JP2007077906A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボ過給機の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls a turbocharger.
車両の加速性能を向上させるために、ターボ過給機の駆動をアシスト(以下、「加速アシスト」とも呼ぶ。)する技術が知られている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、ターボチャージャ(ターボ過給機)のコンプレッサを電動機(電動モータ)によって駆動可能に構成した電動機付ターボチャージャが記載されている。また、特許文献3には、圧縮気体を蓄圧タンクに蓄圧し、蓄圧された蓄圧エアーをターボ過給機のタービンに供給することによって、タービンの駆動をアシストする技術が記載されている。
In order to improve the acceleration performance of a vehicle, a technique for assisting driving of a turbocharger (hereinafter also referred to as “acceleration assist”) is known. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe a turbocharger with an electric motor in which a compressor of a turbocharger (turbo supercharger) can be driven by an electric motor (electric motor).
上記した特許文献1及び特許文献2に記載された技術では、電動モータのみを用いて加速アシストの全てを行うことによって、大幅に電力を消費することにより電力収支に破綻をきたし、バッテリ上がりなどが生じる場合があった。特に、ターボ過給機をダウンサイジング化し、小排気量化した車両においては、加速初期の無過給領域で、トルク不足が顕著になる可能性が高い。 In the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, by performing all of the acceleration assist using only the electric motor, the power balance collapses due to significant power consumption, and the battery power is increased. There was a case. In particular, in a vehicle in which the turbocharger is downsized and the displacement is reduced, there is a high possibility that the torque shortage will be remarkable in the non-supercharging region in the early stage of acceleration.
一方、特許文献3に記載された技術では、蓄圧タンクの容量には限界があるため、蓄圧エアーの供給のみでは、十分な加速アシストを行うことができない場合があった。更に、蓄圧タンクの蓄圧は主に内燃機関が減速状態にあるときに行っていたため、複数回の加速要求に対応できるだけの蓄圧エアーを蓄圧することができない場合があった。
On the other hand, in the technique described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ターボ過給機に設けられた電動モータの駆動、及び蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーの供給を行うことによって、好適な加速性能を得ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to drive an electric motor provided in a turbocharger and to supply pressure-accumulated air accumulated in a pressure-accumulation tank. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine capable of obtaining suitable acceleration performance.
本発明の1つの観点では、内燃機関の制御装置は、ターボ過給機のコンプレッサを回転させるための駆動力を発生する電動モータと、前記電動モータの駆動を制御する電動モータ制御手段と、前記コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させる制御を行う蓄圧制御手段と、前記蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーを、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行う蓄圧エアー供給制御手段と、を備える。 In one aspect of the present invention, an internal combustion engine control device includes: an electric motor that generates a driving force for rotating a compressor of a turbocharger; an electric motor control unit that controls driving of the electric motor; Accumulation control means for performing control for accumulating the intake air that has passed through the compressor in the accumulator tank, and accumulator for performing control for supplying the accumulated air accumulated in the accumulator tank to the exhaust passage upstream of the turbine of the turbocharger. An air supply control means.
上記の内燃機関の制御装置は、ターボ過給機の制御を行うために使用される。具体的には、内燃機関の制御装置は、ターボ過給機のコンプレッサを回転させるための駆動力を発生する電動モータと、電動モータの駆動を制御する電動モータ制御手段を有する。また、内燃機関の制御装置は、コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させる制御を行う蓄圧制御手段と、蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーをターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行う蓄圧エアー供給制御手段を有する。即ち、内燃機関の制御装置は、電動モータを用いた電動モータアシストと、蓄圧エアーの供給によるエアーアシストによって加速アシストを行う。これにより、電動モータアシストのみ、或いはエアーアシストのみによる加速アシストと比較して、加速性能を向上させることができる。また、継続して加速要求があった場合にも、それぞれの加速要求に対して適切に加速アシストを行うことができる。 The control device for the internal combustion engine is used for controlling the turbocharger. Specifically, the control device for an internal combustion engine includes an electric motor that generates a driving force for rotating a compressor of the turbocharger, and an electric motor control unit that controls the driving of the electric motor. Further, the control device for the internal combustion engine includes pressure accumulation control means for controlling the intake air that has passed through the compressor to be accumulated in the pressure accumulation tank, and the accumulated air accumulated in the pressure accumulation tank to the exhaust passage on the upstream side of the turbine of the turbocharger. A pressure-accumulated air supply control means for performing supply control is provided. That is, the control device for the internal combustion engine performs acceleration assist by electric motor assist using an electric motor and air assist by supplying accumulated air. Thereby, the acceleration performance can be improved as compared with the acceleration assist only by the electric motor assist or only the air assist. Further, even when there is a request for acceleration continuously, acceleration assistance can be appropriately performed for each acceleration request.
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記蓄圧制御手段は、内燃機関が高回転状態から減速状態に移行した際に、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the pressure accumulation control unit performs control for accumulating the intake air in the pressure accumulation tank when the internal combustion engine shifts from a high rotation state to a deceleration state.
この態様では、蓄圧制御手段は、内燃機関が高回転状態から減速状態に移行した際に、蓄圧タンクへの蓄圧を行う。これにより、蓄圧の実行による燃費の悪化を抑制することができる。 In this aspect, the pressure accumulation control means accumulates pressure in the pressure accumulation tank when the internal combustion engine shifts from the high rotation state to the deceleration state. Thereby, the deterioration of the fuel consumption by execution of pressure accumulation can be suppressed.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記蓄圧制御手段は、設定された蓄圧モードが示す負荷条件に基づいて、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the pressure accumulation control unit performs control for accumulating the intake air in the pressure accumulation tank based on a load condition indicated by a set pressure accumulation mode.
この態様では、蓄圧を行うべき負荷条件を示す蓄圧モードがユーザなどによって選択され、蓄圧制御手段は、現在の内燃機関の負荷が、設定された蓄圧モードが示す負荷条件を満たしているときに、蓄圧タンクへの蓄圧を行う。これにより、ユーザの認識のもと蓄圧の制御を行うことができる。 In this aspect, a pressure accumulation mode indicating a load condition for performing pressure accumulation is selected by a user or the like, and the pressure accumulation control unit is configured such that when the current load of the internal combustion engine satisfies the load condition indicated by the set pressure accumulation mode, Accumulate pressure in the pressure accumulation tank. Thereby, pressure accumulation can be controlled based on the user's recognition.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記電動モータ制御手段は、内燃機関が非加速状態にあるときに、前記電動モータから駆動力を発生させ、前記蓄圧制御手段は、前記非加速状態に前記電動モータが駆動力を発生しているときに、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine, the electric motor control means generates a driving force from the electric motor when the internal combustion engine is in a non-accelerated state, and the pressure accumulation control means When the electric motor is generating driving force in the acceleration state, control is performed to accumulate the intake air in the accumulator tank.
この態様では、蓄圧制御手段は、非加速状態において電動モータが駆動力を発生しているときに、蓄圧タンクに吸気を蓄圧させる制御を行う。言い換えると、電動モータ制御手段は、非加速状態にあるときに効果的に蓄圧が行われるようにするために、非加速状態に電動モータから駆動力を発生させる。これにより、蓄圧タンクの蓄圧充填度を向上させることができる。 In this aspect, the pressure accumulation control means performs control for accumulating intake air in the pressure accumulation tank when the electric motor generates driving force in the non-accelerated state. In other words, the electric motor control means generates a driving force from the electric motor in the non-accelerated state in order to effectively accumulate pressure when in the non-accelerated state. Thereby, the accumulation filling degree of an accumulation tank can be raised.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記電動モータ制御手段は、加速時において、前記蓄圧エアーの供給の開始後に、前記電動モータを駆動する制御を開始する。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the electric motor control means starts control for driving the electric motor after starting the supply of the accumulated air during acceleration.
この態様では、電動モータ制御手段は、蓄圧エアーの供給の開始後に、電動モータの駆動を開始する。これにより、電動モータの出力を抑えることができるため、インバータ・モータ部などを小型化することが可能となる。 In this aspect, the electric motor control means starts driving the electric motor after the supply of the accumulated air is started. Thereby, since the output of an electric motor can be suppressed, an inverter motor part etc. can be reduced in size.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記電動モータ制御手段及び前記蓄圧エアー供給制御手段は、加速要求及び前記蓄圧タンクの蓄圧レベルの少なくともいずれかに基づいて、前記電動モータが発生する駆動力の制御、及び前記蓄圧タンクからの蓄圧エアーの供給の制御を行う。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine, the electric motor control means and the pressure accumulation air supply control means are generated by the electric motor based on at least one of an acceleration request and a pressure accumulation level of the pressure accumulation tank. The driving force to be controlled and the supply of the accumulated air from the accumulator tank are controlled.
この態様では、加速要求及び前記蓄圧タンクの蓄圧レベルの少なくともいずれかに基づいて、電動モータ制御手段は電動モータが発生する駆動力を制御すると共に、蓄圧エアー供給制御手段は蓄圧タンクからの蓄圧エアーの供給の制御を行う。これにより、より加速要求の高いケースに対しても、適切に加速アシストを行うことが可能となる。 In this aspect, the electric motor control means controls the driving force generated by the electric motor based on at least one of the acceleration request and the pressure accumulation level of the pressure accumulation tank, and the pressure accumulation air supply control means is the pressure accumulation air from the pressure accumulation tank. Control the supply of As a result, it is possible to appropriately perform acceleration assist even in cases where acceleration demand is higher.
上記の内燃機関の制御装置において好適には、蓄圧制御手段は、前記ターボ過給機の耐性が低下しないように、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。この場合、蓄圧制御手段は、ターボ過給機にかかる負荷を考慮に入れて蓄圧を制御する。これにより、ターボ過給機の耐性の低下を抑制しつつ、適切に蓄圧を行うことが可能となる。 Preferably, in the control apparatus for an internal combustion engine, the pressure accumulation control means performs control for accumulating the intake air in the pressure accumulation tank so that the durability of the turbocharger does not decrease. In this case, the pressure accumulation control means controls pressure accumulation taking into account the load on the turbocharger. Thereby, it is possible to appropriately accumulate pressure while suppressing a decrease in the resistance of the turbocharger.
また、好適な例では、前記蓄圧制御手段は、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う際に、前記ターボ過給機に設けられた可変ノズルを閉め側に設定する制御を行うことができる。これにより、圧力を上昇させた吸気を蓄圧タンクに供給することができるため、効果的に蓄圧を行うことが可能となる。 In a preferred example, the pressure accumulation control means may perform control for setting a variable nozzle provided in the turbocharger to a closed side when performing control for accumulating the intake air in the pressure accumulation tank. it can. Thereby, since the intake air whose pressure has been increased can be supplied to the pressure accumulation tank, it is possible to effectively accumulate pressure.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[車両の構成]
図1は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された、車両の全体構成を示す概略図である。なお、図1では、実線矢印がガスなどの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
[Vehicle configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a vehicle to which the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. In FIG. 1, a solid line arrow indicates the flow of gas or the like, and a broken line arrow indicates signal input / output.
車両は、主に、エアークリーナ2と、吸気通路3と、ターボ過給機4と、スロットル弁5と、内燃機関(エンジン)6と、排気通路7と、エアーアシスト通路10と、電磁制御弁11と、増圧装置12と、蓄圧タンク13と、エアーアシスト弁14と、可変ノズル15と、電動モータ16と、コンプレッサ出口圧センサ20と、スロットル開度センサ21と、回転数センサ22と、蓄圧タンク内圧センサ23と、ECU(Engine Control Unit)30と、電動モータ用コントローラ31と、ユーザ蓄圧モードスイッチ32と、蓄圧ランプ33と、を備える。
The vehicle mainly includes an air cleaner 2, an
エアークリーナ2は、外部から取得された空気(吸気)を浄化して、吸気通路3に供給する。吸気通路3中には、ターボ過給機4のコンプレッサ4aが配設されており、吸気はコンプレッサ4aの回転によって圧縮される。また、吸気通路3中には、内燃機関6に供給する吸気量を調整するスロットル弁5が設けられている。
The air cleaner 2 purifies air (intake air) acquired from the outside and supplies it to the
スロットル弁5を通過した吸気は、内燃機関6に供給される。内燃機関6は、供給された吸気と燃料を爆発させて動力を発生する。内燃機関6は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンである。
The intake air that has passed through the
内燃機関6における燃焼により生成した排気ガスは、排気通路7に排出される。排気ガスは、排気通路7に設けられたターボ過給機4のタービン4bを回転させる。このようなタービン4bの回転トルクが、ターボ過給機4内のコンプレッサホイールに伝達されてコンプレッサ4aが回転することによって、ターボ過給機4を通過する吸気が圧縮される。
Exhaust gas generated by combustion in the
ターボ過給機4には、電動モータ16が設けられている。電動モータ16は、電流が供給されることにより駆動力を発生し、コンプレッサ4aの回転数を上昇させる、即ちコンプレッサ4aの回転をアシスト(以下、「電動アシスト」とも呼ぶ。)する。このように、電動モータ16を駆動させて電動アシストを行うことにより、過給圧が上昇し、車両の加速性能が向上する。なお、電動モータ16は、電動モータ用コントローラ31を介してECU30によって制御される。
The turbocharger 4 is provided with an
更に、ターボ過給機4には、可変ノズル15が設けられている。可変ノズル15は、ベーンによって構成され、ターボ過給機4に供給される排気ガスを絞ることができる。これにより、ターボ過給機4に供給される排気ガスの流量が調整され、過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル15の開度を閉じ側に設定すると、排気ガスが絞られるため、過給圧が上昇する傾向にある。逆に、可変ノズル15の開度を開き側に設定すると、排気ガスへの絞りが緩められるため、過給圧は低下する傾向にある。なお、可変ノズル15の開度は、図示しないアクチュエータなどを介してECU30によって制御される。
Furthermore, the turbocharger 4 is provided with a
一方、コンプレッサ4aの下流側の吸気通路3とタービン4bの上流側の排気通路7には、エアーアシスト通路10が接続されている。エアーアシスト通路10中には、上流側から順に、電磁開閉弁11と、増圧装置12と、蓄圧タンク13と、エアーアシスト弁14が設けられている。
On the other hand, an
電磁開閉弁11は、エアーアシスト通路10への吸気の供給を制御する弁である。電磁開閉弁11が開であるときにはエアーアシスト通路10へ吸気が供給され、電磁開閉弁11が閉であるときにはエアーアシスト通路10へ吸気は供給されない。増圧装置12は、いわゆる増圧弁などによって構成され、供給される吸気を増圧する。増圧装置12が増圧した吸気は蓄圧タンク13に供給される。これにより、蓄圧タンク13に吸気が蓄圧される。
The electromagnetic on-off
エアーアシスト弁14は、排気通路7への蓄圧エアーの供給を制御する弁である。具体的には、エアーアシスト弁14が開であるときには、蓄圧タンク13から排気通路7へ蓄圧エアーが供給される。これにより、タービン4bに供給されるガスの圧力(流量)が上昇し、タービン4bの回転数が上昇する、即ちコンプレッサ4aの回転がアシスト(以下、「エアーアシスト」とも呼ぶ。)される。このように、蓄圧エアーを供給してエアーアシストを行うことにより、過給圧が上昇し、車両の加速性能が向上する。一方、エアーアシスト弁14が閉であるときには、蓄圧タンク13から排気通路7へ蓄圧エアーは供給されない。
The air assist valve 14 is a valve that controls the supply of accumulated air to the
車両内には、以下のセンサが設けられている。コンプレッサ出口圧センサ20は、コンプレッサ4aの出口付近における吸気の圧力(以下、「コンプレッサ出口圧」と呼ぶ。)を検出する。スロットル開度センサ21は、スロットル弁5の開度(以下、「スロットル開度」とも呼ぶ。)を検出する。回転数センサ22は、内燃機関6の回転数を検出する。蓄圧タンク内圧センサ23は、蓄圧タンクの内圧(以下、「蓄圧タンク内圧」と呼ぶ。)を検出する。これらの検出された値は、検出信号としてECU30に出力される。
The following sensors are provided in the vehicle. The compressor
ECU30は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ECU30は、上記した各種センサの出力に基づいて、車両の構成要素の制御を行う。具体的には、ECU30は、電動モータ用コントローラ31を制御することによって、電動モータ16の駆動の制御を行う。また、ECU30は、電磁開閉弁11を制御することによって、蓄圧タンク13に吸気を蓄圧させるための制御を行うと共に、エアーアシスト弁14を制御することによって、蓄圧タンク13からの蓄圧エアーの供給を制御する。このように、ECU30は、電動モータ制御手段、蓄圧制御手段、及び蓄圧エアー供給制御手段として機能する。
The
ユーザ蓄圧モードスイッチ32は、ユーザが蓄圧モードを選択するために操作されるスイッチである。この蓄圧モードは、弱モード、中モード、強モード、及びオフモードから構成される。ユーザが選択した蓄圧モードに対応する信号は、ユーザ蓄圧モードスイッチ32からECU30に供給される。
The user pressure
蓄圧ランプ33は、蓄圧タンク13が十分に充填されているときに点灯される。具体的には、蓄圧タンク内圧が所定圧力P1よりも高い場合に点灯される。この蓄圧ランプ33は、ECU30によって点灯が行われる。
The
[蓄圧制御方法]
次に、蓄圧タンク13に吸気を蓄圧するための蓄圧制御方法について、図2及び図3を用いて説明する。
[Accumulation control method]
Next, a pressure accumulation control method for accumulating intake air in the
本実施形態では、ユーザによって選択された蓄圧モードに基づいて、蓄圧タンク13に吸気を蓄圧するための制御を行う。詳しくは、蓄圧モードは蓄圧を実行する際の内燃機関6の負荷条件を示しており、現在の内燃機関6の負荷が、蓄圧モードが示す負荷条件を満たしているときに、蓄圧タンク13への蓄圧を実行する。具体的には、蓄圧タンク13への蓄圧は、電磁開閉弁11を開にすることによりエアーアシスト通路10に吸気を導入することによって行う。
In this embodiment, control for accumulating intake air in the
図2は、負荷のマップ上に蓄圧モードを示した図であり、斜線で示した領域が蓄圧モードに対応する負荷条件を示している。図2は、横軸に内燃機関6の回転数を示し、縦軸に内燃機関6から出力される軸トルクを示しており、内燃機関6の負荷を回転数と軸トルクとによって規定している。具体的には、図2(a)は蓄圧モードが弱モードである場合の図を示し、図2(b)は蓄圧モードが中モードである場合の図を示し、図2(c)は蓄圧モードが強モードである場合の図を示す。なお、図2中の曲線50は、車両走行抵抗特性を示している。
FIG. 2 is a diagram showing the pressure accumulation mode on the load map, and a hatched area indicates a load condition corresponding to the pressure accumulation mode. FIG. 2 shows the rotational speed of the
図2(a)に示すように、弱モードでは、蓄圧を行う際の負荷条件は、中速の軽負荷から高負荷(全負荷を除く)に設定されている。また、図2(b)に示すように、中モードでは、弱モードにおいて設定される負荷条件に対して全負荷領域を加えた負荷条件に設定されている。この場合には、例えば車両が全開加速時にあるときにも、蓄圧タンク13への蓄圧が実行される。更に、図2(c)に示すように、強モードでは、蓄圧を行う負荷条件は、概ね負荷領域の全域に設定されている。よって、蓄圧モードが強モードにある場合には、内燃機関6の負荷に関わらずに蓄圧が実行される。例えば、内燃機関6が非加速状態にあるときにも蓄圧が実行される。
As shown in FIG. 2 (a), in the weak mode, the load condition for accumulating pressure is set from a medium speed light load to a high load (except for the full load). Further, as shown in FIG. 2B, in the middle mode, the load condition is set by adding the entire load region to the load condition set in the weak mode. In this case, for example, pressure accumulation in the
蓄圧モードを弱モードから中モード又は強モードへ、或いは中モードから強モードへと設定することにより、蓄圧タンク内圧を効果的に所定圧力P1に設定することができるが、即ち蓄圧タンク13への蓄圧充填度は上昇するが、燃費は悪くなる傾向にある。なお、蓄圧モードがオフモードである場合には、内燃機関6の負荷に関わらずに蓄圧は実行されない。
By setting the pressure accumulation mode from the weak mode to the medium mode or the strong mode, or from the medium mode to the strong mode, the pressure inside the pressure accumulation tank can be effectively set to the predetermined pressure P1, that is, to the
ここで、本実施形態に係る蓄圧制御処理について、図3に示すフローチャートを用いて説明する。なお、蓄圧制御処理は、ECU30によって繰り返し実行される。
Here, the pressure accumulation control process according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The pressure accumulation control process is repeatedly executed by the
まず、ステップS101では、ECU30は、蓄圧ランプ33が点灯しているか否かを判定する。詳しくは、ECU30は、蓄圧タンク内圧センサ23から蓄圧タンク内圧を取得し、この蓄圧タンク内圧が所定圧力P1よりも高いか否かを判定する。蓄圧ランプ33が点灯している場合(ステップS101;Yes)には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、蓄圧タンク13は十分に充填されているため、蓄圧タンク13に蓄圧させるための処理を行わない。一方、蓄圧ランプ33が点灯していない場合(ステップS101;No)には、処理はステップS102に進む。この場合には、蓄圧タンク13は充填不足状態にあるため、後述する蓄圧タンク13に蓄圧させるための処理を行う。
First, in step S101, the
ステップS102では、ECU30は、蓄圧モードがオフモードであるか否かを判定する。蓄圧モードがオフモードである場合(ステップS102;Yes)には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、蓄圧タンク13に蓄圧させるための制御を行わない。一方、蓄圧モードがオフモードでない場合(ステップS102;No)には、処理はステップS103に進む。
In step S102, the
ステップS103では、ECU30は、蓄圧モードが弱モードであるか否かを判定する。蓄圧モードが弱モードである場合(ステップS103;Yes)には、処理はステップS104に進み、弱モードでない場合(ステップS103;No)には、処理はステップS105に進む。
In step S103, the
ステップS104では、ECU30は、電磁開閉弁11を開(全開)にすると共に、可変ノズル15を閉じ側に設定する。具体的には、可変ノズル15の開度は、初期開度VN1に設定される。ステップS104の処理を行うことにより、電磁開閉弁11を開にすることによってエアーアシスト通路10に吸気が導入されると共に、可変ノズル15を閉じ側に設定することによってタービン4bの回転数が上昇してコンプレッサ出口圧が上昇する。これにより、蓄圧タンク13に過給された吸気が蓄圧される。以上の処理が終了すると、処理はステップS107に進む。なお、内燃機関6の現在の負荷が、弱モードにおける負荷条件を満たしていない場合には、ステップS104の処理を行わない。この場合には、処理は当該フローを抜ける。
In step S104, the
ステップS105では、ECU30は、蓄圧モードが中モードであるか否かを判定する。蓄圧モードが中モードである場合(ステップS105;Yes)には、処理はステップS106に進み、中モードでない場合(ステップS105;No)には、処理はステップS109に進む。
In step S105, the
ステップS106では、ECU30は、電磁開閉弁11を開(全開)にすると共に、可変ノズル15を閉じ側に設定する。具体的には、可変ノズル15の開度は、初期開度VN1に設定される。ステップS106の処理を行うことにより、エアーアシスト通路10に吸気が導入されると共に、タービン4bの回転数が上昇してコンプレッサ出口圧が上昇する。これにより、蓄圧タンク13に過給された吸気が蓄圧される。以上の処理が終了すると、処理はステップS107に進む。なお、内燃機関6の現在の負荷が、中モードにおける負荷条件を満たしていない場合には、ステップS106の処理を行わない。この場合には、処理は当該フローを抜ける。
In step S106, the
ステップS107では、ECU30は、コンプレッサ出口圧センサ20が検出したコンプレッサ出口圧が所定圧力P3以下であるか否かを判定する。コンプレッサ出口圧が高い場合には、ターボ過給機4の回転強度(回転により生じる負荷に対する強度)が低下してしまう可能性があるので、ターボ過給機4を保護するためにステップS107の判定を行う。即ち、ステップS107では、ターボ過給機4の耐性の低下を抑制するために、コンプレッサ出口圧を減少させる必要があるか否かの判定を行っている。なお、所定圧力P3は、ターボ過給機4の回転強度が低下してしまうようなコンプレッサ出口圧に相当する。
In step S107, the
コンプレッサ出口圧が所定圧力P3以下である場合(ステップS107;Yes)には、処理はステップS112に進む。この場合には、ターボ過給機4の回転強度が低下してしまう恐れはない。一方、コンプレッサ出口圧が所定圧力P3より高い場合(ステップS107;No)には、処理はステップS108に進む。この場合には、ターボ過給機4の回転強度が低下してしまう可能性があるため、コンプレッサ出口圧を低下させる必要がある。 If the compressor outlet pressure is equal to or lower than the predetermined pressure P3 (step S107; Yes), the process proceeds to step S112. In this case, there is no possibility that the rotational strength of the turbocharger 4 will decrease. On the other hand, when the compressor outlet pressure is higher than the predetermined pressure P3 (step S107; No), the process proceeds to step S108. In this case, since the rotational strength of the turbocharger 4 may be reduced, it is necessary to reduce the compressor outlet pressure.
ステップS108では、ECU30は、可変ノズル15を開き側に設定する。このような処理を行うことによって、タービン4bの回転数が減少して、コンプレッサ出口圧が減少するからである。具体的には、ECU30は、可変ノズル15の初期開度VN1に所定の変化量ΔVNを加算することによって、設定すべき可変ノズル15の開度VNを得る。以上の処理が終了すると、処理はステップS102に戻り、蓄圧タンク13に蓄圧させるための処理を再度行う。
In step S108, the
一方、ステップS105において蓄圧モードが中モードではないと判定され、ステップS109に進んだ場合には、蓄圧モードが強モードに設定されていることに他ならない。したがって、ステップS109では、ECU30は、電磁開閉弁11を開に設定すると共に、電動モータ16の出力を上げる制御を行う。具体的には、電動モータ16から初期出力MAT1が得られるように制御を行う。この場合、ECU30は、電動モータ16を最大限駆動させる、即ちバッテリの許容範囲内で最大限駆動させることによって得られる出力を初期出力MAT1として設定する。例えば、ECU30は、蓄圧モードが強モードに設定されている場合には、内燃機関6が非加速状態にあるときにも、電動モータ16から駆動力を発生させる。
On the other hand, when it is determined in step S105 that the pressure accumulation mode is not the middle mode and the process proceeds to step S109, the pressure accumulation mode is set to the strong mode. Therefore, in step S109, the
ステップS109の処理を行うことにより、電磁開閉弁11を開にすることによってエアーアシスト通路10に吸気を導入すると共に、電動モータ16を駆動させることによってタービン4bの回転数が上昇してコンプレッサ出口圧が上昇する。これにより、蓄圧タンク13に過給された吸気が蓄圧される。以上の処理が終了すると、処理はステップS110に進む。なお、ステップS109の処理は、蓄圧モードが強モードであるため、内燃機関6の現在の負荷に関係なく実行される。
By performing the process of step S109, intake air is introduced into the air assist
ステップS110では、前述したステップS107と同様の処理を行う。具体的には、ステップS110では、ECU30は、コンプレッサ出口圧が所定圧力P3以下であるか否かを判定する。即ち、ステップS110では、コンプレッサ出口圧を減少させる必要があるか否かを判定する。コンプレッサ出口圧が所定圧力P3以下である場合(ステップS110;Yes)には、処理はステップS112に進む。この場合には、ターボ過給機4の回転強度が低下してしまう恐れはない。一方、コンプレッサ出口圧が所定圧力P3より高い場合(ステップS110;No)には、処理はステップS111に進む。この場合には、ターボ過給機4の回転強度が低下してしまう可能性があるため、コンプレッサ出口圧を低下させる必要がある。
In step S110, the same processing as in step S107 described above is performed. Specifically, in step S110, the
ステップS111では、ECU30は、電動モータ16の出力を減少させる処理を行う。このような処理を行うことによって、タービン4bの回転数が減少して、コンプレッサ出口圧が減少するからである。具体的には、ECU30は、電動モータ16の初期出力MAT1から所定の変化量ΔMATを減算することによって、設定すべき電動モータ16の出力MATを得る。以上の処理が終了すると、処理はステップS102に戻り、蓄圧タンク13に蓄圧させるための処理を再度行う。
In step S111, the
ステップS112では、ECU30は、蓄圧タンク内圧が所定圧力P1より高いか否かを判定する。即ち、ECU30は、蓄圧タンク13が十分に蓄圧されているか否かを判定する。蓄圧タンク内圧が所定圧力P1より高い場合(ステップS112;Yes)には、処理はステップS113に進む。一方、蓄圧タンク内圧が所定圧力P1以下である場合(ステップS112;No)には、処理はステップS102に戻り、蓄圧タンク13に蓄圧させるための処理を再度行う。
In step S112, the
ステップS113では、ECU30は、電磁開閉弁11を閉にする。即ち、蓄圧タンク13が十分に充填されているため、無駄な蓄圧を避けるために、蓄圧タンク13への吸気の供給を停止する。そして、処理はステップS114に進む。ステップS114では、ECU30は、蓄圧タンク内圧が所定圧力P1よりも高いため、蓄圧ランプ33を点灯する。そして、処理は当該フローを抜ける。
In step S113, the
このように、本実施形態に係る蓄圧制御方法では、蓄圧モードに従って蓄圧タンク13への蓄圧を行う。例えば、燃費の悪化を抑制したい場合には、燃費の悪化が生じないような状況において蓄圧を行うことができる。特に、内燃機関6の高回転からの減速時に蓄圧を行うことにより、燃費の悪化を抑制することができると共に、可変ノズル15を占め側に設定することによってポンピングロスが上昇するため、エンジンブレーキの利き具合を向上させることができる。一方、蓄圧充填度の向上を望む場合には、蓄圧を強制的に行うことができる。これにより、加速アシスト頻度を向上させることが可能となる。以上のように、上記の蓄圧制御方法によれば、状況に応じて適切に蓄圧タンク13への蓄圧を行うことができる。
Thus, in the pressure accumulation control method according to the present embodiment, pressure accumulation in the
なお、本実施形態に係る蓄圧制御方法によれば、蓄圧モードに関わらず、高回転状態からの減速過程において可変ノズル15を全閉にした場合、コンプレッサ出口圧が上昇することによって、内燃機関6のエキゾーストマニホールドの内圧が上昇すると共に、スロットル弁5を閉め側に設定することによって、インテークマニホールドの内圧は低く抑えられる。通常行われる可変ノズルの制御(蓄圧タンク13への蓄圧を目的としない制御)では、上記した内燃機関6の運転状態においてはコンプレッサ出口圧を上昇させる必要が無いため、エキゾーストマニホールドの内圧は、本実施形態に係る蓄圧制御を行ったときのエキゾーストマニホールドの内圧と比較すると低い。したがって、本実施形態に係る蓄圧制御方法によれば、ポンピングロスを大きく上昇させることができるため、減速時のエンジンブレーキの利き具合を効果的に向上させることが可能となる。
According to the pressure accumulation control method according to the present embodiment, regardless of the pressure accumulation mode, when the
[加速アシスト制御方法]
以下では、電動モータアシスト及びエアーアシストによる加速アシストの制御方法について、図4及び図5を用いて説明する。
[Acceleration assist control method]
Hereinafter, an acceleration assist control method using an electric motor assist and an air assist will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
本実施形態では、加速性のレベル(以下、「車両加速レベル」と呼ぶ。)に応じて、電動モータアシスト及びエアーアシストを制御する。この車両加速レベルは、加速性の良し悪しを示すレベルであり、ユーザにより設定される。具体的には、車両加速レベルとしてレベル1〜レベル5を用意し、レベルが大きくなるほど加速性能が向上するように設定する。 In the present embodiment, the electric motor assist and the air assist are controlled in accordance with the acceleration level (hereinafter referred to as “vehicle acceleration level”). This vehicle acceleration level is a level indicating whether acceleration is good or bad, and is set by the user. Specifically, levels 1 to 5 are prepared as vehicle acceleration levels, and the acceleration performance is set so as to improve as the level increases.
より詳しくは、本実施形態では、車両加速レベルと、蓄圧タンク13に蓄圧されている蓄圧エアーの量、言い換えると蓄圧タンク内圧の大きさ(以下、「蓄圧レベル」と呼ぶ。)に基づいて、電動モータ16からの出力を制御する。なお、蓄圧レベルが大きい場合には、蓄圧タンク13から供給される蓄圧エアーの圧力は高い。
More specifically, in the present embodiment, based on the vehicle acceleration level and the amount of pressure accumulation air accumulated in the
図4は、車両加速レベルの具体例を示した図である。図4は、横軸に電動モータ16の出力を示し、縦軸に蓄圧タンク13の蓄圧レベルを示している。線分51〜55は、それぞれ車両加速レベルをレベル1〜レベル5に設定したときの、電動モータ16の出力(以下、単に「モータ出力」とも呼ぶ。)と蓄圧レベルとの関係について示している。なお、基本的には、車両加速レベルを大きなレベルに設定した場合には、モータ出力が大きくなると共に、蓄圧エアーの圧力が高くなる。そのため、車両の加速性能が向上する。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the vehicle acceleration level. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the output of the
ここで、図4を参照しながら、具体的に行う加速アシスト制御について簡単に説明する。ECU30は、車両加速レベルがレベル1に設定されている場合において、蓄圧レベルが「0」であるときには、図4中の符号A1で示す点に対応するモータ出力が得られるように電動モータ16を制御する。この場合、蓄圧レベルの上昇に伴って、モータ出力が減少するように制御する。即ち、蓄圧レベルが上昇するとエアーアシストを行うことができるため、エアーアシストする量だけ電動モータアシストする量を減少させる。逆に、蓄圧レベルが最大であるときには、図4中の符号A2で示すように、モータ出力を「0」にする。この場合、蓄圧レベルの減少に伴って、モータ出力が増加するように制御する。即ち、エアーアシストする量が低下した量だけ電動モータアシストする量を増加させる。
Here, the acceleration assist control that is specifically performed will be briefly described with reference to FIG. When the vehicle acceleration level is set to level 1 and the pressure accumulation level is “0”, the
車両加速レベルがレベル3やレベル5に設定されている場合には、ECU30は、図4中の線分53や線分55に基づいて、蓄圧レベルに応じてモータ出力を設定する。例えば、符号Bや符号Cで示す点に対応するモータ出力が決定される。この場合にも、蓄圧レベルの変動に応じて、モータ出力を変更する。なお、車両加速レベルがレベル5である場合には、概ね最大の蓄圧レベルと、概ね最大のモータ出力との組み合わせが用いられる。
When the vehicle acceleration level is set to
次に、本実施形態に係る加速アシスト制御処理を、図5に示すフローチャートを用いて説明する。なお、加速アシスト制御処理は、ECU30によって繰り返し実行される。
Next, the acceleration assist control process according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The acceleration assist control process is repeatedly executed by the
まず、ステップS201では、ECU30は、ユーザが選択した車両加速レベル(レベル1〜レベル5)を取得する。そして、処理はステップS202に進む。
First, in step S201, the
ステップS202では、ECU30は、車両が急加速(例えば、発進時や追い越し時などの加速)しているか否かを判定する。即ち、ステップS202では、加速アシストを行う必要があるか否かを判定する。具体的には、ECU30は、スロットル開度センサ21が検出したスロットル開度の時間変化Δaccが、所定値Accより大きいか否かを判定する。時間変化Δaccが所定値Accより大きい場合(ステップS202;Yes)には、処理はステップS203に進む。この場合には、車両は急加速を行っているため、後述する加速アシストを行う。一方、時間変化Δaccが所定値Acc以下である場合(ステップS202;No)には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、急加速が行われていないため、加速アシストを行わない。なお、スロットル開度センサ21が検出したスロットル開度に基づいて急加速の判定を行うことに限定はされず、例えばアクセル開度センサが検出したアクセル開度に基づいて判定を行ってもよい。
In step S202, the
ステップS203では、ECU30は、蓄圧モードが弱モードである場合には電磁開閉弁11を閉(全閉)に設定し、蓄圧モードが中モード又は強モードである場合には電磁開閉弁11を閉に設定する。こうするのは、蓄圧モードが弱モードである場合には、前述したように、急加速時には蓄圧タンク13への蓄圧を行わないためである。一方、蓄圧モードが中モード又は強モードに設定されている場合には、急加速時においても蓄圧タンク13への蓄圧を行うからである。以上の処理が終了すると、処理はステップS204に進む。 ステップS204では、ECU30は、蓄圧タンク内圧が下限圧力P0より高いか否かを判定する。蓄圧タンク内圧が低い場合には、蓄圧タンク13から蓄圧エアーの供給を行っても、タービン4bの回転数を上昇させることができない。即ち、エアーアシストの効果を得ることができない。したがって、ステップS204では、エアーアシストの効果が得られるだけの蓄圧タンク内圧になっているか否かを、下限圧力P0を用いて判定している。
In step S203, the
蓄圧タンク内圧が下限圧力P0より高い場合(ステップS204;Yes)には、処理はステップS205に進む。この場合には、エアーアシストを実行するため、ステップS205以降の処理を行う。一方、蓄圧タンク内圧が下限圧力P0以下である場合(ステップS204;No)には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、エアーアシストを行うことができないため、ステップS205以降の処理を行わない。即ち、蓄圧タンク内圧が下限圧力P0より高くなるまで蓄圧が行われるのを待つ。 When the pressure accumulation tank internal pressure is higher than the lower limit pressure P0 (step S204; Yes), the process proceeds to step S205. In this case, in order to execute air assist, the processing after step S205 is performed. On the other hand, when the pressure in the accumulator tank is equal to or lower than the lower limit pressure P0 (step S204; No), the process exits the flow. In this case, since air assist cannot be performed, the processing after step S205 is not performed. That is, it waits for pressure accumulation until the pressure in the pressure accumulation tank becomes higher than the lower limit pressure P0.
ステップS205では、ECU30は、エアーアシスト弁14を全開に設定する。エアーアシスト弁14を開にすることにより、エアーアシスト通路10と排気通路7とを導通させて、蓄圧エアーをタービン4bに供給する。即ち、エアーアシストを実行する。以上の処理が終了すると、処理はステップS206に進む。
In step S205, the
ステップS206では、ECU30は、蓄圧タンク内圧の時間変化ΔPが所定圧力Prより高いか否かを判定する。詳しくは、ステップS206では、排気通路7中の排気ガスがエアーアシスト通路10へと逆流しているか否かを判定する。このような逆流は、蓄圧エアーの圧力が排気ガスの圧力よりも低い場合に生じる。
In step S206, the
蓄圧タンク内圧の時間変化ΔPを用いて上記の逆流の判定を行うことができる理由は、以下の通りである。蓄圧タンク13から排気通路7へ蓄圧エアーが供給されている場合には、蓄圧タンク内圧は減少していくため、時間変化ΔPは小さな値(例えば負の値)となる。しかしながら、時間変化ΔPが大きな値(例えば正の値)となる場合には、排気通路7から逆流してきた排気ガスが蓄圧タンク13に流れ込んでいる可能性が高い。この場合には、蓄圧タンク13から蓄圧エアーがほとんど流出しない。したがって、ステップS206では、蓄圧タンク内圧の時間変化ΔPと所定圧力Prとを比較することによって、逆流が生じているか否かを判定することができる。時間変化ΔPが所定圧力Prより高い場合(ステップS206;Yes)には、処理はステップS210に進む。この場合には、逆流が生じている。一方、時間変化ΔPが所定圧力Pr以下である場合(ステップS206;No)には、処理はステップS207に進む。この場合には、逆流は生じていない。
The reason why the reverse flow can be determined using the time change ΔP of the pressure in the accumulator tank is as follows. When pressure accumulation air is supplied from the
ステップS207では、ECU30は、蓄圧タンク13の蓄圧レベルと車両加速レベルに応じたモータ出力が得られるように制御する。具体的には、ECU30は、図4に例示したように、車両加速レベルに対応する蓄圧レベルとモータ出力との関係を選択し、この関係に基づいて現在の蓄圧レベルに対応するモータ出力を得る。そして、ECU30は、得られたモータ出力が出力されるように電動モータ16を制御する。即ち、電動モータアシストを実行する。このように、本実施形態に係る加速アシスト制御では、エアーアシスト弁14を開にしてエアーアシストを開始した後に、電動モータアシストを開始する。そのため、モータ出力が抑えられるため、インバータ・モータ部などを小型化することが可能となる。以上のステップS207の処理が終了すると、処理はステップS209に進む。
In step S207, the
ステップS209では、前述したステップS206の処理と同様に、蓄圧タンク内圧の時間変化ΔPが所定圧力Prより高いか否かを判定する。即ち、排気通路7中の排気ガスがエアーアシスト通路10へと逆流しているか否かを判定する。時間変化ΔPが所定圧力Prより高い場合(ステップS209;Yes)には、逆流が生じているため、処理はステップS210に進む。一方、時間変化ΔPが所定圧力Pr以下である場合(ステップS209;No)には、逆流が生じていないため、処理はステップS207に戻る。この場合、エアーアシストを続行すると共に、蓄圧レベルに応じたモータ出力を電動モータ16から出力させる。
In step S209, similarly to the processing in step S206 described above, it is determined whether or not the time change ΔP of the pressure accumulation tank internal pressure is higher than a predetermined pressure Pr. That is, it is determined whether or not the exhaust gas in the
ステップS210では、ECU30は、エアーアシスト弁14を全閉にする。この場合には、排気通路7からエアーアシスト通路10への排気ガスの逆流が生じているため、逆流の発生を抑制するために、エアーアシスト弁14を全閉にする。即ち、エアーアシストの実行を終了する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S210, the
なお、上記の処理の終了により、エアーアシストは終了するが、電動モータ16による電動モータアシストは続行してもよい。例えば、内燃機関6の回転数に応じた目標過給圧に設定するために、電動モータアシストを用いた過給圧制御を行うことができる。
Note that the air assist ends when the above process ends, but the electric motor assist by the
また、蓄圧タンク13の下流側のエアーアシスト通路10に逆止弁を設けた場合には、ステップS206及びステップS209の判定を行う必要はない。この場合には、蓄圧タンク13への逆流は生じないからである。
Further, when a check valve is provided in the air assist
ここで、本実施形態に係る加速アシスト制御を行ったときの効果について、図6を用いて説明する。 Here, the effect when the acceleration assist control according to the present embodiment is performed will be described with reference to FIG.
図6は、本実施形態に係る加速アシスト制御による加速性能の一例を示した図である。図6は、加速時における過給圧の時間変化の具体例を示しており、横軸に加速後経過時間を示し、縦軸に過給圧を示している。曲線60は、本実施形態に係る加速アシスト制御、即ちエアーアシストと電動アシストの2つの加速アシストを行ったときの加速性能を示している。曲線61は、エアーアシスト及び電動アシストのいずれも行わなかったときの加速性能を示し、曲線62は、電動アシストのみを行ったときの加速性能を示し、曲線63は、エアーアシストのみを行ったときの加速性能を示している。これらより、本実施形態に係る加速アシスト制御を行った場合には、他の制御を行った場合と比較して、過給圧の立ち上がりが早いことがわかる。即ち、本実施形態に係る加速アシスト制御によれば、加速性能が優れていることがわかる。このような差は、エアーアシストと電動アシストとの相乗効果によって生じていると考えられる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of acceleration performance by the acceleration assist control according to the present embodiment. FIG. 6 shows a specific example of the time change of the supercharging pressure during acceleration. The abscissa indicates the elapsed time after acceleration, and the ordinate indicates the supercharging pressure. A
[変形例]
本発明は、蓄圧モードをユーザが設定することに限定はされない。他の例では、予め設定された蓄圧を行う負荷条件に固定し、固定された負荷条件に基づいて蓄圧制御を行うことができる。例えば、内燃機関6が高回転状態から減速状態に移行した際にのみ、蓄圧タンク13に吸気を蓄圧させる制御を行うことができる。これにより、蓄圧の実行による燃費の悪化を抑制することができる。
[Modification]
The present invention is not limited to the user setting the pressure accumulation mode. In another example, the pressure accumulation control can be performed based on a fixed load condition in which the pressure accumulation is performed in advance. For example, it is possible to perform control for accumulating intake air in the
また、本発明は、車両加速レベルをユーザが設定することに限定はされない。他の例では、予め固定された車両加速レベル、即ち固定された蓄圧レベルとモータ出力との関係を用いて、加速アシスト制御を行うことができる。 Further, the present invention is not limited to the user setting the vehicle acceleration level. In another example, acceleration assist control can be performed using a vehicle acceleration level fixed in advance, that is, a relationship between a fixed pressure accumulation level and a motor output.
3 吸気通路
4 ターボ過給機
4a、9a コンプレッサ
4b、9b タービン
6 内燃機関
7 排気通路
10 エアーアシスト通路
11 電磁制御弁
13 蓄圧タンク
14 エアーアシスト弁
15 可変ノズル
16 電動モータ
30 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電動モータの駆動を制御する電動モータ制御手段と、
前記コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させる制御を行う蓄圧制御手段と、
前記蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーを、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行う蓄圧エアー供給制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An electric motor for generating a driving force for rotating the compressor of the turbocharger;
Electric motor control means for controlling the driving of the electric motor;
Accumulation control means for performing control for accumulating intake air that has passed through the compressor in an accumulator tank;
A control device for an internal combustion engine, comprising: a pressure-accumulated air supply control unit that performs control to supply the pressure-accumulated air accumulated in the pressure-accumulation tank to an exhaust passage upstream of a turbine of the turbocharger.
前記蓄圧制御手段は、前記非加速状態に前記電動モータが駆動力を発生しているときに、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を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。 The electric motor control means generates a driving force from the electric motor when the internal combustion engine is in a non-accelerated state,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the pressure accumulation control unit performs control of accumulating the intake air in the pressure accumulation tank when the electric motor generates driving force in the non-accelerated state. Control device.
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