JPH06280595A

JPH06280595A - Ｔｃｇ制御装置

Info

Publication number: JPH06280595A
Application number: JP9372193A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Akiyama; 和成秋山
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＣＧ付エンジンの制御装置において、ＣＰＵ
の数を可及的に少なくしたＴＣＧ制御装置を提供するこ
と。【構成】タービンの回転速度に見合ったパルスを発振さ
せ、同時にこれをｎ分の１に分周する。タービンの１回
転中に発生する該分周されたパルスの計数値をラッチし
ておき、前記発振されたパルスをカウントしてこのカウ
ント値と前記ラッチされた値とを比較し、一致する度に
カウント値をクリアする。タービンの１回転中にこの一
致する回数を出力してこの一致数をＴＣＧの駆動信号と
する。この一致回数が前記ｎと相違すればＴＣＧの運転
を一時中止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンに付設される
ＴＣＧの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気ガスによりタービンを回
転し、その回転駆動力によりコンプレッサを回転させ、
該コンプレッサにより圧縮された新気をエンジンの吸気
として用いるいわゆるターボチャージャが知られてい
る。また、排気によるタービンの回転力がコンプレッサ
を駆動する力より大きい場合に、タービンから得られる
回転力を用いて発電を行ったり、またタービンから得ら
れる回転力が小さい時にモータによりコンプレッサの回
転を助成する、いわゆるＴＣＧ付エンジンも実用化され
ている。なお、ＴＣＧ付エンジンに関しては、例えば特
開平１ー１５５０２８号公報に詳細に記載されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】前記のＴＣＧ付エン
ジンは、エンジンの回転数、エンジン負荷状態など、エ
ンジンの動作状態をコンピュータ構成のコントローラが
把握し、エンジンの排気ガスによりコンプレッサが過回
転状態になるまえに、回転電機を発電機として作用させ
て、タービンに負荷を課し、タービンの過回転を防止す
る。またエンジンへの負荷が増加し、エンジン回転数が
減少し始めたような場合には、回転電機を電動機として
作用させ、コンプレッサの回転を助成し、エンジンに過
給を行って、その出力を増強する、というような動作を
繰り返しながら運転される。ところで回転電機を電動機
運転する場合には、前記コントローラがタービンまたは
コンプレッサの回転翼の回転数をポジションセンサにて
検知して基準位置信号を得て、この回転数を示す基準位
置信号を基準信号として、これから回転電機を電動機運
転するための交流信号を作成する。すなわち、上記ポジ
ションセンサからの基準位置信号がトリガとなって多相
交流の第１相目がスタートし、続いて所定の位相差をも
って他の相が次々とスタートするようになっている。と
ころが、このような従来装置においては、基準位置信号
から電動機を駆動するための交流信号を作成するだけで
１個のＣＰＵが使用され、全体を制御するＣＰＵと、交
流信号の位相制御を行うＣＰＵとを含めると、コントロ
ーラだけで合計３個のＣＰＵを必要とし、このため、制
御が分散し、またカウントしたデータを再度パルスに変
換する作業が入るため全体の精度が悪くなるし、トレー
ドオフがしっかりしていないため、システムの規模が大
きくなる。加えて、コストも高くなるという種々の欠点
があった。

【０００４】そこで、本発明は、上述のような従来技術
の欠点を改善しようとするものであり、その目的は、Ｔ
ＣＧ付エンジンの制御装置において、ＣＰＵの数を可及
的に少なくしたＴＣＧ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】上記のごとき発明の目的
を達成するために、本発明は、タービンの１回転毎にポ
ジション信号を出力するポジションセンサと、前記ポジ
ション信号の間隔からタービンの回転速度を検知する回
転速度検知手段と、前記回転速度検知手段により検知さ
れたタービン回転速度に相当する周波数のパルスを発振
するプログラマブル発振器と、該プログラマブル発振器
から発振された周波数をｎ分の１に分周する分周回路
と、前記分周回路で分周された数値のタービン１回転分
をタービン１回転の期間ラッチするラッチ回路と、前記
プログラマブル発振器から発振されたパルスの数をカウ
ントする主カウンタと、主カウンタとのカウント数値と
ラッチ回路にラッチされた数値とを比較する比較回路
と、比較回路で一致を見たとき主カウンタをクリアする
クリア手段と、比較回路で一致を見た一致信号をタービ
ンの１回転内でカウントして回転電機を駆動するパワー
部に駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、該カウン
ト数が前記ｎから外れた時パワー部への信号の送出を停
止する出力禁止手段と、を具備することを特徴とするＴ
ＣＧ制御装置を提供するものである。

【０００６】

【作用】タービンの回転速度に見合ったパルスを発振さ
せ、同時にこれをｎ分の１に分周する。タービンの１回
転中に発生する該分周されたパルスの計数値をラッチし
ておき、前記発振されたパルスをカウントしてこのカウ
ント値と前記ラッチされた値とを比較し、一致する度に
カウント値をクリアする。タービンの１回転中にこの一
致する回数を出力してこの一致数をＴＣＧの駆動信号と
する。この一致回数が前記ｎと相違すればＴＣＧの運転
を一時中止する。

【０００７】

【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す
構成ブロック図、図２は本実施例に用いるターボチャー
ジャの構成を示す断面図である。

【０００８】これらの図面において、１０１はエンジン
で、吸気管１１１を通じて吸入する空気と供給される燃
料との燃焼エネルギーによって図示していない車両を駆
動するものである。燃焼後の排気ガスは排気管１１２を
介してターボチャージャ１０２に供給されてタービン１
２１を回転駆動する。１２２はコンプレッサで、タービ
ン１２１の回転軸１２３に直結され、排気エネルギーに
より回転駆動されるタービン１２１のトルクにより空気
を圧縮するものであり、スクロール１２４を介して吸気
管１１１よりエンジンへの空気を過給するもので、コン
プレッサ１２２の作動によりエンジン出力を増大するよ
う構成されている。なお、１１３は過給気圧を検出する
ブースト圧センサで、吸気管１１１の内面に取付けられ
ており、１１４はエンジンの回転数を検出するエンジン
回転センサであり、これらのセンサからの信号は後述す
るコントローラに送信される。

【０００９】１０３は交流電動発電機からなる回転電機
であり、回転軸１２３にねじ１３４により固定された回
転子１３１と、ターボチャージャ１０２のハウジング１
２５の内壁に取付けられた固定子１３２とを有し、回転
子１３１は例えば永久磁石の界磁磁石を持ったを回転子
であり、固定子１３２と共に３相の同期回転電機を構成
している。そして、排気エネルギーによるタービン１２
１の駆動力にて十分なコンプレッサ１２２の過給作動が
得られないときは、回転電機１０３に電力を供給して力
行させることにより、コンプレッサ１２２の過給作動を
助勢させるものである。なお、１３３はポジションセン
サで、図２から明らかなように、永久磁石片１３５と検
出用のコイル１３６からなり、コンプレッサ１２２のブ
レードの回転を検出して回転電機１０３の回転数と基準
位置を検知するもので、検知したポジション信号ＰＳを
コントローラ１０６に送信する（このポジション信号Ｓ
Ｐはタービン回転の基準位置の信号すなわちタービン回
転パルスに代替する。）なお、図１にはポジションセン
サ１３３の詳細を示さず、ただ図式的にそのおおよその
設置位置を示している。１０４は排気管で、排気タービ
ン１０２から排出される排ガスを外部に放出するもので
ある。

【００１０】電力変換器１０５はバッテリ１０７からの
電力を入力して、回転電機１０３を力行せしめる所定の
交流電力に変換するとともに、回転電機１０３が発電動
作を行なっている時にはこの発電電力を整流してバッテ
リ１０７に蓄電するものである。そして、回転電機１０
３から出力される交流を整流する整流器、バッテリ１０
７の直流電力を所要周波数の交流電力に変換するインバ
ータなどの強電用機器を備えている。上記交流周波数の
制御指令はコントローラ１０６から行なうが、その詳細
は後に述べる。

【００１１】１０８はアクセルペダルで運転者の操作に
より、エンジン１０１への燃料供給量を制御するもので
あり、アクセルペダル１０８の踏込量を検出するアクセ
ルセンサ１８１が取付けられ、コントローラ１０６に検
出信号を送出する。

【００１２】コントローラ１０６はマイクロコンピュー
タからなり、演算処理を行う中央制御装置、演算結果や
制御プログラムなどを格納する各種メモリ、入／出力ポ
ートなどを備えており、前記のブースト圧センサ１１
３、エンジン回転センサ１１４ポジションセンサ１３
３、アクセルセンサ１８１などからの検出信号が入力さ
れると演算処理が行われ、制御プログラムにしたがっ
て、インバータ１０５に対して交流電力の周波数を変換
する制御指令を発するよう構成されている。

【００１３】図３は、上記コントローラ１０６の内部に
組み込まれたＴＣＧ制御装置の詳細を示すブロック図で
ある。図において、１は主カウンタであり、後に述べる
マイクロコンピュータから出力され、タービン１２１の
回転数に依存して出力するパルスをカウントする。２は
比較回路で、主カウンタ１のカウント数とデータラッチ
回路３にラッチされている数とを比較し、一致した時一
致出力を発生する。４はデータラッチ回路であり、マイ
クロコンピュータ５から出力されるデータをラッチし、
さらにラッチされたデータをラッチ回路３方向に出力す
る。５は１チップのマイクロコンピュータであり、制御
プログラムが記憶されているＲＯＭ、作業用ＲＡＭ、Ａ
／Ｄ変換器、などを装備している他、タービンが１回転
する間に出力されるパルスをカウントするカウンタ８を
内蔵している。６はプログラマブル発振器であり、前記
マイクロコンピュータ５からの指令２６により任意に発
振周波数を変更することができるものである。７は分周
回路であり、プログラマブル発振器６から出力される周
波数を６分の１に分周してその逓降された信号をマイク
ロコンピュータ５に送る。カウンタ８はタービン１２１
が１回転する間すなわちタービン回転パルスと次のター
ビン回転パルスとの間に、分周回路７から出力されるパ
ルスの数をカウントする。１１は出力カウンタ回路であ
り、比較回路２で一致を見た回数をカウントする。１２
は６ステップ変換回路であり、出力カウンタ回路１１で
計数されたデータをもとに、周知の６ステップパルスを
発生させる。２７はパワー部で、回転電機１０２を電動
機運転したり発電機運転したりを行うための、インバー
タ及びレギュレータ回路を内蔵している。

【００１４】次に本発明の動作を、図４に示すフロー図
を用いて説明する。タービンが回転すると、これの回転
に伴ってタービン回転パルス９がマイクロコンピュータ
５に入力される。この回転パルス９がマイクロコンピュ
ータ５に入力されると、図には示されていないが、これ
に内蔵されているクロック信号のタービン回転パルス間
の数によりタービンの回転数を検出する。そしてこのタ
ービンの回転数に比例した指令２６がプログラマブル発
振器６に発せられる。該プログラマブル発振器６はター
ビンの回転数に比例した周波数のパルスを発振する。こ
の周波数をｆとする。この信号は主カウンタ１に送られ
てカウントが始まるとともに、分周回路７に送られて６
分の１の周波数に逓降され、この１／６されたパルスは
カウンタ８に送られる。同時にステップ１において、タ
ービン回転パルス９がカウンタ８に入力されると、これ
がクリアされると同時に１／６されたパルスはカウンタ
８でカウントされ、次のタービン回転パルス９がくる迄
の計数値がバス１６を通ってラッチ回路４にラッチされ
る（ステップ２、３）。なお、タービンの初期位置とこ
れに連接されている回転電機の初期位置とが機械的にず
れている場合には、その初期設定された機械的なずれの
補正値だけカウンタ８から遅れてタービン回転位置補正
パルス１０が発せられるが、理想的にはこのようなずれ
がゼロであるとして考える、すなわち、タービン回転パ
ルスとタービン回転位置補正パルスとは同一のタイミン
グで発せられる（ステップ４）。

【００１５】このタービン位置回転補正パルス１０はＯ
Ｒ回路１３を通過して、主カウンタ１及び出力カウンタ
回路１１をクリアし（ステップ５、６）、該主カウンタ
１はプログラマブル発振器６からのパルスをカウントし
始める（ステップ８）。この時ラッチ回路４にラッチさ
れているデータはラッチ回路３にラッチされる（ステッ
プ７）。比較回路２では主カウンタ１の値とラッチ回路
３の値を比較し、一致した場合に一致出力１５を出力す
る（ステップ９）。このような比較は、ラッチ回路３の
数値が同じ間に主カウンタ１の計数値が６回繰り返し比
較が行われる。そして主カウンタ１がクリアされる毎に
一致出力１５が出力カウンタ回路１１に加えられて計数
されると同時にラッチ回路４のデータをラッチ回路３に
ラッチする（ステップ１０）。出力カウンタ回路１１は
一致出力１５をカウントしてこのカウント値を２４とし
て６ステップ変換回路１２に出力する（ステップ１
１）。６ステップ変換回路１２はカウントされた値を周
知の６ステップ出力に変換し、パワー部２７に出力する
（ステップ１２）。

【００１６】これまでの動作は、タービンの回転数が極
めて冗長的な場合の説明であるが、もし、回転数が急変
し、出力カウンタ回路１１のカウント値が６を越えた場
合には、図示はないが、マイクロコンピュータがこれを
検知して、６ステップ変換回路１２に対して、出力禁止
信号２５を発して、６ステップ変換回路１２の動作を一
次停止する。この動作により、タービンの異常な変動に
対してパワー部２７を保護することができる（ステップ
１３）。なお、図５に本実施例動作のタイムチャートを
示す。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、出力カウンタ回路カウント値によりタービンの回転
が急変したことを検知し、パワー部を一時動作停止させ
るので、マイクロコンピュータの演算処理を軽減するこ
とができる。また、マイクロコンピュータ内でタービン
の回転数を検知し、プログラマブル発振器の発振周波数
をタービンの回転数に依存せしめるように構成したの
で、従来のような回転数を管理するようなマイクロコン
ピュータを付設することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターボチャージャのブロック図

【図２】ターボチャージャの回転電機の断面図

【図３】本発明の一実施例の構成を示すブロック構成図

【図４】本発明の実施例の制御フローチャート

【図５】本発明の実施例のタイムチャート

【符号の説明】

１・・・・・主カウンタ２・・・・・比較回路３・・・・・ラッチ回路４・・・・・ラッチ回路５・・・・・マイクロコンピュータ６・・・・・プログラマブル発振器７・・・・・分周回路８・・・・・カウンタ１１・・・・出力カウンタ回路１２・・・・６ステップ変換回路２７・・・・パワー部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タービンの１回転毎にポジション信号を出
力するポジションセンサと、前記ポジション信号の間隔からタービンの回転速度を検
知する回転速度検知手段と、前記回転速度検知手段により検知されたタービン回転速
度に相当する周波数のパルスを発振するプログラマブル
発振器と、該プログラマブル発振器から発振された周波数をｎ分の
１に分周する分周回路と、前記分周回路で分周された数値のタービン１回転分をタ
ービン１回転の期間ラッチするラッチ回路と、前記プログラマブル発振器から発振されたパルスの数を
カウントする主カウンタと、主カウンタとのカウント数値とラッチ回路にラッチされ
た数値とを比較する比較回路と、比較回路で一致を見たとき主カウンタをクリアするクリ
ア手段と、比較回路で一致を見た一致信号をタービンの１回転内で
カウントして回転電機を駆動するパワー部に駆動信号を
供給する駆動信号供給手段と、該カウント数が前記ｎから外れた時パワー部への信号の
送出を停止する出力禁止手段と、を具備することを特徴
とするＴＣＧ制御装置。