JP2004169673A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2004169673A JP2002339725A JP2002339725A JP2004169673A JP 2004169673 A JP2004169673 A JP 2004169673A JP 2002339725 A JP2002339725 A JP 2002339725A JP 2002339725 A JP2002339725 A JP 2002339725A JP 2004169673 A JP2004169673 A JP 2004169673A
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internal combustion
combustion engine
output
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power generation
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JP2002339725A
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Hiroshige Hashimoto
浩成 橋本
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine capable of suppressing output variation of the internal combustion engine in regenerative power generation time by a turbocharger with a motor. <P>SOLUTION: The control device of the internal combustion engine comprises the turbocharger 11 disposed incidentally to the internal combustion engine 1, the motor 11b capable of generating power by rotating a turbine/compressor 11a of the turbocharger 11 with exhaust flow, and an output increasing means for increasing the output of the internal combustion engine 1 during power generation by the motor 11b. As the output increasing means, a means for correcting the opening of a throttle valve 13 in the opening direction is used. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンの回転を利用して発電を行うことのできる電動機を備えたターボチャージャを有する内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン(内燃機関)の吸入空気をターボチャージャで過給して、高出力(あるいは、低燃費)を得ようとする試みは以前から常用されている。ターボチャージャの改善が要望されている点の一つとして、低回転域の過給圧の立ち上がりが悪く、低回転域でのエンジン出力特性が良好でないというものがある。これは、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給するというターボチャージャの原理上、排気エネルギーの少ない低回転域で発生する現象であった。これを改善するために、ツインターボ化などが一般に行われているが、タービン/コンプレッサに電動機(モータ)を組み込んで強制的にタービン/コンプレッサを駆動して所望の過給圧を得ようとする試みもなされている。このような場合は、排気エネルギーを利用して電動機に回生発電を行わせることも可能である。このような電動機付ターボチャージャを有する内燃機関としては、[特許文献1]に記載のようなものがある。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−240058号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
[特許文献1]に記載の内燃機関においては、電動機付ターボチャージャの電動機を用いて発電を行う場合には、排気エネルギーの一部が発電に消費されるため、その分の過給効果が減って内燃機関の出力が低下してしまう。[特許文献1]においては、ターボチャージャに付随した電動機で発電する際には、オルタネータでの発電を停止して内燃機関への負荷を軽減する旨の開示があるが、根本的な対策ではなく更なる改善が要望されるものであった。
【0005】
従って、本発明の目的は、電動機付ターボチャージャにおよる回生発電時の内燃機関の出力変動を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関に付随して配設されたターボチャージャと、排気流によって該ターボチャージャのタービン/コンプレッサを回転させて発電を行い得る電動機と、電動機による発電時に、内燃機関の出力を増大させる出力増大手段とを備えていることを特徴としている。
【0007】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、出力増大手段は、内燃機関の出力を増大させるに際して、スロットルバルブの開度調整による出力増大を優先して行うことを特徴としている。
【0008】
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、出力増大手段は、スロットルバルブの開度が全開の時には、燃料噴射量調節によって出力増大を行うことを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の制御装置の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の制御装置を有するエンジン1を図1に示す。
【0010】
本実施形態で説明するエンジン1は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として図1に示されている。エンジン1は、インジェクタ2によってシリンダ3内のピストン4の上面に燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン1は、成層燃焼が可能であり、いわゆるリーンバーンエンジンである。後述するターボチャージャによってより多くの吸入空気を過給してリーンバーンを行うことによって、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るものである。
【0011】
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、これに点火プラグ7で着火させて燃焼させ得る(成層燃焼)。吸気行程に燃料噴射すれば、通常の均質燃焼も行える。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。燃焼後の排気ガスは排気通路6に排気される。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。吸気通路5上には、上流側からエアクリーナ10、エアフロメータ27、ターボユニット11、インタークーラー12、スロットルバルブ13などが配置されている。
【0012】
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。本実施形態のエアフロメータ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ものである。ターボユニット11は、吸気通路5と排気通路6との間に配され、過給を行うものである。本実施形態のターボユニット11においては、タービン側インペラーとコンプレッサ側インペラーとが回転軸で連結されている(以下、この部分を単にタービン/コンプレッサ11aと言うこととする)。
【0013】
また、本実施形態のターボチャージャは、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機11bが組み込まれている電動機付ターボチャージャである。電動機11bは、排気エネルギーを用いて発電する発電機としても機能し得る。なお、ターボユニット11は、排気エネルギーによってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得るが、電動機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さらなる過給を行うこともできる。
【0014】
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を介して電動機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できる。電動機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分として有している。吸気通路5上のターボユニット11の下流側には、ターボユニット11による過給で圧力上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空冷式インタークーラー12が配されている。インタークーラー12によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向上させる。
【0015】
インタークーラー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が配されている。本実施形態のスロットルバルブ13は、いわゆる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によって開閉される。また、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。
【0016】
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ECU16に接続されており、その検出結果をECU16に送出している。ECU16は、CPU,ROM,RAM等からなる電子制御ユニットである。ECU16には、上述したインジェクタ2、点火プラグ7や、電動機11b、等が接続されており、これらはECU16からの信号によって制御されている。ECU16には、このほかにも、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、電動機11bと接続されたコントローラ21、バッテリ22なども接続されている。
【0017】
コントローラ21は、電動機11bの駆動を制御するだけでなく、電動機11bが回生発電した電力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有している。回生発電による電力は、コントローラ21によって電圧変換された後にバッテリ22に充電される。一方、排気通路6上には、ターボユニット11の上流側に、排気空燃比を検出する空燃比センサ28が配されている。空燃比センサ28の上述したECU16に接続されており、その検出結果をECU16に送出している。
【0018】
また、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)にかけ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。EGR通路24上には、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。EGRバルブ25の開度制御も上述したECU16によって行われる。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が取り付けられている。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もできる。
【0019】
上述した内燃機関における制御について説明する。図2に、本実施形態における制御のフローチャートを示す。
【0020】
まず、発電要求があるか否かが判定される(ステップ200)。エンジン1の制御全般はECU16によって行われており、電動機11bの制御はこのECU16とコントローラ21とによって協調制御されている。ECU16は、エンジン1の状態を上述した各種センサによって検出されるエンジン回転数や吸入空気量、スロットル開度などの情報量から判断しており、電動機11bによって回生発電をさせてエネルギーを回収するか否かの判断もしている。そして、ECU16によって電動機11bに回生発電をさせると判断された場合には、発電量要求指令が生成され、これに基づいてコントローラ21などによって電動機11bによって回生発電が行われる。ステップ200では、この発電要求指令が生成されているか否かを判定している。
【0021】
発電要求がない場合、即ち、ステップ200が否定される場合は、後述する補正係数α,βがクリアされ(ステップ270)、電動機11bによる回生発電は行われない(ステップ280)。なお、ステップ280において、電動機11bによる回生発電が既に行われている場合は停止される。
【0022】
一方、発電要求がある場合、即ち、ステップ200が肯定される場合、次に、エンジン回転数がクランクポジショニングセンサ26によって検出されると共に、エンジン負荷が吸入空気量やスロットル開度(スロットルポジショニングセンサ18によって検出)から算出(推定)される。なお、吸入空気量は、エアフロメータ27にて測定されるか、又は、圧力センサ19の検出結果から推定される。また、スロットル開度は、スロットルポジショニングセンサ18によって検出される。
【0023】
ステップ210の後、検出されたスロットル開度が全開であるか否かを判定する(ステップ220)。ステップ220が否定され、スロットルバルブ13にまだその開度を開く余裕がある場合は、電動機11bによる発電によって減少する過給効果を吸入空気量を増加させる(それに伴って燃料も増加することもあり得る)ことで補うべく、スロットル開度補正係数αが算出される(ステップ230)。スロットル開度補正係数αは、基本となるスロットル開度に対して、その基本開度を何%増しとなるように指示するための係数である。なお、係数でなく、単純に開度の増分を指示する補正値で補正するなどの他の手法も採用し得る。
【0024】
スロットル開度補正係数αは、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づく二次元マップとしてECU16内に格納されており、ステップ210において検出・算出されたエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて算出(決定)される。補正係数αは、エンジン回転数が高い程、また、エンジン負荷が高い程、スロットルバルブ13の開度を大きくする値となる。この補正係数αは、実際に発電を実行したときのエンジン1のトルク低下(出力低下)を補償する値として実験を通じて予め決定されたものである。
【0025】
ステップ230において補正係数αが算出された後、この補正係数を反映させてスロットルバルブ13の開度を開く側に補正すると同時に、電動機11bによる回生発電を開始する。スロットルバルブ13を開く側に補正することでエンジン1の出力は増大側に補正される。これによって、回生発電によって減る過給効果の分が打ち消され、エンジン1の出力に段差などが生じずに円滑に電動機11bによる回生発電を開始できる。
【0026】
特に、ここでは、スロットルバルブ13の開度を大きくして吸入空気量を増加させることを優先している。このようにすると、増加した吸入空気量に見合う最適空燃比に基づいて燃料噴射量が増加されるので、エンジン1の出力が増加する。即ち、最適な空燃比を維持しつつ出力増加させて、回生発電によって減る過給効果の分を効果的に打ち消すことができる。なお、ここでは、スロットルバルブ13や、ECU16、スロットルモータ17、スロットルポジショニングセンサ18などが、出力増大手段として機能している。
【0027】
一方、ステップ220が肯定され、スロットルバルブ13が全開である場合は、電動機11bによる発電によって減少する過給効果を燃料噴射量を増やすことで補うべく、燃料増量補正係数βが算出される(ステップ250)。燃料増量補正係数βは、基本となる燃料噴射量に対して、その基本燃料噴射量を何%増しとなるように指示するための係数である。なお、係数でなく、単純に噴射量の増分を指示する補正値で補正するなどの他の手法も採用し得る。
【0028】
燃料増量補正係数βも、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づく二次元マップとしてECU16内に格納されており、ステップ210において検出・算出されたエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて算出(決定)される。補正係数βも、エンジン回転数が高い程、また、エンジン負荷が高い程、噴射燃料量を多くする値となる。この補正係数βも、実際に発電を実行したときのエンジン1のトルク低下(出力低下)を補償する値として実験を通じて予め決定されたものである。
【0029】
ステップ250において補正係数βが算出された後、この補正係数を反映させて燃料噴射量を増量する側に補正すると同時に、電動機11bによる回生発電を開始する。燃料噴射量を増量する側に補正することでエンジン1の出力は増大側に補正される。これによって、回生発電によって減る過給効果の分が打ち消され、エンジン1の出力に段差などが生じずに円滑に電動機11bによる回生発電を開始できる。なお、ここでは、燃料噴射量を決定するECU16などが、出力増大手段として機能している。
【0030】
なお、上述した実施形態では、スロットルバルブ開度を介して吸入空気量を調節することで出力を増大させることと、燃料噴射量を増量させることで出力を増大させること(スロットル全開時)とを併用した。しかし、スロットルバルブ開度を介して吸入空気量を調節することだけを単独で採用しても良い。この場合、スロットルバルブが全開である場合は、内燃機関の出力に段差が生じ得てしまうのを許容しても良いし、スロットルバルブが全開である場合には電動機付ターボチャージャの電動機による回生発電を禁止するようにしても良い。
【0031】
また、上述した実施形態においては、圧力センサ19とエアフロメータ27とが併用されていた。しかし、吸気管内圧から吸入空気量を推定するようなシステムが構築できるのであれば、必ずしもエアフロメータ27を設けなくても良い。あるいは、エアフロメータ27のみで制御が可能であるなら、圧力センサ19を設けなくても良い。また、上述した実施形態では、電動機11bの回生発電時の補正量(回生発電による目減り分を補償する出力増大量)はエンジン回転とエンジン負荷とに基づいて決定されたが、他のパラメータを用いたり併用することで決定しても良い。
【0032】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御装置は、電動機による発電時に内燃機関の出力を増大させる出力増大手段を備えており、電動機付ターボチャージャにおいて回生発電を行う際には回生発電によって減じられる過給効果分を補償するために内燃機関の出力を増大させる。これによって、内燃機関の出力を低下させることなく、かつ、回生発電に伴って内燃機関の出力に段差などを生じさせずに円滑に回生発電を行わせることができる。ここで、出力増大手段が、内燃機関の出力を増大させるに際してスロットルバルブの開度調整による出力増大を優先して行うようにすることで、最適な空燃比を維持しつつ出力増加させることができる。さらにここで、スロットルバルブの開度が全開の時には、出力増大手段が燃料噴射量調節によって出力増大を行うようにすれば、内燃機関の出力をさらに増加させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置の一実施形態を有する内燃機関(エンジン)の構成を示す構成図である。
【図2】本発明の制御装置の一実施形態による回生発電時の内燃機関制御のフローチャートである。
【符号の説明】
1…エンジン、2…インジェクタ、3…シリンダ、4…ピストン、5…吸気通路、6…排気通路、7…点火プラグ、8…吸気バルブ、9…排気バルブ、10…エアクリーナ、11…ターボユニット、11a…タービン、11b…電動機、12…インタークーラー、13…エアクリーナ、13…スロットルバルブ、14…アクセルペダル、15…アクセルポジショニングセンサ、16…ECU、17…スロットルモータ、18…スロットルポジショニングセンサ、19…圧力センサ、20…可変バルブタイミング機構、21…コントローラ、22…バッテリ、23…排気浄化触媒、24…EGR通路、25…EGRバルブ、26…クランクポジショニングセンサ、27…エアフロメータ、28…空燃比センサ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a turbocharger provided with an electric motor capable of generating electric power using the rotation of a turbine.
[0002]
[Prior art]
Attempts to obtain high output (or low fuel consumption) by supercharging the intake air of an engine (internal combustion engine) with a turbocharger have been conventionally used. One of the demands for the improvement of the turbocharger is that the boosting of the supercharging pressure in the low rotation speed range is poor, and the engine output characteristics in the low rotation speed range are not good. This is a phenomenon that occurs in a low rotation speed region where the exhaust energy is small due to the principle of the turbocharger in which the intake air is supercharged using the exhaust energy. In order to improve this, twin-turbo conversion and the like are generally performed, but an electric motor (motor) is incorporated in the turbine / compressor to forcibly drive the turbine / compressor to obtain a desired supercharging pressure. Attempts have been made. In such a case, it is also possible to make the electric motor perform regenerative power generation using the exhaust energy. As an internal combustion engine having such a turbocharger with a motor, there is one described in [Patent Document 1].
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-240058
[Problems to be solved by the invention]
In the internal combustion engine described in [Patent Document 1], when power is generated using a motor of a turbocharger with a motor, part of exhaust energy is consumed for power generation, and the supercharging effect is reduced accordingly. As a result, the output of the internal combustion engine decreases. [Patent Document 1] discloses that when power is generated by an electric motor attached to a turbocharger, power generation by an alternator is stopped to reduce the load on an internal combustion engine, but this is not a fundamental measure. Further improvement was desired.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress output fluctuation of the internal combustion engine during regenerative power generation for a turbocharger with a motor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The control device for an internal combustion engine according to claim 1 includes a turbocharger disposed in association with the internal combustion engine, an electric motor capable of generating electricity by rotating a turbine / compressor of the turbocharger by an exhaust flow, and an electric motor. Output power increasing means for increasing the output of the internal combustion engine during power generation.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, when increasing the output of the internal combustion engine, priority is given to increasing the output by adjusting the opening of the throttle valve when increasing the output of the internal combustion engine. It is characterized by performing.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the second aspect, when the opening of the throttle valve is fully opened, the output is increased by adjusting the fuel injection amount. Features.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the control device of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an engine 1 having a control device according to the present embodiment.
[0010]
The engine 1 described in the present embodiment is a multi-cylinder engine, but here only one cylinder is shown in FIG. 1 as a cross-sectional view. The engine 1 is of a type in which fuel is injected into the upper surface of a piston 4 in a cylinder 3 by an injector 2. This engine 1 is capable of performing stratified combustion, and is a so-called lean burn engine. By supercharging a larger amount of intake air by a turbocharger described later and performing lean burn, not only high output but also low fuel consumption can be realized.
[0011]
The engine 1 compresses air sucked into the cylinder 3 through the intake passage 5 by the piston 4, injects fuel into a hollow formed on the upper surface of the piston 4, and moves a rich mixture to the vicinity of the ignition plug 7. It can be collected and ignited by the spark plug 7 to burn (stratified combustion). If fuel is injected during the intake stroke, normal homogeneous combustion can also be performed. The interior of the cylinder 3 and the intake passage 5 are opened and closed by an intake valve 8. The exhaust gas after combustion is exhausted to the exhaust passage 6. The interior of the cylinder 3 and the exhaust passage 6 are opened and closed by an exhaust valve 9. An air cleaner 10, an air flow meter 27, a turbo unit 11, an intercooler 12, a throttle valve 13, and the like are arranged on the intake passage 5 from the upstream side.
[0012]
The air cleaner 10 is a filter that removes dust and dirt from the intake air. The air flow meter 27 of the present embodiment is of a hot wire type, and detects an intake air amount as a mass flow rate. The turbo unit 11 is disposed between the intake passage 5 and the exhaust passage 6 and performs supercharging. In the turbo unit 11 of the present embodiment, the turbine-side impeller and the compressor-side impeller are connected by a rotating shaft (hereinafter, this portion is simply referred to as a turbine / compressor 11a).
[0013]
Further, the turbocharger of the present embodiment is a turbocharger with an electric motor in which the electric motor 11b is incorporated so that the rotation shaft of the turbine / compressor 11a becomes the output shaft. The motor 11b can also function as a generator that generates power using exhaust energy. The turbo unit 11 can function as a normal supercharger that performs supercharging only by exhaust energy, but can further perform supercharging by forcibly driving the turbine / compressor 11a by the electric motor 11b. .
[0014]
In addition, by using the exhaust energy, the electric motor 11b is rotated via the turbine / compressor 11a to generate regenerative electric power, and the generated electric power can be collected. The electric motor 11b has, as main components, a rotor fixed to the rotating shaft of the turbine / compressor 11a and a stator arranged around the rotor. On the downstream side of the turbo unit 11 on the intake passage 5, an air-cooled intercooler 12 that lowers the temperature of the intake air whose temperature has increased due to a pressure increase due to supercharging by the turbo unit 11 is arranged. The intercooler 12 lowers the temperature of the intake air to improve the charging efficiency.
[0015]
Downstream of the intercooler 12, a throttle valve 13 for adjusting the amount of intake air is arranged. The throttle valve 13 of the present embodiment is a so-called electronically-controlled throttle valve. The operation amount of an accelerator pedal 14 is detected by an accelerator positioning sensor 15, and the ECU 16 controls the throttle valve 13 based on the detection result and other information amounts. Is determined. The throttle valve 13 is opened and closed by a throttle motor 17 provided in association therewith. In addition to the throttle valve 13, a throttle positioning sensor 18 for detecting the opening degree is also provided.
[0016]
Downstream of the throttle valve 13, a pressure sensor 19 for detecting the pressure (supercharging pressure / intake pressure) in the intake passage 5 is provided. These sensors 15, 18, 19, 27 are connected to the ECU 16 and send the detection results to the ECU 16. The ECU 16 is an electronic control unit including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The above-described injector 2, the ignition plug 7, the electric motor 11b, and the like are connected to the ECU 16, and these are controlled by signals from the ECU 16. In addition, the ECU 16 is also connected to a hydraulic pressure of a variable valve timing mechanism 20 for controlling the opening / closing timing of the intake valve 8, a controller 21 connected to the electric motor 11b, a battery 22, and the like.
[0017]
The controller 21 not only controls the driving of the electric motor 11b, but also has a function as an inverter that performs voltage conversion of the electric power regenerated by the electric motor 11b. The power generated by the regenerative power generation is converted into a voltage by the controller 21 and then charged in the battery 22. On the other hand, on the exhaust passage 6, an air-fuel ratio sensor 28 that detects an exhaust air-fuel ratio is disposed upstream of the turbo unit 11. The air-fuel ratio sensor 28 is connected to the above-described ECU 16, and sends the detection result to the ECU 16.
[0018]
An exhaust purification catalyst 23 for purifying exhaust gas is attached downstream of the turbo unit 11. An EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 24 for recirculating exhaust gas from the exhaust passage 6 (upstream of the air-fuel ratio sensor 28) to the intake passage 5 (surge tank formed downstream of the pressure sensor 19). It is arranged. An EGR valve 25 for adjusting the amount of exhaust gas recirculation is mounted on the EGR passage 24. The opening control of the EGR valve 25 is also performed by the ECU 16 described above. A crank positioning sensor 26 that detects the rotational position of the crankshaft is attached near the crankshaft of the engine 1. The crank positioning sensor 26 can also detect the engine speed from the position of the crank position.
[0019]
The control in the above-described internal combustion engine will be described. FIG. 2 shows a flowchart of control in the present embodiment.
[0020]
First, it is determined whether there is a power generation request (step 200). The overall control of the engine 1 is performed by the ECU 16, and the control of the electric motor 11 b is cooperatively controlled by the ECU 16 and the controller 21. The ECU 16 determines the state of the engine 1 from information amounts such as an engine speed, an intake air amount, and a throttle opening detected by the various sensors described above, and determines whether to recover energy by performing regenerative power generation by the electric motor 11b. They also decide whether or not. When the ECU 16 determines that the electric motor 11b performs regenerative power generation, a power generation amount request command is generated, and the controller 21 or the like performs regenerative power generation by the motor 11b by the controller 21 or the like. In step 200, it is determined whether or not the power generation request command has been generated.
[0021]
When there is no power generation request, that is, when step 200 is denied, correction coefficients α and β described later are cleared (step 270), and regenerative power generation by the electric motor 11b is not performed (step 280). In step 280, when the regenerative power generation by the electric motor 11b has already been performed, the operation is stopped.
[0022]
On the other hand, if there is a power generation request, that is, if step 200 is affirmative, then, the engine speed is detected by the crank positioning sensor 26, and the engine load is changed to the intake air amount or the throttle opening (throttle positioning sensor 18). Is calculated (estimated). Note that the intake air amount is measured by the air flow meter 27 or estimated from the detection result of the pressure sensor 19. The throttle opening is detected by a throttle positioning sensor 18.
[0023]
After step 210, it is determined whether or not the detected throttle opening is fully open (step 220). If the determination in step 220 is negative, and the throttle valve 13 still has room to open its opening, the supercharging effect reduced by the power generation by the electric motor 11b is increased to increase the intake air amount (accordingly, the fuel may also increase. Is obtained, a throttle opening correction coefficient α is calculated (step 230). The throttle opening correction coefficient α is a coefficient for instructing the basic throttle opening to be increased by what percentage with respect to the basic throttle opening. It should be noted that other methods, such as correction with a correction value that simply indicates the increment of the opening degree, instead of the coefficient, may be adopted.
[0024]
The throttle opening correction coefficient α is stored in the ECU 16 as a two-dimensional map based on the engine speed and the engine load, and is calculated (determined) based on the engine speed and the engine load detected and calculated in step 210. ) Is done. The correction coefficient α is a value that increases the opening of the throttle valve 13 as the engine speed increases and the engine load increases. The correction coefficient α is determined in advance through an experiment as a value for compensating for a decrease in torque (output decrease) of the engine 1 when power generation is actually performed.
[0025]
After the correction coefficient α is calculated in step 230, the opening of the throttle valve 13 is corrected to the opening side by reflecting the correction coefficient, and at the same time, the regenerative power generation by the electric motor 11b is started. By correcting the throttle valve 13 to the open side, the output of the engine 1 is corrected to the increase side. As a result, the amount of the supercharging effect reduced by the regenerative power generation is negated, and the regenerative power generation by the electric motor 11b can be started smoothly without generating a step or the like in the output of the engine 1.
[0026]
Particularly, here, priority is given to increasing the opening degree of the throttle valve 13 to increase the intake air amount. By doing so, the fuel injection amount is increased based on the optimum air-fuel ratio corresponding to the increased intake air amount, so that the output of the engine 1 increases. That is, the output can be increased while maintaining the optimum air-fuel ratio, and the supercharging effect reduced by the regenerative power generation can be effectively canceled. Here, the throttle valve 13, the ECU 16, the throttle motor 17, the throttle positioning sensor 18 and the like function as output increasing means.
[0027]
On the other hand, if step 220 is affirmative and the throttle valve 13 is fully opened, the fuel increase correction coefficient β is calculated to compensate for the supercharging effect reduced by the power generation by the electric motor 11b by increasing the fuel injection amount (step). 250). The fuel increase correction coefficient β is a coefficient for instructing the basic fuel injection amount to be increased by what percentage with respect to the basic fuel injection amount. It should be noted that other methods, such as correction using a correction value that simply indicates the increment of the injection amount instead of the coefficient, may be adopted.
[0028]
The fuel increase correction coefficient β is also stored in the ECU 16 as a two-dimensional map based on the engine speed and the engine load, and is calculated (determined) based on the engine speed and the engine load detected and calculated in step 210. Is done. The correction coefficient β also takes a value that increases the injected fuel amount as the engine speed is higher and the engine load is higher. The correction coefficient β is also determined in advance through experiments as a value for compensating for a decrease in torque (output decrease) of the engine 1 when power is actually generated.
[0029]
After the correction coefficient β is calculated in step 250, the correction coefficient is reflected to correct the fuel injection amount to be increased, and at the same time, the regenerative power generation by the electric motor 11b is started. The output of the engine 1 is corrected to the increasing side by correcting the fuel injection amount to the increasing side. As a result, the amount of the supercharging effect reduced by the regenerative power generation is negated, and the regenerative power generation by the electric motor 11b can be started smoothly without generating a step or the like in the output of the engine 1. Here, the ECU 16 and the like that determine the fuel injection amount function as output increasing means.
[0030]
In the above-described embodiment, the output is increased by adjusting the intake air amount via the throttle valve opening, and the output is increased by increasing the fuel injection amount (when the throttle is fully opened). Used together. However, only the adjustment of the intake air amount via the throttle valve opening may be employed alone. In this case, when the throttle valve is fully open, a step may be allowed to occur in the output of the internal combustion engine, and when the throttle valve is fully open, regenerative power generation by the electric motor of the turbocharged motor May be prohibited.
[0031]
In the embodiment described above, the pressure sensor 19 and the air flow meter 27 are used together. However, if a system for estimating the intake air amount from the intake pipe internal pressure can be constructed, the air flow meter 27 does not necessarily have to be provided. Alternatively, if control can be performed only by the air flow meter 27, the pressure sensor 19 may not be provided. In the above-described embodiment, the correction amount of the electric motor 11b during regenerative power generation (the amount of output increase that compensates for the loss due to regenerative power generation) is determined based on the engine speed and the engine load, but other parameters are used. Or by using them together.
[0032]
【The invention's effect】
The control device for an internal combustion engine according to the present invention includes an output increasing unit that increases the output of the internal combustion engine when the electric motor generates electric power. The output of the internal combustion engine is increased to compensate for This makes it possible to smoothly perform regenerative power generation without lowering the output of the internal combustion engine and without causing a step or the like in the output of the internal combustion engine accompanying regenerative power generation. Here, by increasing the output by adjusting the opening of the throttle valve when increasing the output of the internal combustion engine, the output can be increased while maintaining the optimum air-fuel ratio. . Further, when the opening of the throttle valve is fully opened, the output of the internal combustion engine can be further increased if the output increasing means increases the output by adjusting the fuel injection amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an internal combustion engine having one embodiment of a control device of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of internal combustion engine control during regenerative power generation according to an embodiment of the control device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Injector, 3 ... Cylinder, 4 ... Piston, 5 ... Intake passage, 6 ... Exhaust passage, 7 ... Spark plug, 8 ... Intake valve, 9 ... Exhaust valve, 10 ... Air cleaner, 11 ... Turbo unit, 11a: Turbine, 11b: Electric motor, 12: Intercooler, 13: Air cleaner, 13: Throttle valve, 14: Accelerator pedal, 15: Accelerator positioning sensor, 16: ECU, 17: Throttle motor, 18: Throttle positioning sensor, 19: Pressure Sensors, 20: variable valve timing mechanism, 21: controller, 22: battery, 23: exhaust purification catalyst, 24: EGR passage, 25: EGR valve, 26: crank positioning sensor, 27: air flow meter, 28: air-fuel ratio sensor.

Claims (3)

内燃機関に付随して配設されたターボチャージャと、排気流によって該ターボチャージャのタービン/コンプレッサを回転させて発電を行い得る電動機とを備えた内燃機関の制御装置において、
前記電動機による発電時に、前記内燃機関の出力を増大させる出力増大手段をさらに備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine, comprising: a turbocharger disposed in association with the internal combustion engine; and an electric motor capable of generating electricity by rotating a turbine / compressor of the turbocharger by an exhaust gas flow.
A control device for an internal combustion engine, further comprising output increasing means for increasing the output of the internal combustion engine when the electric motor generates electric power.
前記出力増大手段は、前記内燃機関の出力を増大させるに際して、スロットルバルブの開度調整による出力増大を優先して行うことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when increasing the output of the internal combustion engine, the output increasing means gives priority to increasing the output by adjusting the opening degree of a throttle valve. 3. 前記出力増大手段は、前記スロットルバルブの開度が全開の時には、燃料噴射量調節によって出力増大を行うことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。3. The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the output increasing means increases the output by adjusting a fuel injection amount when the throttle valve is fully opened.
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