(57)【要約】【課題】  アイドリングストップ制御を行い、且つ電動モータ付きターボチャージャを搭載した自動車において、アイドリングストップ制御によるエンジン停止状態から発進する際の発進加速性能を向上させる。【解決手段】  アイドリングストップ制御によるエンジン１の停止中であって、オートマチックトランスミッションのシフトレバーが走行レンジに維持されている際、ターボユニット１１に組み込まれた電動モータ１１ｂを起動させ、この電動モータ１１ｂによってターボユニット１１を強制的に駆動させる。この状態から内燃機関始動条件が成立してエンジン１の始動動作が開始された場合、既にターボユニット１１は駆動しており、タービン・コンプレッサ１１ａには回転の慣性力が生じているため、自動車の発進時点での過給機の回転数の立ち上がりは迅速になり、良好な過給を行うことが可能であって、優れた発進加速性能が得られる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のアイドリングストップ条件が成立した際に内燃機関の駆動を停止するアイドリングストップ制御を行う自動車に搭載され且つ電動機による吸入空気の過給アシストが可能な電動機付き過給機の制御装置において、
上記アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中に、電動機によって過給機を駆動させる電動機制御手段を備えていることを特徴とする電動機付き過給機の制御装置。
【請求項２】
上記請求項１記載の電動機付き過給機の制御装置において、
電動機制御手段は、アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中であっても、「自動車が発進準備状態にない」場合には、電動機による過給機の駆動を行わないよう構成されていることを特徴とする電動機付き過給機の制御装置。
【請求項３】
上記請求項２記載の電動機付き過給機の制御装置において、
「自動車が発進準備状態にない」場合とは、オートマチックトランスミッション車にあっては、シフトレバーが走行レンジ位置にない状態であることを特徴とする電動機付き過給機の制御装置。
【請求項４】
上記請求項２記載の電動機付き過給機の制御装置において、
「自動車が発進準備状態にない」場合とは、マニュアルトランスミッション車にあっては、シフトレバーがニュートラル位置にあり且つクラッチペダルの踏み込み操作が解除されている状態であることを特徴とする電動機付き過給機の制御装置。
【請求項５】
上記請求項１〜４のうち何れか一つに記載の電動機付き過給機の制御装置において、
アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中における電動機制御手段による過給機の駆動回転数は、内燃機関のアイドリング運転時における過給機の回転数に相当するものに設定されていることを特徴とする電動機付き過給機の制御装置。
【請求項６】
上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載の電動機付き過給機の制御装置を備えた自動車であって、
アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中に、電動機によって過給機が駆動し、その後、内燃機関始動条件が成立した際に、電動機による過給機の駆動状態を維持したまま内燃機関の始動動作が開始されることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機（以下、電動モータという）の駆動力による過給アシストが可能な過給機（以下、ターボチャージャという）の制御装置及びその制御装置を備えた自動車に係る。特に、本発明は、アイドリングストップ制御を行う自動車に電動モータ付きターボチャージャ（電動機付き過給機）を搭載した場合における自動車の発進加速性能を向上するための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用エンジンに取り付けられるターボチャージャは、高いエンジン出力特性を得るために吸入空気を燃焼室内に向けて過給するものとして知られている。しかし、排気エネルギの少ないエンジン低回転域では、高い過給圧を得ることができずエンジン出力特性の向上を図ることが難しいといった課題があった。
【０００３】
これを改善するものとして、電動モータ付きターボチャージャが知られている（例えば下記の特許文献１及び特許文献２を参照）。この電動モータ付きターボチャージャは、ターボチャージャの回転軸（タービンシャフト）に電動モータを組み込み、エンジン低回転域ではバッテリからの給電によってこの電動モータを駆動してターボチャージャのタービン・コンプレッサ（ターボチャージャ内部の回転体）を強制的に回転させ、過給のアシストを行うようにしたものである。
【０００４】
ところで、近年の地球環境問題に鑑みた自動車の制御手法の一つとして、自動車が交差点の信号待ちで停車した場合等において所定の条件が成立すると、燃焼室への燃料供給を停止（所謂フューエルカット）してエンジンを停止し、排気ガスの排出量を抑え且つ燃費の改善を図ることができる所謂「アイドリングストップ制御」が提案されている（例えば下記の特許文献３を参照）。
【０００５】
また、この「アイドリングストップ制御」によってエンジンが停止している状態から所定のエンジン始動条件（例えばオートマチックトランスミッション車にあってはブレーキペダルの踏み込み解除操作やシフトレバーの操作、マニュアルトランスミッション車にあってはクラッチペダルの踏み込み操作等）が成立した場合には、スタータ機構を駆動し、その駆動力をエンジンに伝達（所謂クランキング）してエンジンを再始動させるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−７６６８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３５７８号公報
【特許文献３】特開２００２−７０６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明の発明者は、エンジン低回転域であっても高いエンジン出力特性を得ることができ、しかも自動車の停車中にはエンジンを停止して排気ガスの排出量の抑制及び燃費の改善を図ることができる自動車について検討し、上記アイドリングストップ制御を行う自動車に電動モータ付きターボチャージャを搭載することについての実用性を考察した。そして、このアイドリングストップ制御を行う自動車に電動モータ付きターボチャージャを搭載する場合、以下に述べる課題が生じることについて見出した。
【０００７】
つまり、自動車が交差点等で停車し、アイドリングストップ制御によってエンジンが停止すると、エンジンの吸気通路及び排気通路には流体（空気や排気ガス）が流れなくなる
ため、エンジンの停止と同時にターボチャージャのタービン・コンプレッサの回転も停止することになる。そして、この状態からエンジン始動条件が成立してエンジンのクランキングが開始されたとしても、エンジンの始動が完了して所定圧の排気ガスが排気通路に流出する状態となるまでタービン・コンプレッサは回転することがない。
【０００８】
一般に、アイドリングストップ制御によってエンジンが停止している状態からエンジン始動条件が成立した場合、運転者は直ちに自動車を発進させる場合が多い。具体的には、例えばオートマチックトランスミッション車の場合、ブレーキペダルの踏み込み解除操作の直後にアクセルペダルの踏み込み操作を行う（所謂ペダルの踏み換えを行う）。つまり、ブレーキペダルの踏み込み解除操作に伴ってエンジンのクランキングが開始された直後にアクセルペダルを踏み込んで自動車の発進操作が行われる。また、マニュアルトランスミッション車の場合、クラッチペダルの踏み込み操作と略同時にシフトレバーを第１速位置に移動させ、その直後にアクセルペダルの踏み込み操作及びクラッチペダルの踏み込み解除操作（所謂クラッチミート操作）を行う。つまり、シフトレバーを第１速位置に移動させる操作に伴ってエンジンのクランキングが開始された直後にアクセルペダルを踏み込んで自動車の発進操作が行われる。
【０００９】
このように、アイドリングストップ制御によってエンジンが停止している状態からエンジン始動条件が成立した場合、エンジンの始動開始と略同時に自動車の発進操作が行われることになる。このため、自動車の発進時点では、排気通路内に十分な排気圧が得られていない可能性が高く、上述したようにターボチャージャのタービン・コンプレッサは停止したままであって、吸入空気の過給は行われないことになる。つまり、アイドリングストップ状態から発進する場合の加速性能をターボチャージャによって高めることは不可能である。そればかりでなく、吸気通路内に非回転状態のコンプレッサホイールが存在し、排気通路内にも非回転状態のタービンホイールが存在しているため、これらが吸排気の抵抗となってしまってエンジンの始動性を悪化させる要因になると考えられる。
【００１０】
このような不具合は、上記「アイドリングストップ制御」を行わない自動車に電動モータ付きターボチャージャを搭載する場合には生じていなかったものである。何故なら、この従来の自動車の場合、交差点等で停車しても、エンジンはアイドリング状態を維持し、排気通路には排気ガスが流れているため、タービン・コンプレッサはある程度の回転数（例えば２００００ｒｐｍ程度）で回転している。そして、この状態から自動車の発進動作が行われるため、この発進時点ではタービン・コンプレッサの回転数の立ち上がりは迅速であり良好な過給を行うことが可能であるからである。また、吸気通路内のコンプレッサホイール及び排気通路内のタービンホイールは既に回転しているため、これらが吸排気の抵抗となることもない。
【００１１】
以上のように、アイドリングストップ制御を行う自動車に電動モータ付きターボチャージャを搭載する場合、これまでの電動モータ付きターボチャージャを搭載する自動車（アイドリングストップ制御を行わないもの）では生じていなかった新たな課題が生じることを本願発明の発明者は見出した。そして、この課題を解決するための手法について検討を行い、本発明に至った。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドリングストップ制御を行い、且つ電動モータ付きターボチャージャを搭載した自動車において、アイドリングストップ制御によるエンジン停止状態から発進する際の発進加速性能を向上させることができる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、所定のアイドリングスト
ップ条件が成立した際に内燃機関の駆動を停止するアイドリングストップ制御を行う自動車に搭載され且つ電動機による吸入空気の過給アシストが可能な電動機付き過給機の制御装置を前提とする。この電動機付き過給機の制御装置に対し、上記アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中に、電動機によって過給機を駆動させる電動機制御手段を備えさせている。
【００１４】
この特定事項により、例えば自動車が交差点の信号待ちで停車した場合等において所定のアイドリングストップ条件が成立した場合には、アイドリングストップ制御が実行されて内燃機関の駆動が停止される。例えば、気筒内に向けての燃料噴射が停止されることにより内燃機関は停止する。このアイドリングストップ制御の実行により排気ガスの排出量の抑制及び燃費の改善を図ることが可能になる。そして、この内燃機関の停止に伴って排気ガスの排出も停止するため、排気エネルギを利用した過給機の駆動も停止することになる。本解決手段では、このような状況において、過給機に組み付けられた電動機を電動機制御手段によって起動し、この電動機によって過給機を駆動させるようにしている。つまり、内燃機関は停止していても過給機が駆動した状態になり、この過給機のタービン・コンプレッサが強制的に回転された状態となる。この状態から内燃機関始動条件が成立して内燃機関の始動動作が開始される際、既に過給機は駆動しており、タービン・コンプレッサには回転の慣性力が生じているため、上記内燃機関始動条件の成立直後に自動車が発進する状況になったとしてもタービン・コンプレッサの回転数の立ち上がりは迅速である。このため、発進時における吸入空気の過給を迅速に行うことが可能であって優れた発進加速性能を実現することができる。
【００１５】
また、上記内燃機関始動条件が成立した際のクランキング時には、吸気通路内のコンプレッサホイール及び排気通路内のタービンホイールは既に回転しているため、これらが吸排気の抵抗となることがなく、内燃機関の始動性が良好であり、クランキングから始動完了（完爆）までに要する時間も短縮化できる。
【００１６】
また、上記電動機制御手段の具体構成として、アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中であっても、「自動車が発進準備状態にない」場合には、電動機による過給機の駆動を行わないようにしている。具体的には、オートマチックトランスミッション車の場合、シフトレバーが走行レンジ位置にない状態（例えば「Ｄ（ドライブ）」、「Ｒ（リバース）」、「１（第１速）」、「２（第２速）」の何れのレンジ位置にもない状態）であるときに電動機による過給機の駆動を行わないようにする。また、マニュアルトランスミッション車の場合、シフトレバーがニュートラル位置にあり且つクラッチペダルの踏み込み操作が解除されているときに電動機による過給機の駆動を行わないようにする。
【００１７】
これらは、自動車の停車時間が長くなるか否かを判断し、停車時間が長くなる可能性がある場合にはアイドリングストップ制御中であっても電動機を駆動させないことにより、蓄電池（バッテリ）の電力の浪費を抑制するようにしたものである。具体的に、自動車を長時間に亘って停車させる場合、運転者は、オートマチックトランスミッション車にあってはシフトレバーをニュートラル位置やパーキング位置といった走行レンジ位置以外の位置に移動させる場合が多い。また、マニュアルトランスミッション車にあってはシフトレバーをニュートラル位置にしてクラッチペダルの踏み込み操作を解除している場合が多い。従って、これらを認識することにより自動車の停車時間が長くなるか否かを判断するようにし、無駄な電動機の駆動を防止できるようにしている。
【００１８】
アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中における電動機制御手段による過給機の駆動回転数として具体的には、内燃機関のアイドリング運転時における過給機の回転数（アイドリング運転時の排気エネルギにより得られる過給機の回転数）に相当するものに設定している。
【００１９】
これは、「アイドリングストップ制御」を行わない電動機付き過給機搭載車（従来の電動機付き過給機搭載車）において得られていた発進加速性能と同等の性能を得るための手法である。つまり、従来の電動機付き過給機搭載車の場合、交差点等で停車しても、内燃機関はアイドリング状態を維持し、排気通路には排気ガスが流れており、過給機のタービン・コンプレッサはある程度の回転数（例えば２００００ｒｐｍ程度）で回転している。そのため、自動車の発進時点でのタービン・コンプレッサの回転数の立ち上がりは迅速である。本解決手段によれば、これと同等の性能が、「アイドリングストップ制御」を行う電動機付き過給機搭載車においても得ることが可能になる。その結果、運転者に、アイドリングストップ制御が行われていたことを意識させることなしに良好な発進加速性能を実現することができる。
【００２０】
尚、上記各解決手段のうち何れか一つに記載の電動機付き過給機の制御装置を備えた自動車も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中に、電動機によって過給機が駆動し、その後、内燃機関始動条件が成立した際に、電動機による過給機の駆動状態を維持したまま内燃機関の始動動作が開始される自動車である。これにより、内燃機関の低回転域であっても高い出力特性を得ることができ、しかも自動車の停車中には内燃機関を停止して排気ガスの排出量の抑制及び燃費の改善が図れる自動車の実用性を向上できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、アイドリングストップ制御を行い且つ電動機付き過給機を搭載した自動車に対し、アイドリングストップ制御による内燃機関の停止中に電動機によって過給機を駆動させるようにしている。このため、アイドリングストップ制御による内燃機関の停止状態から内燃機関始動条件が成立した直後に自動車が発進する状況になったとしても、過給機のタービン・コンプレッサは既に回転しているためその回転数を迅速に立ち上げることが可能になり、優れた発進加速性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、筒内直噴型多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジンを搭載すると共に、変速装置としてオートマチックトランスミッションを搭載した自動車に本発明を適用した場合について説明する。
【００２３】
−エンジンの概略構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン（内燃機関）の概略構成を示している。エンジン１は多気筒エンジンであるが、この図１では、そのうちの一気筒のみを断面で示している。このエンジン１は、シリンダ３内のピストン４の上面に向けてインジェクタ（燃料噴射弁）２から燃料を直接噴射する所謂筒内直噴タイプである。また、このエンジン１は、成層燃焼が可能な所謂リーンバーンエンジンであって、後述するターボユニット（ターボチャージャ）１１によって吸入空気を過給しながらリーンバーン（希薄燃焼）を行うことにより、高出力化及び低燃費化を実現するものとなっている。
【００２４】
より詳しくは、このエンジン１は、吸気通路５を介してシリンダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、ピストン４の上面に形成された窪みの内部に向けてインジェクタ２から燃料を噴射して濃い混合気を点火プラグ７近傍に集め、これに対して点火プラグ７により着火させて燃焼（成層燃焼）を行わせるようになっている。尚、吸入行程時に燃料噴射することにより、通常の均質燃焼を行うことも可能である。例えば、低負荷時には上記希薄燃焼を行い、高負荷時にはストイキ燃焼（理論空燃比近辺での均質燃焼）を行うようになっている。
【００２５】
上記シリンダ３の内部と排気通路６との間は排気バルブ９によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。一方、シリンダ３の内部と吸気通路５との間は吸気バルブ８によって開閉される。吸気通路５には、上流側からエアクリーナ１０、エアフロメータ２７、上記ターボユニット（過給機）１１、インタクーラ１２、スロットルバルブ１３等が配置されている。
【００２６】
上記エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。本実施形態におけるエアフロメータ２７は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出するようになっている。また、エアフロメータ２７内にはサーミスタタイプの吸気温センサも内蔵されており、このエアフロメータ２７は吸入空気の温度（外気温）も測定できるようになっている。
【００２７】
上記ターボユニット１１は、吸気通路５と排気通路６との間に配設され、吸入空気の過給を行うものである。本実施形態におけるターボユニット１１は、タービン側インペラー（タービンホイール）とコンプレッサ側インペラー（コンプレッサホイール）とが回転軸（タービンシャフト）で連結されたタービン・コンプレッサ１１ａを備えている。
【００２８】
また、このターボユニット１１は、タービン・コンプレッサ１１ａの回転軸が出力軸となるように電動モータ（ターボモータ）１１ｂが組み込まれた所謂電動モータ付きターボチャージャとして構成されている。このターボユニット１１は、排気エネルギーのみによって過給を行う通常の過給機として機能し得るが、電動モータ１１ｂによってタービン・コンプレッサ１１ａを強制的に駆動することで更なる過給（過給アシスト）が行えるようになっている。また、排気エネルギーを利用して、タービン・コンプレッサ１１ａを介して電動モータ１１ｂを回転させることで回生発電させ、発電された電力を回収することも可能である。電動モータ１１ｂは、タービン・コンプレッサ１１ａの回転軸に固定されたロータと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部材として成っている。尚、このターボユニット１１の詳細構成及びその制御動作については後述する。
【００２９】
吸気通路５におけるターボユニット１１の下流側には、ターボユニット１１の過給による圧力上昇に伴って温度上昇した吸入空気の温度を下げるための空冷式インタクーラ１２が配置されている。このインタクーラ１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率の向上を図るようになっている。
【００３０】
インタクーラ１２の下流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３が配設されている。本実施形態におけるスロットルバルブ１３は、所謂電子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいてエンジンＥＣＵ１６がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたスロットルモータ１７によって開度調整が行われる。また、このスロットルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ１８も配設されている。
【００３１】
上記スロットルバルブ１３の下流側には、吸気通路５内の圧力（過給圧・吸気圧）を検出する圧力センサ１９が配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９，２７はエンジンＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をエンジンＥＣＵ１６に送信している。
【００３２】
エンジンＥＣＵ１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）等からなる電子制御ユニットである。このエンジンＥＣＵ１６には、上記インジェクタ２、点火プラグ７、電動モータ１１ｂ等が接続されており、これらはエンジンＥＣＵ１６からの信号によって制御されるようになっている。エンジンＥＣＵ１６に
は、この他にも、吸気バルブ８の開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング機構２０の油圧や、電動モータ１１ｂと接続されたターボコントローラ（電動機制御手段）３１、バッテリ２２なども接続されている。
【００３３】
上記ターボコントローラ３１は、エンジンＥＣＵ１６と協働して、電動モータ１１ｂの駆動を制御するだけでなく、電動モータ１１ｂの回生発電も制御する。尚、回生発電による電力は、後述するインバータ３０によって交流から直流に変換された後にバッテリ２２に充電されることになる。上記エンジンＥＣＵ１６及びターボコントローラ３１による制御動作の詳細については後述する。
【００３４】
一方、排気通路６には、ターボユニット１１の上流側に、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ２８が配設されている。この空燃比センサ２８は、上記エンジンＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をエンジンＥＣＵ１６に送信している。また、排気通路６におけるターボユニット１１の下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒２３が取り付けられている。そして、排気通路６（空燃比センサ２８の上流側）から吸気通路５（圧力センサ１９の下流側に形成されたサージタンク部）に亘って、排気ガスを還流させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路２４が配設されている。このＥＧＲ通路２４には、排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２５が取り付けられている。このＥＧＲバルブ２５の開度制御も上記エンジンＥＣＵ１６によって行われる。
【００３５】
また、エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジショニングセンサ２６が配設されている。このクランクポジショニングセンサ２６は、クランクポジションの位置からエンジン回転数を検出することが可能である。更に、シリンダブロックの冷却水流路に面して水温センサ２９が取り付けられている。シリンダブロック内の冷却水温とシリンダ３内部の温度は略同じか、多少異なっていても相関があるため、この水温センサ２９によって、冷却水温を介してシリンダ（燃焼室）３の温度が検出できるようになっている。これらクランクポジショニングセンサ２６や水温センサ２９もエンジンＥＣＵ１６に接続されている。
【００３６】
−制御システムの構成−
図２は、上述の如く構成されたエンジン１における制御システムの概略を示すブロック図である。この図２では、図１に示したものと同一構成部材については同一の符号を付している。
【００３７】
図２に示すように、この制御システムとしては、エンジン１を制御するための上記エンジンＥＣＵ１６の他に、ターボユニット１１特に電動モータ１１ｂを駆動制御するための上記ターボコントローラ３１を備えている。
【００３８】
また、本実施形態に係る自動車は、交差点での信号待ち等のように一時的に停車した際にインジェクタ２からの燃料供給を停止してエンジン１を停止させる所謂アイドリングストップ制御を行うものであり、このアイドリングストップ制御を実行するためのアイドルストップコントローラ４０も備えている。
【００３９】
（電動モータ１１ｂの制御のためのシステム構成）
先ず、上記電動モータ１１ｂ及びその駆動回路について説明する。電動モータ１１ｂは、三相交流モータであり、上述したようにターボユニット１１の過給圧をアシストするとともに回生時にはバッテリ２２への充電を行う。この電動モータ１１ｂは、磁石が設けられたロータの周囲にステータが配設されている。ステータは、複数枚の積層鋼板にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の巻線をそれぞれ巻いたものであり、ターボユニット１１のハウジングに固定
されている。電動モータ１１ｂは、これらロータ及びステータを主たる構成要素とし、タービンホイール１１ｃとコンプレッサホイール１１ｄとを連結するタービンシャフト１１ｅを出力軸としてターボユニット１１のハウジング内部に組み込まれている。そして、この電動モータ１１ｂでは、インバータ３０からＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線のそれぞれに電力が順次供給されると磁界が順次発生し、この三相に発生する磁界とロータの磁石により生じている磁界との相互作用によってロータが回転する。また、電動モータ１１ｂでは、タービンホイール１１ｃから排気エネルギに応じた回転エネルギが供給されると発電し、その発電した電力をインバータ３０を介してバッテリ２２に充電するようになっている。
【００４０】
インバータ３０は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）により構成されている。このＩＰＭは、図示しない６つのパワーＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及び温度センサや電流センサ等を備えており、バッテリ２２から電力が供給される。このインバータ３０は、ターボコントローラ３１からのゲート信号Ｇａ〜Ｇｆに基づいて、電動モータ１１ｂの各巻線に電力を供給する。つまり、インバータ３０の内部には、電動モータ１１ｂ内におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに対応するスイッチング素子対および還流ダイオード対がそれぞれ設けられており、各スイッチング素子対及び各還流ダイオード対の両側にバッテリ２２からの電源電圧が印加されている。そして、インバータ３０内において各スイッチング素子を所定タイミングでオン・オフさせることにより、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに順次磁界を発生させて電動モータ１１ｂが同期運転するようになっている。
【００４１】
更に、インバータ３０から電動モータ１１ｂへの給電ラインには電圧検出ライン及び電流検出ラインがそれぞれ接続されており、各ラインでの検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ，Ｉｗ，Ｉｕがターボコントローラ３１に入力されるようになっている。これにより、電動モータ１１ｂのロータの回転位相を検知したり、過電流が発生しているか否かの判定が可能となっている。
【００４２】
上述した如く、エンジンＥＣＵ１６は、エンジン１の吸入空気量や燃料噴射量を調整し、エンジン１の出力を制御する。そのために、エンジンＥＣＵ１６では、アクセルペダル１４の操作量等に基づいてスロットルバルブ１３の開度を設定し、その開度を示すスロットルバルブ信号ＳＳをスロットルモータ１７に送信する。また、エンジンＥＣＵ１６では、アクセルペダル１４の操作量やエンジン回転数等に基づいて空燃比を決定するとともに決定した空燃比に基づいて燃料噴射量及び吸入空気量を設定し、その燃料噴射量を示す燃料噴射量信号ＪＳをインジェクタ２に送信する。この際、エンジンＥＣＵ１６では、低負荷時には、希薄燃焼を行うための空燃比を決定し、エンジン１において燃焼室中央に濃い混合気を集めて成層運転を行わせる。一方、高負荷時には、理論空燃比近辺の空燃比を決定し、エンジン１において燃焼室全体で混合気の濃度をほぼ一定にして均質運転を行わせる。
【００４３】
また、エンジンＥＣＵ１６は、電動モータ１１ｂの制御量を決定している。そのために、エンジンＥＣＵ１６では、加速時等に、エンジン回転数等に基づいて電動モータ１１ｂによるアシスト量を設定し、そのアシスト量を示すアシスト量信号ＡＳをターボコントローラ３１に送信する。また、エンジンＥＣＵ１６では、減速時等に、バッテリ充電量等に基づいて電動モータ１１ｂによる目標の回生量（発電量）を設定し、その回生量を示す回生量信号ＣＳをターボコントローラ３１に送信する。
【００４４】
更に、エンジンＥＣＵ１６は、電動モータ１１ｂで電動駆動／発電中のフェールに対する保護装置の制御部としても機能するようになっている。そのために、エンジンＥＣＵ１６では、ターボコントローラ３１からフェール信号ＦＳを受信すると、フェール信号ＦＳ
で示されるフェールモードに従って所定の保護制御を行うようになっている。
【００４５】
上記ターボコントローラ３１及びモータコントロール回路３２は、電動モータ１１ｂの電動駆動／発電を制御する装置である。ターボコントローラ３１は、コントローラ用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えており、電動モータ１１ｂに関する制御を統括する。モータコントロール回路３２は、ターボコントローラ３１の統括下にあり、インバータ３０による電動モータ１１ｂへの電力供給を制御する。また、ターボコントローラ３１では、モータコントロール回路３２の起動／停止も行うようになっている。
【００４６】
（アイドリングストップ制御のためのシステム構成）
本実施形態に係る自動車は、上述した如く、交差点での信号待ち等のように一時的に停車した際に燃料供給を停止してエンジン１を停止させる所謂アイドリングストップ制御を行う。以下、このアイドリングストップ制御を行うためのシステム構成について説明する。
【００４７】
図２に示すように、このシステムには、アイドリングストップ制御を行うための上記アイドルストップコントローラ４０が備えられている。また、このアイドルストップコントローラ４０は、上記エンジンＥＣＵ１６やターボコントローラ３１との間で各種検知信号及び制御信号の送受信を行うようになっている。
【００４８】
上記アイドルストップコントローラ４０は、アイドリングストップ条件の成立時にエンジンＥＣＵ１６に向けてｆ／ｃ（フューエルカット）信号を発信する。一方、エンジン始動条件（アイドリングストップ解除条件）が成立した際、このアイドルストップコントローラ４０は、エンジンＥＣＵ１６に向けてｆ／ｃ解除信号を発信すると同時に、始動制御信号ＳＴＳをスタータ４１に送信するようになっている。
【００４９】
また、このアイドルストップコントローラ４０には、車速センサ４２からの車速検知信号、シフトレバー位置センサ４３からのシフト位置信号、ブレーキペダルセンサ４４からのブレーキペダル踏み込み信号及びブレーキペダル踏み込み解除信号が入力されるようになっている。更に、上記エンジンＥＣＵ１６は、クランクポジショニングセンサ２６からのエンジン回転数信号を受信するようになっており、アイドルストップコントローラ４０は、エンジンＥＣＵ１６からこのエンジン回転数信号ＮＥを受けるようになっている。
【００５０】
本実施形態に係る自動車のアイドリングストップ条件は、イグニッションがＯＮの状態で、例えば車速センサ４２からの車速検知信号によって車速が「０」であることが検知され、且つブレーキペダルセンサ４４からのブレーキペダル踏み込み信号によってブレーキペダルの踏み込み操作がなされていることが検知された場合に成立する。このアイドリングストップ条件が成立することで、アイドルストップコントローラ４０は、エンジンＥＣＵ１６に向けてｆ／ｃ信号を発信することになる。また、このｆ／ｃ信号の発信に伴ってエンジンＥＣＵ１６は燃焼室への燃料供給を停止する制御を行いエンジン停止動作を開始する。
【００５１】
一方、このアイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態からエンジン１を始動させるためのエンジン始動条件は、上記アイドリングストップ条件が成立した後に、ブレーキペダルセンサ４４からのブレーキペダル踏み込み解除信号によってブレーキペダルの踏み込み解除操作がされたことが検知されるか、またはシフトレバー位置センサ４３からのシフト位置信号によってシフトレバーが「Ｎ（ニュートラル）」位置或いは「Ｐ（パーキング）」位置の何れかの位置から、走行レンジ位置（「Ｄ（ドライブ）」の位置、「１（第１速）」の位置、「２（第２速）」の位置、「Ｒ（リバース）」の位置の何れか）に操作されたことが検知された場合に成立する。このエンジン始動条件が成立
することで、アイドルストップコントローラ４０がエンジンＥＣＵ１６に向けてｆ／ｃ解除信号を発信すると共に、始動制御信号ＳＴＳをスタータ４１に送信するようになっている。上記ｆ／ｃ解除信号を受けたエンジンＥＣＵ１６はインジェクタ２から燃焼室への燃料供給を開始する制御を行う。また、上記始動制御信号ＳＴＳによってスタータ４１が作動してエンジン１のクランキングが行われる。
【００５２】
そして、本実施形態の特徴として、所定条件が成立した際に、アイドルストップコントローラ４０はターボコントローラ３１にターボ駆動信号ＴＳＳを送信するようになっている。このターボ駆動信号ＴＳＳが送信される条件は、自動車のアイドリングストップ条件が成立し、且つ直ちに自動車の発進が行われる可能性がある場合である。ここでいう、「直ちに発進が行われる可能性がある場合」とは、シフトレバーが、「Ｐ」及び「Ｎ」以外の位置にある場合、つまり、「Ｄ」「Ｒ」「１」「２」等といった走行レンジにある場合である。つまり、アイドリングストップ条件が成立した状態であっても、シフトレバーが「Ｐ」または「Ｎ」の位置にあるときには、アイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳは送信されず、シフトレバーが走行レンジにあるときにアイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳが送信されるようになっている。そして、このターボ駆動信号ＴＳＳを受けたターボコントローラ３１は、バッテリ２２から電動モータ１１ｂへの給電を実行させ、電動モータ１１ｂを駆動させてタービン・コンプレッサ１１ａを回転させることになる。この際のタービン・コンプレッサ１１ａの回転数は、エンジン１がアイドリング運転を行っている際におけるタービン・コンプレッサ１１ａの回転数（例えば２００００ｒｐｍ程度）に設定される。
【００５３】
具体的には、例えば自動車が交差点で停車してアイドリングストップ制御によってエンジン１が停止した際に、シフトレバーが走行レンジに維持された場合には、アイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳが送信されて、直ちに電動モータ１１ｂが駆動してタービン・コンプレッサ１１ａが回転することになる。一方、アイドリングストップ制御によってエンジン１が停止した場合であっても、シフトレバーが「Ｐ」または「Ｎ」の位置に移動されている場合（長時間に亘って停車する可能性が高い場合）には、アイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳは送信されず、電動モータ１１ｂの駆動によるタービン・コンプレッサ１１ａの回転は行われないことになる。つまり、自動車の停車時間が長くなる可能性がある場合にはアイドリングストップ制御中であっても電動モータ１１ｂを駆動させないことにより、バッテリ２２の電力の浪費を抑制するようにしている。
【００５４】
−アイドリングストップ制御中の電動モータ１１ｂの制御−
以下、上記アイドリングストップ制御中における電動モータ１１ｂの制御動作について図３のフローチャートに沿って説明する。この図３に示すルーチンは自動車の停車中のイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。
【００５５】
先ず、ステップＳＴ１において、現在の自動車の停車状態において、アイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態であるか否かについて判定する。この判定は、例えばアイドルストップコントローラ４０からｆ／ｃ信号が発信されたか否かを認識することにより行われる。このステップＳＴ１においてＮＯ判定された場合は、アイドリングストップ制御は行われていないとして、このルーチンを終了する。つまり、上記アイドリングストップ条件は成立しておらず、エンジン１はアイドリング運転状態を維持しており、排気エネルギーによってタービン・コンプレッサ１１ａが回転している状態であるため、電動モータ１１ｂによるタービン・コンプレッサ１１ａの回転駆動動作は必要ないと判断してルーチンを終了する。
【００５６】
一方、このステップＳＴ１においてＹＥＳ判定された場合は、ステップＳＴ２に移り、
現在のシフトレバーの位置は走行レンジ、つまり、「Ｄ」「Ｒ」「１」「２」の何れかにあるか否かを判定する。この判定は、上記シフトレバー位置センサ４３からのシフト位置信号に基づいて行われる。このステップＳＴ２においてＹＥＳ判定された場合は、ステップＳＴ３に移り、現時点ではエンジン１は停止しているものの自動車の発進が直ちに行われる可能性が高いとして、バッテリ２２から電動モータ１１ｂへの給電を行い、電動モータ１１ｂを駆動させてタービン・コンプレッサ１１ａを回転させ、その後、このルーチンを終了する。つまり、ブレーキペダルの踏み込み解除操作等によってエンジン始動条件が成立してエンジン１のクランキング及び自動車の発進が行われるのに先立って、タービン・コンプレッサ１１ａを回転させておく。
【００５７】
一方、上記ステップＳＴ２においてＮＯ判定された場合、つまり、現在のシフトレバーの位置が「Ｐ」または「Ｎ」の何れかにある場合には、ステップＳＴ４に移り、自動車の発進が直ちに行われる可能性は低いとして、バッテリ２２から電動モータ１１ｂへの給電を停止し、電動モータ１１ｂを停止して、その後、このルーチンを終了する。つまり、自動車の停車時間が長くなる可能性がある場合にはアイドリングストップ中であっても電動モータ１１ｂを駆動させないことによりバッテリ２２の電力の浪費を抑制するようにしている。尚、このように電動モータ１１ｂを停止させた状態であっても、運転者が発進準備動作を行った場合（シフトレバーを走行レンジ位置に移動させた場合）には、ステップＳＴ２においてＹＥＳ判定されて、電動モータ１１ｂを駆動させてタービン・コンプレッサ１１ａを回転させることになる。この場合、エンジン始動条件が成立しているので、同時にインジェクタ２からの燃料噴射及びスタータ４１によるクランキングも行われる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態では、アイドリングストップ制御を行い且つ電動モータ付きターボチャージャを搭載した自動車に対し、アイドリングストップ制御によるエンジン１の停止中に電動モータ１１ｂによってターボユニット１１のタービン・コンプレッサ１１ａを回転駆動させるようにしている。このため、アイドリングストップ制御によるエンジン１の停止状態からエンジン始動条件が成立した直後に自動車が発進する状況になったとしてもタービン・コンプレッサ１１ａの回転数を迅速に立ち上げることが可能になり、優れた発進加速性能を実現することができる。その結果、エンジン低回転域であっても高いエンジン出力特性を得ることができ、しかも自動車の停車中にはエンジンを停止して排気ガスの排出量の抑制及び燃費の改善が図れる自動車の実用性の向上を図ることができる。
【００５９】
（変形例）
次に、本発明の変形例について説明する。上述した実施形態では、変速装置としてオートマチックトランスミッションを搭載した自動車に本発明を適用した場合について説明した。この変形例では、変速装置としてマニュアルトランスミッションを搭載した自動車に本発明を適用した場合について説明する。尚、本変形例は、アイドリングストップ条件、エンジン始動条件、アイドルストップコントローラ４０による制御動作が上述した実施形態のものと異なっている。従って、ここでは、上述した実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００６０】
本変形例に係る自動車のアイドリングストップ条件は、例えば車速センサ４２からの車速検知信号によって車速が「０」であることが検知され、且つシフトレバー位置センサ４３からのシフト位置信号によってシフトレバーがＮ（ニュートラル）の位置にあることが検知された場合に成立する。このアイドリングストップ条件が成立することで、アイドルストップコントローラ４０は、エンジンＥＣＵ１６に向けてｆ／ｃ信号を発信し、これによって、エンジンＥＣＵ１６は燃焼室への燃料供給を停止する制御を行いエンジン停止動作を開始する。
【００６１】
一方、このアイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態からエンジン１を始動させるためのエンジン始動条件は、上記アイドリングストップ条件が成立した後に、図示しないクラッチペダルセンサからのクラッチペダル踏み込み操作信号によってクラッチペダルの踏み込み操作がされたことが検知され且つシフトレバー位置センサ４３からのシフト位置信号によってシフトレバーが第１速位置等に移動操作されたことが検知された場合に成立する。このエンジン始動条件が成立することで、アイドルストップコントローラ４０がエンジンＥＣＵ１６に向けてｆ／ｃ解除信号を発信すると共に、始動制御信号ＳＴＳをスタータ４１に送信し、インジェクタ２から燃焼室への燃料供給及びスタータ４１によるエンジン１のクランキングが開始される。
【００６２】
そして、本変形例においても、所定条件が成立した際に、アイドルストップコントローラ４０はターボコントローラ３１にターボ駆動信号ＴＳＳを送信するようになっている。本変形例においてターボ駆動信号ＴＳＳが送信される条件も、自動車のアイドリングストップ条件が成立し、且つ直ちに自動車の発進が行われる可能性がある場合である。ここでいう、「直ちに発進が行われる可能性がある場合」とは、クラッチペダルの踏み込み操作が行われている場合である。つまり、アイドリングストップ条件が成立した状態であっても、シフトレバーがニュートラルの位置にあり且つクラッチペダルの踏み込み操作が解除されているときには、アイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳは送信されず、クラッチペダルの踏み込み操作が行われている場合にアイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳが送信されるようになっている。そして、このターボ駆動信号ＴＳＳを受けたターボコントローラ３１は、バッテリ２２から電動モータ１１ｂへの給電を実行させ、電動モータ１１ｂを駆動させてタービン・コンプレッサ１１ａを回転させることになる。本変形例においても、この際のタービン・コンプレッサ１１ａの回転数は、エンジン１がアイドリング運転を行っている際におけるタービン・コンプレッサ１１ａの回転数程度に設定される。
【００６３】
具体的には、例えば自動車が交差点で停車してアイドリングストップ制御によってエンジン１が停止した際（つまりシフトレバーがニュートラルの位置にある際）に、クラッチペダルの踏み込み操作が維持された場合には、アイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳが送信されて、直ちに電動モータ１１ｂが駆動してタービン・コンプレッサ１１ａが回転することになる。一方、アイドリングストップ制御によってエンジン１が停止した場合であっても、クラッチペダルの踏み込み操作が解除された場合（長時間に亘って停車する可能性が高い場合）には、アイドルストップコントローラ４０からターボ駆動信号ＴＳＳは送信されず、電動モータ１１ｂの駆動によるタービン・コンプレッサ１１ａの回転は行われないことになる。
【００６４】
以下、本変形例におけるアイドリングストップ制御中における電動モータ１１ｂの制御動作について図４のフローチャートに沿って説明する。この図４に示すルーチンも自動車の停車中のイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。
【００６５】
先ず、ステップＳＴ１１において、現在の自動車の停車状態において、アイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態であるか否かについて判定する。このステップＳＴ１１においてＮＯ判定された場合は、アイドリングストップ制御は行われていないとして、このルーチンを終了する。
【００６６】
一方、このステップＳＴ１１においてＹＥＳ判定された場合は、ステップＳＴ１２に移り、現在のシフトレバーの位置はニュートラル位置にあり且つクラッチペダルの踏み込み操作が解除されているか否かを判定する。このステップＳＴ１２においてＮＯ判定された場合は、ステップＳＴ１３に移り、クラッチペダルの踏み込み操作が行われている場合などのように自動車の発進が直ちに行われる可能性が高い状況であるとして、バッテリ２２
から電動モータ１１ｂへの給電を実行させ、エンジン１のクランキング開始に先立って、電動モータ１１ｂを駆動させてタービン・コンプレッサ１１ａを回転させ、その後、このルーチンを終了する。
【００６７】
一方、ステップＳＴ１２においてＹＥＳ判定された場合、つまり、現在のシフトレバーの位置はニュートラル位置にあり且つクラッチペダルの踏み込み操作が解除されている場合には、ステップＳＴ１４に移り、自動車の発進が直ちに行われる可能性は低いとして、バッテリ２２から電動モータ１１ｂへの給電を停止し、電動モータ１１ｂを停止して、その後、このルーチンを終了する。
【００６８】
以上のように、本変形例においてもアイドリングストップ制御によるエンジン１の停止状態からエンジン始動条件が成立した直後に自動車が発進する状況になったとしてもタービン・コンプレッサ１１ａの回転数を迅速に立ち上げることが可能になり、優れた発進加速性能を実現することができる。
【００６９】
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態及び変形例は、エンジン（内燃機関）１により駆動力を得るようにした自動車に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、内燃機関と走行用電動モータとを搭載しこれらのうち片側の駆動力または両方の駆動力により走行する所謂ハイブリッド車に適用することも可能である。
【００７０】
また、上記バッテリ２２は、上記電動モータ１１ｂに専用（ハイブリッド車の場合には走行用電動モータのためのバッテリとして兼用してもよい）の高電圧（例えば４２Ｖ）バッテリであってもよいし、補機類用バッテリ（１２Ｖ）が電動モータ１１ｂへの給電用として使用される構成であってもよい。
【００７１】
また、アイドリングストップ条件及びエンジン始動条件は上述したものに限らない。例えば、上記のアイドリングストップ条件が成立しても、バッテリ２２の放電量が規定値以上である場合や自動車のドアが開放状態にある場合にはアイドリングストップ制御を禁止するようにしてもよい。また、ステアリングの舵角を検知し、それが所定角度以上である場合にはアイドリングストップ制御を禁止するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態及び変形例では、アイドリングストップ制御中におけるタービン・コンプレッサ１１ａの回転数を、エンジン１がアイドリング運転を行っている際におけるタービン・コンプレッサ１１ａの回転数に略一致するように設定していた。本発明はこれに限らず、このアイドリングストップ制御中におけるタービン・コンプレッサ１１ａの回転数を、エンジン１がアイドリング運転を行っている際におけるタービン・コンプレッサ１１ａの回転数よりも高く設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】エンジンの制御システムの概略を示すブロック図である。
【図３】アイドリングストップ制御中における電動モータの制御動作を説明するためのフローチャート図である。
【図４】変形例における図３相当図である。
【符号の説明】
【００７４】
１        エンジン（内燃機関）
１１      ターボユニット（過給機）
１１ｂ    電動モータ（電動機）
３１      ターボコントローラ（電動機制御手段）
【図１】
2006177171.tif 000003
【図２】
2006177171.tif 000004
【図３】
2006177171.tif 000005
【図４】
2006177171.tif 000006