JP4687303B2

JP4687303B2 - エンジンの過給装置

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Publication number: JP4687303B2
Application number: JP2005216918A
Authority: JP
Inventors: 幹公藤井; 直之山形; 仁寿中本; 真玄丸本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-07-27
Also published as: JP2007032423A

Description

本発明は、電気的に駆動される電動過給機を有するエンジンの過給装置に関し、エンジンの吸気システムの技術分野に属する。

従来より、エンジントルクの増大を図る手段として吸気を過給するスーパーチャージャやターボチャージャが周知であるが、いずれも過給能力がエンジン回転数の影響を大きく受ける結果、低回転領域で過給圧が不足するという欠点がある。これに対し、電気的に駆動される電動過給機は、エンジン回転数の影響を受けることなく回転数を制御できるので、低回転領域でも十分な過給圧を発生し得る利点がある。

例えば特許文献１には、吸気通路に該通路を開閉する制御弁を配設すると共に、該制御弁の上、下流側を連通する過給通路を設けて、該過給通路上に電動過給機を配設し、所定の運転領域で前記制御弁を閉じた状態で電動過給機を作動させるように構成した吸気システムが開示されている。

また、この種の電動過給機は、エンジンにより駆動されるオルタネータの発電電力に基いて駆動されるのが通例である。
特開２００４−３４６９１０号公報

ところで、一般的に電動過給機は定格出力で作動させることになるのであるが、電動過給機を定格出力で作動させるとモータの発熱により連続的に長時間駆動できないことがある。このような電動過給機に対し、通常運転時は定格出力時の消費電力よりも低い所定の消費電力で作動させると共に、高出力要求時に限って定格出力で作動させることにより、モータの発熱を抑えつつ高出力要求に対応することが考えられる。

また、このような電動過給機の過給により得られるエンジントルクの増加量は、該過給機への供給電力に応じて図１５に示すような特性となる。即ち、定格出力時の消費電力Ｗ_０よりも低い所定の消費電力Ｗ_１までは、供給電力の増加に比例してトルクを増加させることができるが、所定の消費電力Ｗ_１を超えると、吐出圧の上昇によりノッキングが発生し易くなり、過給により得られる発生トルクは、理論上の発生トルクより低下する。また、前記オルタネータの駆動損失により、実質的に得られる正味実トルクはさらに抑制され、前記発生トルクからオルタネータ損失トルクを引いたものとなる。

一方、前記オルタネータによる発電量は、該オルタネータによる損失トルクとエンジン回転数との積で表され、一定の発電量を得る場合にエンジン回転数が低回転ほど消費トルクが大きくなる。

そして、このようなノッキングやオルタネータの発電により正味実トルクが変化するため、高出力要求時に電動過給機を必ずしも定格出力で作動させることが良いとは限らない。

そこで、本発明は、オルタネータの発電電力に基いて駆動される電動過給機を備えたエンジンの過給装置において、ノッキングやオルタネータの発電によるトルクの変化を踏まえて、効率的にトルクを向上させることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明は、所定の過給領域で電動過給機を作動させるエンジンの過給装置において、前記電動過給機は、エンジンにより駆動されるオルタネータの一定電力の発電電力に基いて駆動されるように構成されていると共に、オルタネータによる発電を行い、かつ電動過給機を定格出力時の消費電力で作動させる第１モードと、オルタネータによる発電を停止させ、かつ電動過給機を前記定格出力時の消費電力よりも低い所定の消費電力で作動させる第２モードとのいずれかを選択する過給モード選択手段が備えられ、該過給モード選択手段は、エンジン回転数が前記第１モードで得られるエンジンの増加トルクが前記第２モードで得られるエンジンの増加トルクよりも大きくなる所定回転数より高いときに第１モードを選択し、エンジン回転数が前記第１モードで得られるエンジンの増加トルクよりも前記第２モードで得られるエンジンの増加トルクが大きくなる前記所定回転数以下のときに第２モードを選択することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、前記過給モード選択手段は、オルタネータによる発電を行い、かつ電動過給機を前記所定の消費電力で作動させる第３モードを選択可能に構成され、該過給モード選択手段は、エンジン回転数が所定回転数より高いときに第１モードを選択し、エンジン回転数が前記所定回転数以下のときに第２モードを選択する選択制御と、エンジン回転数に拘らず第３モードを選択する一定制御とのいずれかを所定の条件に基いて選択することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載のエンジンの過給装置において、高出力が要求される運転状態か否かを判定する判定手段が備えられ、前記過給モード選択手段は、該判定手段により高出力が要求される運転状態と判定されたときに、前記選択制御を選択することを特徴とする。

一方、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、乗員の操作によりパワー走行モードと通常走行モードとを選択する走行モード選択手段が備えられ、前記判定手段は、該走行モード選択手段によりパワー走行モードが選択されているときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とする。

そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、加速状態を検出する加速状態検出手段が備えられ、前記判定手段は、該加速状態検出手段により所定の加速状態が検出されているときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、走行環境を検出する走行環境検出手段が備えられ、前記判定手段は、該走行環境検出手段により高出力が要求される走行環境が検出されているときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とする。

さらに、請求項７に記載の発明は、前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、車両重量を検出する車両重量検出手段が備えられ、前記判定手段は、該車両重量検出手段により所定値以上の車両重量が検出されたときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とする。

そして、請求項８に記載の発明は、前記請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジンの過給装置において、オルタネータにより発電された電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段とが備えられ、前記過給モード選択手段は、該充電状態検出手段によりバッテリの充電不足が検出されたときに、第２モードの選択を抑制することを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、エンジン回転数が所定回転数よりも高いときに、過給モード選択手段により第１モードが選択され、オルタネータにより発電を行い、かつ電動過給機を定格出力時の消費電力で作動させるように制御される。また、エンジン回転数が前記所定回転数以下のときに、過給モード選択手段により第２モードが選択され、オルタネータによる発電を停止させて電動過給機を定格出力時の消費電力よりも低い所定の消費電力で作動させるように制御される。

この結果、エンジン回転数が前記所定回転数よりも高いときに第１モードを選択することにより高トルクが得られると共に、エンジン回転数が前記所定回転数以下のときに第２モードを選択することにより、第１モードを選択したときのトルクよりも大きなトルクが得られる。即ち、低回転時は、第１モードにおいて得られる発生トルクからオルタネータ損失トルクを引いた正味実トルクよりも、第２モードにおいてオルタネータ損失トルクを引かずに得られる発生トルクの方が大きい。そして、このように低回転時は第２モードを選択することにより、消費電力を抑制しつつより高トルクが得られ、全ての回転数領域に亘って効果的に高トルクが得られることになる。

また、請求項２に記載の発明によれば、過給モード選択手段は、オルタネータにより発電を行い、かつ電動過給機を前記所定の消費電力で作動させる第３モードを選択可能に構成され、該過給モード選択手段は、エンジン回転数が所定回転数より高いときに第１モードを選択し、エンジン回転数が前記所定回転数以下のときに第２モードを選択する選択制御と、エンジン回転数に拘らず第３モードを選択する一定制御とのいずれかを所定の条件に基いて選択するようになっており、前記選択制御が選択されたときに、前記請求項１に記載の発明により効果的に高トルクが得られると共に、前記一定制御が選択されたときに、消費電力及びモータの発熱を抑制しつつ、効率的に過給を行うことができる。

つまり、図１５に示したように、電動過給機の消費電力がＷ_１を超えるとノッキングが発生し易くなって、消費電力に対するトルク向上効果が低下するので、一定制御において、ノッキングの発生し難い消費電力Ｗ_１で電動過給機を作動させることにより効率的に過給が行えるのである。

一方、請求項３に記載の発明によれば、判定手段により高出力が要求される運転状態と判定されたときに選択制御が選択されて、前記請求項１に記載の発明により効果的に高トルクを得ることが可能であると共に、高出力が要求されないとき、即ち通常の走行時や緩加速時に一定制御が選択されて、消費電力及びモータの発熱を抑制しつつ効率的に過給を行うことができる。

また、請求項４〜７は、前記請求項３に記載の発明における高出力が要求される運転状態の具体的な態様である。

まず、請求項４に記載の発明によれば、乗員の操作によりパワー走行モードと通常走行モードとを選択する走行モード選択手段が備えられ、前記判定手段は、該走行モード選択手段によりパワー走行モードが選択されているときに高出力が要求される運転状態と判定し、この判定がなされたときに過給モード選択手段は前記選択制御を選択する。この結果、乗員がパワー走行モードを選択した際に乗員が要求する高トルクを、前記選択制御により効果的に得ることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、加速状態を検出する加速状態検出手段が備えられ、前記判定手段は、該加速状態検出手段により所定の加速状態が検出されているときに高出力が要求される運転状態と判定し、この判定がなされたときに過給モード選択手段は前記選択制御を選択する。この結果、所定の加速状態が検出されたときに要求される高トルクを、前記選択制御により効果的に得ることができる。

さらに、請求項６に記載の発明によれば、走行環境を検出する走行環境検出手段が備えられ、前記判定手段は、該走行環境検出手段により高出力が要求される走行環境が検出されているときに高出力が要求される運転状態と判定し、この判定がなされたときに過給モード選択手段は前記選択制御を選択する。この結果、高出力が要求される走行環境において要求される高トルクを、前記選択制御により効果的に得ることができる。

そして、請求項７に記載の発明によれば、車両重量を検出する車両重量検出手段が備えられ、前記判定手段は、該車両重量検出手段により所定値以上の車両重量が検出されたときに高出力が要求される運転状態と判定し、この判定がなされたときに過給モード選択手段は前記選択制御を選択する。この結果、車両重量が増加することにより高出力が要求される状況等において要求される高トルクを、前記選択制御により効果的に得ることができる。

一方、請求項８に記載の発明によれば、充電状態検出手段によりバッテリの充電不足が検出されたときに、第２モードの選択が抑制されるので、バッテリ上がりが防止される。つまり、第２モードが選択されたときは、オルタネータによる発電が停止され、電動過給機はバッテリに充電された電力で作動することになるが、充電不足が検出されたときには第２モードの選択が抑制され、この結果、電動過給機がオルタネータの発電電力で作動されると共にバッテリからの電力の持ち出しが抑制され、バッテリ上がりが防止されるのである。

以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１に、本実施の形態に係るエンジンの吸気システム１を示す。この吸気システム１は、新気が導入される吸気通路１０を有し、該吸気通路１０には、上流側からエアクリーナ１１、該通路１０を開閉する制御弁１２、スロットル弁１３、サージタンク１４が設けられ、該サージタンク１４から各気筒＃１〜＃４に連通する複数の独立吸気通路１５…１５が分岐されている。また、吸気通路１０における前記制御弁１２の上、下流側を連通する過給通路２０が設けられ、該過給通路２０には電動過給機３０が配設されている。該電動過給機３０は、モータ３１を駆動させることによりブロア（図示せず）が回転し、過給通路２０における電動過給機３０の上流側から吸入した空気を下流側に圧送するようになっている。

また、エンジン全体を制御するエンジンコントロールユニット１００と、エンジンコントロールユニット１００から出力された制御信号に基いて吸気システム１の各機器を制御する吸気システムコントローラ１０１と、前記電動過給機３０のモータ３１への供給電力の制御などを行う電動過給機コントローラ１０２とが備えられている。

さらに、前記電動過給機コントローラ１０２に電力を供給するバッテリ４０とオルタネータ４１とが備えられている。該オルタネータ４１は、エンジンの駆動により発電を行うようになっており、直接電動過給機コントローラ１０２に電力供給を行う他、発電した電力を前記バッテリ４０に供給し、該バッテリ４０を充電するようになっている。

前記エンジンコントロールユニット１００は、エンジン負荷を検出するものとしてアクセルペダル５０ａの踏込み量を検出するアクセル開度センサ５０からの信号、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５１からの信号、走行モード選択スイッチ５２による信号、前記バッテリ４０の充電状態を検出する電圧センサ５３からの信号等が入力されるようになっている。

なお、前記走行モード選択スイッチ５２は、乗員によって操作されてパワー走行モードと通常走行モードとのいずれかが選択されるようになっていると共に、該スイッチ５２から出力された信号は自動変速機用のコントローラ（図示せず）にも入力され、変速パターンを高車側側に変更するようになっている。また、バッテリ４０の充電状態を検出するものとして、前記電圧センサ５３に代えて、該バッテリ４０の充電時及び放電時の電流値を検出することにより充電状態を演算するようにしてもよい。

そして、エンジンコントロールユニット１００は、これらの入力信号に基いて、スロットル弁１３を開閉駆動するスロットルアクチュエータ５３、吸気システムコントローラ１０１などに各種の制御信号を出力する。

前記吸気システムコントローラ１０１は、制御弁１２を開閉駆動する制御弁アクチュエータ５５、電動過給機コントローラ１０２などに制御信号を出力する。

ところで、図２に示すように、前記エンジンコントロールユニット１００には、各運転領域が設定された制御マップが記憶されている。この制御マップでは、低負荷側及び高回転側に自然吸気領域が設定され、高負荷低回転側に過給領域が設定されている。

自然吸気領域では、エンジンコントロールユニット１００は、吸気システムコントローラ１０１を介して制御弁アクチュエータ５５に制御弁１２を閉じるための信号を出力する。

過給領域では、エンジンコントロールユニット１００は、吸気システムコントローラ１０１を介して制御弁アクチュエータ５５に制御弁１２を開くための信号と、吸気システムコントローラ１０１及び電動過給機コントローラ１０２を介して電動過給機３０へ所定の電力を供給するための信号とを出力する。

なお、前記エンジンコントロールユニット１００は請求項１に記載のエンジンの過給装置における過給モード選択手段及び請求項２に記載のエンジンの過給装置における判定手段に相当し、前記走行モード選択スイッチ５２は請求項４に記載のエンジンの過給装置における走行モード選択手段に相当し、前記電圧センサ５３は請求項８に記載のエンジンの過給装置における充電状態検出手段に相当する。

以上のような構成の吸気システム１によれば、自然吸気領域では、エンジンコントロールユニット１００から制御弁１２を開くための信号が出力されているので、制御弁１２が開かれ、吸気通路１０に導入された空気が直接下流側に流れ、スロットル弁１３の開度に応じてサージタンク１４に供給され、該サージタンク１４から独立吸気通路１５…１５を介して各気筒＃１〜＃４の燃焼室に導入される。このとき、図３に示すように、自然吸気のみによって、高回転で比較的大きなエンジントルクを出力する出力特性が得られる。

また、過給領域では、エンジンコントロールユニット１００から制御弁１２を閉じるための信号が出力されているので、制御弁１２が閉じられ、吸気通路１０に導入された空気が過給通路２０に導入される。このとき、電動過給機３０を作動させる信号が出力されているので、過給通路２０に導入された空気は、電動過給機３０により吸引され、該過給機３０から過給通路２０の下流側に圧送される。そして、過給通路２０の下流側に圧送された空気が吸気通路１０に導入されて、該吸気通路１０の下流側に流れ、スロットル弁１３の開度に応じてサージタンク１４に供給され、該サージタンク１４から独立吸気通路１５…１５を介して各気筒＃１〜＃４の燃焼室に導入される。このとき、図３に示すように、過給によって、低回転側において自然吸気のみで得られる以上のエンジントルクを得ることが可能になる。

一方、前記電動過給機３０の定格出力時の消費電力は２ｋＷである。そして、図４に示すように、該電動過給機３０の消費電力の増加に比例して過給による発生トルクの向上効果が得られるが、消費電力が１ｋＷ付近を超えると、ノッキングの発生により、消費電力に比例する理論上の発生トルクに比べて得られる発生トルクは抑制される。

また、前記オルタネータ４１は、一定電力を発電するようになっており、この一定電力はエンジン回転数とオルタネータ４１の駆動による損失トルクとの積で表される。つまり、図５に示すように、エンジン回転数とオルタネータ損失トルクとは反比例の関係にあり、高回転時は損失トルクが小さく、低回転時は損失トルクが大きくなる。

そして、オルタネータ４１による発電時は、正味実トルクとして、前記発生トルクに対してオルタネータ損失トルクを引いたトルクが得られることになるが、この正味実トルクは、オルタネータ損失トルクないしエンジン回転数に応じて変化する。即ち、高回転時はオルタネータ損失トルクが小さいので得られる正味実トルクは大きいが、低回転時はオルタネータ損失トルクが大きいので得られる正味実トルクは小さくなる。

ところで、エンジンコントロールユニット１００には、電動過給機３０の消費電力とオルタネータ４１による発電の有無を制御する第１〜第３モードが設定されている。即ち、第１モードでは、オルタネータ４１による発電を行うと共に電動過給機３０を消費電力２ｋＷで作動させるように制御する。また、第２モードでは、オルタネータ４１による発電を停止させると共に電動過給機３０を消費電力１ｋＷで作動させるように制御する。さらに、第３モードでは、オルタネータ４１による発電を行うと共に電動過給機３０を消費電力１ｋＷで作動させるとように制御する。

ここで、エンジン回転数（１５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ）に応じて前記第１〜第３モード実行時に得られる増加トルクの特性を図６のグラフに示す。まず、回転数１５００ｒｐｍにおいては、第１モードで得られる増加トルクよりも第２モードで得られる増加トルクの方が大きくなっている。そして、回転数の上昇に伴って第１、第２モードで得られる増加トルクの差が小さくなり、２０００ｒｐｍを超えた付近の回転数Ｎｘで増加トルクが同一になる。そして、回転数Ｎｘから４０００ｒｐｍの範囲においては第１モードにおける増加トルクは第２モードにおける増加トルクよりも大きくなっている。また、第３モードで得られる増加トルクは、１５００〜４０００ｒｐｍに亘って前記第１、第２モードで得られる増加トルクよりも小さくなる。

次に、過給時の制御について図７のフローチャートに従って説明する。

まず、ステップＳ１で、各種信号の読み込みを行う。このとき、運転者のアクセルペダル５０ａの踏み込み量に応じてアクセル開度センサ５０により検出されたアクセル開度、エンジン回転数センサ５１により検出されたエンジン回転数、走行モード選択スイッチ５２による信号、電圧センサ５３による信号などが読み込まれる。

次に、ステップＳ２で、前記走行モード選択スイッチ５２により入力された信号に基いてパワー走行モードが選択されたか否かを判定する。パワー走行モードが選択されているときはステップＳ３に進み、前記ステップＳ１で読み込んだ電圧センサ５３による信号に基いてバッテリ４０の充電状態が良好であるか否か、即ちバッテリ４０が十分に充電された状態であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ３で、バッテリ４０の充電状態が良好であると判定されたときは、ステップＳ４に進み、エンジン回転数が所定回転数以下であるか否かを判定する。この所定回転数とは、図６で示した回転数Ｎｘとなる。

そして、ステップＳ４で、エンジン回転数が所定回転数よりも高いと判定されたときは、ステップＳ５に進み、第１モードの制御を行う。即ち、第１モードでは、電動過給機３０を消費電力２ｋＷで作動させると共に、オルタネータ４１による発電を行う。

また、ステップＳ４でエンジン回転数が所定回転数以下であると判定されたときは、ステップＳ６に進み、第２モードの制御を行う。即ち、第２モードでは、電動過給機３０を消費電力１ｋＷで作動させると共に、オルタネータ４１による発電を停止させる。このとき、増加トルクは、低回転において第１モードが実行されたときに得られる増加トルクよりも大きい。

一方、前記ステップＳ２で、パワー走行モードの非選択が判定されたとき、また、ステップＳ３で、バッテリ４０の充電状態が良好でない、即ちバッテリ４０の充電不足が判定されたときは、ステップＳ７に進み、第３モードの制御を行う。即ち、第３モードでは、電動過給機３０を消費電力１ｋＷで作動させると共に、オルタネータ４１による発電を行う。

以上のように、運転者が走行モード選択スイッチ５２をパワー走行モードに操作して、高出力が要求される運転状態であるときは、第１、第２モードのいずれかが選択されるので、第３モードでの運転に対して大きな増加トルクが得られる。

しかも、前述のように、エンジン回転数がＮｘ以下の低回転時では、第２モードで運転することによって第１モードでの運転に対して大きな増加トルクが得られると共に、消費電力を抑制することができる。また、エンジン回転数がＮｘ以上の高回転時では、第１モードで運転することによって、より大きな増加トルクが得られる。

また、運転者が走行モード選択スイッチ５２を通常走行モードに操作して、高出力が要求されていないときは、第３モードが選択され、消費電力に対してトルク増大作用が高い状態で運転するようになっているので、消費電力及びモータ３１の発熱を抑えつつ効率的にトルクを増大させることが可能である。

さらに、バッテリ４０の充電不足が検出されたときは、第３モードを選択して、オルタネータ４１による発電を行うので、バッテリ４０からの電力の持ち出しが抑制され、バッテリ上がりが防止される。

また、第１の実施の形態における他の制御例として、図８のフローチャートに示すものがある。なお、このフローチャートにおけるステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４〜Ｓ１７は、図７のフローチャートのステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４〜Ｓ７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ１３でバッテリ４０の充電状態が良好でないと判定されたとき、即ち、バッテリ４０の充電不足が判定されたときは、ステップＳ１５に進み、第１モードが実行される。また、ステップＳ１３でバッテリ４０の充電状態が良好であると判定されたときは、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかが選択されることになる。

この結果、バッテリ４０の充電不足が検出されたときは、第１モードが選択されるので、オルタネータ４１による発電が行われ、バッテリ４０からの電力の持ち出しが抑制されてバッテリ上がりが防止されると共に、パワー走行モードで要求される高トルクを得ることが可能になる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

この実施の形態では、図１で示した第１の実施の形態における構成から走行モード選択スイッチ５２を除いた構成になっており、同一の構成要素については同一の符号を付す。

そして、本実施の形態における過給時の制御を図９のフローチャートに従って説明する。なお、このフローチャートにおけるステップＳ２１、Ｓ２３〜Ｓ２７は、前記第１の実施の形態における図７のフローチャートにおけるステップＳ１、Ｓ３〜Ｓ７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ２２で、アクセル開度（アクセルペダル４０ａの踏込み量）の増加率が所定値以上か否かを判定する。アクセル開度の増加率が所定値以上であると判定されたときは、高出力が要求されるので、ステップＳ２３に進み、バッテリ４０の充電状態が良好であれば、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかでの運転が行われることになる。また、ステップＳ２２でアクセル開度の増加率が所定値未満のとき、或いはステップＳ２３でバッテリ４０の充電不足が検出されたときは、ステップＳ２７に進み、第３モードでの運転が行われる。

この結果、急加速時等の運転者によりアクセルペダル４０ａが大きく踏込まれ、高出力が要求されたときに、前記第１の実施の形態と同様の作用効果により、第１、第２モードのいずれかが選択され、高トルクを効率良く得ることができる。

なお、前記アクセル開度センサ５０は請求項３に記載のエンジンの過給装置における加速状態検出手段に相当する。

また、第２の実施の形態における他の制御例として、図１０のフローチャートに示すものがある。なお、このフローチャートにおけるステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４〜Ｓ３７は、図９のフローチャートのステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４〜Ｓ２７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ３３でバッテリ４０の充電状態が良好でないと判定されたとき、即ち、バッテリ４０の充電不足が判定されたときは、ステップＳ３５に進み、第１モードが実行される。また、ステップＳ３３でバッテリ４０の充電状態が良好であると判定されたときは、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかが選択されることになる。

この結果、バッテリ４０の充電不足が検出されたときは、第１モードが選択されるので、オルタネータ４１による発電が行われ、バッテリ４０からの電力の持ち出しが抑制されてバッテリ上がりが防止されると共に、急加速時などに、運転者によるアクセルペダル４０ａの踏込みにより要求される高トルクを得ることが可能になる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

この実施の形態では、図１で示した第１の実施の形態における走行モード選択スイッチ５２に代えて、ナビゲーションが備えられている。このナビゲーションは、高速道路のランプ部や坂道等の走行環境を検出することができ、エンジンコントロールユニット１００に信号を入力するようになっている。なお、同一の構成要素については、第１の実施の形態のものと同一の符号を付す。

そして、本実施の形態における過給時の制御を図１１のフローチャートに従って説明する。なお、このフローチャートにおけるステップＳ４１、Ｓ４３〜Ｓ４７は、前記第１の実施の形態における図７のフローチャートにおけるステップＳ１、Ｓ３〜Ｓ７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ４２で、ナビゲーションにより高速道路のランプ部や坂道等の高出力が要求される走行環境が検出されたときは、ステップＳ４３に進み、バッテリ４０の充電状態が良好であれば、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかの運転が行われることになる。また、ステップＳ４２で、高出力が要求される走行環境が検出されていないとき、或いはステップＳ４３でバッテリ４０の充電不足が検出されたときは、ステップＳ４７に進み、第３モードでの運転が行われる。

この結果、ナビゲーションにより高速道路のランプ部や坂道等の高出力が要求される走行環境が検出されたときに、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかが選択され、前記第１の実施の形態と同様の作用効果により、高トルクを効率良く得ることができる。なお、走行環境を検出する手段は、前記ナビゲーションに限らず、センサ等であってもよい。

なお、前記ナビゲーションは請求項６に記載のエンジンの過給装置における走行環境検出手段に相当する。

また、第３の実施の形態における他の制御例として、図１２のフローチャートに示すものがある。なお、このフローチャートにおけるステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５４〜Ｓ５７は、図１１のフローチャートのステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４４〜Ｓ４７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ５３でバッテリ４０の充電状態が良好でないと判定されたとき、即ち、バッテリ４０の充電不足が判定されたときは、ステップＳ５５に進み、第１モードが実行される。また、ステップＳ５３でバッテリ４０の充電状態が良好であると判定されたときは、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかが選択されることになる。

この結果、バッテリ４０の充電不足が検出されたときは、第１モードが選択されるので、オルタネータ４１による発電が行われ、バッテリ４０からの電力の持ち出しが抑制されてバッテリ上がりが防止されると共に、高速道路のランプ部や坂道等の高出力が要求される走行環境において要求される高トルクを得ることが可能になる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。

この実施の形態では、図１で示した第１の実施の形態における走行モード選択スイッチ５２に代えて、車両重量センサが備えられている。この車両重量センサは、車両の重量或いは重量変化を検出し、エンジンコントロールユニット１００に信号を入力するようになっている。なお、同一の構成要素については、第１の実施の形態のものと同一の符号を付す。

そして、本実施の形態における過給時の制御を図１３のフローチャートに従って説明する。なお、このフローチャートにおけるステップＳ６１、Ｓ６３〜Ｓ６７は、前記第１の実施の形態における図７のフローチャートにおけるステップＳ１、Ｓ３〜Ｓ７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ６２で、乗員数の増加或いは荷物積み込み等により前記車両重量センサにより所定値以上の車両重量が検出され、高出力が要求されるときは、ステップＳ６３に進み、バッテリ４０の充電状態が良好であれば、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかの運転が行われることになる。また、ステップＳ６２で、所定値以上の車両重量が検出されないとき、或いはステップＳ６３でバッテリ４０の充電不足が検出されたときは、ステップＳ６７に進み、第３モードでの運転が行われる。

この結果、車両重量が大きく、高出力が要求されるときは、第１、第２モードのいずれかが選択され、前記第１の実施の形態と同様の作用効果により、高トルクを効率良く得ることができる。なお、車両の重量変化を検出する手段としては前述のような車両重量センサに限らず、着座センサ、サスペンションのストロークを検出するセンサや、アクセル開度に対する加速度を検出することにより車両の重量変化を検出するものであってもよい。

なお、前記車両重量センサは請求項７に記載のエンジンの過給装置における車両重量検出手段に相当する。

また、第４の実施の形態における他の制御例として、図１４のフローチャートに示すものがある。なお、このフローチャートにおけるステップＳ７１、Ｓ７２、Ｓ７４〜Ｓ７７は、図１３のフローチャートのステップＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６４〜Ｓ６７と同様であるので、これらの説明は省略する。

即ち、ステップＳ７３でバッテリ４０の充電状態が良好でないと判定されたとき、即ち、バッテリ４０の充電不足が判定されたときは、ステップＳ７５に進み、第１モードが実行される。また、ステップＳ７３でバッテリ４０の充電状態が良好であると判定されたときは、エンジン回転数に応じて第１、第２モードのいずれかが選択されることになる。

この結果、バッテリ４０の充電不足が検出されたときは、第１モードが選択されるので、オルタネータ４１による発電が行われ、バッテリ上がりが防止されると共に、高出力が要求される車両重量が大きい状況において、要求される高トルクを得ることが可能になる。

本発明は、電気的に駆動される電動過給機を有するエンジンの過給装置に関し、自動車産業に広く好適である。

本発明の第１の実施の形態に係る吸気システムの全体図である。エンジンの運転領域を示す制御マップである。エンジンの出力特性の説明図である。電動過給機の消費電力に応じて得られる発生トルクの説明図である。一定発電量を得るときのエンジン回転数に対するオルタネータ損失トルクの説明図である。第１〜第３モードにおけるエンジン回転数に応じた増加トルクの説明図である。過給時の制御を示すフローチャートである。他の制御例を示すフローチャートである。第２の実施の形態に係る過給時の制御を示すフローチャートである。同他の制御例を示すフローチャートである。第３の実施の形態に係る過給時の制御を示すフローチャートである。同他の制御例を示すフローチャートである。第４の実施の形態に係る過給時の制御を示すフローチャートである。同他の制御例を示すフローチャートである。電動過給機の消費電力に応じて得られる発生トルクの説明図である。

符号の説明

１吸気システム
３０電動過給機
４０バッテリ
４１オルタネータ
５０アクセル開度センサ
５２走行モード選択スイッチ
５３電圧センサ
１００エンジンコントロールユニット

Claims

所定の過給領域で電動過給機を作動させるエンジンの過給装置において、
前記電動過給機は、エンジンにより駆動されるオルタネータの一定電力の発電電力に基いて駆動されるように構成されていると共に、
オルタネータによる発電を行い、かつ電動過給機を定格出力時の消費電力で作動させる第１モードと、オルタネータによる発電を停止させ、かつ電動過給機を前記定格出力時の消費電力よりも低い所定の消費電力で作動させる第２モードとのいずれかを選択する過給モード選択手段が備えられ、
該過給モード選択手段は、エンジン回転数が前記第１モードで得られるエンジンの増加トルクが前記第２モードで得られるエンジンの増加トルクよりも大きくなる所定回転数より高いときに第１モードを選択し、エンジン回転数が前記第１モードで得られるエンジンの増加トルクよりも前記第２モードで得られるエンジンの増加トルクが大きくなる前記所定回転数以下のときに第２モードを選択することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
前記過給モード選択手段は、オルタネータによる発電を行い、かつ電動過給機を前記所定の消費電力で作動させる第３モードを選択可能に構成され、
該過給モード選択手段は、エンジン回転数が所定回転数より高いときに第１モードを選択し、エンジン回転数が前記所定回転数以下のときに第２モードを選択する選択制御と、エンジン回転数に拘らず第３モードを選択する一定制御とのいずれかを所定の条件に基いて選択することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項２に記載のエンジンの過給装置において、
高出力が要求される運転状態か否かを判定する判定手段が備えられ、
前記過給モード選択手段は、該判定手段により高出力が要求される運転状態と判定されたときに、前記選択制御を選択することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
乗員の操作によりパワー走行モードと通常走行モードとを選択する走行モード選択手段が備えられ、
前記判定手段は、該走行モード選択手段によりパワー走行モードが選択されているときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
加速状態を検出する加速状態検出手段が備えられ、
前記判定手段は、該加速状態検出手段により所定の加速状態が検出されているときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
走行環境を検出する走行環境検出手段が備えられ、
前記判定手段は、該走行環境検出手段により高出力が要求される走行環境が検出されているときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
車両重量を検出する車両重量検出手段が備えられ、
前記判定手段は、該車両重量検出手段により所定値以上の車両重量が検出されたときに高出力が要求される運転状態と判定することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジンの過給装置において、
オルタネータにより発電された電力を蓄電するバッテリと、
該バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段とが備えられ、
前記過給モード選択手段は、該充電状態検出手段によりバッテリの充電不足が検出されたときに、第２モードの選択を抑制することを特徴とするエンジンの過給装置。