(57)【要約】【課題】燃費やエミッションの悪化を抑止可能な電動ターボ駆動制御装置を提供すること。【解決手段】電動ターボチャージャ１の温度を検出して、この温度に基づいてエンジン停止後の電動ターボチャージャ１の運転を制御することにより、バッテリ６２のエンジン停止後の放電負担を最小限とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排気圧により駆動されてエンジン給気圧を高めるターボチャージャと、このターボチャージャを駆動する電動機とを有する電動ターボチャージャと、前記電動ターボチャージャの電動機を駆動制御する制御装置とを備える電動ターボ駆動制御装置において、
前記ターボチャージャの所定部位に装備されて前記ターボチャージャの温度を検出するターボ温度検出センサを有し、
前記制御装置は、エンジン停止後において前記ターボ温度検出センサの検出温度が所定しきい値を超えている場合には前記検出温度が所定しきい値未満となるまで前記電動機を運転することを特徴とする電動ターボ駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動ターボ駆動制御装置において、
前記ターボ温度検出センサは、前記ターボチャージャのタービンハウジング部に装備されることを特徴とする電動ターボ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の電動ターボ駆動制御装置において、
前記ターボ温度検出センサは、前記タービン部の排気ガス温度を検出し、前記エンジンの運転中、エンジン制御装置にエンジン制御のために前記排気ガス温度情報を送信することを特徴とする電動ターボ駆動制御装置。
【請求項４】
エンジン排気圧により駆動されてエンジン給気圧を高めるターボチャージャと、このターボチャージャを駆動する電動機とを有する電動ターボチャージャと、前記電動ターボチャージャの電動機を駆動制御する制御装置とを備える電動ターボ駆動制御装置において、
前記制御装置は、排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出センサを搭載する車両に装備されるとともに、エンジン停止後において前記排気ガス温度検出センサの検出温度が所定しきい値を超えている場合には前記検出温度が所定しきい値未満となるまで前記電動機を運転することを特徴とする電動ターボ駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載の電動ターボ駆動制御装置において、
前記制御装置は、前記エンジン停止後の前記電動機への通電電力を、前記検出温度に正相関を有して連続的又は段階的に変化する関数に従って調整することを特徴とする電動ターボ駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の電動ターボ駆動制御装置において、
前記制御装置は、エンジン停止が予想されるか又はエンジン停止が指令された場合にエンジン停止後の前記電動機の運転が必要かどうかを判定し、必要と判定した場合は車載電池の充電レベルを判定し、受電レベルが低い場合には前記エンジン停止の遅延と車載電池の充電を強化した後、前記エンジンを停止することを特徴とする電動ターボ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ターボ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ装置装着エンジン搭載車（以下、ターボ車とも言う）では、高負荷運転後、たとえばエンジン停止などによりターボ装置の回転を停止すると、ターボ装置の軸受けが過熱する不具合がある。このため、下記の特許文献１は、高負荷回転後にエンジンを所定期間アイドル運転させる（以下、アーフターアイドリングと呼称するものとする）ことを提案している。また、ターボ装置のレスポンス改善のためにターボ装置を電動機によりトルクアシストする電動ターボ装置がたとえば下記の特許文献２に提案されている。
【特許文献１】特許３２７４８１６号
【特許文献２】特開２００３ー３０７１３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したアーフターアイドリングの実施によるターボ冷却運転は、燃費やエミッションの悪化を招く問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃費やエミッションの悪化を抑止可能な電動ターボ駆動制御装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する第１発明の電動ターボ駆動制御装置は、エンジン排気圧により駆動されてエンジン給気圧を高めるターボチャージャと、このターボチャージャを駆動する電動機とを有する電動ターボチャージャと、前記電動ターボチャージャの電動機を駆動制御する制御装置とを備える電動ターボ駆動制御装置において、前記ターボチャージャの所定部位に装備されて前記ターボチャージャの温度を検出するターボ温度検出センサを有し、前記制御装置は、エンジン停止後において前記ターボ温度検出センサの検出温度が所定しきい値を超えている場合には前記検出温度が所定しきい値未満となるまで前記電動機を運転することを特徴としている。
【０００６】
すなわち、この発明では、電動ターボチャージャの所定部位特に好適にはそのハウジング内面にターボ温度検出センサを装着し、ターボチャージャの内部温度を検出する。好適には、ターボ温度検出センサは、電動ターボチャージャの軸受け近傍に装着される。更に、エンジン停止後、検出したターボチャージャの温度以下となるまで、特にその軸受け部の温度が許容可能な所定しきい値未満となるまで、電動ターボチャージャを電動機により駆動する。
【０００７】
これにより、エンジン停止後、電動ターボチャージャの高温部からその軸受け部への熱伝導により軸受け部が高温となる問題を最小の電力量により解消することができ、車載バッテリの容量低下も最小限とすることができる。
【０００８】
好適な態様において、前記ターボ温度検出センサは、前記ターボチャージャのタービン部に装備されている。たとえばタービン部の入り口、途中、出口においてタービンハウジングに配設される。このようにすれば、検出温度とタービン部近傍の軸受けの温度との連動性を向上することができる。
【０００９】
好適な態様において、前記ターボ温度検出センサは、前記タービン部の排気ガス温度を検出し、前記エンジンの運転中にエンジン制御装置にエンジン制御のために前記排気ガス温度情報を送信する。すなわち、この態様によれば、このターボ温度検出センサをエンジン制御用の排気ガスセンサと兼用することができるため、部品点数の削減を実現することができる。
【００１０】
上記課題を解決する第２発明の電動ターボ駆動制御装置は、エンジン排気圧により駆動されてエンジン給気圧を高めるターボチャージャと、このターボチャージャを駆動する電動機とを有する電動ターボチャージャと、前記電動ターボチャージャの電動機を駆動制御する制御装置とを備える電動ターボ駆動制御装置において、前記制御装置は、排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出センサを搭載する車両に装備されるとともに、エンジン停止後において前記排気ガス温度検出センサの検出温度が所定しきい値を超えている場合には前記検出温度が所定しきい値未満となるまで前記電動機を運転することを特徴としている。なお、排気ガス温度検出センサは、排気ガス浄化装置やエンジン制御装置の良好な運転のために、エンジンの排気管系に装備される既存の温度センサを意味する。このようにすれば、上記第１発明と同じ効果を奏するとともに、高振動の電動ターボチャージャに耐熱温度が高い温度センサを装着する困難を回避することができるとともに、自動車産業分野における高度の製造コスト低減要求にも応えることができる。
【００１１】
好適な態様において、前記制御装置は、前記エンジン停止後の前記電動機への通電電力を、前記検出温度に正相関を有して連続的又は段階的に変化する関数に従って調整する。このようにすれば、エンジン停止後の電動ターボチャージャの内部温度上昇が激しい場合には、エンジン停止後の電動ターボチャージャ内部への送気量を増加し、そうでない場合にはこの送気量を削減するため、蓄電容量が限られる車載電池の容量低下を軽減しつつ電動ターボチャージャの温度保護を実現することができる。
【００１２】
好適な態様において、前記制御装置は、エンジン停止の停止が予想されるか又はエンジン停止が指令された場合にエンジン停止後の前記電動機の運転が必要かどうかを判定し、必要と判定した場合は車載電池の充電レベルを判定し、受電レベルが低い場合には前記エンジン停止の遅延と車載電池の充電を強化した後、前記エンジンを停止する。このようにすれば、車載電池の充電レベルが低いにもかかわらず、エンジン停止後、電動ターボチャージャの電動機の駆動により車載電池の充電レベルを更に低下させることがなく、その後のエンジン始動の失敗やバッテリ上がりの危険を防止することができる。
【００１３】
なお、制御装置は、エンジン停止直後の電動ターボチャージャの電動運転が必要かどうかを判定し、必要な場合にはあらかじめエンジン停止前に上記エンジン停止後の電動機運転に必要な電力量を車載電池に過剰蓄電しておいてもよい。このようにすれば、上記したエンジン停止後の電動ターボチャージャの駆動による車載電池の蓄電容量の低下を防止し、この蓄電容量低下に起因するエンジン始動の失敗などを抑止することができる。
【００１４】
なお、この過剰蓄電は、エンジン停止指令が予想されるエンジン回転数又は車速の低下局面にて実施されることができ、この時のエンジン回転数の低下局面における発電機による回生電力により行うこともできる。その他、エンジン停止指令が生じた後、エンジン停止後、電動ターボチャージャの電動運転の必要性を判定し、必要と判断した場合にエンジンのアイドル運転を行ってアーフターアイドリングによる電動ターボチャージャの冷却と車載電池への上記過剰蓄電とを行ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好適態様を以下の実施例により具体的に説明する。
【００１６】
（実施例１）
この実施例の電動ターボ駆動制御装置のブロック図を図１を参照して説明する。
【００１７】
（構成）
１は電動ターボチャージャであり、ターボチャージャ２と電動機３とを有している。４は電動機３を駆動制御するモータコントローラ、５はターボ温度検出センサである。６は車両電源系、７は車両用ＥＣＵ（電子制御装置）である。この実施例では、モータコントローラ４および車両用ＥＣＵ７は本発明で言う制御装置を構成している。
【００１８】
ターボチャージャ２は、図示しないエンジンの排気管に介設されて排気ガス圧により駆動されるタービン部２１と、このタービン部の回転エネルギーおよび電動機３の駆動トルクにより駆動されてエンジンの吸気圧を高めるコンプレッサ部２２とをもつが、ターボチャージャ２自体の構造は周知であり、本発明の要旨でもないのでこれ以上の説明は省略する。
【００１９】
電動機３は、ターボチャージャ２の同一回転軸を有する高速回転に適した構造を有する交流モータからなる。
【００２０】
モータコントローラ４は、主にインバータ装置からなり、車両用ＥＣＵ７からの指令に基づいて車両電源系６から給電された直流電力を三相交流電力に変換して電動機３に給電する。
【００２１】
ターボ温度検出センサ５は、ターボチャージャ２のタービン部２１のハウジングの軸受け部近傍にてハウジング内面に露出して配置されており、タービン部２１に流入する排気ガス温度を検出する配置を採用しているが、それに限定されるものではない。
【００２２】
車両電源系６は、電気負荷６１、バッテリ６２およびオルタネータ６３を接続してなり、モータコントローラ４を通じて電動機３に給電する。
【００２３】
車両用ＥＣＵ７は、ターボ温度検出センサ５から入力されたターボ温度に基づいてモータコントローラ４を制御する。車両用ＥＣＵ７は、エンジン停止直前又は直後に検出されたターボ温度検出センサ５の検出温度に基づいて、その過熱時にエンジン停止後も電動機３を運転する。なお、この実施例では、車両用ＥＣＵ７がエンジン停止後の電動機運転の制御を行っているが、モータコントローラ４の制御回路部分にてこの制御を行わせてもよく、この場合にはターボ温度検出センサ５の検出温度はモータコントローラ４に送られる。
【００２４】
（動作）
このモータコントローラ４の機能を図２に示すフローチャートを参照して以下に説明する。このフローチャートはエンジン停止の検出又はエンジン停止指令の状態を判定してスタートする。まず、ターボ温度検出センサ５からその検出温度（ターボ温度とも言う）Ｔを読み込み（Ｓ１００）、読み込んだターボ温度Ｔが所定のしきい値温度ＴＨを超えているかどうかを判定し（Ｓ１０２）、超えていなければ電動機３の停止を指令して（Ｓ１０４）、ルーチンを終了し、超えていれば電動機３にその駆動電力を給電して（Ｓ１０６）、ステップＳ１０２にリターンし、ターボ温度Ｔがしきい値温度ＴＨを下回るまで電動機３を作動させる。しきい値温度ＴＨは、タービン軸受け温度が所定の許容最高温度に達することがないように設定されている。
【００２５】
このようにすれば、エンジン停止後における電動ターボチャージャ１の軸受け過熱を防止することができる。なお、タービン軸受け温度は、検出温度すなわちターボ温度Ｔの他、外気温度にも関連するため、外気温度とターボ温度Ｔとに基づいて電動機３の駆動判定を行ってもよい。また、この実施例によれば、エンジンから排出された排気ガス温度も検出することができるため、エンジン制御のための排気ガス温度検出センサを兼ねることができ、部品点数を削減することができる。
【００２６】
（実施例２）
他の実施例を図３に示すフローチャートを参照して説明する。この実施例は、検出温度に応じて電動機駆動電力を段階的に調整するものである。
【００２７】
このフローチャートもエンジン停止の検出又はエンジン停止指令の状態を判定してスタートする。まず、ターボ温度検出センサ５からその検出温度（ターボ温度とも言う）Ｔを読み込み（Ｓ１００）、読み込んだターボ温度Ｔと二つのしきい値温度ＴＬ、ＴＨとを比較し（Ｓ１０２）、ターボ温度Ｔが低い方のしきい値温度ＴＬ以下であれば電動機３の停止を指令して（Ｓ１０４）、ルーチンを終了する。また、ターボ温度Ｔが高い方のしきい値温度ＴＨを超えていれば電動機３にハイパワーの給電を指令し（Ｓ１０５）、ターボ温度Ｔが低い方のしきい値温度ＴＬより大きく高い方のしきい値温度ＴＨ以下であれば電動機３にローパワーの給電を指令し（Ｓ１０７）、ステップＳ１００に戻る。これにより、ターボ温度Ｔがしきい値温度ＴＬを下回るまで電動機３を作動させる。しきい値温度ＴＬは、タービン軸受け温度が所定の許容最高温度に達することがないように設定されている。
【００２８】
（変形態様）
上記実施例では、駆動電力を段階的に切り替えたが、検出温度に正相関を有するように検出温度に応じて連続的に駆動電力を調節してもよいことは当然である。また、タービン軸受け温度は、検出温度すなわちターボ温度Ｔの他、外気温度にも関連するため、外気温度とターボ温度Ｔとに基づいて電動機３の駆動判定を行ってもよい。
【００２９】
（実施例３）
他の実施例を図４に示すフローチャートを参照して説明する。この実施例は、エンジン運転中に定期的に実行されるサブルーチンであり、エンジン停止後のバッテリ蓄電容量を確保するためのものである。
【００３０】
まず、ターボ温度検出センサ５からその検出温度（ターボ温度とも言う）Ｔを読み込み（Ｓ１００）、読み込んだターボ温度Ｔとあらかじめ記憶するマップに基づいてエンジン停止後、電動ターボチャージャ１の過熱の有無を判定し（Ｓ１１０）、過熱可能性がなければルーチンを終了する。過熱可能性があれば電池充電レベルがローレベルかどうかを判定し（Ｓ１１２）、電池充電レベルが十分であればルーチンを終了する。電池充電レベルが不足していれば発電レベルを上げて所定時間発電を行い（Ｓ１１４）、その後、エンジン制御用の不図示のメインルーチンにリターンする。
【００３１】
すなわち、この実施例では少なくともエンジン停止前に電池の蓄電レベルがエンジン停止後の電動ターボチャージャ運転並びに更にその後のエンジン再始動に十分であるかどうかを確認し、その対策を取っているため安全に電動ターボチャージャのみの追加運転によるそのクールダウンを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の電動ターボ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１の電動ターボ駆動制御を示すフローチャートである。
【図３】実施例２の電動ターボ駆動制御を示すフローチャートである。
【図４】実施例３の電動ターボ駆動制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１      電動ターボチャージャ
２      ターボチャージャ
３      電動機
４      モータコントローラ（制御装置）
５      ターボ温度検出センサ
６      車両電源系
７      車両用ＥＣＵ（制御装置）
２１      タービン部
２２      コンプレッサ部
６１      電気負荷
６２      バッテリ
６３      オルタネータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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