JP2004156528A

JP2004156528A - Control device for vehicle equipped with turbine with generator

Info

Publication number: JP2004156528A
Application number: JP2002322762A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawai; 高志河合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for vehicle having a turbine with a generator capable of increasing power generation amount without any exclusive means. <P>SOLUTION: The control device for vehicle comprising an internal combustion, an automatic transmission, and the turbine with the generator is provided with a displacement increasing means for increasing displacement in the expansion process of each cylinder of the internal combustion and/or a low-speed stage shifting means for shifting a shift stage of the automatic transmission to a low-speed stage. When the generator increases the power generation amount by rotation of the turbine, the displacement is increased by the displacement increasing means and/or the shift stage is shifted to a low-speed stage by the low-speed stage shifting means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機付タービンを備える車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車エンジンに設けられるタービン／コンプレッサを有するターボチャージャには、低回転域での出力特性も向上させるために、電動機を組み込んだものがある。電動機は、電動機に与えられたエネルギを電気エネルギに変換する発電機としても機能する。そこで、ターボチャージャに組み込まれた電動機では、減速時等の電動機による駆動力を必要としない場合、タービンで受けた排気エネルギを利用して発電し、排気エネルギを電気エネルギとして回収している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１１２９２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動車に搭載される上記電動機では、バッテリの充電量が低下した場合、発電量を増量させる必要がある。その場合、電動機ではタービンで受けるエネルギを利用して発電するので、発電量を増量させるためにはタービンへの排気エネルギを増加させなければならない。そこで、従来の自動車では、排気通路のタービンの上流側にバルブを設けたものがある（特許文献１参照）。この車両では、発電時に、バルブによって排気通路を狭めて排気ガスの流速を増し、排気エネルギを増加させている。しかし、このような車両では、排気エネルギを増加させるために、バルブやバルブを駆動するためのアクチュエータ等の専用の部品が必要であり、部品点数が多くなる。
【０００５】
そこで、本発明は、専用の手段が無くても発電量を増量できる発電機付タービンを備える車両の制御装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発電機付タービンを備える車両の制御装置は、内燃機関と、発電機付タービンとを備える車両の制御装置であって、発電機においてタービンの回転による発電量を増量させる場合に、内燃機関の各気筒における膨張行程中の排気量を増量させる排気量増量手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置は、内燃機関の各気筒における膨張行程中の排気量を増量させる排気量増量手段を備えており、発電機におけるタービンの回転による発電量を増量させる場合には排気量増量手段により排気量を増量させる。この場合、排気行程に移る前の膨張行程中に排出する排気ガスを増量し、ピストンに伝わるべき爆発エネルギの一部を排気エネルギとして排出することによって排気エネルギを増加させる。したがって、タービンが受ける排気エネルギが排気行程で排出される排気エネルギよりも増加するので、タービンで変換される回転エネルギも増加し、発電機における発電量も増加する。なお、排気量増量手段は、膨張行程中に排気ガスを排出させることができればよいので、車両に備わる既存のシステムを利用し、排気弁に対する制御を変更するだけで構成できる。
【０００８】
なお、発電機付タービンの発電機は、タービンで受ける排気エネルギを利用して発電する発電機である。
【０００９】
本発明の上記発電機付タービンを備える車両の制御装置では、排気量増量手段を、各気筒の排気弁の開弁時期を早める手段として構成してもよい。
【００１０】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置では、各気筒に設けられている排気弁の開弁時期を早めることにより、膨張行程中に排気ガスを排出させる。このように排気量増量手段を排気弁の開弁時期制御で構成することにより、専用の手段を設けることなく、発電機の発電量を増量できる。
【００１１】
本発明の上記発電機付タービンを備える車両の制御装置では、排気量増量手段を、各気筒の排気弁の開弁度合いを大きくする手段として構成してもよい。
【００１２】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置では、各気筒に設けられている排気弁の開弁度合いを大きくすることにより、膨張行程中に排気される排気ガス量を増加させる。このように排気量増量手段を排気弁の開弁度合い制御で構成することにより、専用の手段を設けることなく、発電機の発電量を増量できる。
【００１３】
本発明に係る発電機付タービンを備える車両の制御装置は、自動変速機と、内燃機関と、発電機付タービンとを備える車両の制御装置において、発電機においてタービンの回転による発電量を増量させる場合に、自動変速機における変速段を低速段側にシフトさせる低速段シフト手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置は、自動変速機における変速段を低速段側にシフトさせる低速段シフト手段を備えており、タービンの回転による発電機における発電量を増量させる場合には低速段シフト手段により低速段側にシフトさせる。この場合、低速段側にシフトすることにより、アクセル開度が維持されている場合でも内燃機関が高回転側に移行して出力が増加し、その出力増加に応じて排気エネルギが増加する。したがって、タービンが受ける排気エネルギも増加するので、タービンで変換される回転エネルギも増加し、発電機における発電量も増加する。なお、低速段シフト手段は、車両に備わる既存のシステムを利用し、自動変速機における変速制御を変更するだけで構成できる。
【００１５】
本発明の上記発電機付タービンを備える車両の制御装置では、自動変速機を無断自動変速機とすると好適である。
【００１６】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置は、無段自動変速機の場合、低速段シフト手段では変速段を低速段側に徐々にシフトさせることができる。つまり、無段自動変速機では、変速段の分解能が高いので、滑らかにシフトダウンできる。そのため、低速段シフト手段によりシフトダウンさせても、内燃機関の回転数及び出力も徐々に増加し、ドライバに対してシフトダウンによる違和感を与えない。
【００１７】
本発明の上記発電機付タービンを備える車両の制御装置では、請求項１〜３のいずれか１項に記載する排気量増量手段を備える構成としてもよい。
【００１８】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置は、排気増量手段及び低速段シフト手段を備えるので、両手段による協調制御を行うことができる。ちなみに、排気増量手段を利用した場合、爆発エネルギの一部が排気エネルギとなるので、内燃機関の出力が低下する。一方、低速段シフト手段を利用した場合、内燃機関の出力が増加する。そこで、制御装置では、内燃機関の出力アップの必要性を考慮し、出力アップが必要な場合には低速段シフト手段を利用し、出力アップが必要ない場合には排気量増量手段を利用するような制御を行うことができる。このように制御することにより、ドライバの加速要求に対して加速フィーリングに違和感を与えることなく、発電量を増量できる。
【００１９】
本発明の上記発電機付タービンを備える車両の制御装置では、所定以上の加速要求の時に発電機においてタービンの回転による発電量を増量させる場合に、低速段シフト手段によって排気エネルギを増加させるように構成してもよい。
【００２０】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置では、所定以上の加速要求の時に発電量を増量させる場合には、低速段シフト手段によって変速段を低速段側にシフトさせる。このように制御することにより、シフトダウンによって内燃機関の出力が増加するとともに排気エネルギが増加するので、その出力増加によってドライバの加速要求に応じることができるとともに、排気エネルギの増加によって発電機による発電量も増量させることができる。
【００２１】
なお、所定以上の加速要求は、排気量増量手段で発電量を増量させた場合の内燃機関の出力ダウンによってドライバの加速要求に影響を与える程度の加速要求であり、例えば、増加率に関係なくアクセル開度が増加している場合の加速要求や増加率が一定増加率以上の場合の加速要求等である。
【００２２】
本発明の上記発電機付タービンを備える車両の制御装置では、排気量増量手段及び／又は低速段シフト手段を、タービンの回転による発電機での実発電量と目標発電量との差に基づいて制御量を所定量づつ変更するように構成してもよい。
【００２３】
この発電機付タービンを備える車両の制御装置では、排気量増量手段及び／又は低速段シフト手段が、タービンの回転による発電機での実発電量と制御装置で設定した目標発電量との差に基づいて制御量を所定量づつ変更し、排気量を徐々に増加させたり、あるいは、変速段を徐々にシフトダウンさせる。このように制御することにより、排気量増量手段又は／及び低速段シフト手段による内燃機関の出力変化が抑制されるので、走行フィーリングを低下させることなく、発電量を増量させることができる。
【００２４】
なお、所定量は、排気量増量手段の場合には排気弁の開弁時期や開弁度合い等を変える際の最小制御量を基準として最小制御量を整数倍した量であり、低速段シフト手段の場合には自動変速機の変速段を変える際の最小制御量を基準として最小制御量を整数倍した量である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る発電機付タービンを備える車両の制御装置の実施の形態を説明する。
【００２６】
本実施の形態では、本発明に係る車両を、パワートレインシステムとして可変バルブタイミング・リフト機構を有するエンジンとＣＶＴ［ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ］とを備え、エンジンには電動機付ターボチャージャを備える自動車に適用する。本実施の形態では、本発明に係る制御装置を、エンジンを制御するＥＣＵ［ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ］、ＣＶＴを制御するＥＣＵ及び電動機付ターボチャージャの電動機を制御するコントローラの３つの制御装置によって構成する。
【００２７】
図１を参照して、本実施の形態に係るパワートレインシステム１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動車のパワートレインシステムの構成図である。
【００２８】
パワートレインシステム１は、自動車に搭載され、エンジン１０により自動車を駆動するための駆動力を得ており、その駆動力をＣＶＴ１１を介して駆動輪１２，１２に出力している。パワートレインシステム１では、エンジン１０での出力特性を高めるために、ターボチャージャ１３によりエンジン１０の吸入空気を過給している。さらに、パワートレインシステム１では、低回転域の過給圧の立ち上がりを向上させるために、電動機１４によりターボチャージャ１３を強制的に駆動している。また、パワートレインシステム１では、電動機１４により発電を行っている。
【００２９】
エンジン１０は、４サイクルエンジンであり、エンジンＥＣＵ１５によって制御される。エンジン１０は、可変バルブタイミング・リフト機構を有している。可変バルブタイミング・リフト機構は、エンジン１０の各気筒に設けられている吸気バルブ（図示せず）及び排気バルブ（図示せず）の開閉時期及びリフト量をエンジン回転数やアクセル開度等に応じて変化させることができる機構である。開閉時期は、吸気バルブ／排気バルブの開閉がクランク角で表され、開弁時期／閉弁時期を決定する。バルブタイミングを変える場合、エンジンＥＣＵ１５では、時期を早くするためにクランク角を進角側又は時期を遅くするためにクランク角を遅角側に１ステップ（一定角度）づつ変化させる。リフト量は、カムシャフト（図示せず）に付いたカムが各バルブを押す量であり、吸気バルブ／排気バルブの開度を決定する。バルブリフト量を変える場合、エンジンＥＣＵ１５では、各バルブの開度を大きくするためにリフト量を増量側又は開度を小さくするためにリフト量を減量側に１ステップ（一定リフト量）づつ変化させる。この開閉時期やリフト量を変化させることによって、吸気量や排気量を調整することができる。
【００３０】
特に、可変バルブタイミング・リフト機構における排気バルブの開閉時期及びリフト量に対する制御は、電動機１４における発電制御にも利用される。電動機１４における発電量を増加させる場合、排気エネルギを増加させるために、膨張行程中の排気バルブを開ける時期を早める制御又は／及び排気バルブの開度を大きくする制御を行う場合がある。膨張行程中に排気バルブの開弁時期を早めると、爆発エネルギが排出される時期が早まるので、ピストン（図示せず）に伝わる前の爆発エネルギの一部が排気エネルギとして排出される量が増加する。また、膨張行程中に排気バルブの開度を大きくすると、排気ガスの出口が大きくなるので、爆発エネルギの一部が排気エネルギとして排出される量が増加する。したがって、この可変バルブタイミング・リフト機構における排気バルブ制御により、通常制御時に排出される排気エネルギ（排気ガス量）よりも増加させることができる。
【００３１】
また、エンジン１０では、吸気通路１６から空気を吸入し、排気通路１７に排気ガスを排気する。吸気通路１６には、上流側からターボチャージャ１３のコンプレッサ側、インタークーラ１８、スロットルバルブ１９等が設けられている。排気通路１７には、ターボチャージャ１３のタービン側等が設けられている。
【００３２】
吸気側では、まず、吸気通路１６の最上流から吸入した空気は、ターボチャージャ１３で過給される。ターボチャージャ１３から出た吸入空気は、過給による圧力上昇によって温度が上昇する。そこで、インタークーラ１８では、温度上昇した吸入空気の温度を空冷式で低下させ、充填効率を向上させる。続いて、スロットルバルブ１９では、エンジン１０への吸入空気量を調節する。この調節された空気が、エンジン１０に吸入される。スロットルバルブ１９は、電子制御式バルブであり、エンジンＥＣＵ１５によって開度が決定され、制御される。
【００３３】
排気側では、エンジン１０から排気された排気ガスは、ターボチャージャ１３のタービン１３ａを回転させる。この際、排気エネルギは、加速時等にはターボチャージャ１３によるアシストによって消費され、減速時等には電動機１４による発電によって消費される。
【００３４】
エンジンＥＣＵ１５は、ＣＰＵ［ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ］、ＲＯＭ［ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ］、ＲＡＭ［ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ］等からなる電子制御ユニットである。エンジンＥＣＵ１５は、各種センサが接続され、各種センサからの検出値に基づいて各種制御量等を設定し、エンジン１０及びエンジン１０に関する各部を制御する。
【００３５】
エンジンＥＣＵ１５では、アクセル開度等に基づいてスロットルバルブ１９の開度を設定し、スロットルバルブ１９の開度を制御する。また、エンジンＥＣＵ１５では、アクセル開度等に基づいて燃料噴射量を設定し、電子制御式の燃料噴射装置（図示せず）を制御する。
【００３６】
また、エンジンＥＣＵ１５では、電動機１４を制御するコントローラ２０との間で以下の各種信号を送受信する。加速時等には、エンジンＥＣＵ１５では、エンジン１０のエンジン回転数等に基づいて電動機１４によるアシスト量を決定し、そのアシスト量を示す指令信号をコントローラ２０に送信する。さらに、エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの排気バルブタイミングを進角させる指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて膨張行程中の排気バルブを開く時期を１ステップ分進角制御する。一方、エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの排気バルブタイミングを遅角させる指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて膨張行程中の排気バルブの開く時期を１ステップ分遅角制御する。また、エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの排気バルブ開度を大きくする指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて膨張行程中の排気バルブリフト量を１ステップ分増量制御する。一方、エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの排気バルブ開度を小さくする指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて膨張行程中の排気バルブリフト量を１ステップ分減量制御する。
【００３７】
ＣＶＴ１１は、無段自動変速機であり、ＣＶＴＥＣＵ２１によって制御される。ＣＶＴ１１は、エンジン１０からの駆動力をプライマリ（駆動）プーリ（図示せず）とセカンダリ（従動）プーリ（図示せず）との間に掛けられたベルト（図示せず）で伝達し、各プーリ幅を変化させてベルトの巻掛け半径を変化させることによってプーリ比を変え、変速比（変速段）を無段階に変化させる。ＣＶＴＥＣＵ２１では、変速する場合、変速比をローギア側にシフトするためにプーリ比をロー側又は変速比をハイギア側にシフトするためにプーリ比をハイ側に１ステップ（一定比）づつ変化させる。
【００３８】
特に、ＣＶＴ１１における変速制御は、電動機１４における発電制御にも利用される。電動機１４における発電量を増加させる場合、プーリ比をロー側に変えて変速比をローギア側にシフトする場合がある。変速比をローギア側にシフトすると、アクセル開度が変化していない場合にはエンジン１０の回転数が増してエンジン１０の出力が増大する。したがって、このＣＶＴ１１における変速制御により、通常制御時に排出される排気エネルギ（排気ガス量）よりも増加させることができる。
【００３９】
ＣＶＴＥＣＵ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットである。ＣＶＴＥＣＵ２１は、各種センサが接続され、各種センサからの検出値に基づいて各種制御量等を設定し、ＣＶＴ１１及びＣＶＴ１１に関する各部を制御する。ＣＶＴＥＣＵ２１では、車速やアクセル開度等に基づいてＣＶＴ１１の変速比を決定し、決定した変速比に応じてプーリ比を制御する。
【００４０】
また、ＣＶＴＥＣＵ２１では、電動機１４を制御するコントローラ２０から以下の信号を受信する。ＣＶＴＥＣＵ２１では、コントローラ２０からのＣＶＴ１１をローギア側にシフトさせる指令信号を受信すると、その指令信号に基づいてプーリ比を１ステップ分ロー側に制御する。一方、ＣＶＴＥＣＵ２１では、コントローラ２０からのＣＶＴ１１をハイギア側にシフトさせる指令信号を受信すると、その指令信号に基づいてプーリ比を１ステップ分ハイ側に制御する。
【００４１】
ターボチャージャ１３は、エンジン１０からの排気エネルギを利用して過給圧を上げる。ターボチャージャ１３では、排気通路１７側にタービン１３ａ、吸気通路１６側にコンプレッサ１３ｂが配設されており、両ホイールがシャフト１３ｃで連結されている。このシャフト１３ｃの中央部には、電動機１４の一構成要素であるロータ（図示せず）が固定されている。
【００４２】
電動機１４は、三相交流モータであり、ターボチャージャ１３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を充電する。電動機１４は、磁石が設けられたロータの周囲にステータ（図示せず）が配設されている。ステータは、複数枚の積層鋼板に巻線を巻いたものであり、ターボチャージャ１３のハウジングに対して固定されている。電動機１４は、ロータ及びステータを主たる構成要素として、シャフト１３ｃを出力軸としてターボチャージャ１３のハウジングの内部に構築されている。電動機１４では、コントローラ２０から三相の各巻線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との磁界との相互作用によってロータが回転する。また、ターボチャージャ１３ではタービン１３ａで受けた排気エネルギを回転エネルギに変換しており、電動機１４では、回生時にはこの回転エネルギを電気エネルギに変換する。したがって、電動機１４での回生時の発電量を増量させるには、排気エネルギを増加させる必要がある。
【００４３】
コントローラ２０は、電動機１４の駆動及び回生は制御する装置であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）、インバータ（図示せず）、コントローラＩＣ［ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ］（図示せず）等からなる。
【００４４】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、バッテリ２２とインバータとの間に接続され、バッテリ２２とインバータとで出入力される直流電力を変換する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータは、トランジスタ（図示せず）を備えており、このトランジスタのオン／オフによって電動機１４の発電量を調整する。ＤＣ−ＤＣコンバータでは、コントローラＩＣからのゲート信号に基づいてトランジスタがオン／オフし、トランジスタがオンしている時間が回生可能時間の場合には電動機１４で発電した電力をバッテリ２２に出力する。
【００４５】
インバータは、６つのＦＥＴ［ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ］（図示せず）を備えており、この６つのＦＥＴによって電動機１４の三相の巻線に対して上側アーム及び下側アームを各々構成している。インバータでは、コントローラＩＣからの６つのゲート信号に基づいて各相の上側アーム又は下側アームが通電し、電動機１４の三相の巻線に電力を各々供給する。
【００４６】
コントローラＩＣは、加速時等には、エンジンＥＣＵ１５からの電動機１４によるアシスト量を示す指令信号に基づいて電動機１４の目標回転数を決定するとともに、電動機１４の三相の巻線の各端子に生じる逆起電力に基づいて電動機１４のロータの位置を検出する。そして、コントローラＩＣでは、目標回転数とロータの位置に基づいて６つのゲート信号を生成し、このゲート信号をインバータに送信する。また、コントローラＩＣでは、減速時等には、バッテリ２２に設けられた電力センサ（図示せず）で検出したバッテリ充電量に基づいて電動機１４の目標発電量を決定する。そして、コントローラＩＣでは、決定した目標発電量に基づいてゲート信号を生成し、このゲート信号をＤＣ−ＤＣコンバータに送信する。
【００４７】
特に、バッテリ充電量が低下し、電動機１４による発電量を増加させる必要がある場合には、コントローラＩＣでは、排気バルブ制御、ＣＶＴ変速制御又は協調制御のうちのいずれかの制御を行う。コントローラＩＣでは、バッテリ２２の充電量が不足していることを示す不足充電量（例えば、正常時の充電量の半分の充電量）を保持しており、電力センサで検出したバッテリ２２の充電量が不足充電量より低下した場合には上記のいずれかの制御を行い、排気エネルギ（排気ガス量）を増加させる。この際、バッテリ２２の充電量を増加させることが優先されるので、加速時でも電動機１４では発電を行う。なお、３つの制御のうちいずれの制御を行うかは、基本的には協調制御を行うが、可変バルブタイミング・リフト機構がエンジンに備わっていない場合や備わっているが排気エネルギを増加させる制御には使用できない場合にはＣＶＴ変速制御を行い、ＣＶＴ等の自動変速機でない場合やＣＶＴ等の自動変速機でもローギア側に強制的にシフトさせる制御には使用できない場合には排気バルブ制御を行う。
【００４８】
排気バルブ制御について説明する。コントローラＩＣでは、電動機１４に設けられた電力センサ（図示せず）で検出した電動機発電量を取り入れ、この電動機発電量とバッテリ充電量に基づく目標発電量とを比較する。そして、コントローラＩＣでは、電動機発電量が目標発電量よりも少ない場合には排気バルブタイミングを進角させる指令信号をエンジンＥＣＵ１５に送信するとともに電動機発電量が目標発電量以上の場合には排気バルブタイミングを遅角させる指令信号をエンジンＥＣＵ１５に送信し、電動機発電機が目標発電量となるようにフィードバック制御する。また、コントローラＩＣでは、電動機発電量が目標発電量よりも少ない場合には排気バルブ開度を大きくする指令信号をエンジンＥＣＵ１５に送信するとともに電動機発電量が目標発電量以上の場合には排気バルブ開度を小さくする指令信号をエンジンＥＣＵ１５に送信し、電動機発電機が目標発電量となるようにフィードバック制御する。この際、排気バルブタイミングと排気バルブ開度とを両方制御してもよいし、一方のみを制御してもよい。目標発電量が大きい場合や急速に発電量を増量させる場合には排気バルブタイミングと排気バルブ開度とを両方制御すると効果的である。しかし、このような制御を行うことによって、排気エネルギが増加するのに応じてエンジン１０の出力が低下するので、エンジン１０の出力の低下度合いによってはドライバに対する走行フィーリングに違和感を与え、加速性能も落ちる。そこで、コントローラＩＣ及びエンジンＥＣＵ１５では、エンジン１０の出力低下を考慮し、制御量として上記した１ステップづつ変化させて排気バルブタイミングや排気バルブ開度を制御している。なお、本実施の形態では、コントローラ２０及びエンジンＥＣＵ１５によって排気量増量手段を構成している。
【００４９】
ＣＶＴ変速制御について説明する。コントローラＩＣでは、電力センサで検出した電動機発電量を取り入れ、この電動機発電量とバッテリ充電量に基づく目標発電量とを比較する。そして、コントローラＩＣでは、電動機発電量が目標発電量よりも少ない場合にはＣＶＴ１１をローギア側にシフトさせる指令信号をＣＶＴＥＣＵ２１に送信するとともに電動機発電量が目標発電量以上の場合にはＣＶＴ１１をハイギア側にシフトさせる指令信号をＣＶＴＥＣＵ２１に送信し、電動機発電機が目標発電量となるようにフィードバック制御する。このような制御を行うことによって、エンジン１０が高回転になるのに応じてエンジン１０の出力が増大するので、エンジン１０の出力の増大度合いによってはドライバに対して走行フィーリングに違和感を与える。そこで、コントローラＩＣでは、エンジン１０の出力増大を考慮し、制御量として上記した１ステップづつ変化させてＣＶＴ１１の変速段を制御している。なお、本実施の形態では、コントローラ２０及びＣＶＴＥＣＵ２１によって低速段シフト手段を構成している。
【００５０】
協調制御について説明する。コントローラＩＣでは、アクセルペダル（図示せず）に設けられた開度センサで検出したアクセル開度を取り入れ、このアクセル開度が増加しているか否かを判定する（つまり、ドライバからの加速要求があるか否かを判定する）。そして、コントローラＩＣでは、アクセル開度が増加している場合には上記のＣＶＴ変速制御により電動機発電機が目標発電量となるように制御し、アクセル開度が増加していない場合には上記の排気バルブ制御により電動機発電機が目標発電量となるように制御する。つまり、ドライバからの加速要求が少しでもある場合にはＣＶＴ１１の変速段をローギア側に制御することによって、排気エネルギを増加させるとともに、エンジン１０の出力も増大させる。一方、ドライバからの加速要求がない場合には排気バルブタイミングを進角又は／及び排気バルブリフト量を増量制御することによって、排気エネルギを増加させるとともに、エンジン１０の出力を低下させる。このようにドライバの加速要求に応じて制御を切り換えることによって、ドライバの加速要求に対応してエンジン１０の出力が変化するので、ドライバに対する走行フィーリングに違和感を与えない。
【００５１】
なお、コントローラＩＣを、排気エネルギを検出し、上記いずれかの制御によって排気エネルギを増加させなくても、通常制御によって排出される排気エネルギによって目標発電量が得られる場合には上記制御によって排気エネルギを増加させる制御を行わないように構成してもよい。
【００５２】
図１を参照して、パワートレインシステム１におけるバッテリ充電量が不足時に電動機１４での発電量を増加させるための動作を、排気バルブ制御、ＣＶＴ変速制御、協調制御の３つの制御に分けて説明する。なお、パワートレインシステム１では、３つの制御のうちのいずれか一つの制御を行って、バッテリ充電量不足時に電動機１４による発電量を増加させる。
【００５３】
まず、排気バルブ制御について、図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、排気バルブタイミング制御を示すフローチャートである。排気バルブ制御では、以下で説明する処理を一定時間毎に繰り返し実行する。なお、図２のフローチャートには排気バブルタイミングに関する制御しか示していないが、排気バルブ開度（リフト量）に関する制御も行う場合があるので、排気バルブ開度に関する制御も以下で説明する。
【００５４】
コントローラ２０では、バッテリ２２の充電量を取得し（Ｓ１０）、バッテリ充電量が不足充電量より少ないか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００５５】
コントローラ２０では、Ｓ１１にてバッテリ充電量が不足充電量より少なくないと判定した場合には、電動機１４での発電量を増量する必要がないので、電動機１４に対して通常の制御を行う（Ｓ１２）。また、エンジンＥＣＵ１５でも、コントローラ２０からの排気バルブタイミング又は／及び排気バルブ開度に対する指令信号を受信していないので、排気バルブタイミング及び排気バルブ開度（リフト量）に対して通常の制御を行っている（Ｓ１２）。したがって、エンジン１０では通常制御時の排気エネルギを排出しており、加速時等にはターボチャージャ１３で排気エネルギを回収し、減速時には電動機１４で排気エネルギを回収する。
【００５６】
一方、コントローラ２０では、Ｓ１１にてバッテリ充電量が不足充電量より少ないと判定した場合には、電動機１４による発電量を増加させる制御に移る。コントローラ２０では、電動機１４の発電量を取得するとともに（Ｓ１３）、バッテリ充電量に基づいて目標発電量を設定する。そして、コントローラ２０では、電動機発電量が目標発電量よりも少ないか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００５７】
コントローラ２０では、Ｓ１４にて電動機発電量が目標発電量よりも少ないと判定した場合には、電動機１４による発電量を増量させる必要があるので、排気バルブタイミングを進角させる指令信号又は／及び排気バルブ開度を大きくする指令信号をエンジンＥＣＵ１５に送信する（Ｓ１５）。エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの進角の指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて排気バルブを開く時期を１ステップ分進角制御する（Ｓ１５）。すると、エンジン１０では、膨張行程中の排気バルブの開弁時期が１ステップ分進角する。そのため、その開弁時期が早まった分の排気量が増量し、排気エネルギが増加する。また、エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの排気バルブ開度を大きくする指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて排気バルブリフト量を１ステップ分増量制御する（Ｓ１５）。すると、エンジン１０では、膨張行程中の排気バルブ開度が１ステップ分大きくなる。そのため、その開度が大きくなった分の排気量が増量し、排気エネルギが増加する。すると、ターボチャージャ１３のタービン１３ａではその増加した排気エネルギを回転エネルギに変換し、電動機１４ではその増加した回転エネルギを電気エネルギに変換する。その結果、その電気機１４では前回制御時よりも発電量が増加し、バッテリ２２での充電量も増加する。
【００５８】
一方、コントローラ２０では、Ｓ１４にて電動機発電量が目標発電量より少なくないと判定した場合には、電動機１４による発電量を減量させる必要があるので、排気バルブタイミングを遅角させる指令信号又は／及び排気バルブ開度を小さくする指令信号をエンジンＥＣＵ１５に送信する（Ｓ１６）。エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの遅角の指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて排気バルブを開く時期を１ステップ分遅角制御する（Ｓ１６）。すると、エンジン１０では、膨張行程中の排気バルブの開弁時期が１ステップ分遅角する。そのため、その開弁時期が遅くなった分の排気量が減量し、排気エネルギが減少する。また、エンジンＥＣＵ１５では、コントローラ２０からの排気バルブ開度を小さくする指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて排気バルブリフト量を１ステップ分減量制御する（Ｓ１６）。すると、エンジン１０では、膨張行程中の排気バルブ開度が１ステップ分小さくなる。そのため、その開度が小さくなった分の排気量が減量し、排気エネルギが減少する。すると、ターボチャージャ１３のタービン１３ａではその減少した排気エネルギを回転エネルギに変換し、電動機１４ではその減少した回転エネルギを電気エネルギに変換する。その結果、その電気機１４では前回制御時よりも発電量が減少し、バッテリ２２での充電量も減少する。
【００５９】
上記のように、コントローラ２０及びエンジンＥＣＵ１５では、バッテリ充電量が不足充電量よりも少なくなった場合には電動機１４での発電量を増量するために、排気量（排気エネルギ）を増加するように排気バルブを制御する。その際、コントローラ２０及びエンジンＥＣＵ１５では、電動機発電量が目標発電量となるようにフィードバック制御している。そのため、電動機１４での発電量が多くなり過ぎた場合には、進角させすぎたステップ数又は／及び開度を大きくしすぎたステップ数を減らしている。
【００６０】
次に、ＣＶＴ変速制御について、図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、ＣＶＴ変速制御を示すフローチャートである。ＣＶＴ変速制御では、以下で説明する処理を一定時間毎に繰り返し実行する。
【００６１】
コントローラ２０では、バッテリ２２の充電量を取得し（Ｓ２０）、バッテリ充電量が不足充電量より少ないか否かを判定する（Ｓ２１）。
【００６２】
コントローラ２０では、Ｓ２１にてバッテリ充電量が不足充電量より少なくないと判定した場合には、電動機１４に対して通常の制御を行う（Ｓ２２）。また、ＣＶＴＥＣＵ２１でも、コントローラ２０からのＣＶＴ１１の変速に対する指令信号を受信していないので、ＣＶＴ１１の変速比（プーリ比）に対する通常の制御を行っている（Ｓ２２）。
【００６３】
一方、コントローラ２０では、Ｓ２１にてバッテリ充電量が不足充電量より少ないと判定した場合には、排気バルブ制御と同様に、電動機１４の発電量を取得し（Ｓ２３）、電動機発電量が目標発電量よりも少ないか否かを判定する（Ｓ２４）。
【００６４】
コントローラ２０では、Ｓ２４にて電動機発電量が目標発電量よりも少ないと判定した場合には、電動機１４による発電量を増量させる必要があるので、ＣＶＴ１１をローギア側にシフトさせる指令信号をＣＶＴＥＣＵ２１に送信する（Ｓ２５）。ＣＶＴＥＣＵ２１では、コントローラ２０からのローギア側にシフトさせる指令信号を受信すると、その指令信号に基づいてプーリ比を１ステップ分ロー側に制御する（Ｓ２５）。すると、ＣＶＴ１１では、プーリ比を１ステップ分ロー側に変更して変速段をローギア側にシフトする。そのため、ローギア側にシフトした分のエンジン回転数が増加してエンジン１０の出力が増大し、排気エネルギが増加する。すると、ターボチャージャ１３のタービン１３ａではその増加した排気エネルギを回転エネルギに変換し、電動機１４ではその増加した回転エネルギを電気エネルギに変換する。その結果、その電気機１４では前回制御時よりも発電量が増加し、バッテリ２２での充電量も増加する。
【００６５】
一方、コントローラ２０では、Ｓ２４にて電動機発電量が目標発電量より少なくないと判定した場合には、電動機１４による発電量を減量させる必要があるので、ハイギア側にシフトさせる指令信号をＣＶＴＥＣＵ２１に送信する（Ｓ２６）。ＣＶＴＥＣＵ２１では、コントローラ２０からのハイギア側にシフトさせる指令信号を受信すると、その指令信号に基づいてプーリ比を１ステップ分ハイ側に制御する（Ｓ２６）。すると、ＣＶＴ１１では、プーリ比を１ステップ分ハイ側に変更して変速段をハイギア側にシフトする。そのため、ハイギア側にシフトした分のエンジン回転数が減少してエンジン１０の出力が低下し、排気エネルギが減少する。すると、ターボチャージャ１３のタービン１３ａではその減少した排気エネルギを回転エネルギに変換し、電動機１４ではその減少した回転エネルギを電気エネルギに変換する。その結果、その電気機１４では前回制御時よりも発電量が減少し、バッテリ２２での充電量も減少する。
【００６６】
上記のように、コントローラ２０及びＣＶＴＥＣＵ２１では、バッテリ充電量が不足充電量よりも少なくなった場合には電動機１４での発電量を増量するために、ローギア側にシフトするようにＣＶＴ１１を制御する。その際、コントローラ２０及びＣＶＴＥＣＵ２１では、電動機発電量が目標発電量となるようにフィードバック制御している。そのため、電動機１４での発電量が多くなり過ぎた場合には、ローギア側にシフトさせすぎたステップ数を減らしている。
【００６７】
最後に、協調制御について、図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、協調制御を示すフローチャートである。協調制御では、以下で説明する処理を一定時間毎に繰り返し実行する。なお、この協調制御での説明では、排気バルブ制御又はＣＶＴ変速制御と同様の処理については、図４のフローチャートにおける各処理に図２のフローチャート又は図３のフローチャートにおける各処理に付与されている同一のステップ番号を付し、その処理の説明を省略する。
【００６８】
コントローラ２０では、バッテリ２２の充電量を取得し（Ｓ３０）、バッテリ充電量が不足充電量より少ないか否かを判定する（Ｓ３１）。
【００６９】
コントローラ２０では、Ｓ３１にてバッテリ充電量が不足充電量より少なくないと判定した場合には、電動機１４に対して通常の制御を行う（Ｓ３２）。また、エンジンＥＣＵ１５及びＣＶＴＥＣＵ３２でも、上記と同様に、通常の制御を行っている（Ｓ３２）。
【００７０】
一方、コントローラ２０では、Ｓ３１にてバッテリ充電量が不足充電量より少ないと判定した場合には、電動機１４による発電量を増加させる制御に移る。コントローラ２０では、アクセル開度を取得する（Ｓ３３）。そして、コントローラ２０では、取得したアクセル開度と過去に取得して保持しているアクセル開度とからアクセル開度が増加しているか否かを判定する（Ｓ３４）。
【００７１】
コントローラ２０では、Ｓ３４にてアクセル開度が増加していないと判定した場合には、ドライバからの加速要求がないので、エンジン１０の出力の低下を伴う排気バルブ制御により電動機１４による発電量を増加させる制御に移る。この制御では、図２のフローチャートのＳ１３〜Ｓ１６の処理と同様の処理を行う。ちなみに、この制御によってエンジン１０での出力が通常制御時よりも低下するが、ドライバとしては定常又は減速要求なので、ドライバに対しては良好な走行フィーリングとなる。
【００７２】
一方、コントローラ２０では、Ｓ３４にてアクセル開度が増加していると判定した場合には、ドライバからの加速要求があるので、エンジン１０の出力の増大を伴うＣＶＴ変速制御により電動機１４による発電量を増加させる制御に移る。この制御では、図３のフローチャートのＳ２３〜Ｓ２６の処理と同様の処理を行う。ちなみに、この制御によってエンジン１０での出力が通常制御時よりも増大するが、ドライバとしては加速要求なので、ドライバに対しては良好な走行フィーリングとなる。
【００７３】
上記のように、コントローラ２０、エンジンＥＣＵ１５及びＣＶＴＥＣＵ２１では、バッテリ充電量が不足充電量よりも少なくなった場合には電動機１４での発電量を増量するために、ドライバの加速要求に応じて排気バルブ制御とＣＶＴ変速制御とを切り換えて排気エネルギを増加させる。
【００７４】
このパワートレインシステム１では、エンジン１０に可変バルブタイミング・リフト機構を備えているので、排気バルブに対するタイミングやリフト量制御により排気エネルギを増加させることができる。また、このパワートレインシステム１では、ＣＶＴ１１を備えているので、ＣＶＴ１１に対する変速制御により排気エネルギを増加させることができる。そのため、このパワートレインシステム１によれば、コントローラ２０とエンジンＥＣＵ１５による可変バルブタイミング・リフト機構に対する排気バルブ制御又は／及びコントローラ２０とＣＶＴＥＣＵ２１によるＣＶＴ１１に対する変速制御により、パワートレインシステム１に備えられる既存のシステムを利用して電動機１４による発電量を増量させることができる。したがって、電動機１４での発電量を増量させるために、コストアップすることはなく、システム構成としても複雑化しない。
【００７５】
また、エンジンＥＣＵ１５及びＣＶＴＥＣＵ２１では、排気バルブタイミング、排気バルブリフト量、プーリ比を制御する際に各制御量の最小単位である１ステップづつ変化させるので、この制御によってエンジン１０の出力が変化するが、その変化は緩やかである。特に、パワートレインシステム１では、無段自動変速機であるＣＶＴ１１を備えているので、変速段を徐々にローギア側にシフトさせることができ、そのシフトダウンに応じてエンジン１０の出力も徐々にしか増加しない。さらに、コントローラ２０では、協調制御によってドライバの加速要求に応じて排気バルブ制御とＣＶＴ変速制御とを切り換えるので、ドライバに対して走行フィーリング上の違和感を与えない。
【００７６】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００７７】
例えば、本実施の形態ではパワートレインシステムとして可変バルブタイミング・リフト機構を有するエンジンとＣＶＴとを備える自動車に適用したが、可変バルブタイミング・リフト機構を有していないエンジンとＣＶＴ等の自動変速機とを備える自動車、あるいは、可変バルブタイミング・リフト機構を有するエンジンと手動変速機とを備える自動車にも適用可能である。なお、ＣＶＴ以外の自動変速機でもローギア側にシフトさせる制御は可能であり、その場合には、無段変速ではなく、４段変速等の決まった変速段内での制御となる。
【００７８】
また、本実施の形態では排気エネルギを利用して発電可能な電動機付ターボチャージャを備える自動車に適用したが、排気エネルギを利用して発電のみを行う発電機付タービンを備える自動車にも適用可能である。
【００７９】
また、本実施の形態では制御装置をエンジンＥＣＵ、ＣＶＴＥＣＵ、コントローラで構成したが、一体で構成してもよい。
【００８０】
また、本実施の形態では排気バルブ制御やＣＶＴ変速制御において各部における制御量の最小単位である１ステップづつ変化させるように制御したが、走行フィーリングを損なわない程度に、２ステップや３ステップ等の複数ステップづつ変化させるように制御してもよい。
【００８１】
また、本実施の形態では協調制御の場合にはアクセル開度が増加しているか否かで制御を切り換えたが、アクセル開度の増加率が一定値以上か否かで切り換える等のドライバの加速要求に対して違和感が発生しない範囲内で制御を切り換えればよい。
【００８２】
また、本実施の形態ではフィードバック制御によって電動機発電量を目標発電量となるように制御したが、フィードフォワード制御によって制御してもよい。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、車両に備えられている既存のシステムを利用して排気エネルギを増加させるので、専用の手段が無くても発電量を増量させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る自動車のパワートレインシステムの構成図である。
【図２】本実施の形態に係る排気バルブタイミング制御を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態に係るＣＶＴ変速制御を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る協調制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…パワートレインシステム、１０…エンジン、１１…ＣＶＴ、１２…駆動輪、１３…ターボチャージャ、１３ａ…タービン、１３ｂ…コンプレッサ、１３ｃ…シャフト、１４…電動機、１５…エンジンＥＣＵ、１６…吸気通路、１７…排気通路、１８…インタークーラ、１９…スロットルバルブ、２０…コントローラ、２１…ＣＶＴＥＣＵ、２２…バッテリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a vehicle including a turbine with a generator.
[0002]
[Prior art]
Some turbochargers having a turbine / compressor provided in an automobile engine incorporate an electric motor in order to improve output characteristics in a low rotation range. The electric motor also functions as a generator that converts energy given to the electric motor into electric energy. Therefore, when the electric motor incorporated in the turbocharger does not require the driving force of the electric motor at the time of deceleration or the like, the electric power is generated by using the exhaust energy received by the turbine, and the exhaust energy is recovered as electric energy.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-112921
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described electric motor mounted on an automobile, it is necessary to increase the amount of power generation when the charge amount of the battery decreases. In that case, the electric motor generates power using the energy received by the turbine, so that the amount of power generation must be increased by increasing the exhaust energy to the turbine. In view of this, some conventional vehicles have a valve provided on the exhaust passage upstream of the turbine (see Patent Document 1). In this vehicle, at the time of power generation, the exhaust passage is narrowed by a valve to increase the flow velocity of the exhaust gas, thereby increasing the exhaust energy. However, in such a vehicle, dedicated components such as a valve and an actuator for driving the valve are required to increase exhaust energy, and the number of components is increased.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for a vehicle including a turbine with a generator that can increase the amount of power generation without a dedicated means.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A control device for a vehicle including a turbine with a generator according to the present invention is a control device for a vehicle including an internal combustion engine and a turbine with a generator, and in a case where the amount of power generated by rotation of the turbine in the generator is increased, The engine is provided with an exhaust amount increasing means for increasing an exhaust amount during an expansion stroke in each cylinder of the internal combustion engine.
[0007]
A control device for a vehicle equipped with a turbine with a generator is provided with a displacement increasing means for increasing a displacement during an expansion stroke in each cylinder of the internal combustion engine. The exhaust amount is increased by the exhaust amount increasing means. In this case, the amount of exhaust gas discharged during the expansion stroke before shifting to the exhaust stroke is increased, and the exhaust energy is increased by discharging a part of the explosion energy to be transmitted to the piston as the exhaust energy. Therefore, since the exhaust energy received by the turbine is greater than the exhaust energy discharged in the exhaust stroke, the rotational energy converted by the turbine is also increased, and the amount of power generated by the generator is also increased. Since the exhaust gas amount increasing means only needs to be able to exhaust the exhaust gas during the expansion stroke, the exhaust gas amount increasing means can be configured only by changing the control of the exhaust valve using an existing system provided in the vehicle.
[0008]
The generator of the turbine with a generator is a generator that generates electric power by using exhaust energy received by the turbine.
[0009]
In the control device for a vehicle including the turbine with a generator according to the present invention, the displacement increasing means may be configured as means for accelerating the opening timing of the exhaust valve of each cylinder.
[0010]
In the control device for a vehicle equipped with the generator-equipped turbine, exhaust gas is discharged during the expansion stroke by advancing the opening timing of the exhaust valve provided in each cylinder. By configuring the exhaust amount increasing means by controlling the opening timing of the exhaust valve, the amount of power generated by the generator can be increased without providing a dedicated means.
[0011]
In the control device for a vehicle including the generator-equipped turbine according to the present invention, the displacement increasing means may be configured as a means for increasing the opening degree of the exhaust valve of each cylinder.
[0012]
In the control device for a vehicle including the turbine with a generator, the amount of exhaust gas exhausted during the expansion stroke is increased by increasing the opening degree of the exhaust valve provided in each cylinder. By configuring the exhaust amount increasing means by controlling the degree of opening of the exhaust valve, the amount of power generated by the generator can be increased without providing a dedicated means.
[0013]
A control device for a vehicle including a turbine with a generator according to the present invention is a control device for a vehicle including an automatic transmission, an internal combustion engine, and a turbine with a generator. In this case, the automatic transmission is provided with low-speed gear shifting means for shifting the gear to the lower gear.
[0014]
The control device for a vehicle including the generator-equipped turbine includes low-speed gear shift means for shifting the gear position in the automatic transmission to the low-speed gear side, and when increasing the amount of power generation in the generator due to rotation of the turbine, The gear is shifted to the lower gear by the lower gear shift means. In this case, by shifting to the lower gear, the internal combustion engine shifts to the higher rotation side to increase the output even when the accelerator opening is maintained, and the exhaust energy increases in accordance with the increase in the output. Therefore, since the exhaust energy received by the turbine also increases, the rotational energy converted by the turbine also increases, and the amount of power generated by the generator also increases. The low-speed gear shift means can be configured by using an existing system provided in the vehicle and merely changing the shift control in the automatic transmission.
[0015]
In the control device for a vehicle provided with the turbine with a generator according to the present invention, it is preferable that the automatic transmission is an unauthorized automatic transmission.
[0016]
In the case of a continuously variable automatic transmission, the control device for a vehicle equipped with the turbine with a generator can gradually shift the shift speed to the lower shift speed side by the low speed shift means. That is, in the continuously variable automatic transmission, the downshift can be performed smoothly because the resolution of the shift stage is high. Therefore, even if the gear is shifted down by the low-speed gear shift means, the rotation speed and the output of the internal combustion engine also gradually increase, and the driver does not feel uncomfortable due to the downshift.
[0017]
The control device for a vehicle including the turbine with a generator according to the present invention may be configured to include the displacement increasing means according to any one of claims 1 to 3.
[0018]
Since the control device of the vehicle including the turbine with the generator includes the exhaust gas increasing means and the low-speed gear shift means, it is possible to perform the cooperative control by both means. Incidentally, when the exhaust gas increasing means is used, a part of the explosion energy becomes the exhaust energy, so that the output of the internal combustion engine decreases. On the other hand, when the low speed shift means is used, the output of the internal combustion engine increases. Therefore, in consideration of the necessity of increasing the output of the internal combustion engine, the control device uses the low-speed gear shift means when the output is required, and uses the displacement increasing means when the output is not required. Control can be performed. By performing such control, the amount of power generation can be increased without giving the driver an uncomfortable feeling of acceleration in response to a driver's request for acceleration.
[0019]
In the control device for a vehicle including the generator-equipped turbine according to the present invention, when the amount of power generation by the rotation of the turbine is increased in the generator at the time of a predetermined acceleration request or more, the low-speed gear shift means increases the exhaust energy. You may comprise.
[0020]
In the control device for a vehicle equipped with the turbine with a generator, when the amount of power generation is increased at the time of a request for acceleration equal to or more than a predetermined value, the shift speed is shifted to the lower gear by the lower gear shift means. By performing such control, the output of the internal combustion engine is increased and the exhaust energy is increased by downshifting. Therefore, the increase in the output can respond to the driver's acceleration request, and the increase in the exhaust energy allows the generator to generate power. The amount can also be increased.
[0021]
The acceleration request that is equal to or greater than a predetermined value is an acceleration request that affects the driver's acceleration request due to a decrease in the output of the internal combustion engine when the power generation amount is increased by the displacement increasing means. This is a request for acceleration when the accelerator opening is increasing, a request for acceleration when the rate of increase is equal to or more than a certain rate of increase, and the like.
[0022]
In the control device for a vehicle including the generator-equipped turbine according to the present invention, the displacement increasing means and / or the low-speed shift means are controlled based on the difference between the actual power generation amount by the rotation of the turbine and the target power generation amount. The control amount may be changed by a predetermined amount.
[0023]
In the control device for a vehicle including the generator-equipped turbine, the displacement increasing means and / or the low-speed gear shift means determine the difference between the actual power generation by the generator due to the rotation of the turbine and the target power generation set by the control device. On the basis of this, the control amount is changed by a predetermined amount to gradually increase the exhaust amount or to gradually shift down the gear. By controlling in this manner, a change in the output of the internal combustion engine caused by the displacement increasing means and / or the low-speed shift means is suppressed, so that the power generation amount can be increased without lowering the running feeling.
[0024]
Note that, in the case of the exhaust amount increasing means, the predetermined amount is an amount obtained by multiplying the minimum control amount by an integer based on the minimum control amount when changing the opening timing and the degree of opening of the exhaust valve, etc. In this case, the minimum control amount is an integral multiple of the minimum control amount when changing the gear position of the automatic transmission.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a control device for a vehicle including a turbine with a generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
In the present embodiment, the vehicle according to the present invention is applied to an automobile including an engine having a variable valve timing / lift mechanism as a power train system and a CVT (Continuously Variable Transmission), and the engine including a turbocharger with an electric motor. . In the present embodiment, the control device according to the present invention is constituted by three control devices: an ECU (Electronic Control Unit) for controlling the engine, an ECU for controlling the CVT, and a controller for controlling the electric motor of the turbocharger with electric motor.
[0027]
Referring to FIG. 1, the configuration of power train system 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a power train system for an automobile according to the present embodiment.
[0028]
The powertrain system 1 is mounted on an automobile, obtains a driving force for driving the automobile by an engine 10, and outputs the driving force to driving wheels 12, 12 via a CVT 11. In the power train system 1, the intake air of the engine 10 is supercharged by the turbocharger 13 in order to enhance the output characteristics of the engine 10. Further, in the power train system 1, the turbocharger 13 is forcibly driven by the electric motor 14 in order to improve the rise of the supercharging pressure in the low rotation range. In the power train system 1, electric power is generated by the electric motor 14.
[0029]
The engine 10 is a four-cycle engine, and is controlled by an engine ECU 15. The engine 10 has a variable valve timing / lift mechanism. The variable valve timing / lift mechanism controls the opening / closing timing and lift amount of an intake valve (not shown) and an exhaust valve (not shown) provided for each cylinder of the engine 10 according to the engine speed, the accelerator opening, and the like. It is a mechanism that can be changed. The opening / closing timing indicates the opening / closing of the intake valve / exhaust valve by a crank angle, and determines the valve opening / closing timing. When changing the valve timing, the engine ECU 15 changes the crank angle by one step (constant angle) to advance the crank angle to advance the timing or to retard the crank angle to delay the timing. The lift amount is the amount by which a cam attached to a camshaft (not shown) pushes each valve, and determines the opening of the intake valve / exhaust valve. When changing the valve lift amount, the engine ECU 15 changes the lift amount by one step (constant lift amount) toward the increasing side or the decreasing side to decrease the opening in order to increase the opening of each valve. . By changing the opening / closing timing and the lift amount, the intake amount and the exhaust amount can be adjusted.
[0030]
In particular, the control on the opening / closing timing and lift amount of the exhaust valve in the variable valve timing / lift mechanism is also used for power generation control in the electric motor 14. When increasing the amount of power generated by the electric motor 14, control to advance the timing of opening the exhaust valve during the expansion stroke and / or control to increase the opening of the exhaust valve may be performed in order to increase the exhaust energy. If the valve opening timing of the exhaust valve is advanced during the expansion stroke, the explosion energy is expelled earlier, so that the amount of explosion energy before being transmitted to the piston (not shown) is exhausted as exhaust energy increases. I do. In addition, when the opening degree of the exhaust valve is increased during the expansion stroke, the outlet of the exhaust gas increases, so that the amount of part of the explosion energy discharged as the exhaust energy increases. Therefore, the exhaust valve control in the variable valve timing / lift mechanism can increase the exhaust energy (exhaust gas amount) discharged during normal control.
[0031]
In the engine 10, air is sucked from the intake passage 16 and exhaust gas is exhausted to the exhaust passage 17. In the intake passage 16, a compressor side of the turbocharger 13, an intercooler 18, a throttle valve 19, and the like are provided from the upstream side. In the exhaust passage 17, a turbine side of the turbocharger 13 and the like are provided.
[0032]
On the intake side, first, air taken in from the uppermost stream of the intake passage 16 is supercharged by the turbocharger 13. The temperature of the intake air flowing out of the turbocharger 13 rises due to a rise in pressure due to supercharging. Therefore, in the intercooler 18, the temperature of the intake air whose temperature has increased is reduced by an air-cooling method to improve the charging efficiency. Subsequently, the throttle valve 19 adjusts the amount of air taken into the engine 10. The adjusted air is drawn into the engine 10. The throttle valve 19 is an electronically controlled valve, and its opening is determined and controlled by the engine ECU 15.
[0033]
On the exhaust side, the exhaust gas exhausted from the engine 10 rotates the turbine 13a of the turbocharger 13. At this time, the exhaust energy is consumed by assist by the turbocharger 13 during acceleration or the like, and is consumed by power generation by the electric motor 14 during deceleration or the like.
[0034]
The engine ECU 15 is an electronic control unit including a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], and the like. The engine ECU 15 is connected to various sensors, sets various control amounts and the like based on detection values from the various sensors, and controls the engine 10 and each unit related to the engine 10.
[0035]
The engine ECU 15 sets the opening of the throttle valve 19 based on the accelerator opening and the like, and controls the opening of the throttle valve 19. Further, the engine ECU 15 sets the fuel injection amount based on the accelerator opening and the like, and controls an electronically controlled fuel injection device (not shown).
[0036]
The engine ECU 15 transmits and receives the following various signals to and from the controller 20 that controls the electric motor 14. At the time of acceleration or the like, the engine ECU 15 determines an assist amount by the electric motor 14 based on the engine speed of the engine 10 and the like, and transmits a command signal indicating the assist amount to the controller 20. Further, when the engine ECU 15 receives a command signal from the controller 20 for advancing the exhaust valve timing, the engine ECU 15 controls the timing for opening the exhaust valve during the expansion stroke by one step based on the command signal. On the other hand, when the engine ECU 15 receives a command signal for delaying the exhaust valve timing from the controller 20, the engine ECU 15 controls the opening timing of the exhaust valve during the expansion stroke by one step based on the command signal. Further, when the engine ECU 15 receives a command signal for increasing the exhaust valve opening from the controller 20, the engine ECU 15 controls the exhaust valve lift during the expansion stroke by one step based on the command signal. On the other hand, when the engine ECU 15 receives a command signal from the controller 20 to reduce the exhaust valve opening, the engine ECU 15 controls the exhaust valve lift during the expansion stroke by one step based on the command signal.
[0037]
The CVT 11 is a continuously variable transmission that is controlled by the CVT ECU 21. The CVT 11 transmits the driving force from the engine 10 via a belt (not shown) hung between a primary (drive) pulley (not shown) and a secondary (driven) pulley (not shown), The pulley ratio is changed by changing the winding radius of the belt by changing the width, and the gear ratio (gear position) is changed steplessly. When shifting, the CVT ECU 21 changes the pulley ratio by one step (constant ratio) to the low side to shift the gear ratio to the low gear side or to the high side to shift the speed ratio to the high gear side.
[0038]
In particular, the shift control in the CVT 11 is also used for power generation control in the electric motor 14. When increasing the amount of power generation in the electric motor 14, the gear ratio may be shifted to the low gear side by changing the pulley ratio to the low side. When the gear ratio is shifted to the low gear side, the rotational speed of the engine 10 increases and the output of the engine 10 increases when the accelerator opening does not change. Accordingly, the shift control in the CVT 11 can increase the exhaust energy (exhaust gas amount) discharged during the normal control.
[0039]
The CVT ECU 21 is an electronic control unit including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The CVT ECU 21 is connected to various sensors, sets various control amounts and the like based on detection values from the various sensors, and controls the CVT 11 and each unit related to the CVT 11. The CVT ECU 21 determines the speed ratio of the CVT 11 based on the vehicle speed, the accelerator opening, and the like, and controls the pulley ratio according to the determined speed ratio.
[0040]
The CVT ECU 21 receives the following signals from the controller 20 that controls the electric motor 14. Upon receiving a command signal from the controller 20 for shifting the CVT 11 to the low gear side, the CVT ECU 21 controls the pulley ratio by one step to the low side based on the command signal. On the other hand, when the CVT ECU 21 receives a command signal from the controller 20 for shifting the CVT 11 to the high gear side, the CVT ECU 21 controls the pulley ratio to the high side by one step based on the command signal.
[0041]
The turbocharger 13 uses the exhaust energy from the engine 10 to increase the supercharging pressure. In the turbocharger 13, a turbine 13a is disposed on the exhaust passage 17 side, and a compressor 13b is disposed on the intake passage 16 side, and both wheels are connected by a shaft 13c. A rotor (not shown), which is a component of the electric motor 14, is fixed to the center of the shaft 13c.
[0042]
The electric motor 14 is a three-phase AC motor, assists the supercharging pressure of the turbocharger 13, and charges the battery 22 during regeneration. The electric motor 14 has a stator (not shown) disposed around a rotor provided with magnets. The stator is formed by winding a plurality of laminated steel sheets with windings, and is fixed to a housing of the turbocharger 13. The electric motor 14 is constructed inside the housing of the turbocharger 13 with the rotor and the stator as main components and the shaft 13c as an output shaft. In the electric motor 14, when electric power is sequentially supplied from the controller 20 to each of the three-phase windings, a magnetic field is sequentially generated, and the interaction between the magnetic field generated in the three phases and the magnetic field of the rotor magnet causes the rotor to rotate. Further, the turbocharger 13 converts the exhaust energy received by the turbine 13a into rotational energy, and the electric motor 14 converts this rotational energy into electric energy during regeneration. Therefore, it is necessary to increase the exhaust energy in order to increase the amount of power generated during regeneration by the electric motor 14.
[0043]
The controller 20 is a device that controls the driving and regeneration of the electric motor 14, and includes a DC-DC converter (not shown), an inverter (not shown), a controller IC [Integrated Circuit] (not shown), and the like.
[0044]
The DC-DC converter is connected between the battery 22 and the inverter, and converts DC power input and output between the battery 22 and the inverter. The DC-DC converter includes a transistor (not shown), and adjusts the amount of power generated by the electric motor 14 by turning on / off the transistor. In the DC-DC converter, the transistor is turned on / off based on a gate signal from the controller IC, and the power generated by the electric motor 14 is output to the battery 22 when the time during which the transistor is on is a regenerable time.
[0045]
The inverter includes six FETs [Field Effect Transistor] (not shown), and these six FETs constitute an upper arm and a lower arm for a three-phase winding of the electric motor 14, respectively. In the inverter, the upper arm or the lower arm of each phase is energized based on six gate signals from the controller IC, and supplies electric power to the three-phase windings of the electric motor 14, respectively.
[0046]
The controller IC determines a target rotation speed of the electric motor 14 based on a command signal indicating an assist amount by the electric motor 14 from the engine ECU 15 at the time of acceleration or the like, and is generated at each terminal of a three-phase winding of the electric motor 14. The position of the rotor of the electric motor 14 is detected based on the back electromotive force. Then, the controller IC generates six gate signals based on the target rotation speed and the position of the rotor, and transmits the gate signals to the inverter. Further, the controller IC determines a target power generation amount of the electric motor 14 based on a battery charge amount detected by a power sensor (not shown) provided in the battery 22 at the time of deceleration or the like. Then, the controller IC generates a gate signal based on the determined target power generation amount, and transmits the gate signal to the DC-DC converter.
[0047]
In particular, when the battery charge decreases and it is necessary to increase the amount of power generated by the electric motor 14, the controller IC performs any one of the exhaust valve control, the CVT shift control, and the cooperative control. The controller IC holds an insufficient charge amount (for example, half of the normal charge amount) indicating that the charge amount of the battery 22 is insufficient, and the charge amount of the battery 22 detected by the power sensor. Is lower than the insufficient charge amount, one of the above controls is performed to increase the exhaust energy (exhaust gas amount). At this time, since increasing the charge amount of the battery 22 is given priority, the electric motor 14 generates power even during acceleration. Note that which of the three controls is basically performed is coordinated control. However, when the variable valve timing / lift mechanism is not provided in the engine or when the variable valve timing / lift mechanism is provided, the control is performed to increase the exhaust energy. When the transmission cannot be used, CVT shift control is performed. When the automatic transmission such as a CVT is not used, or when the automatic transmission such as a CVT cannot be used for control for forcibly shifting to the low gear side, exhaust valve control is performed.
[0048]
Exhaust valve control will be described. The controller IC takes in the electric power generation amount detected by a power sensor (not shown) provided in the electric motor 14, and compares this electric power generation amount with a target electric power generation amount based on the battery charge amount. The controller IC sends a command signal for advancing the exhaust valve timing to the engine ECU 15 when the motor power generation amount is smaller than the target power generation amount, and transmits the exhaust valve timing when the motor power generation amount is greater than the target power generation amount. Is transmitted to the engine ECU 15, and feedback control is performed so that the motor generator reaches the target power generation amount. Further, the controller IC transmits a command signal for increasing the opening degree of the exhaust valve to the engine ECU 15 when the motor power generation amount is smaller than the target power generation amount, and opens the exhaust valve when the motor power generation amount is higher than the target power generation amount. A command signal for reducing the degree is transmitted to the engine ECU 15, and feedback control is performed so that the motor generator reaches the target power generation amount. At this time, both the exhaust valve timing and the exhaust valve opening may be controlled, or only one of them may be controlled. When the target power generation amount is large or the power generation amount is rapidly increased, it is effective to control both the exhaust valve timing and the exhaust valve opening. However, by performing such control, the output of the engine 10 decreases as the exhaust energy increases. Therefore, depending on the degree of decrease in the output of the engine 10, the driving feeling for the driver is uncomfortable, and the acceleration performance is reduced. Also falls. In view of this, the controller IC and the engine ECU 15 control the exhaust valve timing and the exhaust valve opening by changing the control amount by the above-described one step in consideration of the output reduction of the engine 10. In the present embodiment, the controller 20 and the engine ECU 15 constitute a displacement increasing unit.
[0049]
The CVT shift control will be described. The controller IC takes in the electric power generation amount detected by the electric power sensor and compares this electric power generation amount with a target electric power generation amount based on the battery charge amount. The controller IC sends a command signal to shift the CVT 11 to the low gear side when the motor power generation amount is smaller than the target power generation amount to the CVT ECU 21, and sets the CVT 11 to the high gear side when the motor power generation amount is higher than the target power generation amount. Is transmitted to the CVT ECU 21 and feedback control is performed so that the motor generator reaches the target power generation amount. By performing such control, the output of the engine 10 increases as the engine 10 rotates at a high speed. Therefore, depending on the degree of increase in the output of the engine 10, the driver may feel uncomfortable in the driving feeling. In view of this, the controller IC controls the shift speed of the CVT 11 by changing the control amount in the above-described steps by one step in consideration of the increase in the output of the engine 10. In this embodiment, the controller 20 and the CVT ECU 21 constitute low-speed gear shift means.
[0050]
The cooperative control will be described. The controller IC incorporates an accelerator opening detected by an opening sensor provided on an accelerator pedal (not shown), and determines whether or not the accelerator opening is increasing (that is, when an acceleration request from the driver is received). It is determined whether there is). When the accelerator opening is increasing, the controller IC controls the motor generator to achieve the target power generation amount by the CVT shift control, and when the accelerator opening is not increasing, The exhaust valve control controls the motor / generator to reach the target power generation. That is, when there is a slight acceleration request from the driver, the shift speed of the CVT 11 is controlled to the low gear side so that the exhaust energy is increased and the output of the engine 10 is also increased. On the other hand, when there is no acceleration request from the driver, the exhaust valve timing is advanced and / or the exhaust valve lift is controlled to increase, thereby increasing the exhaust energy and decreasing the output of the engine 10. By switching the control in accordance with the driver's acceleration request in this way, the output of the engine 10 changes in response to the driver's acceleration request, so that the driving feeling for the driver is not uncomfortable.
[0051]
In addition, even if the controller IC detects the exhaust energy and does not increase the exhaust energy by any of the above-described controls, if the target power generation amount can be obtained by the exhaust energy discharged by the normal control, the exhaust energy is controlled by the control. May be configured so as not to perform the control for increasing the number.
[0052]
With reference to FIG. 1, the operation for increasing the amount of power generated by the electric motor 14 when the battery charge amount is insufficient in the power train system 1 will be described separately for three controls of exhaust valve control, CVT shift control, and cooperative control. I do. In the power train system 1, any one of the three controls is performed to increase the amount of power generated by the electric motor 14 when the battery charge is insufficient.
[0053]
First, the exhaust valve control will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the exhaust valve timing control. In the exhaust valve control, the processing described below is repeatedly executed at regular intervals. Although only the control related to the exhaust bubble timing is shown in the flowchart of FIG. 2, the control related to the exhaust valve opening (lift amount) may be performed in some cases. Therefore, the control related to the exhaust valve opening will be described below.
[0054]
The controller 20 acquires the charge amount of the battery 22 (S10), and determines whether the battery charge amount is smaller than the insufficient charge amount (S11).
[0055]
When the controller 20 determines in S11 that the battery charge amount is not less than the insufficient charge amount, it is not necessary to increase the power generation amount in the electric motor 14, so that normal control is performed on the electric motor 14 (S12). ). In addition, since the engine ECU 15 does not receive the command signal for the exhaust valve timing and / or the exhaust valve opening from the controller 20, the engine ECU 15 performs normal control on the exhaust valve timing and the exhaust valve opening (lift amount). (S12). Therefore, the engine 10 discharges the exhaust energy at the time of the normal control. The turbocharger 13 collects the exhaust energy at the time of acceleration or the like, and collects the exhaust energy at the motor 14 at the time of deceleration.
[0056]
On the other hand, when the controller 20 determines in S11 that the battery charge is smaller than the insufficient charge, the controller 20 shifts to control to increase the amount of power generated by the electric motor 14. The controller 20 acquires the power generation amount of the electric motor 14 (S13) and sets a target power generation amount based on the battery charge amount. Then, the controller 20 determines whether or not the motor power generation amount is smaller than the target power generation amount (S14).
[0057]
If the controller 20 determines in S14 that the motor power generation amount is smaller than the target power generation amount, it is necessary to increase the power generation amount by the motor 14, so that the command signal for advancing the exhaust valve timing and / or the exhaust signal A command signal for increasing the valve opening is transmitted to the engine ECU 15 (S15). Upon receiving the advance command signal from the controller 20, the engine ECU 15 controls the timing of opening the exhaust valve by one step based on the command signal (S15). Then, in the engine 10, the opening timing of the exhaust valve during the expansion stroke is advanced by one step. Therefore, the exhaust amount is increased by the amount corresponding to the earlier valve opening timing, and the exhaust energy is increased. Further, when the engine ECU 15 receives the command signal for increasing the exhaust valve opening from the controller 20, the engine ECU 15 controls the exhaust valve lift by one step based on the command signal (S15). Then, in the engine 10, the exhaust valve opening during the expansion stroke increases by one step. Therefore, the amount of exhaust increases as the degree of opening increases, and the exhaust energy increases. Then, the turbine 13a of the turbocharger 13 converts the increased exhaust energy into rotational energy, and the electric motor 14 converts the increased rotational energy into electric energy. As a result, in the electric machine 14, the amount of power generation increases compared to the previous control, and the amount of charge in the battery 22 also increases.
[0058]
On the other hand, if the controller 20 determines in S14 that the motor power generation amount is not less than the target power generation amount, it is necessary to reduce the power generation amount by the motor 14 and thus a command signal or // A command signal for reducing the opening degree of the exhaust valve is transmitted to the engine ECU 15 (S16). When the engine ECU 15 receives the delay command signal from the controller 20, the engine ECU 15 controls the timing of opening the exhaust valve by one step based on the command signal (S16). Then, in the engine 10, the opening timing of the exhaust valve during the expansion stroke is delayed by one step. Therefore, the amount of exhaust gas corresponding to the late valve opening timing is reduced, and the exhaust energy is reduced. Further, when the engine ECU 15 receives a command signal from the controller 20 for reducing the exhaust valve opening, the engine ECU 15 controls the exhaust valve lift by one step based on the command signal (S16). Then, in the engine 10, the exhaust valve opening during the expansion stroke is reduced by one step. Therefore, the amount of exhaust gas corresponding to the decrease in the opening decreases, and the exhaust energy decreases. Then, the turbine 13a of the turbocharger 13 converts the reduced exhaust energy into rotational energy, and the motor 14 converts the reduced rotational energy into electric energy. As a result, in the electric machine 14, the amount of power generation is smaller than in the previous control, and the amount of charge in the battery 22 is also reduced.
[0059]
As described above, the controller 20 and the engine ECU 15 increase the amount of exhaust gas (exhaust energy) in order to increase the amount of power generated by the electric motor 14 when the battery charge becomes smaller than the insufficient charge. Control the exhaust valve. At this time, the controller 20 and the engine ECU 15 perform feedback control so that the motor power generation amount becomes the target power generation amount. Therefore, when the amount of power generated by the motor 14 becomes too large, the number of steps that are advanced too much and / or the number of steps that make the opening too large are reduced.
[0060]
Next, the CVT shift control will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the CVT shift control. In the CVT shift control, the processing described below is repeatedly executed at regular intervals.
[0061]
The controller 20 acquires the charge amount of the battery 22 (S20), and determines whether the battery charge amount is smaller than the insufficient charge amount (S21).
[0062]
When the controller 20 determines in S21 that the battery charge is not less than the insufficient charge, the controller 20 performs normal control on the electric motor 14 (S22). Also, since the CVT ECU 21 does not receive the command signal for the shift of the CVT 11 from the controller 20, the CVT ECU 21 performs the normal control on the shift ratio (pulley ratio) of the CVT 11 (S22).
[0063]
On the other hand, when the controller 20 determines in S21 that the battery charge amount is smaller than the insufficient charge amount, the controller 20 acquires the power generation amount of the motor 14 similarly to the exhaust valve control (S23), and the motor power generation amount becomes the target power generation amount. It is determined whether the amount is smaller than the amount (S24).
[0064]
If the controller 20 determines in S24 that the motor power generation is smaller than the target power generation, the controller 20 transmits a command signal to shift the CVT 11 to the low gear side to the CVT ECU 21 because it is necessary to increase the power generation by the motor 14. (S25). Upon receiving the command signal for shifting to the low gear side from the controller 20, the CVT ECU 21 controls the pulley ratio to the low side by one step based on the command signal (S25). Then, the CVT 11 changes the pulley ratio to the low side by one step and shifts the gear position to the low gear side. Therefore, the engine rotation speed corresponding to the shift to the low gear side increases, the output of the engine 10 increases, and the exhaust energy increases. Then, the turbine 13a of the turbocharger 13 converts the increased exhaust energy into rotational energy, and the electric motor 14 converts the increased rotational energy into electric energy. As a result, in the electric machine 14, the amount of power generation increases compared to the previous control, and the amount of charge in the battery 22 also increases.
[0065]
On the other hand, if the controller 20 determines in S24 that the motor power generation is not less than the target power generation, the controller 20 transmits a command signal to shift to the high gear side to the CVT ECU 21 because the power generation by the motor 14 needs to be reduced. (S26). Upon receiving the command signal for shifting to the high gear side from the controller 20, the CVT ECU 21 controls the pulley ratio to the high side by one step based on the command signal (S26). Then, the CVT 11 changes the pulley ratio to the high side by one step and shifts the gear position to the high gear side. Therefore, the engine speed corresponding to the shift to the high gear side decreases, the output of the engine 10 decreases, and the exhaust energy decreases. Then, the turbine 13a of the turbocharger 13 converts the reduced exhaust energy into rotational energy, and the motor 14 converts the reduced rotational energy into electric energy. As a result, in the electric machine 14, the amount of power generation is smaller than in the previous control, and the amount of charge in the battery 22 is also reduced.
[0066]
As described above, the controller 20 and the CVT ECU 21 control the CVT 11 to shift to the low gear side in order to increase the amount of power generated by the motor 14 when the battery charge becomes smaller than the insufficient charge. At this time, the controller 20 and the CVT ECU 21 perform feedback control so that the motor power generation amount becomes the target power generation amount. Therefore, when the amount of power generated by the electric motor 14 becomes too large, the number of steps shifted to the low gear side is reduced.
[0067]
Finally, cooperative control will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the cooperative control. In the cooperative control, the processing described below is repeatedly executed at regular intervals. In the description of the cooperative control, the same processes as those in the exhaust valve control or the CVT shift control are the same as the processes in the flowchart in FIG. 4 and the processes in the flowchart in FIG. And the description of the process is omitted.
[0068]
The controller 20 acquires the charge amount of the battery 22 (S30), and determines whether the battery charge amount is smaller than the insufficient charge amount (S31).
[0069]
When the controller 20 determines in S31 that the battery charge is not less than the insufficient charge, the controller 20 performs normal control on the electric motor 14 (S32). Further, the engine ECU 15 and the CVT ECU 32 also perform normal control in the same manner as described above (S32).
[0070]
On the other hand, when the controller 20 determines that the battery charge is smaller than the insufficient charge in S31, the controller 20 proceeds to control to increase the amount of power generated by the electric motor 14. The controller 20 acquires the accelerator opening (S33). Then, the controller 20 determines whether or not the accelerator opening has increased from the acquired accelerator opening and the accelerator opening acquired and held in the past (S34).
[0071]
When the controller 20 determines in S34 that the accelerator opening has not increased, there is no request for acceleration from the driver, so the amount of power generated by the electric motor 14 is increased by exhaust valve control accompanied by a decrease in the output of the engine 10. Move on to control to make it. In this control, processing similar to the processing of S13 to S16 in the flowchart of FIG. 2 is performed. Incidentally, although the output of the engine 10 is reduced by this control as compared with the time of the normal control, since the driver is in a steady or deceleration request, the driving feeling is good for the driver.
[0072]
On the other hand, when the controller 20 determines in S34 that the accelerator opening is increasing, there is an acceleration request from the driver, and therefore, the amount of power generated by the electric motor 14 by the CVT shift control accompanied by an increase in the output of the engine 10 is performed. Move on to control to increase. In this control, processing similar to the processing of S23 to S26 in the flowchart of FIG. 3 is performed. Incidentally, although the output of the engine 10 is increased by this control as compared with the time of the normal control, since the driver is required to accelerate, the driving feeling is good for the driver.
[0073]
As described above, the controller 20, the engine ECU 15, and the CVT ECU 21 increase the amount of power generated by the electric motor 14 when the battery charge becomes smaller than the insufficient charge. The exhaust energy is increased by switching between the control and the CVT shift control.
[0074]
In the power train system 1, since the engine 10 is provided with the variable valve timing / lift mechanism, the exhaust energy can be increased by controlling the timing and the lift amount of the exhaust valve. Further, since the power train system 1 includes the CVT 11, the exhaust energy can be increased by controlling the shift of the CVT 11. Therefore, according to the power train system 1, an existing valve provided in the power train system 1 is provided by the exhaust valve control of the variable valve timing / lift mechanism by the controller 20 and the engine ECU 15 and / or the shift control of the CVT 11 by the controller 20 and the CVT ECU 21. The amount of power generated by the electric motor 14 can be increased using the system. Therefore, there is no increase in cost to increase the amount of power generated by the electric motor 14, and the system configuration does not become complicated.
[0075]
Further, in the engine ECU 15 and the CVT ECU 21, when controlling the exhaust valve timing, the exhaust valve lift amount, and the pulley ratio, the control unit changes the control amount by one step, which is the minimum unit, so that the output of the engine 10 is changed by this control. , The change is gradual. In particular, since the power train system 1 includes the CVT 11 that is a continuously variable automatic transmission, the shift speed can be gradually shifted to the low gear side, and the output of the engine 10 is also gradually increased in accordance with the shift down. Does not increase. Further, the controller 20 switches between the exhaust valve control and the CVT shift control according to the driver's acceleration request by the cooperative control, so that the driver does not feel uncomfortable in the driving feeling.
[0076]
As described above, the embodiments according to the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, but may be embodied in various forms.
[0077]
For example, in this embodiment, the present invention is applied to an automobile having an engine having a variable valve timing / lift mechanism and a CVT as a powertrain system, but an engine having no variable valve timing / lift mechanism and an automatic transmission such as a CVT. Or a vehicle equipped with an engine having a variable valve timing / lift mechanism and a manual transmission. It should be noted that the control for shifting to the low gear side can be performed by an automatic transmission other than the CVT, and in this case, the control is performed not in the continuously variable transmission but in a fixed gear stage such as a four-speed transmission.
[0078]
Further, in the present embodiment, the present invention is applied to a vehicle equipped with a turbocharger with a motor capable of generating electric power using exhaust energy. However, the present embodiment is also applicable to a vehicle including a turbine equipped with a generator which generates only electric power using exhaust energy. is there.
[0079]
Further, in the present embodiment, the control device is constituted by the engine ECU, the CVT ECU and the controller, but may be constituted integrally.
[0080]
Further, in the present embodiment, in the exhaust valve control and the CVT shift control, the control amount is controlled so as to change by one step which is the minimum unit of the control amount in each part. May be controlled so as to be changed step by step.
[0081]
Further, in the present embodiment, in the case of the cooperative control, the control is switched depending on whether or not the accelerator opening is increasing. However, driver acceleration such as switching based on whether or not the rate of increase of the accelerator opening is equal to or more than a certain value is performed. The control may be switched within a range that does not cause a feeling of strangeness to the request.
[0082]
Further, in the present embodiment, the motor power generation amount is controlled by feedback control so as to become the target power generation amount, but may be controlled by feedforward control.
[0083]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the exhaust energy is increased by using the existing system provided in the vehicle, it is possible to increase the amount of power generation without a dedicated means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an automobile power train system according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating exhaust valve timing control according to the present embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating CVT shift control according to the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing cooperative control according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Powertrain system, 10 ... Engine, 11 ... CVT, 12 ... Drive wheels, 13 ... Turbocharger, 13a ... Turbine, 13b ... Compressor, 13c ... Shaft, 14 ... Electric motor, 15 ... Engine ECU, 16 ... Intake passage, 17 exhaust passage, 18 intercooler, 19 throttle valve, 20 controller, 21 CVT ECU, 22 battery

Claims

In a control device for a vehicle including an internal combustion engine and a turbine with a generator,
In the case where the amount of power generated by the rotation of the turbine in the generator is increased, an exhaust amount increasing means for increasing an exhaust amount during an expansion stroke in each cylinder of the internal combustion engine is provided. Vehicle control device.

2. The control device for a vehicle equipped with a turbine with a generator according to claim 1, wherein the exhaust amount increasing unit advances an opening timing of an exhaust valve of each of the cylinders. 3.

3. The control device according to claim 1, wherein the exhaust amount increasing unit increases a degree of opening of an exhaust valve of each of the cylinders. 4.

In a control device for a vehicle including an automatic transmission, an internal combustion engine, and a turbine with a generator,
A vehicle equipped with a generator-equipped turbine, comprising: a low-speed gear shift means for shifting a shift speed in the automatic transmission to a low-speed gear when increasing the amount of power generated by rotation of the turbine in the generator. Control device.

The control device according to claim 4, wherein the automatic transmission is a continuously variable automatic transmission.

A control device for a vehicle equipped with a turbine with a generator according to claim 4 or 5, comprising the displacement increasing means according to any one of claims 1 to 3.

7. The turbine with a generator according to claim 6, wherein when increasing the amount of power generation by rotation of the turbine in the generator at the time of a request for acceleration equal to or more than a predetermined value, the low-speed stage shift means increases the exhaust energy. A control device for a vehicle comprising:

The displacement increasing means and / or the low-speed shift means change a control amount by a predetermined amount based on a difference between an actual power generation amount and a target power generation amount by the generator due to the rotation of the turbine. A control device for a vehicle, comprising the turbine with a generator according to any one of claims 1 to 7.