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】 運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機の通常時の作動電流よりも高い突入電流が供給され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、前記突入電流を低下させる電動過給機制御手段とを有する。
【解決手段】 運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機の通常時の作動電流よりも高い突入電流が供給され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、前記突入電流を低下させる電動過給機制御手段とを有する。
【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。
【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流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、電動過給機への供給電流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流は、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流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流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、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高い供給電流を「突入電流」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流が要求される場合は、要求される電流をオルタネータからの供給電力では賄いきれず、バッテリからの電流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流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、運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機の通常時の作動電流よりも高い突入電流が供給され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、前記突入電流を低下させる電動過給機制御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、前記電動過給機制御手段は、突入電流を電動過給機の通常時の作動電流に該過給機の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定すると共に、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、前記付加電流を低下させることにより前記突入電流を低下させ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、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、過給によるエンジントルクの上昇の不足を抑制するトルク低下抑制手段を有することを特徴とする。
【００１１】
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、前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジンの制御量を出力増大方向に制御することを特徴とする。
【００１２】
なお、前記エンジンの制御量とは、スロットル開度や燃料噴射量などに相当する。
【００１３】
また、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、前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジン補機の作動を抑制することを特徴とする。
【００１４】
そして、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、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より駆動されると共に、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、前記トルク低下抑制手段は、オルタネータを停止させ、前記電動過給機制御手段は、オルタネータを作動させた状態で得られるエンジントルクと略同等のトルクが得られるように突入電流を低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
まず、請求項１に記載の発明によれば、まず、運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機に通常時（非突入時）の作動電流よりも高い突入電流が供給され、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。ここで、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は、電動過給機制御手段により前記突入電流が低下するように制御される。この結果、バッテリの劣化時に、バッテリから持ち出される電流が抑制されるので、バッテリの劣化の進行が抑制される。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、突入電流が、電動過給機の通常の作動電流に該過給機の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定されている。このように突入電流が設定されることにより、運転状態が過給領域に突入した直後の実回転数が小さいときに、実回転数と目標回転数との差が最も大きくなるので、付加電流が大きくなって、過給圧の立ち上がりの応答性が確保されることになる。ここで、バッテリの劣化時には、電動過給機制御手段により前記付加電流を低下させるので、バッテリから持ち出される電流が抑制され、バッテリの劣化の進行が抑制される。
【００１７】
一方、このように突入電流が低下されると、過給機の回転の立ち上がり、ないし過給圧の立ち上がりの応答性が低下するため、要求されるエンジントルクに対して得られるトルクが抑制されることになる。この結果、所望の加速感が得られないなどの走行性悪化の問題が生じうる。
【００１８】
これに対し、請求項３に記載の発明によれば、トルク低下抑制手段により、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制されるので、前記の走行性悪化が防止される。
【００１９】
そして、この請求項３に記載の発明におけるトルク低下抑制手段の具体的態様として、請求項４〜６に記載の発明がある。
【００２０】
まず、請求項４に記載の発明によれば、電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジンの制御量が出力増大方向に制御されるので、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。このとき、スロットル開度を増大補正し、或いは燃料噴射量を増大補正するなどによって、エンジンの出力が増大され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明によれば、電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジン補機が停止されるので、エンジンの負荷が低減され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。
【００２２】
そして、請求項６に記載の発明によれば、電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、オルタネータが停止されるので、エンジンの負荷が低減され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。さらに、オルタネータの作動時に通常の突入電流を供給したときに得られるエンジントルクと、オルタネータを停止した状態で得られるトルクとが略同一になるように突入電流の低下量が設定される。この結果、バッテリの劣化時には突入電流を低下させてバッテリの劣化の進行が抑制されると共に、バッテリの劣化状態に拘らず同等のエンジントルクが得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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は電圧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。
【００２７】
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。
【００２８】
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４２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）
【００３４】
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。
【００３５】
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は同じく電動過給機制御手段及び請求項３に記載のエンジンの過給装置におけるトルク低下抑制手段に相当する。
【００３６】
次に、前記吸気システム１の作用について説明する。
【００３７】
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されるようになっている。
【００３８】
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ようになっている。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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の電圧、モータ回転数センサ４３により検出されたモータ１１ａの回転数などの信号を入力する。
【００４４】
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に進み、前記ステップＳ１で検出したバッテリ３１の電圧値に基づいてバッテリ３１が劣化状態にあるか否かについて判定する。
【００４５】
そして、バッテリ３１が劣化状態にあるときは、ステップＳ５でゲインの値を増大させ、また、バッテリ３１が劣化状態にないときは、ステップＳ６でゲインの値を減少させて、ステップＳ７に進む。
【００４６】
ステップＳ７では、過給機１１への供給電流の設定を行う。この供給電流は、前記式１に示したように、目標回転数と実回転数との差にゲインを乗算したものをベース電流に加算して求められるが、このときのゲインが前記ステップＳ５又はＳ６で設定されたものとなる。したがって、バッテリ３１が劣化状態にあるときは、供給電流の値が小さくなり、バッテリ３１が劣化状態にないときは、供給電流の値が大きくなる。そして、ステップＳ７で設定された供給電流をステップＳ８で実際に過給機１１に供給する。
【００４７】
一方、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Ｓ９に進み、吸気制御弁１２を開くと共に、ステップＳ１０で、過給機１１への供給電流をアイドル回転用の微小な電流に設定し、ステップＳ８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００４８】
なお、前記ステップＳ４〜Ｓ６におけるバッテリ３１の劣化状態に応じたゲインの設定に際して、図５のマップに基づいてゲインを設定するようにしてもよい。即ち、このマップによると、劣化が進行しているほど、つまり電圧センサ４２により検出された電圧値が低いほどゲインの値が小さくなるように設定される。
【００４９】
また、図４のフローチャートによる主に電動過給機１１の制御と並行して、図６のフローチャートよるスロットル弁１３の制御が行われる。
【００５０】
このスロットル弁１３の制御は、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の電圧などの信号を入力する。
【００５１】
次に、ステップＳ２２で、前記ステップＳ２１で求めたアクセル開度などのパラメータに基づいて目標トルクを設定する。そして、この目標トルクに基づいて、ステップＳ２３で目標スロットル開度を設定する。そして、ステップＳ２４で、非過給領域から過給領域への移行後の所定期間内であるか否かの判定を行う。この所定期間は、図２の矢印Ｄに示すように運転状態が過給領域に突入した後、過給機１１の実回転が目標回転に達するまでの期間であり、この期間内であるときは、ステップＳ２５でバッテリ３１が劣化状態にあるか否かの判定を行う。ここで、バッテリ３１が劣化状態にあるときは、ステップＳ２６に進み、前記ステップＳ２３で設定されたスロットル開度に対する増大補正量を設定する。そして、ステップＳ２７で最終的なスロットル開度の設定を行い、ステップＳ２８で、このスロットル開度を実現すべくスロットルアクチュエータ４４に信号を出力する。
【００５２】
一方、前記ステップＳ２４で過給領域に移行して所定期間が経過した後であると判定されたとき、また、ステップＳ２５でバッテリ３１の劣化状態が検出されないときは、ステップＳ２９に進み、スロットル開度の増大補正量をゼロに設定する。そして、ステップＳ２７に進み、最終的なスロットル開度の設定を行うが、このときのスロットル開度は、前記ステップＳ２３で設定したスロットル開度と同一になる。
【００５３】
なお、前記ステップＳ２５、Ｓ２６、Ｓ２９におけるバッテリ３１の劣化状態に応じたスロットル開度の増大補正量の設定に際して、図７のマップに基づいて増大補正量を設定するようにしてもよい。即ち、このマップによると、劣化が進行しているほど、つまり電圧センサ４２により検出された電圧値が低いほどスロットル開度の増大補正量が大きくなるように設定される。
【００５４】
そして、図４に示した電動過給機１１の制御により、バッテリ３１の劣化時は、前記式１におけるゲインの値が小さくなるように制御されるので、突入電流が抑制されることになる。
【００５５】
ここで、突入電流は、前記ベース電流に相当する作動電流と、実回転数と目標回転数との差に応じて設定された付加電流とを加えたものとして設定される。付加電流は実回転数と目標回転数との差に前記ゲインを乗算したものであるから、ゲインが大きいほど値が大きくなる。このため、図８に示すように、前記ステップＳ５を経由してゲインが大きく設定されたときの付加電流Ａよりも、前記ステップＳ６を経由してゲインが小さく設定されたときの付加電流Ｂの値が小さくなり、突入電流としても小さくなる。また、突入電流が小さい場合は、過給機１１の実回転数の上昇が抑制されることになり、実回転数と目標回転数との差が緩やかに小さくなるため、過給機１１に供給される電流は緩やかに下降することになる。
【００５６】
一方、図９に示すように、ゲインを小さくして突入電流が抑制される結果、アイドル回転状態（５０００ｒｐｍ）から運転状態が過給領域に突入して目標回転数（６００００ｒｐｍ）に至るまでの時間が、ゲインが大きいときに比べて長くなる。過給機１１の回転数は、過給により得られる増加トルクに対応しており、突入電流が抑制されているときは、得られるトルクが抑制されることになる。
【００５７】
ここで、図１０に示すように、図６に示したスロットル弁１３の制御において、エンジントルクの上昇が不足する期間内（前記所定期間内）にあるときに、スロットル開度が増大補正されるので、得られるエンジントルクが増加し、突入電流を低下させたことによるトルクの不足が補われることになる。
【００５８】
また、このようなトルクの不足を補う手段として、パワー・ステアリング、オルタネータ、エアコン、冷却ファンなどのエンジン補機を停止させ、負荷を低減させるようにしてもよい。
【００５９】
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の劣化状態に応じた過給機１１の制御が異なるものであり、その制御を図１１のフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
まず、ステップＳ３１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の回転数などの信号を入力する。
【００６１】
次に、ステップＳ３２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Ｓ３３で吸気制御弁１２を閉じると共に、ステップＳ３４に進み、図２の矢印Ｄに示すように非過給領域から過給領域に突入した後の所定期間内にあるか否かについての判定を行う。そして、所定期間内にあるときは、ステップＳ３５で、前記ステップＳ３１で検出したバッテリ３１の電圧値に基づいてバッテリ３１が劣化状態にあるか否かについての判定を行う。
【００６２】
ステップＳ３５で、バッテリ３１が劣化状態にあると判定されたときは、ステップＳ３６で、過給機１１を０．７ｋＷの消費電力で作動させると共に、ステップＳ３７でオルタネータ３２を停止させる。なお、ステップＳ３５における過給機１１への供給電流の設定においては、前記式１におけるベース電流を０．７ｋＷの消費電力となる電流値に設定する。
【００６３】
一方、前記ステップＳ３２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Ｓ３８に進み、吸気制御弁１２を開く。さらに、ステップＳ３９で過給機１１を１ｋＷの消費電力で作動させると共に、ステップＳ４０でオルタネータ３２を作動させる。
【００６４】
また、ステップＳ３４で、所定期間経過後であることが判定されたとき、及び、ステップＳ３５でバッテリ３１の劣化状態が検出されないときは、ステップＳ３９に進む。
【００６５】
このような制御により、バッテリ３１の劣化時は、前記式１におけるベース電流の値が小さくなるように制御されるので、突入電流が抑制されることになる。
【００６６】
前述のように、突入電流は、前記ベース電流に相当する作動電流と、実回転数と付加電流を加えたものとして設定される。このため、図１２に示すように、前記ステップＳ３９を経由して過給機１１が１ｋＷ運転されるときの作動電流Ａよりも、前記ステップＳ３６を経由して過給機１１が０．７ｋＷ運転されるときの作動電流Ｂの値が小さくなり、突入電流としても小さくなる。
【００６７】
また、突入電流が小さい場合は、過給機１１の実回転数の上昇が抑制されることになり、実回転数と目標回転数との差が緩やかに小さくなるため、過給機１１に供給される電流は緩やかに下降することになる。
【００６８】
一方、図１３に示すように、０．７ｋＷ運転により突入電流が抑制される結果、アイドル回転状態（５０００ｒｐｍ）から運転状態が過給領域に移行して目標回転数（６００００ｒｐｍ）に至るまでの時間が、１ｋＷ運転時に比べて長くなる。過給機１１の回転数は、過給により得られる増加トルクに対応しており、突入電流が抑制されているときは、得られるトルクが抑制されることになる。
【００６９】
ここで、図１４に示すように、前記ステップＳ３７のように、０．７ｋＷ運転時、即ちエンジントルクの上昇が不足する前記所定期間内にあるときに、オルタネータ３２を停止させるので、該オルタネータ３２の負荷が低減され、突入電流を低下させたことによるトルクの不足が補われることになる。
【００７０】
また、図１１のフローチャートでは、バッテリ３１の劣化時の過給機１１の消費電力は０．７ｋＷとされているが、この電力は以下のように設定される。
【００７１】
図１５に示すように、電動過給機１１の消費電力の増加に比例して増加トルクが得られるが、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。このため、消費電力１ｋＷで過給機１１を作動させることにより、効率的な運転が可能であると共に、モータ１１ａの発熱が抑えられる利点がある。
【００７２】
また、オルタネータ３２による発電が行われているときに損失トルクが発生し、実質的に得られる正味実トルクは抑制される。このような過給機１１の特性によれば、点Ｘに示すようにオルタネータ３２による発電を行う状態で消費電力１ｋＷで過給機１１を作動させるときに得られるエンジントルクに対して、点Ｙに示すようにオルタネータ３２による発電を停止させた状態で消費電力０．７ｋＷで過給機１１を作動させることによって同等のエンジントルクが得られることになる。このように、バッテリ３１の劣化時の作動電流は、オルタネータを停止させたときに同一トルクが得られる値に設定される。
【００７３】
以上のように、前記第１、第２の実施の形態によれば、運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機１１に通常時（非突入時）の作動電流よりも高い突入電流が供給され、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。ここで、電圧センサ４２によりバッテリ３１の劣化が検出されたときは、前記突入電流が低下するように制御される。この結果、バッテリ３１の劣化時に、バッテリ３１から持ち出される電流が抑制されるので、バッテリ３１の劣化の進行が抑制される。
【００７４】
また、前記第１の実施の形態によれば、突入電流が、電動過給機１１の通常の作動電流に該過給機１１の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定されている。このように突入電流が設定されることにより、運転状態が過給領域に突入した直後の実回転数が小さいときに、実回転数と目標回転数との差が最も大きくなるので、付加電流が大きくなって、過給圧の立ち上がりの応答性が確保されることになる。ここで、バッテリ３１の劣化時には、前記付加電流を低下させるので、バッテリ３１から持ち出される電流が抑制され、バッテリ３１の劣化の進行が抑制される。
【００７５】
一方、このように突入電流が低下されると、過給機１１の回転の立ち上がり、ないし過給圧の立ち上がりの応答性が低下するため、要求されるエンジントルクに対して得られるトルクが抑制されることになる。この結果、所望の加速感が得られないなどの走行性悪化の問題が生じうる。
【００７６】
これに対し、前記第１、第２の実施の形態においては、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制されるようになっているので、前記の走行性悪化が防止される。
【００７７】
つまり、第１の実施の形態では、突入電流が低下されたときに、スロットル開度が増大補正されるので、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。このとき、燃料噴射量を増大補正してエンジンの出力を増大したり、エンジン補機を停止させるなどによって負荷を低減するようにしてもよい。
【００７８】
そして、第２の実施の形態では、突入電流が低下されたときに、オルタネータ３２が停止されるので、エンジンの負荷が低減され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。さらに、オルタネータ３２の作動時に通常の突入電流を供給したときに得られるエンジントルクと、オルタネータ３２を停止した状態で得られるトルクとが略同一になるように突入電流の低下量が設定される。この結果、バッテリ３１の劣化時には突入電流を低下させてバッテリ３１の劣化の進行が抑制されると共に、バッテリ３１の劣化状態に拘らず同等のエンジントルクが得られることになる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
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】
【００８０】
【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ゲインのマップである。
【図６】スロットル弁の制御に係るフローチャートである。
【図７】バッテリの劣化度合いに対するスロットル開度増大補正量のマップである。
【図８】ゲインの値に応じた突入電流の説明図である。
【図９】ゲインの値に応じた過給機回転数の説明図である。
【図１０】スロットル開度の制御に応じたエンジントルクの説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の吸気システムの制御に係るフローチャートである。
【図１２】作動電流の値に応じた突入電流の説明図である。
【図１３】過給機の消費電力に応じた過給機回転数の説明図である。
【図１４】オルタネータの制御に応じたエンジントルクの説明図である。
【図１５】過給機の特性の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 吸気システム
１１ 電動過給機
１３ スロットル弁
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。
【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流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、電動過給機への供給電流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流は、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流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流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、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高い供給電流を「突入電流」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流が要求される場合は、要求される電流をオルタネータからの供給電力では賄いきれず、バッテリからの電流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流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、運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機の通常時の作動電流よりも高い突入電流が供給され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、前記突入電流を低下させる電動過給機制御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、前記電動過給機制御手段は、突入電流を電動過給機の通常時の作動電流に該過給機の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定すると共に、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、前記付加電流を低下させることにより前記突入電流を低下させ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、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、過給によるエンジントルクの上昇の不足を抑制するトルク低下抑制手段を有することを特徴とする。
【００１１】
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、前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジンの制御量を出力増大方向に制御することを特徴とする。
【００１２】
なお、前記エンジンの制御量とは、スロットル開度や燃料噴射量などに相当する。
【００１３】
また、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、前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジン補機の作動を抑制することを特徴とする。
【００１４】
そして、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、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より駆動されると共に、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、前記トルク低下抑制手段は、オルタネータを停止させ、前記電動過給機制御手段は、オルタネータを作動させた状態で得られるエンジントルクと略同等のトルクが得られるように突入電流を低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
まず、請求項１に記載の発明によれば、まず、運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機に通常時（非突入時）の作動電流よりも高い突入電流が供給され、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。ここで、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は、電動過給機制御手段により前記突入電流が低下するように制御される。この結果、バッテリの劣化時に、バッテリから持ち出される電流が抑制されるので、バッテリの劣化の進行が抑制される。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、突入電流が、電動過給機の通常の作動電流に該過給機の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定されている。このように突入電流が設定されることにより、運転状態が過給領域に突入した直後の実回転数が小さいときに、実回転数と目標回転数との差が最も大きくなるので、付加電流が大きくなって、過給圧の立ち上がりの応答性が確保されることになる。ここで、バッテリの劣化時には、電動過給機制御手段により前記付加電流を低下させるので、バッテリから持ち出される電流が抑制され、バッテリの劣化の進行が抑制される。
【００１７】
一方、このように突入電流が低下されると、過給機の回転の立ち上がり、ないし過給圧の立ち上がりの応答性が低下するため、要求されるエンジントルクに対して得られるトルクが抑制されることになる。この結果、所望の加速感が得られないなどの走行性悪化の問題が生じうる。
【００１８】
これに対し、請求項３に記載の発明によれば、トルク低下抑制手段により、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制されるので、前記の走行性悪化が防止される。
【００１９】
そして、この請求項３に記載の発明におけるトルク低下抑制手段の具体的態様として、請求項４〜６に記載の発明がある。
【００２０】
まず、請求項４に記載の発明によれば、電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジンの制御量が出力増大方向に制御されるので、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。このとき、スロットル開度を増大補正し、或いは燃料噴射量を増大補正するなどによって、エンジンの出力が増大され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明によれば、電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジン補機が停止されるので、エンジンの負荷が低減され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。
【００２２】
そして、請求項６に記載の発明によれば、電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、オルタネータが停止されるので、エンジンの負荷が低減され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。さらに、オルタネータの作動時に通常の突入電流を供給したときに得られるエンジントルクと、オルタネータを停止した状態で得られるトルクとが略同一になるように突入電流の低下量が設定される。この結果、バッテリの劣化時には突入電流を低下させてバッテリの劣化の進行が抑制されると共に、バッテリの劣化状態に拘らず同等のエンジントルクが得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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は電圧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。
【００２７】
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。
【００２８】
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４２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）
【００３４】
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。
【００３５】
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は同じく電動過給機制御手段及び請求項３に記載のエンジンの過給装置におけるトルク低下抑制手段に相当する。
【００３６】
次に、前記吸気システム１の作用について説明する。
【００３７】
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されるようになっている。
【００３８】
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ようになっている。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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の電圧、モータ回転数センサ４３により検出されたモータ１１ａの回転数などの信号を入力する。
【００４４】
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に進み、前記ステップＳ１で検出したバッテリ３１の電圧値に基づいてバッテリ３１が劣化状態にあるか否かについて判定する。
【００４５】
そして、バッテリ３１が劣化状態にあるときは、ステップＳ５でゲインの値を増大させ、また、バッテリ３１が劣化状態にないときは、ステップＳ６でゲインの値を減少させて、ステップＳ７に進む。
【００４６】
ステップＳ７では、過給機１１への供給電流の設定を行う。この供給電流は、前記式１に示したように、目標回転数と実回転数との差にゲインを乗算したものをベース電流に加算して求められるが、このときのゲインが前記ステップＳ５又はＳ６で設定されたものとなる。したがって、バッテリ３１が劣化状態にあるときは、供給電流の値が小さくなり、バッテリ３１が劣化状態にないときは、供給電流の値が大きくなる。そして、ステップＳ７で設定された供給電流をステップＳ８で実際に過給機１１に供給する。
【００４７】
一方、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Ｓ９に進み、吸気制御弁１２を開くと共に、ステップＳ１０で、過給機１１への供給電流をアイドル回転用の微小な電流に設定し、ステップＳ８に進み、過給機１１に実際に電力供給を行う。
【００４８】
なお、前記ステップＳ４〜Ｓ６におけるバッテリ３１の劣化状態に応じたゲインの設定に際して、図５のマップに基づいてゲインを設定するようにしてもよい。即ち、このマップによると、劣化が進行しているほど、つまり電圧センサ４２により検出された電圧値が低いほどゲインの値が小さくなるように設定される。
【００４９】
また、図４のフローチャートによる主に電動過給機１１の制御と並行して、図６のフローチャートよるスロットル弁１３の制御が行われる。
【００５０】
このスロットル弁１３の制御は、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の電圧などの信号を入力する。
【００５１】
次に、ステップＳ２２で、前記ステップＳ２１で求めたアクセル開度などのパラメータに基づいて目標トルクを設定する。そして、この目標トルクに基づいて、ステップＳ２３で目標スロットル開度を設定する。そして、ステップＳ２４で、非過給領域から過給領域への移行後の所定期間内であるか否かの判定を行う。この所定期間は、図２の矢印Ｄに示すように運転状態が過給領域に突入した後、過給機１１の実回転が目標回転に達するまでの期間であり、この期間内であるときは、ステップＳ２５でバッテリ３１が劣化状態にあるか否かの判定を行う。ここで、バッテリ３１が劣化状態にあるときは、ステップＳ２６に進み、前記ステップＳ２３で設定されたスロットル開度に対する増大補正量を設定する。そして、ステップＳ２７で最終的なスロットル開度の設定を行い、ステップＳ２８で、このスロットル開度を実現すべくスロットルアクチュエータ４４に信号を出力する。
【００５２】
一方、前記ステップＳ２４で過給領域に移行して所定期間が経過した後であると判定されたとき、また、ステップＳ２５でバッテリ３１の劣化状態が検出されないときは、ステップＳ２９に進み、スロットル開度の増大補正量をゼロに設定する。そして、ステップＳ２７に進み、最終的なスロットル開度の設定を行うが、このときのスロットル開度は、前記ステップＳ２３で設定したスロットル開度と同一になる。
【００５３】
なお、前記ステップＳ２５、Ｓ２６、Ｓ２９におけるバッテリ３１の劣化状態に応じたスロットル開度の増大補正量の設定に際して、図７のマップに基づいて増大補正量を設定するようにしてもよい。即ち、このマップによると、劣化が進行しているほど、つまり電圧センサ４２により検出された電圧値が低いほどスロットル開度の増大補正量が大きくなるように設定される。
【００５４】
そして、図４に示した電動過給機１１の制御により、バッテリ３１の劣化時は、前記式１におけるゲインの値が小さくなるように制御されるので、突入電流が抑制されることになる。
【００５５】
ここで、突入電流は、前記ベース電流に相当する作動電流と、実回転数と目標回転数との差に応じて設定された付加電流とを加えたものとして設定される。付加電流は実回転数と目標回転数との差に前記ゲインを乗算したものであるから、ゲインが大きいほど値が大きくなる。このため、図８に示すように、前記ステップＳ５を経由してゲインが大きく設定されたときの付加電流Ａよりも、前記ステップＳ６を経由してゲインが小さく設定されたときの付加電流Ｂの値が小さくなり、突入電流としても小さくなる。また、突入電流が小さい場合は、過給機１１の実回転数の上昇が抑制されることになり、実回転数と目標回転数との差が緩やかに小さくなるため、過給機１１に供給される電流は緩やかに下降することになる。
【００５６】
一方、図９に示すように、ゲインを小さくして突入電流が抑制される結果、アイドル回転状態（５０００ｒｐｍ）から運転状態が過給領域に突入して目標回転数（６００００ｒｐｍ）に至るまでの時間が、ゲインが大きいときに比べて長くなる。過給機１１の回転数は、過給により得られる増加トルクに対応しており、突入電流が抑制されているときは、得られるトルクが抑制されることになる。
【００５７】
ここで、図１０に示すように、図６に示したスロットル弁１３の制御において、エンジントルクの上昇が不足する期間内（前記所定期間内）にあるときに、スロットル開度が増大補正されるので、得られるエンジントルクが増加し、突入電流を低下させたことによるトルクの不足が補われることになる。
【００５８】
また、このようなトルクの不足を補う手段として、パワー・ステアリング、オルタネータ、エアコン、冷却ファンなどのエンジン補機を停止させ、負荷を低減させるようにしてもよい。
【００５９】
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の劣化状態に応じた過給機１１の制御が異なるものであり、その制御を図１１のフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
まず、ステップＳ３１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の回転数などの信号を入力する。
【００６１】
次に、ステップＳ３２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Ｓ３３で吸気制御弁１２を閉じると共に、ステップＳ３４に進み、図２の矢印Ｄに示すように非過給領域から過給領域に突入した後の所定期間内にあるか否かについての判定を行う。そして、所定期間内にあるときは、ステップＳ３５で、前記ステップＳ３１で検出したバッテリ３１の電圧値に基づいてバッテリ３１が劣化状態にあるか否かについての判定を行う。
【００６２】
ステップＳ３５で、バッテリ３１が劣化状態にあると判定されたときは、ステップＳ３６で、過給機１１を０．７ｋＷの消費電力で作動させると共に、ステップＳ３７でオルタネータ３２を停止させる。なお、ステップＳ３５における過給機１１への供給電流の設定においては、前記式１におけるベース電流を０．７ｋＷの消費電力となる電流値に設定する。
【００６３】
一方、前記ステップＳ３２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Ｓ３８に進み、吸気制御弁１２を開く。さらに、ステップＳ３９で過給機１１を１ｋＷの消費電力で作動させると共に、ステップＳ４０でオルタネータ３２を作動させる。
【００６４】
また、ステップＳ３４で、所定期間経過後であることが判定されたとき、及び、ステップＳ３５でバッテリ３１の劣化状態が検出されないときは、ステップＳ３９に進む。
【００６５】
このような制御により、バッテリ３１の劣化時は、前記式１におけるベース電流の値が小さくなるように制御されるので、突入電流が抑制されることになる。
【００６６】
前述のように、突入電流は、前記ベース電流に相当する作動電流と、実回転数と付加電流を加えたものとして設定される。このため、図１２に示すように、前記ステップＳ３９を経由して過給機１１が１ｋＷ運転されるときの作動電流Ａよりも、前記ステップＳ３６を経由して過給機１１が０．７ｋＷ運転されるときの作動電流Ｂの値が小さくなり、突入電流としても小さくなる。
【００６７】
また、突入電流が小さい場合は、過給機１１の実回転数の上昇が抑制されることになり、実回転数と目標回転数との差が緩やかに小さくなるため、過給機１１に供給される電流は緩やかに下降することになる。
【００６８】
一方、図１３に示すように、０．７ｋＷ運転により突入電流が抑制される結果、アイドル回転状態（５０００ｒｐｍ）から運転状態が過給領域に移行して目標回転数（６００００ｒｐｍ）に至るまでの時間が、１ｋＷ運転時に比べて長くなる。過給機１１の回転数は、過給により得られる増加トルクに対応しており、突入電流が抑制されているときは、得られるトルクが抑制されることになる。
【００６９】
ここで、図１４に示すように、前記ステップＳ３７のように、０．７ｋＷ運転時、即ちエンジントルクの上昇が不足する前記所定期間内にあるときに、オルタネータ３２を停止させるので、該オルタネータ３２の負荷が低減され、突入電流を低下させたことによるトルクの不足が補われることになる。
【００７０】
また、図１１のフローチャートでは、バッテリ３１の劣化時の過給機１１の消費電力は０．７ｋＷとされているが、この電力は以下のように設定される。
【００７１】
図１５に示すように、電動過給機１１の消費電力の増加に比例して増加トルクが得られるが、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。このため、消費電力１ｋＷで過給機１１を作動させることにより、効率的な運転が可能であると共に、モータ１１ａの発熱が抑えられる利点がある。
【００７２】
また、オルタネータ３２による発電が行われているときに損失トルクが発生し、実質的に得られる正味実トルクは抑制される。このような過給機１１の特性によれば、点Ｘに示すようにオルタネータ３２による発電を行う状態で消費電力１ｋＷで過給機１１を作動させるときに得られるエンジントルクに対して、点Ｙに示すようにオルタネータ３２による発電を停止させた状態で消費電力０．７ｋＷで過給機１１を作動させることによって同等のエンジントルクが得られることになる。このように、バッテリ３１の劣化時の作動電流は、オルタネータを停止させたときに同一トルクが得られる値に設定される。
【００７３】
以上のように、前記第１、第２の実施の形態によれば、運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機１１に通常時（非突入時）の作動電流よりも高い突入電流が供給され、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。ここで、電圧センサ４２によりバッテリ３１の劣化が検出されたときは、前記突入電流が低下するように制御される。この結果、バッテリ３１の劣化時に、バッテリ３１から持ち出される電流が抑制されるので、バッテリ３１の劣化の進行が抑制される。
【００７４】
また、前記第１の実施の形態によれば、突入電流が、電動過給機１１の通常の作動電流に該過給機１１の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定されている。このように突入電流が設定されることにより、運転状態が過給領域に突入した直後の実回転数が小さいときに、実回転数と目標回転数との差が最も大きくなるので、付加電流が大きくなって、過給圧の立ち上がりの応答性が確保されることになる。ここで、バッテリ３１の劣化時には、前記付加電流を低下させるので、バッテリ３１から持ち出される電流が抑制され、バッテリ３１の劣化の進行が抑制される。
【００７５】
一方、このように突入電流が低下されると、過給機１１の回転の立ち上がり、ないし過給圧の立ち上がりの応答性が低下するため、要求されるエンジントルクに対して得られるトルクが抑制されることになる。この結果、所望の加速感が得られないなどの走行性悪化の問題が生じうる。
【００７６】
これに対し、前記第１、第２の実施の形態においては、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制されるようになっているので、前記の走行性悪化が防止される。
【００７７】
つまり、第１の実施の形態では、突入電流が低下されたときに、スロットル開度が増大補正されるので、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。このとき、燃料噴射量を増大補正してエンジンの出力を増大したり、エンジン補機を停止させるなどによって負荷を低減するようにしてもよい。
【００７８】
そして、第２の実施の形態では、突入電流が低下されたときに、オルタネータ３２が停止されるので、エンジンの負荷が低減され、過給によるエンジントルクの上昇の不足が抑制される。さらに、オルタネータ３２の作動時に通常の突入電流を供給したときに得られるエンジントルクと、オルタネータ３２を停止した状態で得られるトルクとが略同一になるように突入電流の低下量が設定される。この結果、バッテリ３１の劣化時には突入電流を低下させてバッテリ３１の劣化の進行が抑制されると共に、バッテリ３１の劣化状態に拘らず同等のエンジントルクが得られることになる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
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】
【００８０】
【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ゲインのマップである。
【図６】スロットル弁の制御に係るフローチャートである。
【図７】バッテリの劣化度合いに対するスロットル開度増大補正量のマップである。
【図８】ゲインの値に応じた突入電流の説明図である。
【図９】ゲインの値に応じた過給機回転数の説明図である。
【図１０】スロットル開度の制御に応じたエンジントルクの説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の吸気システムの制御に係るフローチャートである。
【図１２】作動電流の値に応じた突入電流の説明図である。
【図１３】過給機の消費電力に応じた過給機回転数の説明図である。
【図１４】オルタネータの制御に応じたエンジントルクの説明図である。
【図１５】過給機の特性の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 吸気システム
１１ 電動過給機
１３ スロットル弁
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】
運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機の通常時の作動電流よりも高い突入電流が供給され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、前記突入電流を低下させる電動過給機制御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、
前記電動過給機制御手段は、突入電流を電動過給機の通常時の作動電流に該過給機の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定すると共に、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、前記付加電流を低下させることにより前記突入電流を低下させ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、
前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、過給によるエンジントルクの上昇の不足を抑制するトルク低下抑制手段を有することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジンの制御量を出力増大方向に制御することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項５】
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジン補機の作動を抑制することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項６】
前記請求項３に記載の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発電電力により駆動されると共に、
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、
前記トルク低下抑制手段は、オルタネータを停止させ、
前記電動過給機制御手段は、オルタネータを作動させた状態で得られるエンジントルクと略同等のトルクが得られるように突入電流を低下させることを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項１】
運転状態が所定の過給領域に突入したときに、電動過給機の通常時の作動電流よりも高い突入電流が供給され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、前記突入電流を低下させる電動過給機制御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、
前記電動過給機制御手段は、突入電流を電動過給機の通常時の作動電流に該過給機の実回転数と目標回転数との差に応じた値の付加電流を加えた値に設定すると共に、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、前記付加電流を低下させることにより前記突入電流を低下させ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、
前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、過給によるエンジントルクの上昇の不足を抑制するトルク低下抑制手段を有することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジンの制御量を出力増大方向に制御することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項５】
前記請求項３に記載のエンジンの過給装置において、
前記トルク低下抑制手段は、前記電動過給機制御手段により突入電流が低下されたときに、エンジン補機の作動を抑制することを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項６】
前記請求項３に記載の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発電電力により駆動されると共に、
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、
前記トルク低下抑制手段は、オルタネータを停止させ、
前記電動過給機制御手段は、オルタネータを作動させた状態で得られるエンジントルクと略同等のトルクが得られるように突入電流を低下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１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−７７９４３（Ｐ２００７−７７９４３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６９４６４（Ｐ２００５−２６９４６４）
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【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２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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