エンジンの過給装置
【課題】 電動過給機を有するエンジンの過給装置において、バッテリの劣化が検出されたときに、劣化の更なる進行を抑制する。
【解決手段】 エンジン負荷が所定値以上の過給領域で電動過給機を作動させると共に、エンジン負荷が前記所定値未満の非過給領域で過給機を停止させ又は前記過給領域における回転数よりも低い所定の低回転数で過給機を作動させるように構成されたエンジンの過給装置であって、バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、該検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域における過給機の回転数を所定値上昇させる回転補正手段とを有することを特徴とする。
【解決手段】 エンジン負荷が所定値以上の過給領域で電動過給機を作動させると共に、エンジン負荷が前記所定値未満の非過給領域で過給機を停止させ又は前記過給領域における回転数よりも低い所定の低回転数で過給機を作動させるように構成されたエンジンの過給装置であって、バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、該検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域における過給機の回転数を所定値上昇させる回転補正手段とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
そして、この電動過給機を備えた吸気システムとして、例えば特許文献１には、電動過給機が配設された過給通路と、該過給通路における電動過給機の上、下流側に接続されて吸気制御弁が配設されたバイパス通路と、前記過給通路とバイパス通路との合流部から下流側に延びてスロットル弁が配設された合流通路とが設けられた吸気システムが開示されている。この吸気システムでは、エンジンの運転領域が高負荷側の所定の過給領域にあるときに、前記吸気制御弁を閉じた状態で電動過給機を作動させるようになっている。そして、エンジンの吸入空気量の制御は、従来通りスロットル弁の開度を制御することによって行われる。
【０００４】
一方、この種の電動過給機は、コンプレッサと該コンプレッサを駆動させるモータとを有し、該モータに対する供給電力に応じてコンプレッサの回転数が増減し、得られる過給圧が決定されることになる。ここで、特許文献２には、電動過給機への電力供給の制御に関する発明が開示されている。即ち、この特許文献２に記載の発明では、通常、電動過給機への供給電力は、過給時の目標過給圧と実過給圧との差に基づいて、圧力差が大きいときは供給電力を増加させるように過給圧のフィードバック制御が行われるようになっているが、過給開始時、つまりエンジンの運転状態が過給領域に突入した際に限っては、過給機に能力最大の電力を供給するように制御される。これによって、電動過給機の回転数を速やかに上昇させ、過給領域への突入時における過給圧の立ち上がりの応答性が確保されるようになっている。なお、その際に非過給領域でも制御応答性の確保のために過給機をごく低回転で作動させておく場合がある。以下の説明において、エンジンの運転領域が過給領域に突入した際に過給機に供給される電力を「突入電力」という。
【特許文献１】特開２００４−３４６９１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、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発電電力に基づいて駆動されるのが通例であるが、電動過給機の作動開始時、つまり停止又はごく低回転の状態から回転を上昇させるときに、応答性を確保するために大きな突入電力が要求される場合は、要求される電力をオルタネータからの供給電力では賄いきれず、バッテリからの電力の持ち出しが行われることになる。ここで、バッテリが長時間の使用等で劣化している場合に、このようにバッテリから電力の持ち出しが行われると、劣化が一挙に進行してしまい、例えばスタータを回すために比較的大電力が必要となるエンジン始動時などに影響が及ぶ可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、電動過給機を有するエンジンの過給装置において、バッテリの劣化が検出されたときに、劣化の更なる進行を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
まず、請求項１に記載の発明は、エンジン負荷が所定値以上の過給領域で電動過給機を作動させると共に、エンジン負荷が前記所定値未満の非過給領域で過給機を停止させ又は前記過給領域における回転数よりも低い所定の低回転数で過給機を作動させるように構成されたエンジンの過給装置であって、バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、該検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域における過給機の回転数を所定値上昇させる回転補正手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
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、前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、電動過給機に電力供給することにより非過給領域における過給機の回転数を上昇させると共に、回転数の上昇量をオルタネータの発電電力で賄える上昇量に設定することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３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、電動過給機が配設された過給通路と、該過給通路における電動過給機の上、下流側に接続されて吸気制御弁が配設されたバイパス通路と、前記過給通路とバイパス通路との合流部から下流側に延びてスロットル弁が配設された合流通路とを有し、前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域において前記スロットル弁を全開にした状態で前記吸気制御弁の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量を調整すると共に前記過給通路に空気を流し、過給機の回転数を上昇させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
まず、請求項１に記載の発明によれば、バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、回転補正手段により非過給領域における電動過給機の回転を、停止時の回転数ゼロ又は所定の低回転数の状態から所定値上昇させるので、運転状態が過給領域に移行した際に小さなエネルギで回転を上昇させることができる。この結果、突入電力が抑制され、バッテリの劣化の進行が抑制されることになる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリ劣化時の非過給領域における過給機の回転数の上昇が電力供給により行われ、このとき、回転数の上昇量がオルタネータの発電電力で補える上昇量に設定されているので、バッテリからの電力の持ち出しが回避され、充電放電によるバッテリの劣化の進行が抑制される。また、バッテリを充電するためのオルタネータの駆動が抑制されて、燃費の悪化が回避される。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ劣化時の非過給領域における過給機の回転数の上昇が過給通路に空気を流すことにより生じる過給機の自転により行われる。つまり、スロットル弁を全開にした状態で吸気制御弁の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量が調整されると共に過給通路に空気が流れることになる。この過給通路における空気の流れは、燃焼室で生じる吸気負圧が合流通路を介して過給通路に及び、該過給通路の上流側との圧力差により生じる。そして、この過給通路内の空気の流れにより過給機が自転することになり、過給領域に移行した際に、小さなエネルギで回転を上昇させることができるから、突入電力が抑制され、バッテリの劣化の進行が抑制されることになる。また、過給機の回転上昇に際して電力供給が行われないので、燃費の悪化が回避される利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１５】
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２を有し、該吸気通路２は、上流側でエアクリーナ１０に接続されて電動過給機１１が配設された過給通路２０と、該過給通路２０における過給機１１の上、下流側に接続されて吸気制御弁１２が配設されたバイパス通路２１と、過給通路２０と該バイパス通路２１とが合流した下流側に延びてスロットル弁１３が配設された合流通路２２と、該合流通路２２の下流側に形成されたサージタンク２３と、該サージタンク２３から各気筒＃１〜＃４に分岐する複数の独立吸気通路２４…２４とを有している。
【００１６】
前記電動過給機１１は、モータ１１ａに電力供給することによりコンプレッサ１１ｂが回転する構成であり、過給通路２０における該過給機１１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。なお、この過給機１１の定格出力時の消費電力は２ｋＷである。
【００１７】
また、電動過給機１１のモータ１１ａへの供給電流を制御する電動過給機ドライバ３０と、該ドライバ３０を介してモータ１１ａに電力供給するバッテリ３１及びオルタネータ３２とが備えられている。前記バッテリ３１は１４Ｖの電源であり、矢印Ａに示すように前記ドライバ３０に給電可能に接続されていると共に、前記オルタネータ３２で発電された電力を蓄電可能とされている。また、前記オルタネータ３２は、エンジンの駆動により電圧１４Ｖの発電を行うようになっており、矢印Ｂに示すように直接ドライバ３０に電力供給する一方、矢印Ｃに示すように該バッテリ３１に電力供給して充電するようになっている。
【００１８】
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、該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とが備えられている。
【００１９】
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４０ａの踏込み量を検出するアクセル開度センサ４０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４１からの信号、前記バッテリ３１の劣化状態を検出する電圧センサ４２、前記電動過給機１１のモータ１１ａの回転数を検出するモータ回転数センサ４３からの信号等が入力されるようになっている。なお、バッテリ３１の劣化状態を検出するものは前記電圧センサに限らず、クランキング時の電圧降下に応じてバッテリ３１の劣化を検出するものや、矢印Ｃ及び矢印Ｂで示されるライン上に電流センサを設けて充電時及び放電時の電流値を検出し、これらの電流値の関係によりバッテリ３１の劣化を検出するものであってもよい。
【００２０】
そして、前記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４４、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。
【００２１】
前記吸気システムコントローラ１０１は、吸気制御弁１２を開閉駆動する吸気制御弁アクチュエータ４５、前記電動過給機ドライバ３０などに制御信号を出力する。
【００２２】
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、アクセル開度及びエンジン回転数に応じて各運転領域が設定された制御マップが記憶されている。この制御マップは、低負荷側及び高回転側に非過給領域が設定され、高負荷低回転側に過給領域が設定されている。
【００２３】
非過給領域では、前記エンジンコントロールユニット１００は、前記スロットルアクチュエータ４４にスロットル弁１３の開度を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して前記吸気制御弁アクチュエータ４５に吸気制御弁１２を全開にする信号を出力する。また、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を介して前記電動過給機ドライバ３０に、前記モータ１１ａに微小な電流を供給するための信号を出力する。なお、前記スロットル弁１３は電子制御式のものであって、スロットル開度はアクセルペダル４０ａの踏込み量に必ずしも対応しない。
【００２４】
そして、過給領域では、前記エンジンコントロールユニット１００は、前記スロットルアクチュエータ４４にスロットル弁１３の開度を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して前記吸気制御弁アクチュエータ４５に吸気制御弁１２を全閉にする信号を出力する。また、この過給領域においては、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を介して電動過給機ドライバ３０に、以下の式１で表される電流を過給機１１に供給するようになっている。
供給電流＝ベース電流＋（目標回転数−実回転数）×ゲイン （式１）
【００２５】
ここで、ベース電流は、１ｋＷの電力供給を実現するために必要となる電流値である。また、アクセル開度とエンジン回転数とに応じて過給時における過給機１１の目標回転数が決定される。そして、この過給機１１の目標回転数から前記モータ回転数センサ４３により検出した実回転数を減算した値に所定のゲインを乗算した値を前記ベース電流に加算して、これをトータルの供給電流としている。
【００２６】
なお、前記電圧センサ４２は請求項１に記載のエンジンの過給装置におけるバッテリ劣化検出手段に相当し、前記エンジンコントロールユニット１００は同じく回転補正手段に相当する。
【００２７】
次に、前記吸気システム１の作用について説明する。
【００２８】
まず、エンジンの運転状態が非過給領域にあるときに、エンジンコントロールユニット１００から、スロットル弁１３を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して吸気制御弁１２を全開にする信号が出力されているので、吸気通路２に導入された空気は、バイパス通路２１を通って合流通路２２に至り、スロットル弁１３の開度に応じてエンジンに吸入されることになる。スロットル弁１３の開度は、アクセル開度及びエンジン回転数のパラメータに基づいて算出された目標トルクに対して、該目標トルクが得られるように吸入空気量を制御するようになっている。
【００２９】
また、この領域では、電動過給機１１への微小な電流の供給により、該過給機１１はアイドル回転（５０００ｒｐｍ）を維持するようになっている。このようにアイドル回転を行っておくことで、エンジンコントロールユニット１００がモータ１１ａの回転位相を常時認識することができるので、運転状態が過給領域に移行した際の過給機１１の制御の応答性が向上し、過給圧の立ち上がりの応答性が確保される。
【００３０】
この結果、図３に示すように、非過給領域においては、自然吸気のみにより高回転側で高トルクが得られるエンジン特性となる。
【００３１】
そして、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに、エンジンコントロールユニット１００から、スロットル弁１３を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して吸気制御弁１２を全閉にする信号が出力されているので、吸気通路２に導入された空気は、バイパス通路２１は通過できず、過給通路２０のみを通過可能となる。そして、電動過給機１１に前記式１で示された電力が供給され、過給通路２０に導入された空気が過給機１１の下流側に圧送されることになる。さらに、この圧送された空気が合流通路２２に導入され、スロットル弁１３の開度に応じてエンジンに吸入されることになる。
【００３２】
この結果、図３に示すように、過給領域においては、主に低回転側において自然吸気のみにより得られるトルク以上のトルクが得られることになる。
【００３３】
次に、図４に示すフローチャートに基づいて、この吸気システム１の制御について説明する。
【００３４】
まず、ステップＳ１で、各種信号の読み込みを行う。このとき、アクセル開度センサ４０により検出されたアクセル開度、エンジン回転数センサ４１により検出されたエンジン回転数、電圧センサ４２により検出されたバッテリ３１の充電量、モータ回転数センサ４３により検出されたモータ１１ａの回転数の信号などを入力する。
【００３５】
次に、ステップＳ２で、図２の制御マップに基づいて、運転状態が過給領域にあるか否かを判定する。運転状態が過給領域にあるときは、ステップＳ３で吸気制御弁１２を閉じると共に、ステップＳ４で過給機１１の目標回転数を設定する。そして、ステップＳ５で、過給機１１に供給すべき電流値の設定を行う。このとき設定される電流値は、前記式１により求められる。次に、ステップＳ６で、ステップＳ５で設定した電流を実際に過給機１１に供給する。
【００３６】
また、前記ステップＳ２で、運転状態が非過給領域にあると判定されたときは、ステップＳ７に進み、吸気制御弁１２を開くと共に、ステップＳ８でバッテリ３１が劣化しているか否かについての判定を行う。バッテリ３１の劣化は、前記ステップＳ１で検出されたバッテリ３１の電圧値に基づいて判定される。
【００３７】
ステップＳ８でバッテリ３１の劣化が検出されないときは、過給機１１の目標回転数をアイドル回転（５０００ｒｐｍ）に設定すると共に、ステップＳ１０で、このアイドル回転の回転数に応じた過給機１１への供給電流（例えば６Ａ）を設定し、ステップＳ６に進む。
【００３８】
また、バッテリ３１の劣化が検出されているときは、前記ステップＳ９のアイドル回転よりも高い過給機１１の目標回転数を設定し、ステップＳ１０へ進む。
【００３９】
前記ステップＳ９で設定される目標回転数は、アイドル回転に対して図５に示すような回転上昇量を加えた回転数となっている。即ち、バッテリ３１の劣化度合いが大きいほど、つまりバッテリ３１の電圧が低下しているほど、回転上昇量は大きくなるように設定される。しかし、バッテリ３１の劣化度合いが所定値Ｖ１以上、つまりバッテリ３１の電圧が所定値以下であることが検出されたときは、回転上昇量はΔＮ１で一定に設定される。この回転上昇量ΔＮ１は、オルタネータ３２の最大発電電力が供給されたときの回転上昇量である。このため、このステップＳ９の回転上昇に際してオルタネータ３２の発電電力のみが使用され、バッテリ３１からの電力の持ち出しは行われないことになる。
【００４０】
一方、図６のグラフに示すように、バッテリの劣化時は、非過給領域においてアイドル回転数（５０００ｒｐｍ）を例えば１５０００ｒｐｍに目標回転数を上昇補正する。この結果、目標回転数の上昇補正をしない場合に比べて、目標回転数（６００００ｒｐｍ）との差が小さくなるため、図７に示すように、過給圧の応答性を確保するために必要となる突入電流が抑制されることになる。なお、過給機１１が定常的に目標回転数で回転するときに過給機１１に供給される電流は、ベース電流Ｉ′のみとなる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態は、前記第１の実施の形態に対して、バッテリ３１の劣化時に行われる制御が異なるものである。
【００４２】
この実施の形態における制御を図８のフローチャートを用いて説明すると、まず、ステップＳ２１で各種信号の読み込みを行う。このとき、アクセル開度センサ４０により検出されたアクセル開度、エンジン回転数センサ４１により検出されたエンジン回転数、電圧センサ４２により検出されたバッテリ３１の充電量、モータ回転数センサ４３により検出されたモータ１１ａの回転数の信号などを入力する。そして、ステップＳ２２で、目標トルクの設定を行う。
【００４３】
次に、ステップＳ２３で、運転領域が過給領域にあるか否かの判定を行う。運転領域が過給領域にあるときは、ステップＳ２４に進み、過給機１１の過給用の目標回転数を設定する。そして、ステップＳ２５、２６で、吸気制御弁１２を閉じた状態でスロットル弁１３の開度を調整することにより、前記ステップＳ２２で設定した目標トルクを実現させる。
【００４４】
次に、ステップＳ２７で、過給機１１への供給電流の設定を行う。供給電流は、前記式１に示したように、前記ステップＳ２４で設定された目標回転数から実回転数を減算した値に所定のゲインを乗算した値にベース電流を加算することによって求められる。そして、ステップＳ２８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００４５】
また、前記ステップＳ２３で、運転状態が非過給領域にあると判定されたときはステップＳ２９に進み、過給機１１をアイドル回転させるための目標回転数を設定し、ステップＳ３０でバッテリ３１が劣化しているか否かの判定を行う。ここで、バッテリ３１が劣化していないときはステップＳ２８に進み、バッテリ３１が劣化しているときはステップＳ３１に進む。ステップＳ３１、Ｓ３２では、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を調整することにより、前記ステップＳ２２で設定した目標トルクを実現させる。次に、ステップＳ３３では、過給機１１への供給電力を、前記ステップＳ２９で求めたアイドル回転用の目標回転数に応じた微小なものに設定し、ステップＳ２８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００４６】
ここで、前記ステップＳ３１、３２において、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１３の開度の制御によるトルク制御が行われるので、図９に示すように、燃焼室の吸気負圧が合流通路２２を介して過給通路２０に及び、過給通路２０に空気の流れを発生させる。そして、この空気の流れにより過給機１１が自転し、アイドル回転（５０００ｒｐｍ）以上の回転数（例えば１５０００ｒｐｍ）で回転することになる。この結果、アイドル回転時と比べて目標回転数（６００００ｒｐｍ）に対する回転差が小さくなり、図１０に示すように突入電流が抑制されることになる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。この実施の形態は、前記第１、第２の実施の形態とは異なる制御マップを備え、バッテリ３１の劣化時にこの制御マップに基づいて制御を行うものである。
【００４８】
即ち、図１１に示すように、制御マップは、非過給領域内の低負荷側に第１領域が設定され、高負荷側に第２領域が設定されている。バッテリ３１の非劣化時は、前記第１、第２領域共に前述の非過給領域における制御が行われるが、バッテリ３１の劣化時は、第１、第２領域において異なる制御が行われる。
【００４９】
一方、この実施の形態における吸気システム１の制御を図１２のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートにおけるステップＳ４１〜Ｓ５０は、前記第２の実施の形態におけるフローチャートのステップＳ２１〜Ｓ３０と同様であるので、これらのステップについての説明は省略する。
【００５０】
即ち、ステップＳ５０でバッテリ３１の劣化が検出されたときは、ステップＳ５１に進み、運転状態が第１領域にあるか否かについての判定を行う。運転状態が第１領域なく、第２領域にあるときは、ステップＳ５２、Ｓ５３で、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を調整することにより、ステップＳ４２で設定した目標トルクを実現する。次に、ステップＳ５４に進み、目標回転数に応じた供給電流を設定する。このとき、過給機はステップＳ４９で目標回転数がアイドル回転用のものに設定されているので、微小な供給電流が設定されることになる。そして、供給電流設定後、ステップＳ４８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００５１】
また、ステップＳ５１で運転状態が第１領域にあることが判定されたときは、ステップＳ５５に進み、過給機１１の目標回転数を上昇補正する。ここでは、過給機１１の目標回転数が通常のアイドル回転における５０００ｒｐｍ以上の回転数に設定されることになる。そして、ステップＳ５６、５７で、吸気制御弁１２を閉じた状態でスロットル弁１３の開度を調整することによりトルク制御を行う。次に、ステップＳ５４に進み、目標回転数に応じた供給電流を設定することになるが、前記ステップＳ５５において過給機の目標回転数が上昇補正されているので、通常のアイドル回転における供給電流よりも大きな供給電流が設定される。そして、供給電流設定後、ステップＳ４８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００５２】
ところで、スロットル弁１３は過給通路２０とバイパス通路２１との合流部の下流側に延びる合流通路２２に配設されているので、過給通路２０及びバイパス通路２１から流入したトータルの空気量を制御することができるが、吸気制御弁１２はバイパス通路２１に配設されているので、過給通路２０を流れる空気を制御することがでず、前述のようにスロットル弁１３が全開にされた状態で吸気制御弁１２の開度を調節するように構成されている場合、吸入空気量を制御、ひいてはエンジンの負荷を制御できなくなる。
【００５３】
つまり、このように制御される非過給領域において、要求される空気量が少ない低負荷側では、吸気制御弁１２の開度を全閉にしても、過給通路２０を通る空気により要求される空気量以上の空気がエンジンに吸入されることがあり、エンジン負荷を下げることができない問題が生じる。
【００５４】
これに対し、本実施の形態では、バッテリ３１の劣化時において、運転状態が高負荷側の第２領域にあるときは、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を制御してトルク制御することにより過給機１１を自転させるが、低負荷側の第１領域にあるときは、過給機１１への供給電流を増加させることにより回転を上昇させるように制御される。この結果、低負荷側においてスロットル弁１３の制御により適正に吸入空気量が調整されることになるので、前述の空気量制御の問題が解消されると共に、第１、第２領域のいずれから過給領域に移行したときも回転上昇により突入電力が抑制される。
【００５５】
以上のように、バッテリ３１の劣化が進行していることが検出されたときに、非過給領域における電動過給機１１の回転が上昇されるので、運転状態が過給領域に移行した際に、小さなエネルギで回転を上昇させることができる。この結果、突入電力が抑制され、バッテリ３１の劣化の進行が抑制されることになる。
【００５６】
また、図５に示したように、バッテリ３１の劣化時における回転数の上昇量がオルタネータ３２の発電電力で補える上昇量に設定されているので、バッテリ３１からの電力の持ち出しが回避され、充電放電によるバッテリ３１の劣化の進行が抑制されると共に、バッテリ３１を充電するためのオルタネータ３２の駆動が抑制されて、燃費の悪化が回避される。
【００５７】
一方、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量が調整されると共に過給通路２０に空気が流れることになる。この過給通路２０における空気の流れは、燃焼室で生じる吸気負圧が合流通路２２を介して過給通路２０に及び、該過給通路２０の上流側との圧力差により生じる。そして、この過給通路２０内の空気の流れにより過給機１１が自転することになり、過給領域に移行した際に、小さなエネルギで回転を上昇させることができるから、突入電力が抑制され、バッテリ３１の劣化の進行が抑制されることになる。また、過給機１１の回転上昇に際して電力供給が行われないので、燃費の悪化が回避される利点もある。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】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。
【図２】エンジンの運転領域を示す制御マップである。
【図３】エンジンの出力特性の説明図である。
【図４】吸気システムの制御に係るフローチャートである。
【図５】バッテリの劣化度合いに対する過給機の回転上昇量のマップである。
【図６】電力供給開始時の過給機回転数の説明図である。
【図７】電力供給開始時の突入電流の説明図である。
【図８】第２の実施の形態の制御に係るフローチャートである。
【図９】同電力供給開始時の過給機回転数の説明図である。
【図１０】同電力供給開始時の突入電流の説明図である。
【図１１】第３の実施の形態における制御マップである。
【図１２】同制御に係るフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１ 吸気システム
１１ 電動過給機
１２ 吸気制御弁
１３ スロットル弁
２０ 過給通路
２１ バイパス通路
２２ 合流通路
４２ 電圧センサ
１００ エンジンコントロールユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
そして、この電動過給機を備えた吸気システムとして、例えば特許文献１には、電動過給機が配設された過給通路と、該過給通路における電動過給機の上、下流側に接続されて吸気制御弁が配設されたバイパス通路と、前記過給通路とバイパス通路との合流部から下流側に延びてスロットル弁が配設された合流通路とが設けられた吸気システムが開示されている。この吸気システムでは、エンジンの運転領域が高負荷側の所定の過給領域にあるときに、前記吸気制御弁を閉じた状態で電動過給機を作動させるようになっている。そして、エンジンの吸入空気量の制御は、従来通りスロットル弁の開度を制御することによって行われる。
【０００４】
一方、この種の電動過給機は、コンプレッサと該コンプレッサを駆動させるモータとを有し、該モータに対する供給電力に応じてコンプレッサの回転数が増減し、得られる過給圧が決定されることになる。ここで、特許文献２には、電動過給機への電力供給の制御に関する発明が開示されている。即ち、この特許文献２に記載の発明では、通常、電動過給機への供給電力は、過給時の目標過給圧と実過給圧との差に基づいて、圧力差が大きいときは供給電力を増加させるように過給圧のフィードバック制御が行われるようになっているが、過給開始時、つまりエンジンの運転状態が過給領域に突入した際に限っては、過給機に能力最大の電力を供給するように制御される。これによって、電動過給機の回転数を速やかに上昇させ、過給領域への突入時における過給圧の立ち上がりの応答性が確保されるようになっている。なお、その際に非過給領域でも制御応答性の確保のために過給機をごく低回転で作動させておく場合がある。以下の説明において、エンジンの運転領域が過給領域に突入した際に過給機に供給される電力を「突入電力」という。
【特許文献１】特開２００４−３４６９１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、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発電電力に基づいて駆動されるのが通例であるが、電動過給機の作動開始時、つまり停止又はごく低回転の状態から回転を上昇させるときに、応答性を確保するために大きな突入電力が要求される場合は、要求される電力をオルタネータからの供給電力では賄いきれず、バッテリからの電力の持ち出しが行われることになる。ここで、バッテリが長時間の使用等で劣化している場合に、このようにバッテリから電力の持ち出しが行われると、劣化が一挙に進行してしまい、例えばスタータを回すために比較的大電力が必要となるエンジン始動時などに影響が及ぶ可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、電動過給機を有するエンジンの過給装置において、バッテリの劣化が検出されたときに、劣化の更なる進行を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
まず、請求項１に記載の発明は、エンジン負荷が所定値以上の過給領域で電動過給機を作動させると共に、エンジン負荷が前記所定値未満の非過給領域で過給機を停止させ又は前記過給領域における回転数よりも低い所定の低回転数で過給機を作動させるように構成されたエンジンの過給装置であって、バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、該検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域における過給機の回転数を所定値上昇させる回転補正手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
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、前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、電動過給機に電力供給することにより非過給領域における過給機の回転数を上昇させると共に、回転数の上昇量をオルタネータの発電電力で賄える上昇量に設定することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３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、電動過給機が配設された過給通路と、該過給通路における電動過給機の上、下流側に接続されて吸気制御弁が配設されたバイパス通路と、前記過給通路とバイパス通路との合流部から下流側に延びてスロットル弁が配設された合流通路とを有し、前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域において前記スロットル弁を全開にした状態で前記吸気制御弁の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量を調整すると共に前記過給通路に空気を流し、過給機の回転数を上昇させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
まず、請求項１に記載の発明によれば、バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、回転補正手段により非過給領域における電動過給機の回転を、停止時の回転数ゼロ又は所定の低回転数の状態から所定値上昇させるので、運転状態が過給領域に移行した際に小さなエネルギで回転を上昇させることができる。この結果、突入電力が抑制され、バッテリの劣化の進行が抑制されることになる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリ劣化時の非過給領域における過給機の回転数の上昇が電力供給により行われ、このとき、回転数の上昇量がオルタネータの発電電力で補える上昇量に設定されているので、バッテリからの電力の持ち出しが回避され、充電放電によるバッテリの劣化の進行が抑制される。また、バッテリを充電するためのオルタネータの駆動が抑制されて、燃費の悪化が回避される。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ劣化時の非過給領域における過給機の回転数の上昇が過給通路に空気を流すことにより生じる過給機の自転により行われる。つまり、スロットル弁を全開にした状態で吸気制御弁の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量が調整されると共に過給通路に空気が流れることになる。この過給通路における空気の流れは、燃焼室で生じる吸気負圧が合流通路を介して過給通路に及び、該過給通路の上流側との圧力差により生じる。そして、この過給通路内の空気の流れにより過給機が自転することになり、過給領域に移行した際に、小さなエネルギで回転を上昇させることができるから、突入電力が抑制され、バッテリの劣化の進行が抑制されることになる。また、過給機の回転上昇に際して電力供給が行われないので、燃費の悪化が回避される利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１５】
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２を有し、該吸気通路２は、上流側でエアクリーナ１０に接続されて電動過給機１１が配設された過給通路２０と、該過給通路２０における過給機１１の上、下流側に接続されて吸気制御弁１２が配設されたバイパス通路２１と、過給通路２０と該バイパス通路２１とが合流した下流側に延びてスロットル弁１３が配設された合流通路２２と、該合流通路２２の下流側に形成されたサージタンク２３と、該サージタンク２３から各気筒＃１〜＃４に分岐する複数の独立吸気通路２４…２４とを有している。
【００１６】
前記電動過給機１１は、モータ１１ａに電力供給することによりコンプレッサ１１ｂが回転する構成であり、過給通路２０における該過給機１１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。なお、この過給機１１の定格出力時の消費電力は２ｋＷである。
【００１７】
また、電動過給機１１のモータ１１ａへの供給電流を制御する電動過給機ドライバ３０と、該ドライバ３０を介してモータ１１ａに電力供給するバッテリ３１及びオルタネータ３２とが備えられている。前記バッテリ３１は１４Ｖの電源であり、矢印Ａに示すように前記ドライバ３０に給電可能に接続されていると共に、前記オルタネータ３２で発電された電力を蓄電可能とされている。また、前記オルタネータ３２は、エンジンの駆動により電圧１４Ｖの発電を行うようになっており、矢印Ｂに示すように直接ドライバ３０に電力供給する一方、矢印Ｃに示すように該バッテリ３１に電力供給して充電するようになっている。
【００１８】
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、該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とが備えられている。
【００１９】
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４０ａの踏込み量を検出するアクセル開度センサ４０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４１からの信号、前記バッテリ３１の劣化状態を検出する電圧センサ４２、前記電動過給機１１のモータ１１ａの回転数を検出するモータ回転数センサ４３からの信号等が入力されるようになっている。なお、バッテリ３１の劣化状態を検出するものは前記電圧センサに限らず、クランキング時の電圧降下に応じてバッテリ３１の劣化を検出するものや、矢印Ｃ及び矢印Ｂで示されるライン上に電流センサを設けて充電時及び放電時の電流値を検出し、これらの電流値の関係によりバッテリ３１の劣化を検出するものであってもよい。
【００２０】
そして、前記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４４、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。
【００２１】
前記吸気システムコントローラ１０１は、吸気制御弁１２を開閉駆動する吸気制御弁アクチュエータ４５、前記電動過給機ドライバ３０などに制御信号を出力する。
【００２２】
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、アクセル開度及びエンジン回転数に応じて各運転領域が設定された制御マップが記憶されている。この制御マップは、低負荷側及び高回転側に非過給領域が設定され、高負荷低回転側に過給領域が設定されている。
【００２３】
非過給領域では、前記エンジンコントロールユニット１００は、前記スロットルアクチュエータ４４にスロットル弁１３の開度を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して前記吸気制御弁アクチュエータ４５に吸気制御弁１２を全開にする信号を出力する。また、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を介して前記電動過給機ドライバ３０に、前記モータ１１ａに微小な電流を供給するための信号を出力する。なお、前記スロットル弁１３は電子制御式のものであって、スロットル開度はアクセルペダル４０ａの踏込み量に必ずしも対応しない。
【００２４】
そして、過給領域では、前記エンジンコントロールユニット１００は、前記スロットルアクチュエータ４４にスロットル弁１３の開度を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して前記吸気制御弁アクチュエータ４５に吸気制御弁１２を全閉にする信号を出力する。また、この過給領域においては、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を介して電動過給機ドライバ３０に、以下の式１で表される電流を過給機１１に供給するようになっている。
供給電流＝ベース電流＋（目標回転数−実回転数）×ゲイン （式１）
【００２５】
ここで、ベース電流は、１ｋＷの電力供給を実現するために必要となる電流値である。また、アクセル開度とエンジン回転数とに応じて過給時における過給機１１の目標回転数が決定される。そして、この過給機１１の目標回転数から前記モータ回転数センサ４３により検出した実回転数を減算した値に所定のゲインを乗算した値を前記ベース電流に加算して、これをトータルの供給電流としている。
【００２６】
なお、前記電圧センサ４２は請求項１に記載のエンジンの過給装置におけるバッテリ劣化検出手段に相当し、前記エンジンコントロールユニット１００は同じく回転補正手段に相当する。
【００２７】
次に、前記吸気システム１の作用について説明する。
【００２８】
まず、エンジンの運転状態が非過給領域にあるときに、エンジンコントロールユニット１００から、スロットル弁１３を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して吸気制御弁１２を全開にする信号が出力されているので、吸気通路２に導入された空気は、バイパス通路２１を通って合流通路２２に至り、スロットル弁１３の開度に応じてエンジンに吸入されることになる。スロットル弁１３の開度は、アクセル開度及びエンジン回転数のパラメータに基づいて算出された目標トルクに対して、該目標トルクが得られるように吸入空気量を制御するようになっている。
【００２９】
また、この領域では、電動過給機１１への微小な電流の供給により、該過給機１１はアイドル回転（５０００ｒｐｍ）を維持するようになっている。このようにアイドル回転を行っておくことで、エンジンコントロールユニット１００がモータ１１ａの回転位相を常時認識することができるので、運転状態が過給領域に移行した際の過給機１１の制御の応答性が向上し、過給圧の立ち上がりの応答性が確保される。
【００３０】
この結果、図３に示すように、非過給領域においては、自然吸気のみにより高回転側で高トルクが得られるエンジン特性となる。
【００３１】
そして、エンジンの運転状態が過給領域にあるときに、エンジンコントロールユニット１００から、スロットル弁１３を制御する信号、及び吸気システムコントローラ１０１を介して吸気制御弁１２を全閉にする信号が出力されているので、吸気通路２に導入された空気は、バイパス通路２１は通過できず、過給通路２０のみを通過可能となる。そして、電動過給機１１に前記式１で示された電力が供給され、過給通路２０に導入された空気が過給機１１の下流側に圧送されることになる。さらに、この圧送された空気が合流通路２２に導入され、スロットル弁１３の開度に応じてエンジンに吸入されることになる。
【００３２】
この結果、図３に示すように、過給領域においては、主に低回転側において自然吸気のみにより得られるトルク以上のトルクが得られることになる。
【００３３】
次に、図４に示すフローチャートに基づいて、この吸気システム１の制御について説明する。
【００３４】
まず、ステップＳ１で、各種信号の読み込みを行う。このとき、アクセル開度センサ４０により検出されたアクセル開度、エンジン回転数センサ４１により検出されたエンジン回転数、電圧センサ４２により検出されたバッテリ３１の充電量、モータ回転数センサ４３により検出されたモータ１１ａの回転数の信号などを入力する。
【００３５】
次に、ステップＳ２で、図２の制御マップに基づいて、運転状態が過給領域にあるか否かを判定する。運転状態が過給領域にあるときは、ステップＳ３で吸気制御弁１２を閉じると共に、ステップＳ４で過給機１１の目標回転数を設定する。そして、ステップＳ５で、過給機１１に供給すべき電流値の設定を行う。このとき設定される電流値は、前記式１により求められる。次に、ステップＳ６で、ステップＳ５で設定した電流を実際に過給機１１に供給する。
【００３６】
また、前記ステップＳ２で、運転状態が非過給領域にあると判定されたときは、ステップＳ７に進み、吸気制御弁１２を開くと共に、ステップＳ８でバッテリ３１が劣化しているか否かについての判定を行う。バッテリ３１の劣化は、前記ステップＳ１で検出されたバッテリ３１の電圧値に基づいて判定される。
【００３７】
ステップＳ８でバッテリ３１の劣化が検出されないときは、過給機１１の目標回転数をアイドル回転（５０００ｒｐｍ）に設定すると共に、ステップＳ１０で、このアイドル回転の回転数に応じた過給機１１への供給電流（例えば６Ａ）を設定し、ステップＳ６に進む。
【００３８】
また、バッテリ３１の劣化が検出されているときは、前記ステップＳ９のアイドル回転よりも高い過給機１１の目標回転数を設定し、ステップＳ１０へ進む。
【００３９】
前記ステップＳ９で設定される目標回転数は、アイドル回転に対して図５に示すような回転上昇量を加えた回転数となっている。即ち、バッテリ３１の劣化度合いが大きいほど、つまりバッテリ３１の電圧が低下しているほど、回転上昇量は大きくなるように設定される。しかし、バッテリ３１の劣化度合いが所定値Ｖ１以上、つまりバッテリ３１の電圧が所定値以下であることが検出されたときは、回転上昇量はΔＮ１で一定に設定される。この回転上昇量ΔＮ１は、オルタネータ３２の最大発電電力が供給されたときの回転上昇量である。このため、このステップＳ９の回転上昇に際してオルタネータ３２の発電電力のみが使用され、バッテリ３１からの電力の持ち出しは行われないことになる。
【００４０】
一方、図６のグラフに示すように、バッテリの劣化時は、非過給領域においてアイドル回転数（５０００ｒｐｍ）を例えば１５０００ｒｐｍに目標回転数を上昇補正する。この結果、目標回転数の上昇補正をしない場合に比べて、目標回転数（６００００ｒｐｍ）との差が小さくなるため、図７に示すように、過給圧の応答性を確保するために必要となる突入電流が抑制されることになる。なお、過給機１１が定常的に目標回転数で回転するときに過給機１１に供給される電流は、ベース電流Ｉ′のみとなる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態は、前記第１の実施の形態に対して、バッテリ３１の劣化時に行われる制御が異なるものである。
【００４２】
この実施の形態における制御を図８のフローチャートを用いて説明すると、まず、ステップＳ２１で各種信号の読み込みを行う。このとき、アクセル開度センサ４０により検出されたアクセル開度、エンジン回転数センサ４１により検出されたエンジン回転数、電圧センサ４２により検出されたバッテリ３１の充電量、モータ回転数センサ４３により検出されたモータ１１ａの回転数の信号などを入力する。そして、ステップＳ２２で、目標トルクの設定を行う。
【００４３】
次に、ステップＳ２３で、運転領域が過給領域にあるか否かの判定を行う。運転領域が過給領域にあるときは、ステップＳ２４に進み、過給機１１の過給用の目標回転数を設定する。そして、ステップＳ２５、２６で、吸気制御弁１２を閉じた状態でスロットル弁１３の開度を調整することにより、前記ステップＳ２２で設定した目標トルクを実現させる。
【００４４】
次に、ステップＳ２７で、過給機１１への供給電流の設定を行う。供給電流は、前記式１に示したように、前記ステップＳ２４で設定された目標回転数から実回転数を減算した値に所定のゲインを乗算した値にベース電流を加算することによって求められる。そして、ステップＳ２８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００４５】
また、前記ステップＳ２３で、運転状態が非過給領域にあると判定されたときはステップＳ２９に進み、過給機１１をアイドル回転させるための目標回転数を設定し、ステップＳ３０でバッテリ３１が劣化しているか否かの判定を行う。ここで、バッテリ３１が劣化していないときはステップＳ２８に進み、バッテリ３１が劣化しているときはステップＳ３１に進む。ステップＳ３１、Ｓ３２では、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を調整することにより、前記ステップＳ２２で設定した目標トルクを実現させる。次に、ステップＳ３３では、過給機１１への供給電力を、前記ステップＳ２９で求めたアイドル回転用の目標回転数に応じた微小なものに設定し、ステップＳ２８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００４６】
ここで、前記ステップＳ３１、３２において、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１３の開度の制御によるトルク制御が行われるので、図９に示すように、燃焼室の吸気負圧が合流通路２２を介して過給通路２０に及び、過給通路２０に空気の流れを発生させる。そして、この空気の流れにより過給機１１が自転し、アイドル回転（５０００ｒｐｍ）以上の回転数（例えば１５０００ｒｐｍ）で回転することになる。この結果、アイドル回転時と比べて目標回転数（６００００ｒｐｍ）に対する回転差が小さくなり、図１０に示すように突入電流が抑制されることになる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。この実施の形態は、前記第１、第２の実施の形態とは異なる制御マップを備え、バッテリ３１の劣化時にこの制御マップに基づいて制御を行うものである。
【００４８】
即ち、図１１に示すように、制御マップは、非過給領域内の低負荷側に第１領域が設定され、高負荷側に第２領域が設定されている。バッテリ３１の非劣化時は、前記第１、第２領域共に前述の非過給領域における制御が行われるが、バッテリ３１の劣化時は、第１、第２領域において異なる制御が行われる。
【００４９】
一方、この実施の形態における吸気システム１の制御を図１２のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートにおけるステップＳ４１〜Ｓ５０は、前記第２の実施の形態におけるフローチャートのステップＳ２１〜Ｓ３０と同様であるので、これらのステップについての説明は省略する。
【００５０】
即ち、ステップＳ５０でバッテリ３１の劣化が検出されたときは、ステップＳ５１に進み、運転状態が第１領域にあるか否かについての判定を行う。運転状態が第１領域なく、第２領域にあるときは、ステップＳ５２、Ｓ５３で、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を調整することにより、ステップＳ４２で設定した目標トルクを実現する。次に、ステップＳ５４に進み、目標回転数に応じた供給電流を設定する。このとき、過給機はステップＳ４９で目標回転数がアイドル回転用のものに設定されているので、微小な供給電流が設定されることになる。そして、供給電流設定後、ステップＳ４８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００５１】
また、ステップＳ５１で運転状態が第１領域にあることが判定されたときは、ステップＳ５５に進み、過給機１１の目標回転数を上昇補正する。ここでは、過給機１１の目標回転数が通常のアイドル回転における５０００ｒｐｍ以上の回転数に設定されることになる。そして、ステップＳ５６、５７で、吸気制御弁１２を閉じた状態でスロットル弁１３の開度を調整することによりトルク制御を行う。次に、ステップＳ５４に進み、目標回転数に応じた供給電流を設定することになるが、前記ステップＳ５５において過給機の目標回転数が上昇補正されているので、通常のアイドル回転における供給電流よりも大きな供給電流が設定される。そして、供給電流設定後、ステップＳ４８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００５２】
ところで、スロットル弁１３は過給通路２０とバイパス通路２１との合流部の下流側に延びる合流通路２２に配設されているので、過給通路２０及びバイパス通路２１から流入したトータルの空気量を制御することができるが、吸気制御弁１２はバイパス通路２１に配設されているので、過給通路２０を流れる空気を制御することがでず、前述のようにスロットル弁１３が全開にされた状態で吸気制御弁１２の開度を調節するように構成されている場合、吸入空気量を制御、ひいてはエンジンの負荷を制御できなくなる。
【００５３】
つまり、このように制御される非過給領域において、要求される空気量が少ない低負荷側では、吸気制御弁１２の開度を全閉にしても、過給通路２０を通る空気により要求される空気量以上の空気がエンジンに吸入されることがあり、エンジン負荷を下げることができない問題が生じる。
【００５４】
これに対し、本実施の形態では、バッテリ３１の劣化時において、運転状態が高負荷側の第２領域にあるときは、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を制御してトルク制御することにより過給機１１を自転させるが、低負荷側の第１領域にあるときは、過給機１１への供給電流を増加させることにより回転を上昇させるように制御される。この結果、低負荷側においてスロットル弁１３の制御により適正に吸入空気量が調整されることになるので、前述の空気量制御の問題が解消されると共に、第１、第２領域のいずれから過給領域に移行したときも回転上昇により突入電力が抑制される。
【００５５】
以上のように、バッテリ３１の劣化が進行していることが検出されたときに、非過給領域における電動過給機１１の回転が上昇されるので、運転状態が過給領域に移行した際に、小さなエネルギで回転を上昇させることができる。この結果、突入電力が抑制され、バッテリ３１の劣化の進行が抑制されることになる。
【００５６】
また、図５に示したように、バッテリ３１の劣化時における回転数の上昇量がオルタネータ３２の発電電力で補える上昇量に設定されているので、バッテリ３１からの電力の持ち出しが回避され、充電放電によるバッテリ３１の劣化の進行が抑制されると共に、バッテリ３１を充電するためのオルタネータ３２の駆動が抑制されて、燃費の悪化が回避される。
【００５７】
一方、スロットル弁１３を全開にした状態で吸気制御弁１２の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量が調整されると共に過給通路２０に空気が流れることになる。この過給通路２０における空気の流れは、燃焼室で生じる吸気負圧が合流通路２２を介して過給通路２０に及び、該過給通路２０の上流側との圧力差により生じる。そして、この過給通路２０内の空気の流れにより過給機１１が自転することになり、過給領域に移行した際に、小さなエネルギで回転を上昇させることができるから、突入電力が抑制され、バッテリ３１の劣化の進行が抑制されることになる。また、過給機１１の回転上昇に際して電力供給が行われないので、燃費の悪化が回避される利点もある。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】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。
【図２】エンジンの運転領域を示す制御マップである。
【図３】エンジンの出力特性の説明図である。
【図４】吸気システムの制御に係るフローチャートである。
【図５】バッテリの劣化度合いに対する過給機の回転上昇量のマップである。
【図６】電力供給開始時の過給機回転数の説明図である。
【図７】電力供給開始時の突入電流の説明図である。
【図８】第２の実施の形態の制御に係るフローチャートである。
【図９】同電力供給開始時の過給機回転数の説明図である。
【図１０】同電力供給開始時の突入電流の説明図である。
【図１１】第３の実施の形態における制御マップである。
【図１２】同制御に係るフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１ 吸気システム
１１ 電動過給機
１２ 吸気制御弁
１３ スロットル弁
２０ 過給通路
２１ バイパス通路
２２ 合流通路
４２ 電圧センサ
１００ エンジンコントロールユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン負荷が所定値以上の過給領域で電動過給機を作動させると共に、エンジン負荷が前記所定値未満の非過給領域で過給機を停止させ又は前記過給領域における回転数よりも低い所定の低回転数で過給機を作動させるように構成されたエンジンの過給装置であって、
バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、
該検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域における過給機の回転数を所定値上昇させる回転補正手段とを有することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、電動過給機に電力供給することにより非過給領域における過給機の回転数を上昇させると共に、回転数の上昇量をオルタネータの発電電力で賄える上昇量に設定することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
電動過給機が配設された過給通路と、該過給通路における電動過給機の上、下流側に接続されて吸気制御弁が配設されたバイパス通路と、前記過給通路とバイパス通路との合流部から下流側に延びてスロットル弁が配設された合流通路とを有し、
前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域において前記スロットル弁を全開にした状態で前記吸気制御弁の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量を調整すると共に前記過給通路に空気を流し、過給機の回転数を上昇させることを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項１】
エンジン負荷が所定値以上の過給領域で電動過給機を作動させると共に、エンジン負荷が前記所定値未満の非過給領域で過給機を停止させ又は前記過給領域における回転数よりも低い所定の低回転数で過給機を作動させるように構成されたエンジンの過給装置であって、
バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、
該検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域における過給機の回転数を所定値上昇させる回転補正手段とを有することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、電動過給機に電力供給することにより非過給領域における過給機の回転数を上昇させると共に、回転数の上昇量をオルタネータの発電電力で賄える上昇量に設定することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載のエンジンの過給装置において、
電動過給機が配設された過給通路と、該過給通路における電動過給機の上、下流側に接続されて吸気制御弁が配設されたバイパス通路と、前記過給通路とバイパス通路との合流部から下流側に延びてスロットル弁が配設された合流通路とを有し、
前記回転補正手段は、前記バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化が検出されたときに、非過給領域において前記スロットル弁を全開にした状態で前記吸気制御弁の開度を制御することにより、エンジンに吸入される空気量を調整すると共に前記過給通路に空気を流し、過給機の回転数を上昇させることを特徴とするエンジンの過給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−７１１３８（Ｐ２００７−７１１３８Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６０３３０（Ｐ２００５−２６０３３０）
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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