JP3487046B2

JP3487046B2 - 制動エネルギー回生装置

Info

Publication number: JP3487046B2
Application number: JP28307695A
Authority: JP
Inventors: 友幸岩田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2004-01-13
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: JPH09125975A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両のブレーキ時の
運動エネルギをターボチャージャーの低回転時及び過渡
時のアシストとして用いタービンの応答性の向上を図れ
る制動エネルギー回生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気量を変えること無く出力
向上を図るべくターボチャージャーが利用される。この
ターボチャージャーは排気エネルギを排気タービン、回
転軸、コンプレッサの回転に代え、吸気を加圧し、シリ
ンダに正圧の空気を供給出来、充填効率を高め、エンジ
ン出力の向上を図れる。しかし、このターボチャージャ
ーは回転軸回りに所要の回転慣性を持つため、特に低回
転時に排気量が少ない運転域では過給特性が低下する。
しかも、エンジン回転の上下動に対して回転遅れがあ
り、過渡運転時にはターボチャージャーのタイムラグが
大きくなり、問題と成っている。

【０００３】そこで、従来のターボチャージャーは図１
３、図１４に示すような構成を採る。このターボチャー
ジャーは、図示しない排気タービンを収容するタービン
側ケーシング１と、図示しないコンプレッサを収容する
コンプレッサ側ケーシング２と、図示しない回転軸を枢
支する中央ケーシング３とを一体化した外枠を備える。
しかも、このターボチャージャーは、これらケーシング
内に図示しない排気タービン、回転軸、コンプレッサか
らなる回転体を出来るだけ軽量化した上で収容し、これ
によって、回転体の慣性を低減させ、低回転時の過給特
性を改善している。

【０００４】更に、タービン側ケーシング１内には排気
タービンへ供給される排気を絞る図示しない排気口が形
成され、これによって排気流量の少ない低回転時の過給
特性の低下を防止している。更に、この排気口を迂回す
る図示しないバイパス路が設けられ、同路をウエストゲ
ートバルブ（図１３、図１４にはウエストゲートバルブ
のアクチュエータ４及びリンク系５を示した）で開閉可
能とし、これによって、高回転時にウエストゲートバル
ブを開いて過回転を防止している。

【０００５】しかし、このようなターボチャージャーの
回転体の軽量化には限度がある。そこで、例えば、実公
平５−２３７８４号公報に開示されるような制動エネル
ギを利用した回転アシスト機構をターボチャージャーに
装着した技術が開示される。ここでは、制動エネルギを
用いて油圧ポンプを駆動して高圧油をアキュムレータに
蓄積しておき、発進時にその高圧油でターボチャージャ
ーの回転体上のオイルタービンを駆動させ、発進時のコ
ンプレッサ等の回転体の回転を増速して過給特性を向上
させ、車両の運動エネルギーを回生させることが出来る
ように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実公平５−
２３７８４号公報に開示されるように、制動エネルギ回
生装置として機能するアシスト装置付きのターボチャー
ジャーが、その回転体上のオイルタービンを高圧油で駆
動させるような構成を採った場合、次のような問題が生
じている。即ち、従来装置では、制動エネルギを蓄積
し、発進時にのみターボチャージャーの回転体と一体の
オイルタービンに高圧油を供給し回転アシストを行う。
しかも、その発進時の高圧油の供給量は調整されること
無く、単に蓄圧室の油圧が所定圧力レベルを下回るまで
行われている。このように、従来装置では、高圧油によ
る回転アシストを行える制動エネルギ回生装置の使用域
を、単に発進時のみとしており、使用域が狭くもんだい
となっている。

【０００７】そこで、制動エネルギ回生装置の有効使用
域をこのような狭い運転域に限定すること無く、オイル
タービンへの高圧油の供給をより広い運転域で行えるよ
うにし、比較的広範囲の運転域で高圧油によるターボチ
ャージャーの回転アシストを行えるような制動エネルギ
ー回生装置が望まれている。更に、ターボチャージャー
の回転体と一体のオイルタービンは、高圧油による回転
アシストを受けるが、その回転アシスト時は問題ない
が、非アシスト時である通常時にはオイルタービンの回
転によってオイルタービンへの高圧油の供給路内が負圧
化する。この結果、非アシスト時にはターボチャージャ
ーの回転体に採ってオイルタービンが回転負荷となり、
通常時の過給特性を低下させるという問題を生じてい
る。

【０００８】本発明の目的は、比較的広範囲の運転域で
ターボチャージャーの回転アシストを行え、オイルター
ビンが回転負荷となることを防止できる制動エネルギー
回生装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、車両制動時の運動エネルギーをターボ
チャージャーの駆動用エネルギーに回生する制動エネル
ギー回生装置であって、エンジンに駆動されるオイルポ
ンプと、同オイルポンプにオイルを供給するためのオイ
ルタンクと、車両の制動時に前記オイルポンプより送ら
れるオイルを蓄圧する蓄圧器と、同蓄圧器に設けられた
レギュレータバルブと前記オイルタンクを結ぶオイル戻
り通路と、前記蓄圧器入口側と前記オイルポンプの間に
介装され一方が前記オイル戻り通路に連通する三方弁
と、前記蓄圧器の吐出オイルによる補助駆動が可能なタ
ーボチャージャーと、前記ターボチャージャーと前記蓄
圧器の吐出側との間に介装された弁装置と、前記エンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、同運転状
態検出手段の出力に応じて前記弁装置を及び前記三方弁
を制御する制御手段とを備え、前記弁装置がデューティ
ーソレノイドバルブであり、前記運転状態検出手段の内
のアクセル開度検出手段の出力が所定値以上で、前記エ
ンジン回転数検出手段の出力が所定値未満で、前記ター
ボチャージャーの吸気通路に設けられた吸気圧力検出手
段の出力が所定値未満で、前記エンジンの冷却水温度の
検出出力が所定値以上の時、前記蓄圧器と前記ターボチ
ャージャーを連通すべく前記ソレノイドバルブをデュー
ティー制御すると共に、前記三方弁により前記オイルポ
ンプ吐出側と前記オイル戻り通路を連通させることを特
徴とする制動エネルギー回生装置。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の制
動エネルギー回生装置において、前記運転状態検出手段
の内のアクセル開度検出手段の出力がゼロで、エンジン
回転数検出手段の出力が所定値以上で、前記蓄圧器に設
けられた蓄圧器内の圧力を検出する圧力検出手段の出力
が所定値以下の時、前記三方弁により、前記オイルポン
プと前記蓄圧器とを連通させることを特徴とする。

【００１１】また、前記蓄圧器に設けられた前記圧力検
出手段の出力が、所定値以上の時、前記三方弁により前
記オイルポンプの吐出側と前記オイル戻り通路を連通さ
せてもよい。

【００１２】

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は請
求項２記載の制動エネルギー回生装置において、前記弁
装置がデューティーソレノイドバルブであり、同ソレノ
イドバルブの制御が、アクセル開度とエンジン回転数に
よって予め設定されたデューティー制御マップ値を、前
記制御手段に入力される給気圧力と、大気圧と、吸入空
気量と、前記蓄圧器内の圧力とアクセル変化率と、車両
の速度とにより補正し、同補正マップ値と、別に予め設
定されたデューティーリミット制御マップ値とを比較
し、実ターボチャージャーの回転数がターボチャージャ
ー回転マップからのリミット回転数を下回っている場
合、最小値比較選択されたマップをもとにデューティー
制御され、その後にターボチャージャー回転検出手段の
出力に応じて、アクセル開度とエンジン回転数に対応す
る予め設定された目標ターボチャージャー回転数になる
ようフィードバック制御されることを特徴とする。

【００１４】また、前記ターボチャージャーはその回転
軸に前記吐出オイルによる補助駆動が可能なオイルター
ビンを備え、そのオイルタービンのボス部はワンウェイ
クラッチを介して前記回転軸に連結されてもよい。

【００１５】

【実施例】図１には本発明の一実施例としての制動エネ
ルギー回生装置を示した。この制動エネルギー回生装置
は車両のエンジン１０及びその動力伝達系に付設され
る。即ち、エンジン１０の動力伝達系内の変速機１１の
ギア列には図示しない分岐ギア列を介しオイルポンプ１
２が連結され、オイルポンプ１２には高圧路１３及び低
圧路１４が連結される。一方、エンジン１０の排気路Ｅ
（図２参照）及び吸気路Ｉにはターボチャージャー１５
が装備され、同ターボチャージャーの回転軸１６（図２
参照）には高圧オイルによって回転をアシストされる補
助駆動手段としてのオイルタービン１７が装着され、同
オイルタービン１７には高圧給油路１８を介し蓄圧器１
９が連結される。

【００１６】オイルポンプ１２は周知のトロコイド型の
ポンプで良く、同ポンプの回転軸が変速機１１のギア列
及び図示しない分岐ギア列を介しエンジン１０からの回
転を受け回転駆動出来る。このオイルポンプ１２には低
圧路１４を介し、同オイルポンプ１２にオイルを供給す
るためのオイルタンク２０が連結される。オイルタンク
２０はエンジン１０の本体下部に設けられるオイルパン
で良く、蓄圧器１９に設けられたレギュレータバルブ２
２より延出するオイル戻り通路２１もこのオイルタンク
２０に連結される。

【００１７】蓄圧器１９は、図５に示すように、容器１
９１内をピストン１９２で区分し、奥側（図中左側）空
域に予め高圧のＮ₂ガスを封入し、手前側（図中右側）
の高圧油室１９３を収容し、高圧のＮ₂ガスの働きで油
が低量に成った場合でも高圧油を吐出出来るというアキ
ュムレータとしての機能を備える。ここで、高圧油室１
９３はオイル戻り通路２１に連通可能なレギュレータバ
ルブ２２と、ワンウエイバルブ２６を備えた高圧路１３
と、オイルタービン１７に達する高圧給油路１８とが連
通するように形成され、しかも、高圧油室１９３の油圧
信号Ｐｔを後述のエンジンコントロールユニット（以後
単にＥＣＵと記す）２３に出力する油圧センサ２４を付
設する。高圧路１３には三方弁２５が配備され、この三
方弁２５はＥＣＵ２３に駆動される電磁弁であり、オフ
時に、オイルポンプ１２をオイル戻り通路２１に連通
し、オン時に、蓄圧器１９とオイルポンプ１２を連通さ
せる。

【００１８】高圧給油路１８には弁装置としてのデュー
ティー弁２７が配備され、ＥＣＵ２３に駆動されるこの
デューティー弁２７によってオイルタービン１７への給
油量が増減調整されている。デューティー弁２７は、所
定デューティー比の出力電流を受けて駆動し、デューテ
ィー比に応じた流量の高圧油をオイルタービン１７に供
給する。ターボチャージャー１５は、図２に示すよう
に、排気タービン２８を収容するタービン側ケーシング
２９と、コンプレッサ３０を収容するコンプレッサ側ケ
ーシング３１と、回転軸１６を枢支する中央ケーシング
３２とを一体化した外枠を備える。しかも、図３に示す
ように、ターボチャージャー１５は排気タービン２８、
回転軸１６、コンプレッサ３０に加え、特に、回転軸１
６の中央にオイルタービン１７を装着する。なお、図２
中の符号５３は図示しないバイパス路のウエストゲート
バルブを駆動するリンク系を示し、同リンク系５３の先
端はウエストゲートバルブ用のアクチュエータ５４に連
結される。

【００１９】回転軸１６は左右一対のフローティング軸
受３３を介し中央ケーシング３２に枢支され、各フロー
ティング軸受３３には図示しないエンジン側のオイルポ
ンプからの圧油がオイルパイプ３４を介し供給され、こ
の軸受３３通過後の油はドレーン路３９を介しオイルタ
ンク２０に戻される。オイルタービン１７は回転軸１６
に枢着されるボス部１７１と、ボス部１７１に支持され
ると共に放射方向に向けて配備される複数の羽根１７２
と、ボス部１７１の内側部分と回転軸１６の表面部分と
にわたって配備されるワンウェイクラッチＣとで構成さ
れる。図３に示すように、ワンウェイクラッチＣは、回
転軸１６の外表面に互いに当間隔を保ち配設される一対
の外側切り溝３５と、ボス部１７１の内壁面に互いに当
間隔を保ち配設される一対の内側切り溝３６と、各内側
切り溝３６内に移動可能に収容された各スチールボール
３７とで構成される。

【００２０】このワンウェイクラッチＣは、図４（ａ）
に示すように、オイルタービン１７の羽根１７２に高圧
油が噴射され、羽根１７２及びボス部１７１の回転力ｆ
１が回転軸１６の回転力ｆ２を上回ると、内側切り溝３
６の傾斜面３６１がスチールボール３７を回転軸１６側
に押圧し、同ボール３７を回転軸１６側の外側切り溝３
５に押し込み、同ボール３７が回転軸１６とボス部１７
１を一体化し、一体回転に入ることが出来る。一方、図
４（ｂ）に示すように、オイルタービン１７の羽根１７
２への高圧油の噴射が無い通常運転時には、羽根１７２
及びボス部１７１の回転力ｆ３が回転軸１６の回転力ｆ
４を下回り、外側切り溝３５のスチールボール３７が内
側切り溝３６の最深部に移動し、回転軸１６とボス部１
７１とは分離して回転し、回転軸１６の回転にオイルタ
ービン１７が回転負荷として作用することを防止出来
る。

【００２１】ここで、オイルタービン１７は中央ケー
シング３２に形成された収容室５５に嵌挿される。この
収容室５５には、中央ケーシング３２の一部に形成され
ると共に高圧給油路１８に連通する噴射口３８と、ドレ
ーン路３９に連通する排出口４０と、収容室５５を高圧
給油路１８の途中の位置に連通させるリターン路４１の
延出口５０が形成される。リターン路４１の途中には電
磁弁である開閉弁４２が配備される。ＥＣＵ２３に駆動
される開閉弁４２は、オフ時にリターン路４１を開き、
オン時にリターン路４１を閉じる。

【００２２】ＥＣＵ２３は、クランク角信号に基づきエ
ンジン回転数Ｎｅを検知するエンジン回転センサ４３、
エンジン負荷としてのアクセル開度信号θを出力するア
クセル開度センサ４４、吸入空気量信号Ｑを出力するエ
アフローセンサ４５、畜圧器１９９の内部の油圧Ｐｔを
出力する油圧センサ２４、車速信号Ｖを出力する車速セ
ンサ４６、大気圧Ｐａを出力する大気圧センサ４７、吸
気路Ｉのブースト圧信号Ｐｂを出力するブーストセンサ
４８、ターボチャージャー１５のターボ回転数信号Ｎｔ
を出力するターボ回転数センサ４９、エンジン水温信号
Ｔｗを出力する水温センサ５１等を接続し、これらセン
サより各検出信号を取り込み、周知のエンジン制御に加
え、特に、三方弁２５、デューティー弁２７、開閉弁４
２を駆動制御する。

【００２３】ここで、ＥＣＵ２３の図示しないリードオ
ンリーメモリ（ＲＯＭ）には図８に示すような各制御マ
ップや、図９、図１０の制御プログラムのフローチャー
トが記憶処理される。ここでの制動エネルギー回生装置
の作動を、図８の制御機能ブロック図及び図９、図１０
の制御プログラムに沿って説明する。図示しないメイン
スイッチがオンされることによりＥＣＵ２３が駆動を開
始する。ＥＣＵ２３は図示しない周知のメインルーチン
に沿ってエンジン制御を進め、その途中の制動エネルギ
ー回生処理時に図９の制動エネルギー回生ルーチンを実
行する。

【００２４】図９の制動エネルギー回生ルーチンに達す
ると、ここでは、各センサよりエンジン回転数Ｎｅ、負
荷としてのアクセル開度θ、吸入空気量信号Ｑ、畜圧器
１９９の油圧Ｐｔ、車速信号Ｖ、大気圧Ｐａ、ブースト
圧信号Ｐｂ、ターボ回転数信号Ｎｔ等の運転状態に応じ
た各検出信号を取り込み、得られたデータを所定のエリ
アにストアする。ステップｓ２ではアクセル開度θがエ
ンジンブレーキを判定する開度であるθ１（開度ゼロ）
を下回るか否か判断し、開度θ１以上であるとステップ
ｓ３に、下回るとステップｓ４に進み、その上でリター
ンする。アクセルオン状態であるとしてステップｓ３に
達すると、ここでは、エンジン回転数Ｎｅが発進判定回
転数Ｎ１未満か否か判断し、発進判定回転数Ｎ１を上回
るとステップｓ５に進み、発進判定回転数Ｎ１未満でス
テップｓ６に進む。

【００２５】通常走行時と見做しステップｓ５に達する
と、ここでは通常運転モードＭ１として、図６のバルブ
切り換え状態を保持すべく切り換え処理を行う。即ち、
ここでは、デューティー比Ｄｕを０％に設定しデューテ
ィー弁２７を非作動とし、ターボチャージャー１５内の
オイルタービン１７への高圧油の供給を停止する。更
に、開閉弁４２をオフし、リターン路４１を開放する。
この時、図４（ｂ）に示すように、羽根１７２及びボス
部１７１の回転力ｆ３が回転軸１６の回転力ｆ４を下回
り、回転軸１６とボス部１７１とは分離して回転し、回
転軸１６の回転にオイルタービン１７が回転負荷として
作用することを防止出来る。

【００２６】更に、回転軸１６とボス部１７１とが油
の粘性を受けて連れ回り状態に入っていたとしても、収
容室５５の噴射口３８と延出口５０とがリターン路４１
によって連通することより、収容室５５の負圧化がより
確実に防止され、より確実にオイルタービン１７が回転
負荷として回転軸１６に作用することを防止出来る。

【００２７】更に、三方弁２５がオフされ、これによっ
て、オイルポンプ１２の吐出油は高圧路１３、三方弁２
５、オイル戻り通路２１を経てオイルタンク２０に戻さ
れ、この時のオイルポンプ１２は空作動し、通常運転域
でのオイルポンプ１２の駆動エネルギの消費を低減でき
る。

【００２８】アクセルオン状態でエンジン回転数Ｎｅが
発進判定回転数Ｎ１未満でステップｓ６に達すると、こ
こでは、ターボチャージャーの吸気路Ｉのブースト圧信
号Ｐｂがアシスト域の判定値Ｐｂ１未満で、冷却水温度
の検出出力Ｔｗが暖機完了判定値Ｔｗ１以上の時、ステ
ップｓ９に進み、アシスト域でなく、暖機未完了の場合
はメインルーチンにリターンする。ステップｓ９に達す
ると、ここでは予め算出されているデューティー比Ｄｕ
の読み込み、ステップｓ１０の発進モードＭ３処理に進
む。ここでの最新のデューティー比Ｄｕは図示しないメ
インルーチンの途中の所定時間毎の割込み処理として行
われる図１０のＤｕ決定ルーチンで演算されている。

【００２９】即ち、Ｄｕ決定ルーチンでは、ステップａ
１に達すると、最新のエンジン回転数Ｎｅ、負荷として
のアクセル開度θ、アクセル変化率Δθ、吸入空気量信
号Ｑ、畜圧器１９９の油圧Ｐｔ、車速信号Ｖ、大気圧Ｐ
ａ、ブースト圧信号Ｐｂ、ターボ回転数信号Ｎｔ等の各
検出信号を取り込む。ステップａ２では、図８に示す基
本デューティーマップｍ０を用い、現在のアクセル開度
θａとエンジン回転数Ｎｅとに応じた基本デューティー
比Ｄｕ０を算出する。基本デューティーマップｍ０では
低回転、中高負荷域で基本デューティー比Ｄｕ０を増加
設定し、同低回転、中高負荷域での油量を特に増加させ
て、ターボチャージャー１５の回転アシストを確実に行
うという特性を備える。

【００３０】次いで、ステップａ３では、現大気圧Ｐａ
に応じた大気圧補正係数α１と、現ブースト圧信号Ｐｂ
に応じたブースト圧補正係数α２と、吸入空気量信号Ｑ
に応じた吸入空気量補正係数α３と、畜圧器（アキュム
レータ）１９９の内部の現油圧Ｐｔに応じたアキュムレ
ータ内圧補正係数α４と、アクセル開度θの変化率Δθ
に応じた加速補正係数α５と、車速信号Ｖに応じた車速
補正係数α６とをそれぞれの補正係数算出マップｍ１〜
ｍ６を用いて順次算出する。これら各補正係数算出マッ
プの各補正係数は基準値を「１．０」とし、その前後で
変化する値として予め設定される。

【００３１】ここで、基本デューティー比Ｄｕ０には各
補正係数が順次乗算され、基本デューティー比Ｄｕ０の
補正値Ｄｕ０’が決定される。更に、デューティーリミ
ットマップｍ７を用い、現在のアクセル開度θａとエン
ジン回転数Ｎｅとに応じたデューティーリミット比Ｄｕ
_MAXを算出する。その上でデューティーリミット比Ｄｕ
_MAXと補正値Ｄｕ０’の内の小さい方の値が選択され、
今回の算出デューティー比Ｄｕ１が決定される。ステッ
プａ４に達すると、ターボチャージャーリミット回転数
マップｍ８を用い、エンジン回転数Ｎｅに応じたターボ
チャージャーリミット回転数Ｎｔ_MAXを求める。ターボ
チャージャーリミット回転数マップｍ８ではターボチャ
ージャー１５の限界回転数をエンジン回転数Ｎｅの増加
に応じてリニアに増加設定するという特性を備える。

【００３２】ここでは、次いで、現ターボ回転数信号Ｎ
ｔがターボチャージャーリミット回転数Ｎｔ_MAXを上回
るか否か判断し、上回るとそのままメインルーチンにリ
ターンし、今回のデューティー比の更新をキャンセルす
る。一方、現ターボ回転数Ｎｔがターボチャージャーリ
ミット回転数Ｎｔ_MAXを下回るとステップａ５に進む。
ここでは、目標ターボ回転数算出マップｍ９を用い、エ
ンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度θａに応じた目標ター
ボ回転数Ｎｔｏを算出する。目標ターボ回転数算出マッ
プｍ９では低回転、中高負荷域で目標ターボ回転数Ｎｔ
ｏを増加設定するという特性を備える。

【００３３】ここでは、その上で、この目標ターボ回転
数Ｎｔｏと現ターボ回転数Ｎｔとの偏差回転数ΔＮｔを
算出する。ステップａ６では偏差回転数ΔＮｔ相当の補
正デューティー比±ΔＮｔを所定の変換係数を用いて変
換する。その上でステップａ７に達すると、ここでは今
回の算出デューティー比Ｄｕ１に補正デューティー比±
ΔＮｔを加算して今回のデューティー比Ｄｕを算出し、
同値の記憶エリアの値を更新し、メインルーチンにリタ
ーンする。次に、制動エネルギー回生ルーチンのステッ
プｓ９に戻り、ここで予め決定されている今回のデュー
ティー比Ｄｕを読み込み、ステップｓ１０の発進モード
Ｍ３処理に進む。

【００３４】ここでは、三方弁２５をオフしてオイル
ポンプ１２を空作動し、オイルポンプ１２の駆動エネル
ギの消費を低減する。更に、開閉弁４２をオンし、リタ
ーン路４１を閉じ、高圧給油路１８の分岐路となるをオ
イルタービン１７への高圧油の供給を可能とする。同時
に、今回のデューティー比Ｄｕでデューティー弁２７を
駆動し、デューティー比Ｄｕ相当の流量の高圧油を高圧
給油路１８、噴射口３８を介し収容室５５内のオイルタ
ービン１７へ噴射する。なお、オイルタービン１７及び
軸受３３通過後の油は、ドレーン路３９を経てオイルタ
ンク２０に戻される

【００３５】この場合、図４（ｂ）に示すように、高圧
油を受けた羽根１７２及びボス部１７１はその回転力ｆ
１が回転軸１６の回転力ｆ２を上回ることとなり、内側
切り溝３６の傾斜面３６１がスチールボール３７を外側
切り溝３５に押し込み、同ボール３７が回転軸１６とボ
ス部１７１を一体化し、一体回転に入り、オイルタービ
ン１７がターボチャージャーの回転体のコンプレッサ３
０を駆動する。この場合、排気タービン２８及びオイル
タービン１７が共にコンプレッサ３０を駆動し、回転ア
シストするため、たとえ排気ガス流量が少なくてもター
ボチャージャーの過給効率を向上させ、トルクを向上さ
せ、エンジンの発進補助を行える。次に、ステップｓ２
でアクセル開度θがエンジンブレーキを判定する開度で
あるθ１（開度ゼロ）を下回ると、ステップｓ４に進
む。

【００３６】ここでは、蓄圧器１９に設けられた蓄圧器
内の油圧Ｐｔを検出する油圧センサ２４の出力が所定値
Ｐｔ１以下か否か判断し、所定値Ｐｔ１を上回ると油圧
補給を止めて、そのままリターンし、所定値Ｐｔ１以下
ではステップｓ８に進む。

【００３７】ここでは、エンジンブレーキ時の処理であ
る、エンジンブレーキモードＭ２処理に達する。

【００３８】ここでは、図１に示すように、デューテ
ィー比Ｄｕを０％に設定し、デューティー弁２７を非作
動に保持し、オイルタービン１７への高圧油の供給を停
止状態に保持する。更に、開閉弁４２をオフし、リター
ン路４１を開放し、回転軸１６とボス部１７１とが油の
粘性で連れ回りしても、収容室５５の噴射口３８と延出
口５０とがリターン路４１によって連通することより、
収容室５５の負圧化が防止され、しかも、図４（ｂ）に
示すように、ボス部１７１の回転力ｆ３が回転軸１６の
回転力ｆ４を下回り、回転軸１６とボス部１７１とは分
離し、回転軸１６の回転にオイルタービン１７が回転負
荷として作用することを防止出来る。更に、三方弁２５
がオフされ、オイルポンプ１２の吐出油は高圧路１３、
三方弁２５、オイル戻り通路２１を経てオイルタンク２
０に戻され、この時のオイルポンプ１２は空作動し、通
常運転域でのオイルポンプ１２の駆動エネルギの消費を
低減できる。

【００３９】上述のところにおいて、図１の制動エネル
ギー回生装置におけるオイルタービン１７は図３に示し
たようなワンウェイクラッチＣを備えていたが、これに
代えて、図１１、図１２（ａ），（ｂ）に示すようなワ
ンウェイクラッチＣ’を用いても良い。このワンウェイ
クラッチＣ’は回転軸１６の外表面に互いに当間隔を保
ち配設される一対の矩形状の外側切り溝３５’と、ボス
部１７１の内壁面に互いに当間隔を保ち配設される一対
のピン受け穴５１と、各ピン受け穴５１に摺動可能に嵌
挿される可動ピン５２と、ピン受け穴５１より放射方向
に延びてボス部１７１の外壁面に開口する放射穴５３
と、ピン受け穴５１に収容され、可動ピン５２を回転軸
１６より離隔する方向に押圧付勢するバネ５４とで構成
される。

【００４０】このワンウェイクラッチＣ’は、図１２
（ａ）に示すように、タービンの回転アシスト時におい
て、オイルタービン１７の収容室５５に供給された高圧
油が放射穴５３を経てピン受け穴５１に達っすることと
成り、これによって可動ピン５２をバネ５４力に抗し
て、外側切り溝３５’に押し込むこととなる。すると羽
根１７２及びボス部１７１が回転軸１６と一体化して回
転し、オイルタービン１７によるターボチャージャーの
回転アシストが達成される。一方、図１２（ｂ）に示す
ように、オイルタービン１７への高圧油の噴射が無い通
常運転時には、収容室５５の油圧は低下し、可動ピン５
２がバネ５４の押圧力によって外側切り溝３５’よりピ
ン受け穴５１に退却する。これにより回転軸１６の回転
に対してオイルタービン１７が回転負荷として作用する
ことを防止出来る。

【００４１】以上のように、本発明は、蓄圧器１９の吐
出オイルによる補助駆動が可能なターボチャージャー１
５と、このターボチャージャー１５と蓄圧器１９の吐出
側との間に介装されたデューティー弁２７と、蓄圧器入
口側とオイルポンプ１２の間に介装され、一方がオイル
戻り通路２１に連通する三方弁２５とを備え、ＥＣＵ２
３がアクセル開度θ、エンジン回転数Ｎｅ等の運転状態
検出手段の出力に応じてデューティー弁２７及び三方弁
２５を制御する。このため、ターボチャージャー１５を
補助駆動する蓄圧器１９からの吐出オイルはその流量を
デューティー弁２７で増減調整され、運転域に応じた流
量の高圧油でターボチャージャー１５を補助駆動し、広
い運転域でのアシストを達成でき、しかもエンジン１０
に駆動されるオイルポンプ１２よりのオイルを蓄圧器１
９の入口側或いはレギュレータバルブ２２とオイルタン
ク２０を結ぶオイル戻り通路２１に供給でき、オイルポ
ンプ１２を空作動でき、オイルポンプ１２自体にクラッ
チを必要とせず、装置の低コスト化を図れる。

【００４２】更に、運転状態検出手段の内のアクセル開
度センサ４４の出力θａがゼロで、エンジン回転数セン
サ４３の出力Ｎｅが所定値Ｎ１以上で、蓄圧器１９に設
けられた蓄圧器内の圧力を検出する油圧センサ２４の出
力が所定値Ｐｔ１以下の時、三方弁２５により、オイル
ポンプ１２と蓄圧器１９とを連通させるという特性を設
定しても良い。この場合、エンジンブレーキ時で蓄圧器
１９が低圧であると三方弁２５を介し蓄圧器１９に高圧
油を供給でき、必要時にのみ高圧油の充填を行える。

【００４３】更に、蓄圧器１９に設けられた油圧センサ
２４の出力が、所定値Ｐｔ１以上の時、三方弁２５によ
りオイルポンプ１２の吐出側とオイル戻り通路２１を連
通させるので、蓄圧器１９が充填を必要としないとオイ
ルポンプ１２を空作動でき、オイルポンプ自体に特にク
ラッチを必要とせず、装置の低コスト化を図れる。更
に、デューティー弁２７を用い、運転状態検出手段の内
のアクセル開度センサ４４の出力が所定値θ１以上で、
エンジン回転センサ４３の出力が所定値Ｎ１未満で、タ
ーボチャージャーの吸気路Ｉのブースト圧信号Ｐｂを出
力するブーストセンサ４８の出力が所定値未満Ｐｂ１
で、エンジンの冷却水温度の検出出力Ｔｗが所定値Ｔｗ
１以上の時、蓄圧器１９とターボチャージャー１５を連
通すべくデューティー弁２７をデューティー制御すると
共に、三方弁２５によりオイルポンプ１２の吐出側とオ
イル戻り通路２１とを連通させても良い。

【００４４】この場合、運転状態に応じてデューティー
比Ｄｕを設定し、デューティー制御されるデューティー
弁２７によって流量調整された高圧油でターボチャージ
ャー１５を補助駆動し、広い運転域でのアシストを達成
でき、しかも、アシスト時にオイルポンプ１２を空作動
させ、低負荷に保持できる。更に、デューティー弁２７
を用い、同デューティー弁の制御が、アクセル開度θａ
とエンジン回転数Ｎｅによって予め設定されたデューテ
ィー制御マップ値Ｄｕ０を求め、同値を、ＥＣＵ２３に
入力される給気圧力Ｐｂと、大気圧Ｐａと、吸入空気量
Ｑａと、蓄圧器１９内の油圧信号Ｐｔとアクセル変化率
Δθと、車両の速度Ｖとにより補正し、同補正マップ値
Ｄｕｏ’と、別に予め設定されたデューティーリミット
制御マップ値Ｄｕ_MAXとを比較し、実ターボチャージャ
ーの回転数Ｎｔがターボチャージャー回転マップｍ８か
らのリミット回転数Ｎｔ_MAXを下回っている場合、最小
値比較選択されたマップ値Ｄｕ１をもとにデューティー
制御され、その後にターボ回転数センサ４９の出力Ｎｔ
に応じて、アクセル開度θａとエンジン回転数Ｎｅに対
応する予め設定された目標ターボチャージャー回転数Ｎ
ｔｏになるようフィードバック制御されても良い。

【００４５】この場合、運転状態に適したデューティー
比を、目標ターボチャージャー回転数Ｎｔｏと実ターボ
チャージャーの回転数Ｎｔの偏差ΔＮｔ相当の値±ΔＤ
で補正し、しかもターボチャージャーが過回転域に達し
ない範囲のデューティー比Ｄｕでデューティー弁２７を
駆動でき、最適な量の高圧油でターボチャージャー１５
を補助駆動し、最適なアシストを広い運転域で達成でき
る。更に、ターボチャージャー１５はその回転軸１６に
吐出オイルによる補助駆動が可能なオイルタービン１７
を備え、そのオイルタービン１７のボス部１７１はワン
ウェイクラッチＣを介して回転軸１６に連結されても良
い。この場合、オイルタービン１７がアシスト作動しな
い非アシスト時にオイルタービン１７が回転軸１６側に
対し回転負荷と成ることを容易に低減できる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、特に、
蓄圧器の吐出オイルによる補助駆動が可能なターボチャ
ージャーと、このターボチャージャーと蓄圧器の吐出側
との間に介装された弁装置と、蓄圧器入口側とオイルポ
ンプの間に介装され、一方がオイル戻り通路に連通する
三方弁とを備え、制御手段が運転状態検出手段の出力に
応じて弁装置及び三方弁を制御する。このため、ターボ
チャージャーを補助駆動する蓄圧器からの吐出オイルは
その流量を弁装置で増減調整され、運転域に応じた流量
の高圧油でターボチャージャーを補助駆動し、広い運転
域でのアシストを達成でき、しかもエンジンに駆動され
るオイルポンプよりのオイルを蓄圧器入口側或いはレギ
ュレータバルブとオイルタンクを結ぶオイル戻り通路に
供給出来、オイルポンプを空作動でき、オイルポンプ自
体にクラッチを必要とせず、低コスト化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての制動エネルギー回生
装置の概略構成図である。

【図２】図１の制動エネルギー回生装置内のターボチャ
ージャーの拡大切欠側断面図である。

【図３】図２のターボチャージャー内のオイルタービン
の拡大側面図である。

【図４】図３のオイルタービン内のワンウェイクラッチ
の機能説明図であり、（ａ）はクラッチオン時、（ｂ）
はクラッチオフ時をそれぞれ示す。

【図５】図１の制動エネルギー回生装置内の蓄圧器の断
面図である。

【図６】図１の制動エネルギー回生装置の通常運転モー
ドでの各制御弁の切り換え状態説明図である。

【図７】図１の制動エネルギー回生装置の発進モードで
の各制御弁の切り換え状態説明図である。

【図８】図１の制動エネルギー回生装置のＥＣＵが行う
Ｄｕ決定のための機能ブロック図である。

【図９】図１の制動エネルギー回生装置のＥＣＵが行う
制動エネルギ回生ルーチンのフローチャートである。

【図１０】図１の制動エネルギー回生装置のＥＣＵが行
うＤｕ演算ルーチンのフローチャートである。

【図１１】図１の制動エネルギー回生装置が用いるオイ
ルタービン内のワンウェイクラッチの用部側面図を示
す。

【図１２】図１１のワンウェイクラッチの機能説明図で
あり、（ａ）はクラッチオン時、（ｂ）はクラッチオフ
時をそれぞれ示す。

【図１３】従来のターボチャージャーの正面図を示す。

【図１４】従来のターボチャージャーの側面図を示す。

【符号の説明】

１０エンジン１２オイルポンプ１３高圧路１４低圧路１５ターボチャージャー１６回転軸１７オイルタービン１７１ボス部１７２羽根１８高圧給油路１９蓄圧器２０オイルタンク２２レギュレータバルブ２１オイル戻り通路２３ＥＣＵ２４油圧センサ２５三方弁２７デューティー弁２８排気タービン３０コンプレッサ３５外側切り溝３６内側切り溝３７スチールボール３８噴射口４０排出口４１リターン路４２開閉弁４３エンジン回転センサ４４アクセル開度センサ４５エアフローセンサ４６車速センサ４７大気圧センサ４８ブーストセンサ４９ターボ回転数センサ５０延出口５１水温センサ５５収容室Ｃ，Ｃ’ ワンウェイクラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 37/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両制動時の運動エネルギーをターボチャ
ージャーの駆動用エネルギーに回生する制動エネルギー
回生装置であって、エンジンに駆動されるオイルポンプ
と、同オイルポンプにオイルを供給するためのオイルタ
ンクと、車両の制動時に前記オイルポンプより送られる
オイルを蓄圧する蓄圧器と、同蓄圧器に設けられたレギ
ュレータバルブと前記オイルタンクを結ぶオイル戻り通
路と、前記蓄圧器入口側と前記オイルポンプの間に介装
され一方が前記オイル戻り通路に連通する三方弁と、前
記蓄圧器の吐出オイルによる補助駆動が可能なターボチ
ャージャーと、前記ターボチャージャーと前記蓄圧器の
吐出側との間に介装された弁装置と、前記エンジンの運
転状態を検出する運転状態検出手段と、同運転状態検出
手段の出力に応じて前記弁装置を及び前記三方弁を制御
する制御手段とを備え、前記弁装置がデューティーソレ
ノイドバルブであり、前記運転状態検出手段の内のアク
セル開度検出手段の出力が所定値以上で、前記エンジン
回転数検出手段の出力が所定値未満で、前記ターボチャ
ージャーの吸気通路に設けられた吸気圧力検出手段の出
力が所定値未満で、前記エンジンの冷却水温度の検出出
力が所定値以上の時、前記蓄圧器と前記ターボチャージ
ャーを連通すべく前記ソレノイドバルブをデューティー
制御すると共に、前記三方弁により前記オイルポンプ吐
出側と前記オイル戻り通路を連通させることを特徴とす
る制動エネルギー回生装置。
【請求項２】前記運転状態検出手段の内のアクセル開度
検出手段の出力がゼロで、エンジン回転数検出手段の出
力が所定値以上で、前記蓄圧器に設けられた蓄圧器内の
圧力を検出する圧力検出手段の出力が所定値以下の時、
前記三方弁により、前記オイルポンプと前記蓄圧器とを
連通させることを特徴とする請求項１記載の制動エネル
ギー回生装置。
【請求項３】前記弁装置がデューティーソレノイドバル
ブであり、同ソレノイドの制御が、アクセル変化率とエ
ンジン回転数によって予め設定されたデューティー制御
マップ値を、前記制御手段に入力される給気圧力と、大
気圧と、吸入空気量と、前記蓄圧器内の圧力とアクセル
変化率と、車両の速度とにより補正し、同補正マップ
と、別に予め設定されたデューティーリミット制御マッ
プ値とを比較し、実ターボチャージャーの回転数がター
ボチャージャー回転マップからのリミット回転数を下回
っている場合、最小値比較選択されたマップ値をもとに
デューティー制御され、その後にターボチャージャー回
転検出手段の出力に応じて、アクセル開度とエンジン回
転数に対応する予め設定された目標ターボチャージャー
回転数になるようフィードバック制御されることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の制動エネルギー回生
装置。