に過給される。

ここで、車載バッテリ１３の電圧Ｖが下限値付近となると、スロットルバルブ８の開度θが全開付近にあってエンジン１が加速運転状態にあり、かつ、エンジン１の回転数Ｎｅがターボチャージャ２のタービン効率ηを大幅に低下させない所定の回転数領域Ｎｅ１〜Ｎｅ２（Ｎｅ１≦Ｎｅ≦Ｎｅ２）にあるとき、ＥＣＵ１０がＭＧコントローラ１２に回生制御信号を出力する。そして、ＭＧコントローラ１２がモータジェネレータ２Ｄを回生発電させてその電力を車載バッテリ１３に供給することにより、車載バッテリ１３が充電されてその充電不足が迅速に解消される。

その際、ターボチャージャ２のコンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂをエンジン１の運転状態に応じた目標過給圧に維持するように、ＥＣＵ１０がＶＶコントローラ１１に開度制御信号を出力する。これにより、モータアクチュエータ１９が一群の可変ベーン２Ｅを回動操作して各可変ベーン２Ｅ間に形成される可変ノズルの開度を減少補正し、タービン２Ａに作用する排気エネルギを増大させてコンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂをエンジン１の運転状態に応じた目標過給圧にまで上昇させる。

ここで、図３は、図２のフローチャートのステップＳ６に示した「ターボチャージャ回生モード制御」における回生発電量、タービン効率η、可変ノズル開度、エンジン背圧Ｐｇ、過給圧ＰｂおよびエンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係特性を示しており、図中、Ｎｅｉｐはインターセプト点を示している。

図３に示すように、ターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄによる回生発電量は、インターセプト点Ｎｅｉｐを超えたＮｅ１〜Ｎｅ２のエンジン回転数領域において台形状に変化する特性をもって上昇し、Ｎｅ１未満のエンジン回転数領域およびＮｅ２を超えるエンジン回転数領域ではゼロを示す。

ターボチャージャ２のタービン２Ａのタービン効率ηは、インターセプト点Ｎｅｉｐまで低い値を示し、インターセプト点Ｎｅｉｐから急激に上昇することでＮｅ１〜Ｎｅ２のエンジン回転数領域では緩い山形に変化して高い効率を示している。

ここで、ターボチャージャ２の各可変ベーン２Ｅ間の可変ノズルの開度は、モータジェネレータ２Ｄによる回生発電のみが実行された場合、通常、インターセプト点ＮｅｉｐからＮｅ２までのエンジン回転数領域において破線で示すように直線状に増加する特性を示す。

これに対し、可変ノズルの開度がモータジェネレータ２Ｄによる回生発電の際に減少補正される関係で、可変ノズルの開度は、Ｎｅ１を若干超える付近からＮｅ２までのエンジン回転数領域において、破線で示した直線状の特性に対し実線で示す弓形状に減少する特性を示す。

なお、前述したタービン効率ηが低い領域で可変ノズルの開度が減少補正された場合には、エンジン回転数Ｎｅ１付近の領域において図中に網模様で示す範囲で可変ノズルの開度を低下させる。

エンジン１の排気管３内のエンジン背圧Ｐｇは、実線で示すように、エンジン回転数Ｎｅ２まで曲線を描いて上昇し、その途中のインターセプト点Ｎｅｉｐに中程度のピーク値をとる特性を示す。

なお、モータジェネレータ２Ｄによる回生発電の際に可変ノズルの開度が減少補正されない場合には、エンジン背圧Ｐｇは、Ｎｅ１からＮｅ２までのエンジン回転数領域内において、実線で示した特性に対し破線で示す弓形状に低下する特性を示す。

また、前述したタービン効率ηが低い領域で可変ノズルの開度が減少補正された場合には、インターセプト点ＮｅｉｐからＮｅ１を若干超えるエンジン回転数領域において、エンジン背圧Ｐｇが図中に網模様で示す範囲で大きなピーク値をとるように急激に変化する。

エンジン１の吸入管４内の過給圧Ｐｂは、実線で示すように、インターセプト点Ｎｅｉｐまで曲線を描いて上昇し、インターセプト点ＮｅｉｐからＮｅ２までのエンジン回転数領域ではフラットな直線状となる特性を示す。

なお、モータジェネレータ２Ｄによる回生発電の際に可変ノズルの開度が減少補正されない場合には、過給圧Ｐｂは、Ｎｅ１からＮｅ２までのエンジン回転数領域内において、実線で示した特性に対し破線で示す弓形状に低下する特性を示す。

また、前述したタービン効率ηが低い領域で可変ノズルの開度が減少補正された場合には、インターセプト点ＮｅｉｐからＮｅ１を若干超えるエンジン回転数領域において、過給圧Ｐｂが図中に網模様で示す小さな山形状の範囲で上昇する。

エンジントルクＴｅは、実線で示すように、インターセプト点Ｎｅｉｐまで曲線を描いて上昇し、インターセプト点ＮｅｉｐからＮｅ２までのエンジン回転数領域ではフラットな直線状となる特性を示す。

なお、モータジェネレータ２Ｄによる回生発電の際に可変ノズルの開度が減少補正されない場合には、エンジントルクＴｅは、Ｎｅ１からＮｅ２までのエンジン回転数領域内において、実線で示した特性に対し破線で示す弓形状に減少する特性を示す。

また、前述したタービン効率ηが低い領域で可変ノズルの開度が減少補正された場合には、インターセプト点ＮｅｉｐからＮｅ１を若干超えるエンジン回転数領域において、エンジントルクＴｅがエンジンポンプロス増大と空気量減少とにより図中に網模様で示す山形状の範囲で減少する。

すなわち、一実施形態のターボチャージャの制御装置では、ターボチャージャ２のタービン効率ηが高い領域（タービン効率ηが大幅に低下しない領域）に対応したエンジン回転数Ｎｅ１〜Ｎｅ２の領域でモータジェネレータ２Ｄの回生発電の制御を実行し、その際、ターボチャージャ２の可変ノズルの開度を減少補正してコンプレッサ２Ｂによる過給圧Ｐｂをエンジン１の運転状態に応じた目標過給圧に維持するため、エンジン背圧Ｐｇの過上昇が抑制される。

従って、一実施形態のターボチャージャの制御装置によれば、エンジン１の加速性能を維持しつつ車載バッテリ１３の充電不足を迅速に解消することができる。また、エンジン１の背圧（排気圧）Ｐｇが過給圧Ｐｂに較べて過上昇するのを抑制できるため、Ｐｇ≫Ｐｂによるエンジン１のポンピングロスの増大を抑制でき、エンジン１の吸入空気量Ｑの低下によるエンジントルクの低下やエンジン１の燃費の悪化を抑制できる。

ターボチャージャ２のモータジェネレータ２Ｄによる回生発電量を３ｋｗ、エンジン回転数を３２００ｒｐｍの全負荷状態、燃料噴射量を一定として、可変ベーン２Ｅにより可変ノズルの開度を中間開度付近から減少させた場合の影響を予測した（図４〜６参照）。ここで、図４〜６において、非回生状態を×印でプロットする。

その結果、図４に示すように、エンジン背圧Ｐｇと過給圧Ｐｂとの比Ｐｇ／Ｐｂは、可変ノズルの開度の減少に対応して上昇するが、その上昇幅は小さいことが判明した。

また、図５に示すように、空燃比Ａ／Ｆが可変ノズルの開度の減少に対応して増大し、空燃比Ａ／Ｆがリーン化することが判明した。

そして、図６に示すように、可変ノズルの開度の減少に対応して燃費率ＳＦＣの非回生状態における悪化率を４．３％から１．８％程度まで抑制できることが判明した。

本発明に係るターボチャージャの制御装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、ターボチャージャ２のタービン２Ａに作用する排気エネルギを増減させる手段としては、可変ベーン２Ｅに限らず、ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）としてもよいし、両者を併用してもよい。
を採用してもよい。

本発明の一実施形態に係るターボチャージャの制御装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示したＥＣＵが実行する協調制御の処理手順を示すフローチャートである。 図２に示した「ターボチャージャ回生モード制御」におけるタービン効率、回生発電量、可変ノズル開度、エンジン背圧、過給圧およびエンジントルクとエンジン回転数との関係特性を示すグラフである。 図１に示したエンジンにおけるエンジン背圧に対する過給圧の比とターボチャージャの可変ノズルの開度との関係を示すグラフである。 図１に示したエンジンにおける空燃比とターボチャージャの可変ノズルの開度との関係を示すグラフである。 図１に示したエンジンにおける燃費率とターボチャージャの可変ノズルの開度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…エンジン、２…ターボチャージャ、２Ａ…コンプレッサ、２Ｂ…タービン、２Ｃ…シャフト、２Ｄ…モータジェネレータ、２Ｅ…可変ベーン、１０…ＥＣＵ、１１…ＶＶコントローラ、１２…ＭＧコントローラ、１３…車載バッテリ、１４…バッテリ電圧センサ、１５…エンジン回転数センサ、１６…スロットル開度センサ、１７…過給圧センサ、１８…エアフロセンサ、１９…モータアクチュエータ。

Claims (4)

1. エンジン排気系側のタービンにより駆動されるエンジン吸入系側のコンプレッサを直接駆動可能な電動機兼発電機を有するターボチャージャの制御装置であって、
   タービンに作用する排気エネルギを増減させることでコンプレッサによる過給圧を制御可能な第１制御手段と、
   電動機兼発電機の回転駆動と回生発電とを制御可能な第２制御手段とを備え、
   前記第１制御手段は、前記第２制御手段により電動機兼発電機の回生発電の制御が実行される際、コンプレッサによる過給圧を目標過給圧に維持するようにタービンに作用する排気エネルギを増大させることを特徴とするターボチャージャの制御装置。
2. 前記第２制御手段は、ターボチャージャのタービン効率が高い領域で電動機兼発電機の回生発電の制御を実行することを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャの制御装置。
3. 前記第２制御手段は、ターボチャージャのタービン効率が高い領域に対応した所定のエンジン回転数領域で電動機兼発電機の回生発電の制御を実行することを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャの制御装置。
4. 前記第１制御手段は、タービンに作用する排気エネルギを可変ノズルの開度に応じて増減させると共に、
   前記第２制御手段は、ターボチャージャのタービン効率が高い領域に対応した前記可変ノズルの開度領域で電動機兼発電機の回生発電の制御を実行することを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャの制御装置。
   
   

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