JP6571172B2 - 電気コンプレッサ付きパワートレイン及び電気コンプレッサ付きパワートレインの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して熱機関（「内燃機関」とも呼ばれる）からの汚染排出物の処理に関する。

具体的には、本発明は、
− シリンダを画定し、クランクシャフトが設けられているエンジンブロック、
− シリンダ内に外気を取り入れる吸気ライン、
− 既燃ガスを処理する方法を備え、シリンダから既燃ガスを排出する排気ライン、
− 排気ラインに装着されたタービンと、吸気ラインに装着されたメインコンプレッサと、前記タービンをアンロードする手段とを備えるターボチャージャー、
− を備える熱機関、並びに
− 熱機関のクランクシャフトに連結され、蓄電池に接続された電気機械を含む、自動車用のパワートレインに関する。

本発明はまた、このタイプのパワートレインを制御する方法にも関する。

現在、法的枠組の規制がますます強くなる中で、また環境保護への要求によって、熱機関の動作を改良するための、とりわけ熱機関から大気中に排出される既燃ガスの中にある汚染成分の含有量を削減するための、技術的解決法が模索されている。

これらの汚染排出物を削減するため、熱機関は通例、既燃ガスを処理する手段を排気ライン内に有している。これらの手段は通例、触媒コンバーター、及び／または窒素酸化物トラップ、及び／または粒子フィルタの形態をとる。

触媒コンバーターや窒素酸化物トラップは、所与の温度範囲（通例１５０°Ｃから２５０°Ｃの間）で最適に稼働する。しかし、機関の始動直後の周辺温度においては、発揮される性能は非常に乏しい。結果として、大気中に放出される汚染物質のほとんどは、機関の冷間始動フェーズに続く何分かの間に排出される。

この触媒コンバーターまたは窒素酸化物トラップの性能を改良する１つの解決方法は、サイズを大きくすることによって、低温下での性能に基づいて設計することである。しかし、この種のコンポーネントの製造に用いられる貴重な材料の高コストを考慮すると、この方法で汚染排出物という事象を制限することは困難である。

さらに、窒素酸化物トラップまたは粒子フィルタは、窒素酸化物または微粒子で次第に詰まってくるように設計されている。

窒素酸化物の蓄積によってトラップの性能は低下し、微粒子の蓄積によって徐々に既燃ガスの放出が妨げられる。

排気ライン内に燃料を噴射することによって、窒素酸化物を削減し既燃ガスの温度を上昇させて、微粒子を燃焼させることで、これらのコンポーネントを再生させる既知の方法も存在する。

この再生は通例、機関の各サイクル内で余剰燃料をシリンダ内に噴射し、それによって既燃ガス内の未燃焼炭化水素の含有量を増加することで、実施される。このように、この燃料は、トラップ内に捕集されている窒素酸化物と反応させられ得る。この化学反応は高熱を伴うもので、既燃ガスが約６５０°Ｃという非常な高温でトラップを離れ、粒子フィルタに入るとすぐに、フィルタをブロックしている微粒子を燃焼させるという程である。

この方法の欠点は、過剰な燃料消費の原因となることであり、それは費用がかかることが分かっている。

さらに、文献ＦＲ２８１６６６４は、電動機モードと発電機モードのどちらでも動作可能な可逆電気機械に連結されたパワートレインを開示している。電気機械は、発電機モードでは、蓄電池に貯蔵される電流を供給するオルタネータであり、その一方電動機モードでは、蓄電池に貯蔵された電流によって電力供給され、パワートレインに追加のトルクを供給する。

この文献に記載されている方法は、次のとおりである。

再生中、最適な再生を保証する温度に既燃ガスが到達し得るように、熱機関から伝達されるトルクは、特定の値に設定されている。このトルクが、車両を所望の速度で推進するのに必要なトルクよりも大きい場合、可逆電気機械は発電機モードに入れられ、バッテリの再充電が可能になる。逆のケースでは、可逆電気機械は電動機モードに入れられ、駆動輪が所望のトルクを受け取ることが保証される。

この方法は、以下の２つの理由によって、完全に満足できるものではない。

第１の理由は、バッテリが満充電の場合、電気機械を発電機モードに入れることができず、熱機関が、車両を所望の速度で推進するのに必要なトルクよりも大きいトルクを伝達できないからである。

第２の理由は、熱機関によって伝達されるトルクを上昇させるために、シリンダ内に取り込む空気の圧力を上昇させるターボチャージャーが用いられるからである。このターボチャージャーを稼働させるためには、タービンを用い、それによって既燃ガスを膨張させることが必要である。この膨張は、既燃ガスの温度を、（望ましい上昇とは反対に）低下させる効果を有する。

先行技術が持つ上記の欠点を克服するため、本発明は、冒頭で規定されたパワートレインを提案する。このパワートレインでは、熱機関は、吸気ラインに装着されて前記蓄電池に接続された電動モータによって駆動される、電動コンプレッサもまた備えている。

本発明は、このパワートレインを制御する方法もまた提案する。この方法では、自動車を推進するのに必要な推進トルクと、既燃ガスの温度とが取得され、さらに、取得された温度が目標温度を下回る場合、
ａ）熱機関は、推進トルクよりも大きい熱トルクを発現させるように稼働させられ、
ｂ）電気機械は発電機モードで稼働させられ、それによって熱トルクと推進トルクとの差を吸収し、
ｃ）電動コンプレッサは、外気を圧縮するように稼働させられ、
ｄ）タービンは、アンロード手段を用いてアンロードされる。

したがって、本発明により、既燃ガスの温度が大幅に、及び／または急速に上げられる場合（例えば冷間始動または再生フェーズのとき）には、外気を圧縮するのに、好ましくは電動コンプレッサが用いられる。

さらにタービンがアンロードされるため、タービンは既燃ガスを膨張させないか、またはわずかな程度だけ膨張させ、それによってガスの温度が急上昇することが可能になる。

別の利点は、満充電の場合に、電動コンプレッサの使用によって蓄電池が放電され得ることである。したがって電気機械は発電機モードで稼働することができ、それによって、自動車を動かすのに必要なトルクよりも大きいトルクを発現させるように、熱機関を制御することが可能になる。したがって、既燃ガスの温度上昇は、より迅速に生起し得る。

本発明による制御方法の、この他の有利で非限定的な特徴は、以下のとおりである。
− 熱機関が冷間始動するとき、関連する目標温度は、処理手段の名目動作範囲の最低温度に等しく、
− 処理手段が再生中のとき、関連する目標温度は、再生性能が最適である温度に等しく、
− 取得された温度が目標温度以上である場合、熱機関は推進トルクよりも小さい熱トルクを発現させるように稼働させられ、且つ電気機械は、推進トルクと熱トルクとの差を補填するように電動機モードで稼働させられ、
− 蓄電池の充電レベルが取得され、電気機械は、前記充電レベルが所定の最低充電閾値を上回る場合にのみ電動機モードで稼働させられ、
− 外気圧縮設定点と共に蓄電池の充電レベルが取得され、前記充電レベルが所定の最低充電閾値を下回る場合、電動コンプレッサ及びメインコンプレッサは、前記圧縮設定点に到達するのに必要な仕事を共同で供給するように、同時に稼働させられ、
− 外気圧縮設定点が取得され、前記圧縮設定点が電動コンプレッサの能力を超過する場合、電動コンプレッサ及びメインコンプレッサは、前記圧縮設定点に到達するのに必要な仕事を共同で供給するように、同時に稼働させられる。

非限定的な例示として用意された添付の図面を参照しながら、以下の記載によって、本発明の本質及び利用が明らかにされる。

本発明によるパワートレインのブロック図である。 窒素酸化物トラップの再生性能とその温度との間の関係を示すグラフである。 本発明によるパワートレインの制御方法の種々のステップを示すフロー図である。

本書で用いられる用語「上流」及び「下流」は、大気からの外気の吸入地点から、大気への既燃ガスの出口までの、ガス流の方向に準じて使用される。

図１は、可逆電気機械９０に関連付けられた熱機関２（即ち「内燃機関」）、並びに熱機関２及び電気機械９０を制御するように適合されたコンピュータ１００を備える、自動車のパワートレイン１を概略的に示す。

熱機関２は、４つのシリンダ１１内に格納された４つのピストン（図示せず）に接続されたクランクシャフトが設けられた、エンジンブロック１０を備える。このケースでは、機関は、圧縮点火（ディーゼル）エンジンである。機関はまた、制御点火（ガソリン）エンジンでもあり得る。エンジンが有するシリンダの数は、もっと多くても少なくてもよい。

内燃機関２は、シリンダ１１の上流に、外気を大気から取り込み且つ空気分配装置２５に開口する吸気管２０を有し、空気分配装置２５は、エンジンブロック１０の４つのシリンダ１１のそれぞれに外気を分配するように配設される。

この吸気管２０は、外気の流れの方向に沿って、大気から取り込んだ外気を濾過するエアフィルタ２１、エアフィルタ２１によって濾過された外気を圧縮するメインコンプレッサ２２、この圧縮された外気を冷却するメインエアクーラー２３、及び、空気分配装置２５に入る外気流を制御する、吸気バルブ２４を備える。

熱機関２は、シリンダ１１に続いて、排気マニホールド８１（シリンダ１１内で既に燃焼したガスがその中へ通過する）から、既燃ガスが大気に排出される前に膨張するための排気消音器８７へと延びる、排気管８０を備える。熱機関２は、既燃ガスの流れの方向の順に、タービン８２、及び既燃ガス処理用の手段８３も、また備える。

タービン８２は、排気マニホールド８１から出る既燃ガスの流動によって回転され、単一のトランスミッションシャフトのような機械的連結手段を用いて、メインコンプレッサ２２を回転駆動するために使用され得る。

このケースでは、タービン８２をアンロードする手段もまた提供される。

このケースでは、これらのアンロード手段は、タービン８２のブレードの勾配を調整するステッピングモータによって形成される。前記勾配に応じて、既燃ガスの流動によってタービンブレードを回転駆動させることが可能であったりなかったりすることが分かる。

変形例では、アンロード手段は、タービンを短絡させる配線（一般的には「ウェイストゲート配線」として知られる）を含み得る。この配線は、タービンと並列に接続され、通過する既燃ガスの流動を調整するためのバルブが設けられている。

既燃ガス処理用の手段３３は、種々の形態を採り得る。このケースでは手段３３は、非限定的に、窒素酸化物トラップ８４とそれに続く粒子フィルタ８５とを備えていてよい。

ディーゼルエンジンのケースでは、手段３３は、例えば酸化触媒コンバーター及び、窒素酸化物用選択触媒還元装置（「ＳＣＲ」とも呼ばれる）もまた含み得る。

機関が制御点火タイプのもの（即ち、ガソリンエンジン）である場合、機関は、直噴エンジンであれば、粒子フィルタ機能を一体化している三元触媒コンバーターまたは、四元触媒コンバーターを含む可能性がより高い。

このケースでは、通常動作モードで、窒素酸化物を捕集するために窒素酸化物トラップ８４が用いられ得、既燃ガス中に浮遊する煤及び固形粒子を捕集するために粒子フィルタ８５が用いられ得る。

これら２つのコンポーネントの再生モード中、未燃焼炭化水素を既燃ガスと混合するための用意がなされ、これによって、炭化水素が窒素酸化物を水、二酸化炭素及び二酸化窒素に変換する。この発熱化学反応は、さらに、既燃ガスの温度上昇を可能にし、それによって、粒子フィルタ８５内に捕集された煤及び粒子を燃焼させる。

図１に示すように、必要に応じ、熱機関２は高圧既燃ガス再循環ラインもまた備え得る。それによって、機関からの汚染排出物の排出、特に窒素酸化物の排出を削減するため、排気ライン８０内に流入する既燃ガスの一部を採取し次いでシリンダ１１内に再噴射することが可能になる。

この再循環ラインは、「Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ − Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」を表す英語の略語に従って、一般にＥＧＲ−ＨＰライン４０と呼ばれている。再循環ラインは、排気マニホールド８１とタービン８２との間にある排気ライン８０上の地点から続いていて、吸気バルブ２４と空気分配装置２５との間で吸気ライン２０に開口している。

このＥＧＲ−ＨＰライン４０は、第２の冷却装置４２、続いて流動調整バルブ４１を備える。

必要に応じ、熱機関２は、低圧既燃ガス再循環ラインもまた備える。

この再循環ラインは、「Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ − Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」を表す英語の略語に従って、一般にＥＧＲ−ＬＰライン３０と呼ばれている。再循環ラインは、粒子フィルタ８５の出口にある排気ライン８０上の地点から続いていて、エアフィルタ２１とメインコンプレッサ２２との間で吸気ライン２０に開口している。

このＥＧＲ−ＨＰライン３０は、熱交換器３１、続いて流動調整バルブ３２を備える。

熱機関２はまた、燃料をシリンダ１１内に噴射する噴射ライン６０も備える。

この噴射ライン６０は、燃料をタンク６１から取り出し、次いで加圧下で分配レール６３に送達するように配設された、噴射ポンプ６２を備える。この噴射管６０は、４つの噴射装置６４をさらに備える。噴射装置６４の注入口は分配レール６３と連通し、その排出口は４つのシリンダ６１のそれぞれに開口している。

さらに、シリンダ内に噴射された一定量の空気及び燃料によって、熱機関２が（本書の残りの箇所で「熱トルクＣｔ」と呼ばれる）トルクを発現させることが可能になる。

可逆電気機械９０は、熱機関２のクランクシャフトに連結されている。

図１に示すように、電気機械９０は、スターターオルタネータによって形成されている。

このケースでは、電気機械９０は、ベルト９２によってエンジンブロック１０のクランクシャフトに直接連結されている。

変形例では、電気機械９０は、エンジンブロックに間接的に連結され得る。このように、電気機械９０は、ギアボックスのシャフトまたはパワートレイン１のアクセサリベルトのうちの１つに連結され得る。

連結の形態に関わらず、この電気機械９０は、コンピュータ１００によって制御される制御ユニット９１の制御下で、電動機モードまたは発電機モードのうちのどちらかで稼働可能である。

発電機モードでは、電気機械９０は、蓄電池５０内に貯蔵される電流を供給するオルタネータである。このモードでは、電気機械９０は、熱トルクＣｔから抵抗電気トルクＣｅを取り込む。

一方、電動機モードでは、電気機械９０は、蓄電池５０内に貯蔵された電流によって電気供給される。電気機械９０は、熱トルクＣｔに加算されて車両の車輪に伝達される、電気推進トルクＣｅを供給する。

本発明の有利な具体的特徴によると、熱機関２の吸気ライン２０は、エアフィルタ２１とメインエアクーラー２３との間に位置する電動コンプレッサ２６をさらに備える。

このケースでは、この電動コンプレッサ２６は、メインコンプレッサ２２の上流、且つ吸気ライン２０とＥＧＲ−ＬＰライン３０との交点の下流に位置している。

示されていない変形例では、電動コンプレッサ２６は、メインコンプレッサ２２の下流に位置していてよい。

どのような配置であれ、このケースでは、電動コンプレッサ２６は、電気機械９０が接続されているものと同じ蓄電池５０によって電流供給される電動モータによって、回転される。

パワートレイン１の様々な要素、とりわけタービン８２のブレードの勾配、噴射器６４、制御ユニット９１、及び電動コンプレッサ２６の電動モータを制御するため、プロセッサ（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）並びに、様々な入力及び出力インターフェースを備えるコンピュータ１００が設けられている。

コンピュータ１００は、入力インターフェースによって、熱機関２の動作に関する様々なセンサからの入力信号を受け取ることができる。

こうして、コンピュータ１００はランダムアクセスメモリ内に以下の要素を継続的に保存する。
− 熱機関２の速度Ｎ及び瞬間負荷、
− 排気ライン８０内の既燃ガスの温度（このケースでは、窒素酸化物トラップ８４と粒子フィルタ８５との間に設置されたセンサによる）、
− 既燃ガス内に存在する酸素分子の比率（このケースでは、粒子フィルタ８５の下流に設置されたプローブによる）、
− 粒子フィルタ８５の出力と入力との間の圧力差（このケースでは、このフィルタのすぐ上流とすぐ下流とに設置された２つのセンサによる）。

この負荷は、車両の駆動輪を駆動するために熱機関２によって供給される、（Ｎｍで表される）熱トルクＣｔに等しい。

速度Ｎは、クランクシャフト１２の回転速度に等しく、毎分回転数で表される。

テストベンチであらかじめ規定され読み取り専用メモリ内に保存されたマップによって、コンピュータ１００は、機関の各動作条件用の出力信号を生成することができる。

具体的には、このマップは、熱機関２によって供給される熱トルクＣｔが、窒素酸化物トラップ８４を通過する既燃ガスの速度Ｎ及び温度Ｂを測定することによって決定されることを可能にする。

このマップはまた、速度Ｎを測定することによって、及び目標温度θ_０が与えられることによって、窒素酸化物トラップ８４内で既燃ガスが目標温度θ_０に到達するために熱機関２によって供給されなければならない熱トルクＣ_ｔを決定することを可能にする。

このマップはまた、圧力設定点ＣＰ、即ち外気がシリンダ内に入る前に到達しなければならない圧力の値を決定するためにも用いられ得る。この圧力設定点ＣＰは、メインコンプレッサ２２のみによって到達され得るか、または電動コンプレッサ２６のみによって到達され得るか、または両方のコンプレッサを組み合わせて用いることによって到達され得る。

最後に、コンピュータ１００はその出力インターフェースによって、機関の様々な要素に対して出力信号を送信することが可能である。このように、コンピュータ１００は特に、外気の圧力が前記圧力設定点ＣＰと等しくなるようにして、タービン８２のブレードの方向と電動コンプレッサ２６の回転速度とを制御することが可能である。

通常、自動車の運転者がイグニッションをオンにすると、コンピュータ１００が起動されて電気機械９０及び燃料噴射装置６４を動作させ、それによって機関が始動する。

機関が始動すると、吸気ライン２０によって大気から取り入れられた外気がエアフィルタ２１で濾過され、必要に応じてＥＧＲ−ＬＰライン３０からの既燃ガスと混合され、必要に応じてメインコンプレッサ２２によって圧縮され、メインエアクーラー２３によって冷却され、必要に応じてＥＧＲ−ＨＰライン４０からの既燃ガスと混合され、次いでシリンダ１１内で燃焼される。
正常動作モードでは、電動コンプレッサ２６は、外気を圧縮するためには用いられない。

既燃ガスは、シリンダ１１を出ると、タービン８２内で膨張し、窒素酸化物トラップ８４内及び粒子フィルタ８５内で処理及び濾過され、次いで排気消音器８７内でさらに膨張した後に、大気中に放出される。

熱機関２は、このようにして自動車の駆動輪を駆動する熱トルクＣｔを生成し得る。

上記のように、電気機械９０は、自動車の駆動輪を駆動する電気トルクＣｅを生成するためか、または駆動輪の駆動から電気トルクＣｅを引き出すためか、のどちらにも用いられることができる。

運転者が自動車のアクセルペダル（図示せず）を踏下すると、この動きはコンピュータ１００によってトルク設定点Ｃに変換され、トルク設定点Ｃは車両の車輪に伝達される。このとき、トルク設定点Ｃは、熱トルクの形態か、または電気トルクの形態か、またはこの２つの組合せの形態によって取得され得る。全ての場合において、トルク設定点Ｃの値は、熱トルク値Ｃｔと電気トルク値Ｃｅとの代数和に等しくなければならず、後者は、電気機械９０の電動機モードにおいては正の値を取り、発電機モードにおいては負の値を取る。

既知の方法では、熱機関２（この場合はディーゼルエンジン）は、希薄混合気で駆動し、熱トルクＣｔを生成する。この熱トルクＣｔは、量がコンピュータ１００によって明確に規定され、比率が化学量論比よりも小さい外気（既燃ガスが加えられていてもよい）と燃料との混合物の、機関２内における燃焼に由来する。したがって、熱機関２は既燃ガス中にある窒素酸化物を排出する。

この排出を制限するために、窒素酸化物トラップ８４が用いられ得る。上記のように、窒素酸化物トラップ８４はシーケンシャルに動作する。

機関の正常動作モード、すなわち希薄混合気で駆動する場合において、窒素酸化物トラップは、熱機関２から排出される窒素酸化物の多かれ少なかれ主要な割合を、処理せずに貯蔵する。

再生モードでは（例えば、窒素酸化物トラップ８４または粒子フィルタ８５の最大貯蔵能力に到達したときには）、コンピュータ１００は、トラップ内に燃料を噴射することによってトラップが貯蔵能力を取り戻すという形態で、再生（すなわち「パージ」）のシーケンスを開始する。通常、シリンダ１１内に濃厚混合気を噴射することによって、燃料が窒素酸化物トラップ８４内に噴射される。熱トルクＣｔの生成には関与しない燃料は、こうしてシリンダ１１から出て窒素酸化物トラップ８４内に流入し、トラップ内の窒素酸化物を低減させる。

上記のように、この高熱化学反応は、粒子フィルタ８５を通過する既燃ガスの温度を上昇させるために用いられ得、それによってこのフィルタ内に捕集された煤粒子が燃焼され、その結果粒子フィルタ８５が貯蔵能力を回復することも可能になる。

窒素酸化物トラップ８４の再生は、効率εで行われる。図２に示すように、この効率εは、窒素酸化物トラップ８４を通過する既燃ガスの温度θの関数である。効率は、温度の特定の値θ_０の場合に最大になる。この温度は目標温度θ_０と呼ばれる。

したがって、目標温度θ_０と等しいか、少なくとも近接している温度において再生シーケンスを行うことが、有利である。これは、この温度において、窒素酸化物トラップ８４を再生させるのに必要な燃料の量が最小であり、車両の燃料消費を制限することが可能だからである。

この場合、この目標温度θ_０は、コンピュータ１００の読み出し専用メモリ内に保存された定数であると考えられる。変形形態では、目標温度θ_０は、例えば熱機関２の速度Ｎに依存する変数であることができる。その場合、その値はマップ内に保存される。

窒素酸化物トラップ８４及び粒子フィルタ８５の再生シーケンスは、以下のように実施される。

コンピュータ１００は、（フィルタの上流と下流とで測定した圧力の差を用いて）粒子フィルタ８５の目詰まり度を継続的にモニタリングし、（トラップの下流に置かれた酸素分子プローブを用いて）窒素酸化物トラップの目詰まり度を継続的にモニタリングする。

これらの目詰まり度の一方または他方が、読み出し専用メモリ内に保存された所定の閾値を超えた場合、コンピュータ１００は、窒素酸化物トラップ８４及び粒子フィルタ８５を再生させる。

図３は、本発明による再生方法の種々のステップを示す。

第１のステップ２００で、コンピュータ１００は、速度Ｎ、蓄電池５０の充電レベルＣＢ、及び窒素酸化物トラップ８４内の既燃ガスの温度θを測定する。コンピュータ１００はまた、アクセルペダルの踏下度合を考慮に入れながら、目標温度θ_０及び、車両の車輪に伝達されるトルク設定点Ｃを取得する。

第２のステップ３００で、コンピュータ１００は、読み出し専用メモリ内に保存されたマップによって、既燃ガスの目標温度θ_０への到達を可能にする最適熱トルクＣｔ_０を決定する。

ここで方法は、温度θが目標温度θ_０と比較される第１のテストステップ４００を含む。温度θが目標温度θ_０を下回る場合、方法は、第２のテストステップ５００を実行する。そうでない場合は、方法は第３のテストステップ７００を実行する。

温度の測定値θが目標温度θ_０を下回る場合には、目標温度に到達するために熱トルクＣｔを上昇させなければならないことが分かる。車両の必要分を超過する量の熱トルクは、ここで、電気機械９０によって吸収される。電気機械９０は、蓄電池５０を充電する。

反対に、温度θが目標温度θ_０を上回る場合には、目標温度に到達するために熱トルクＣｔを低下させなければならない。ついで、電気機械９０によって、蓄電池５０内に貯蔵されている電流を使用して、車両の必要を満たすための追加トルクが供給される。

最初に、温度の測定値θが目標温度θ_０を下回るケースを検討する。

第２のテストステップ５００で、コンピュータ１００は、充電池の充電レベルＣＢと最低充電閾値ＣＢｍｉｎとを比較する。最低充電閾値ＣＢｍｉｎは、それを下回っているときに中に貯蔵されている電流が使用されると蓄電池が損傷する危険がある値である。

充電レベルＣＢが最低充電閾値ＣＢｍｉｎを下回っているかまたは等しい場合、方法はステップ６００へと続く。そうでない場合は、方法は第４のテストステップ９００へと続く。

ステップ６００で、コンピュータ１００は、車輪に伝達されるトルク設定点Ｃよりも大きい最適熱トルクＣｔ_０で熱機関２を稼働させる。コンピュータ１００によって制御される制御ユニット９１は、電気機械９０を発電機モードで稼働させ、トルク設定点Ｃと最適熱トルクＣｔ_０との差に等しい負の電気トルクＣｅを引き出す。その結果、再生用に供給された余剰の燃料は失われず、蓄電池５０内に貯蔵される電気エネルギーに変換される。

このステップ６００では、電動コンプレッサ２６は静止したままである。メインコンプレッサ２２のみが、外気を圧縮するのに使用される。

第４のテストステップ９００で、コンピュータ１００は、外気の圧力設定点ＣＰと、メインコンプレッサ２２のみによって到達し得る最高圧力閾値ＣＰｍａｘとを比較する。

圧力設定点ＣＰが最高圧力閾値ＣＰｍａｘを下回っているかまたは等しい場合、方法はステップ９１０へと続く。そうでない場合は、方法はステップ９２０へと続く。

ステップ９１０及び９２０で、コンピュータ１００は、車輪に伝達されるトルク設定点Ｃよりも大きい最適熱トルクＣｔ_０で熱機関２を稼働させる。コンピュータ１００によって制御される制御ユニット９１は、電気機械９０を発電機モードで稼働させ、（ステップ６００のように）電気トルクＣｅを引き出す。

違いは、ステップ９１０では、タービン８２が完全にアンロードされ、それによって、圧力設定点ＣＰのレベルにまで外気を圧縮するために、電動コンプレッサ２６のみが使用されるという点である。

ステップ９２０では、電動コンプレッサ２６は、最大能力まで使用され、タービン８２は部分的にアンロードされる。それによって、メインコンプレッサ２２は外気の圧縮に関与する。したがってこのステップでは、圧縮設定点ＣＰのレベルへの外気の圧縮を可能にするのは、２つのコンプレッサの組合せである。

このステップ９１０、９２０では、余剰熱トルクＣｔによって、さらなる外気のシリンダ１１内への噴射が要求されることが分かる。本発明では、この目的のため、メインコンプレッサ２２は可能な限りわずかしか使用されない。なぜならばメインコンプレッサはタービン８２に連結されており、タービン８２が既燃ガスの膨張を引き起こす結果、既燃ガスの温度が低下し、所望の目的の達成が妨げられるからである。

また、ステップ９１０及び９２０で、コンピュータ１００が最適熱トルクＣｔ_０で熱機関２を稼働させ、制御ユニット９１が電気機械９０を発電機モードで稼働させ、電気トルクＣｅを引き出すことも分かる。

これは、蓄電池５０が満充電のときには不可能である。なぜなら、同時に電動コンプレッサ２６が蓄電池５０によって供給されているからである。この結果、バッテリを過充電する危険は存在しない。

電流が、蓄電池を通って流れず、電動コンプレッサ２６に供給される電流の強度を調節可能な制御ユニット９１を経由して、電気機械９０から電動コンプレッサに直接流れるように用意がなされてもよい。

ここで、第３のテストステップ７００が検討される。このテストステップ７００では、蓄電池５０の充電レベルＣＢが、最低充電閾値ＣＢｍｉｎと比較される。

充電レベルＣＢが最低充電閾値ＣＢｍｉｎを上回る場合、方法は、こちらもコンピュータ１００によって熱機関２が最適トルクＣ_０で稼働させられるステップ８００へと続く。ステップ６００との違いは、このトルクがトルク設定点Ｃを下回ることである。したがって、制御ユニット９１は、トルク設定点Ｃと熱トルクＣｔとの差に等しい正の電気トルクＣｅを供給することによって、電気機械９０を電動機モードで稼働させる。

蓄電池５０を余りにも速く放電させるのを避けるため、この場合には電動コンプレッサ２６を停止するように用意がなされてもよい。こうして、メインコンプレッサ２２のみが、外気を圧縮するのに使用される。変形形態では、タービン８２が既燃ガスを過剰に膨張させることを防ぐため、バッテリ充電量ＣＢが所定の許容可能閾値を上回る場合には、電動コンプレッサ２６を（単独でまたはメインコンプレッサ２２と組み合わせて）使用するように用意がなされてよい。

しかし、充電量ＣＢが最低充電閾値ＣＢｍｉｎを下回るかそれと等しい場合は、再生シーケンスが終了するまで何の行動も取られない。

本発明は、いかなる形でも記載され示された実施形態に限定されず、当業者は、本発明の原理に従って本発明を任意の形に変形することができる。

したがって、本発明はパワートレインの他の具体的な動作態様に完全に適用可能である。

例として、自動車が冷間始動するときには、窒素酸化物トラップ８４が最適に稼働しないことが知られている。これは、窒素酸化物トラップが所与の温度範囲内で動作するように設計されているからである。したがって、窒素酸化物トラップが効率的に窒素酸化物を捕集するには、この温度範囲の最低温度に到達するまで待機することが必要である。

窒素酸化物トラップをこの最低温度に到達させるため、上記のステップ４００及び下記のステップが実行され得る。なぜならば、目標温度θ_０は、この最低温度に等しいからである。

こうして、熱機関２は、車両の駆動輪を駆動するのに必要なトルクＣよりも大きい熱トルクＣｔを発現させるように稼働させられ、それによって既燃ガスの温度はより迅速に上昇し、窒素酸化物トラップ８４がより速く加熱される。ここで再び、タービン８２が既燃ガスを膨張させ冷却するのを防ぐため、及び蓄電池５０の充電レベルＣＢが最高充電閾値ＣＢｍａｘを超過しないことを保証するため、好ましくは電動コンプレッサ２６を使用して外気が冷却される。

Claims (4)

1. − シリンダ（１１）を画定し、クランクシャフトが設けられたエンジンブロック（１０）と、
   − 前記シリンダ（１１）に外気を取り入れる吸気ライン（２０）と、
   − 既燃ガスの処理手段（８３）を備え、前記シリンダ（１１）から前記既燃ガスを放出する排気ライン（８０）と、
   − 前記排気ライン（８０）内に装着されたタービン（８２）、前記吸気ライン（２０）内に装着されたメインコンプレッサ（２２）、及び前記タービン（８２）のアンロード手段を備えるターボチャージャーと
   − を備える熱機関（２）、並びに
   − 前記熱機関（２）の前記クランクシャフトに連結され、蓄電池（５０）に接続された電気機械（９０）
   を備える自動車用のパワートレイン（１）であって、
   前記熱機関（２）は、前記吸気ライン（２０）内に装着され、前記蓄電池（５０）に接続された電動モータによって駆動される電動コンプレッサ（２６）もまた備え、
   前記自動車を推進するのに必要な推進トルク（Ｃ）と、前記既燃ガスの温度（θ）とが取得され、取得された前記温度（θ）が目標温度（θ_０）を下回る場合であって、
   前記蓄電池（５０）の充電レベル（ＣＢ）が取得され、前記充電レベル（ＣＢ）が所定の最低充電閾値（ＣＢｍｉｎ）を下回るか等しい場合、
   ａ）前記熱機関（２）は、前記推進トルク（Ｃ）よりも大きい熱トルク（Ｃｔ）を発現させるように稼働させられ、
   ｂ）前記電気機械（９０）は発電機モードで稼働させられ、それによって前記熱トルク（Ｃｔ）と前記推進トルク（Ｃ）との差を吸収し、
   ｃ）前記メインコンプレッサ（２２）は、外気を圧縮するように稼働させられ、かつ
   ｄ）前記タービン（８２）は、前記アンロード手段を用いてアンロードされ、
   前記蓄電池（５０）の充電レベル（ＣＢ）が所定の最低充電閾値（ＣＢｍｉｎ）を上回る場合、
   外気が前記シリンダ（１１）内に入る前に到達しなければならない圧力の値である圧力設定点（ＣＰ）が取得され、
   前記圧力設定点（ＣＰ）が前記メインコンプレッサ（２２）によって到達し得る最高圧力閾値（ＣＰｍａｘ）を下回るか等しい場合には、前記タービン（８２）が完全にアンロードされ、前記圧力設定点（ＣＰ）のレベルまで外気を圧縮するために、前記電動コンプレッサ（２６）のみが使用され、
   前記圧力設定点（ＣＰ）が前記メインコンプレッサ（２２）の最高圧力閾値（ＣＰｍａｘ）を上回る場合には、前記圧力設定点（ＣＰ）のレベルまで外気を圧縮するために、前記メインコンプレッサ（２２）、前記タービン（８２）及び前記電動コンプレッサ（２６）が使用され、
   前記取得された前記温度（θ）が前記目標温度（θ_０）よりも高いかまたは等しい場合、
   − 前記熱機関（２）は前記推進トルク（Ｃ）よりも小さい熱トルク（Ｃｔ）を発現するように稼働させられ、
   − 前記電気機械（９０）は、前記推進トルク（Ｃ）と前記熱トルク（Ｃｔ）との差を補填するように電動機モードで稼働させられ、
   前記蓄電池（５０）の充電レベル（ＣＢ）が取得され、前記充電レベル（ＣＢ）が所定の最低充電閾値（ＣＢｍｉｎ）を上回る場合にのみ、前記電気機械（９０）が電動機モードで稼働させられることを特徴とする、パワートレイン（１）。
2. 前記排気ライン（８０）は前記既燃ガスの温度を感知する温度センサを備える、請求項１に記載のパワートレイン（１）。
3. 前記熱機関（２）が冷間始動されるとき、関連する前記目標温度（θ_０）が、前記処理手段（８３）の名目動作温度範囲の最低温度に等しい、請求項１に記載のパワートレイン。
4. 前記処理手段（８３）の再生中、関連する前記目標温度（θ_０）が、前記再生の効率が最適である温度に等しい、請求項１から３の何れか一項に記載のパワートレイン。
   

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