JP2008045410A - Control device of internal combustion engine with supercharger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control a compressor in a high-efficiency operation area in the vicinity of a surge limit, while accurately avoiding a surge, in a control device of an internal combustion engine with a supercharger. <P>SOLUTION: The passing air amount of a centrifugal compressor 26a is acquired based on output of an air flowmeter 18. A surge limit compressor rotating speed is acquired based on the acquired compressor passing air amount. A compressor rotating speed (a turbo rotating speed) of a present state is acquired based on a turbo rotating speed sensor 30. A rotating speed of the compressor 26a is controlled based on the surge limit compressor rotating speed and the compressor rotating speed of the present state. More actually, a target compressor rotating speed is controlled so as to become a value based on an operation state of the internal combustion engine 10 such as accelerator opening and an engine speed, while being limited so as to become the surge limit compressor rotating speed or less. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、過給機付き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 with a supercharger.

従来、例えば特許文献1には、ターボ過給機を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置は、コンプレッサ前後の圧力比とコンプレッサ通過空気流量との関係、或いは、当該圧力比とエンジン回転数との関係に基づいて、ターボ過給機のコンプレッサのサージ判定を行うようにしている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine including a turbocharger. This conventional control device makes a surge judgment of the compressor of the turbocharger based on the relationship between the pressure ratio before and after the compressor and the flow rate of air passing through the compressor, or the relationship between the pressure ratio and the engine speed. ing.

特開2001−342840号公報JP 2001-342840 A 実開平5−42642号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-42642

内燃機関の吸気管圧力は、常に大きく変動(脈動)している。コンプレッサ前後の圧力比を用いた上記従来技術の手法では、そのような吸気系の脈動の影響を受けるため、正確な圧力比を算出するまでに時間を要してしまう。従って、素早く正確なサージ判定を行うことが困難であった。一方、効率の良い過給を実現するうえでは、コンプレッサをサージ限界近傍の作動領域で制御することが望ましい。しかしながら、上記従来の手法では、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の作動領域で制御するという点において、未だ改良の余地を残すものであった。     The intake pipe pressure of an internal combustion engine constantly fluctuates (pulsates). The above-described conventional technique using the pressure ratio before and after the compressor is affected by such pulsation of the intake system, and thus it takes time to calculate an accurate pressure ratio. Therefore, it is difficult to make a quick and accurate surge determination. On the other hand, in order to achieve efficient supercharging, it is desirable to control the compressor in the operating region near the surge limit. However, the above-described conventional method still leaves room for improvement in that the compressor is controlled in the operating region near the surge limit while the surge is accurately avoided.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御し得る過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls an internal combustion engine with a supercharger that can control a compressor in a highly efficient operation region near the surge limit while accurately avoiding a surge. An object is to provide an apparatus.

第1の発明は、遠心式コンプレッサを備える過給機と、
前記遠心式コンプレッサのコンプレッサ回転数を取得する回転数取得手段と、
前記遠心式コンプレッサの作動特性と相関のある内燃機関の運転パラメータであって、吸気管圧力に比して変動の少ない前記運転パラメータを取得する運転パラメータ取得手段と、
前記運転パラメータに基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を取得する限界回転数取得手段と、
前記サージ限界コンプレッサ回転数と、前記コンプレッサ回転数とに基づいて、コンプレッサ回転数を制御するコンプレッサ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a supercharger comprising a centrifugal compressor;
A rotational speed acquisition means for acquiring a compressor rotational speed of the centrifugal compressor;
Operating parameter acquisition means for acquiring the operating parameter of the internal combustion engine correlated with the operating characteristics of the centrifugal compressor and having less fluctuation than the intake pipe pressure;
Based on the operating parameters, limit rotational speed acquisition means for acquiring a surge limit compressor rotational speed,
Compressor control means for controlling the compressor speed based on the surge limit compressor speed and the compressor speed;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、前記コンプレッサ制御手段は、
内燃機関の運転条件に基づいて、前記遠心式コンプレッサの目標コンプレッサ回転数を取得する目標回転数取得手段と、
当該目標コンプレッサ回転数がサージ限界コンプレッサ回転数以下となるように制限する目標回転数制限手段と、を更に備えることを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the compressor control means comprises:
Target rotational speed acquisition means for acquiring a target compressor rotational speed of the centrifugal compressor based on operating conditions of the internal combustion engine;
It further comprises target rotation speed limiting means for limiting the target compressor rotation speed to be equal to or less than the surge limit compressor rotation speed.

また、第3の発明は、第2の発明において、前記遠心式コンプレッサを駆動する電動モータを更に備え、
前記コンプレッサ制御手段は、内燃機関の運転を制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、前記電動モータの回転数を制御するモータ制御装置を更に備え、
前記コンプレッサ制御手段は、前記目標回転数取得手段および前記目標回転数制限手段をエンジン制御装置内に備え、
前記モータ制御装置は、前記エンジン制御装置から与えられる前記目標コンプレッサ回転数と現状の前記コンプレッサ回転数との差がなくなるように、前記電動モータを制御することを特徴とする。
The third invention further comprises an electric motor for driving the centrifugal compressor in the second invention,
The compressor control means is provided separately from an engine control device that controls the operation of the internal combustion engine, and further includes a motor control device that controls the rotation speed of the electric motor,
The compressor control means includes the target rotation speed acquisition means and the target rotation speed limit means in an engine control device,
The motor control device controls the electric motor so that there is no difference between the target compressor rotation speed given from the engine control device and the current compressor rotation speed.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記運転パラメータは、前記遠心式コンプレッサの通過空気量であることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the operating parameter is an amount of air passing through the centrifugal compressor.

また、第5の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記運転パラメータは、エンジン回転数であることを特徴とする。   According to a fifth aspect, in any one of the first to third aspects, the operating parameter is an engine speed.

また、第6の発明は、第5の発明において、前記限界回転数取得手段は、エンジン回転数に加え、内燃機関の吸気効率に基づいて、前記サージ限界コンプレッサ回転数を取得することを特徴とする。   Further, a sixth invention is characterized in that, in the fifth invention, the limit rotational speed acquisition means acquires the surge limit compressor rotational speed based on the intake efficiency of the internal combustion engine in addition to the engine rotational speed. To do.

第1の発明によれば、比較的変動の少ない運転パラメータに基づいて、正確かつ迅速にサージ限界コンプレッサ回転数が取得される。そして、そのサージ限界コンプレッサ回転数に基づいて、コンプレッサの回転数が制御される。このため、本発明によれば、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。   According to the first aspect of the invention, the surge limit compressor rotation speed is acquired accurately and quickly based on the operation parameter with relatively little fluctuation. Then, based on the surge limit compressor rotation speed, the rotation speed of the compressor is controlled. For this reason, according to the present invention, it is possible to control the compressor in a high-efficiency operating region near the surge limit while accurately avoiding the surge.

第2の発明によれば、上記のように正確かつ迅速に取得されたサージ限界コンプレッサ回転数以下となるように、目標コンプレッサ回転数が制御されることにより、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, the target compressor rotation speed is controlled so as to be equal to or less than the surge limit compressor rotation speed acquired accurately and quickly as described above, so that the compressor can be avoided while accurately avoiding the surge. Can be controlled in a highly efficient operating region near the surge limit.

第3の発明によれば、モータ制御装置によって回転数制御される電動モータに対して、エンジン制御装置から目標コンプレッサ回転数を与えるだけで、複雑なフィードバック回路などを別途備える必要ない。このように、本発明によれば、電動モータの制御系の構成を簡素化しながら、サージを精度良く回避できる過給制御を実現することができる。   According to the third aspect of the invention, it is not necessary to separately provide a complicated feedback circuit or the like simply by giving the target compressor rotational speed from the engine control device to the electric motor whose rotational speed is controlled by the motor control device. As described above, according to the present invention, it is possible to realize supercharging control capable of avoiding surge with high accuracy while simplifying the configuration of the control system of the electric motor.

第4の発明によれば、コンプレッサ通過空気量に基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を正確かつ迅速に取得することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the surge limit compressor rotation speed can be acquired accurately and quickly based on the compressor passing air amount.

第5の発明によれば、エンジン回転数に基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を正確かつ迅速に取得することができる。   According to the fifth aspect, the surge limit compressor rotational speed can be acquired accurately and quickly based on the engine rotational speed.

第6の発明によれば、吸気効率に影響を与えるアクチュエータを備える過給機付き内燃機関において、当該アクチュエータの駆動に伴う吸気効率の変化をサージ限界コンプレッサ回転数に反映させることができる。このため、本発明によれば、内燃機関がそのようなアクチュエータを備える場合に、第5の発明に比して更に精度の良くサージを回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。   According to the sixth aspect of the invention, in the internal combustion engine with a supercharger including an actuator that affects the intake efficiency, the change in the intake efficiency accompanying the drive of the actuator can be reflected in the surge limit compressor rotational speed. Therefore, according to the present invention, when the internal combustion engine is provided with such an actuator, the compressor can be operated with high efficiency near the surge limit while avoiding the surge with higher accuracy than the fifth invention. It becomes possible to control with.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の構成を説明するための概略構成図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10の吸気系は、吸気マニホールド12と、吸気マニホールド12に接続される吸気管(吸気通路)14とを備えている。空気は大気中から吸気管14に取り込まれ、吸気マニホールド12を介して各気筒の燃焼室に分配される。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10. The intake system of the internal combustion engine 10 includes an intake manifold 12 and an intake pipe (intake passage) 14 connected to the intake manifold 12. Air is taken into the intake pipe 14 from the atmosphere and distributed to the combustion chambers of the respective cylinders via the intake manifold 12.

吸気管14の入口には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16の下流近傍には、吸気管14に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ18が設けられている。また、吸気マニホールド12の上流には、スロットルバルブ20が設けられている。スロットルバルブ20の上流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ22が設けられている。インタークーラ22の下流には、吸気管14内の圧力に応じた信号を出力する過給圧センサ24が配置されている。   An air cleaner 16 is attached to the inlet of the intake pipe 14. An air flow meter 18 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake pipe 14 is provided in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 16. A throttle valve 20 is provided upstream of the intake manifold 12. An intercooler 22 that cools the compressed air is provided upstream of the throttle valve 20. A supercharging pressure sensor 24 that outputs a signal corresponding to the pressure in the intake pipe 14 is disposed downstream of the intercooler 22.

エアフローメータ18からスロットルバルブ20に至る吸気管14の途中には、電動モータ付きターボ過給機(モータアシストターボ過給機、以下、MATという)26が設けられている。MAT26は、遠心式のコンプレッサ26a、タービン26b、そして、コンプレッサ26aとタービン26bとの間に配置される電動モータ28から構成されている。電動モータ28は、ここでは、交流モータが用いられているものとする。コンプレッサ26aとタービン26bとは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ26aはタービン26bに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。連結軸は電動モータ28のロータにもなっており、電動モータ28を作動させることで、コンプレッサ26aを強制駆動することもできる。また、連結軸には、コンプレッサ26aの回転数(=ターボ回転数=モータ回転数)に応じた信号を出力するターボ回転数センサ30が取り付けられている。尚、MAT26におけるターボ回転数は、電動モータ28のモータ回転数と同じであるため、ターボ回転数センサ30によらずに、電動モータ28に与えられる電流に基づいて検知されるようにしてもよい。   A turbocharger with an electric motor (motor-assisted turbocharger, hereinafter referred to as MAT) 26 is provided in the middle of the intake pipe 14 from the air flow meter 18 to the throttle valve 20. The MAT 26 includes a centrifugal compressor 26a, a turbine 26b, and an electric motor 28 disposed between the compressor 26a and the turbine 26b. Here, it is assumed that an AC motor is used as the electric motor 28. The compressor 26a and the turbine 26b are integrally connected by a connecting shaft, and the compressor 26a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 26b. The connecting shaft is also a rotor of the electric motor 28, and the compressor 26a can be forcibly driven by operating the electric motor 28. Further, a turbo rotational speed sensor 30 that outputs a signal corresponding to the rotational speed of the compressor 26a (= turbo rotational speed = motor rotational speed) is attached to the connecting shaft. Note that the turbo rotation speed in the MAT 26 is the same as the motor rotation speed of the electric motor 28, so that it may be detected based on the current supplied to the electric motor 28 without using the turbo rotation speed sensor 30. .

コンプレッサ26aからインタークーラ22に至る吸気管14の途中には、吸気バイパス管32の一端が接続されている。吸気バイパス管32の他端は、コンプレッサ26aの上流側に接続されている。吸気バイパス管32の途中には、吸気バイパス管32を流れる空気の流量を制御するためのバイパスバルブ34が配置されている。バイパスバルブ34を操作して吸気バイパス管32の入口を開くことで、コンプレッサ26aにより圧縮された空気の一部は再びコンプレッサ26aの入口側に戻される。ターボ過給機26のサージが生じ易い運転状態のときに、コンプレッサ26aを出た空気の一部を、吸気バイパス管32を通してコンプレッサ26aの入口側に戻すことにより、サージを防止することができる。   One end of an intake bypass pipe 32 is connected in the middle of the intake pipe 14 from the compressor 26 a to the intercooler 22. The other end of the intake bypass pipe 32 is connected to the upstream side of the compressor 26a. A bypass valve 34 for controlling the flow rate of the air flowing through the intake bypass pipe 32 is disposed in the intake bypass pipe 32. By operating the bypass valve 34 and opening the inlet of the intake bypass pipe 32, a part of the air compressed by the compressor 26a is returned again to the inlet side of the compressor 26a. When the turbocharger 26 is in an operating state in which a surge is likely to occur, the surge can be prevented by returning a part of the air exiting the compressor 26 a to the inlet side of the compressor 26 a through the intake bypass pipe 32.

コンプレッサ26aの上流には、吸気管14内の圧力に応じた信号を出力する吸気圧センサ36と、コンプレッサ26aの入口空気温度に応じた信号を出力する吸気温度センサ37とが配置されている。   An intake pressure sensor 36 that outputs a signal corresponding to the pressure in the intake pipe 14 and an intake air temperature sensor 37 that outputs a signal corresponding to the inlet air temperature of the compressor 26a are disposed upstream of the compressor 26a.

内燃機関10の排気系は、排気マニホールド38と、排気マニホールド38に接続される排気管40とを備えている。内燃機関10の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド38に集められ、排気マニホールド38を介して排気管40へ排出される。   The exhaust system of the internal combustion engine 10 includes an exhaust manifold 38 and an exhaust pipe 40 connected to the exhaust manifold 38. Exhaust gas discharged from each cylinder of the internal combustion engine 10 is collected in the exhaust manifold 38 and discharged to the exhaust pipe 40 through the exhaust manifold 38.

また、排気管40には、タービン26bをバイパスしてタービン26bの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路42が接続されている。排気バイパス通路42の途中には、電動式のウエストゲートバルブ44が配置されている。ウエストゲートバルブ44は、過給圧センサ24により検出される吸入空気の過給圧に基づいて開閉される。尚、ウエストゲートバルブは、電動式に限らず、圧力差を利用する調圧式のバルブであってもよい。   The exhaust pipe 40 is connected to an exhaust bypass passage 42 that bypasses the turbine 26b and connects the inlet side and the outlet side of the turbine 26b. An electric waste gate valve 44 is disposed in the middle of the exhaust bypass passage 42. The wastegate valve 44 is opened and closed based on the supercharging pressure of the intake air detected by the supercharging pressure sensor 24. The waste gate valve is not limited to an electric type, and may be a pressure regulating type valve that utilizes a pressure difference.

また、図1に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁をそれぞれ駆動するための吸気可変動弁機構46および排気可変動弁機構48をそれぞれ備えている。これらの可変動弁機構46、48は、吸気弁および排気弁の開閉時期を制御するためのVVT機構を備えているものとする。   Further, the system shown in FIG. 1 includes an intake variable valve mechanism 46 and an exhaust variable valve mechanism 48 for driving the intake valve and the exhaust valve of each cylinder, respectively. These variable valve mechanisms 46 and 48 are assumed to include a VVT mechanism for controlling the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve.

内燃機関10の制御系は、ECU(Electronic Control Unit)50と、モータコントローラ52とを備えている。内燃機関10の最高回転数は、約毎分6千回転であるのに対し、ターボ過給機26の最高回転数は、毎分20万回転程度に及び、非常に高速である。このため、モータコントローラ52は、他のエンジン制御に比して高速処理が必要とされる。従って、エンジンECU50と別個に備えられている。モータコントローラ52は、ECU50からの指令に基づいて、回転数ベースの制御で、電動モータ28への通電状態を制御する。電動モータ28への電力は、バッテリ54から供給される。ECU50は、図1に示すシステム全体を総合制御する制御装置である。   The control system of the internal combustion engine 10 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 and a motor controller 52. The maximum rotational speed of the internal combustion engine 10 is approximately 6,000 revolutions per minute, whereas the maximum rotational speed of the turbocharger 26 is approximately 200,000 revolutions per minute and is very high speed. For this reason, the motor controller 52 requires high-speed processing as compared with other engine controls. Therefore, it is provided separately from the engine ECU 50. The motor controller 52 controls the energization state to the electric motor 28 based on the number of revolutions based on a command from the ECU 50. Electric power to the electric motor 28 is supplied from the battery 54. The ECU 50 is a control device that comprehensively controls the entire system shown in FIG.

ECU50の出力側には、モータコントローラ52の他、スロットルバルブ20、バイパスバルブ34等のアクチュエータに加え、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁56が接続されている。また、ECU50の入力側には、エアフローメータ18、および過給圧センサ24の他、エンジン回転数NEを検出するためのクランク角センサ58、アクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ60等の種々のセンサ類が接続されている。また、モータコントローラ52には、ターボ回転数センサ30が接続されている。ECU50には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ECU50は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。   On the output side of the ECU 50, in addition to the motor controller 52, in addition to actuators such as the throttle valve 20 and the bypass valve 34, a fuel injection valve 56 for supplying fuel to each cylinder is connected. Further, on the input side of the ECU 50, in addition to the air flow meter 18 and the supercharging pressure sensor 24, a crank angle sensor 58 for detecting the engine speed NE, an accelerator position sensor 60 for detecting the accelerator opening degree, and the like. Various sensors are connected. The turbo controller 30 is connected to the motor controller 52. In addition to these devices and sensors, a plurality of devices and sensors are connected to the ECU 50, but the description thereof is omitted here. The ECU 50 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.

[本実施形態の電動モータの制御系]
図2は、MAT26が備える電動モータ28の制御系を説明するためのブロック図である。交流モータである電動モータ28は、図2に示すように、エンジンECU50およびモータコントローラ52からの指令に基づいて駆動されるものである。エンジンECU50では、アクセル開度やエンジン回転数などの内燃機関10の運転条件となるパラメータに従って、電動モータ28の目標ターボ回転数が算出される。基本的には、ここで算出される目標ターボ回転数がエンジンECU50からモータコントローラ52に出力される。そして、モータコントローラ52内において、当該目標ターボ回転数と、ターボ回転数センサ30により検出される現状のターボ回転数との偏差がゼロに近づくように、モータ制御回転数が算出され、当該モータ制御回転数となるように、電動モータ28に与えるモータ電流が制御される。
[Control system of electric motor of this embodiment]
FIG. 2 is a block diagram for explaining a control system of the electric motor 28 provided in the MAT 26. As shown in FIG. 2, the electric motor 28 that is an AC motor is driven based on commands from the engine ECU 50 and the motor controller 52. In the engine ECU 50, the target turbo speed of the electric motor 28 is calculated in accordance with parameters that are operating conditions of the internal combustion engine 10, such as the accelerator opening and the engine speed. Basically, the target turbo rotational speed calculated here is output from the engine ECU 50 to the motor controller 52. In the motor controller 52, the motor control rotational speed is calculated so that the deviation between the target turbo rotational speed and the current turbo rotational speed detected by the turbo rotational speed sensor 30 approaches zero. The motor current applied to the electric motor 28 is controlled so as to achieve the rotation speed.

また、本実施形態のエンジンECU50は、図3および図4を用いて後述するサージマップに従って、コンプレッサ通過空気量との関係でサージ限界ターボ回転数(サージ限界コンプレッサ回転数)を算出する。そして、エンジンECU50は、図2に示すように、このサージ限界ターボ回転数と上記の目標ターボ回転数のうちのいずれか小さい方の値を、最終的な目標ターボ回転数として、モータコントローラ52に出力するようにしている。   Further, the engine ECU 50 of the present embodiment calculates the surge limit turbo rotation speed (surge limit compressor rotation speed) in relation to the compressor passing air amount in accordance with a surge map described later with reference to FIGS. 3 and 4. Then, as shown in FIG. 2, the engine ECU 50 sets the smaller one of the surge limit turbo speed and the target turbo speed to the motor controller 52 as the final target turbo speed. I am trying to output.

以上説明したエンジンECU50とモータコントローラ52との関係を整理すると、エンジンECU50では、電動モータ28に与える目標ターボ回転数の算出と、その目標ターボ回転数のモータコントローラ52への指令とが行われる。そして、モータコントローラ52では、エンジンECU50から受け取った目標ターボ回転数(サージ限界ターボ回転数である場合を含む)を基に、PID制御を用いたターボ回転数のフィードバック制御によって、電動モータ28に与えるモータ電流の制御が行われる。   When the relationship between the engine ECU 50 and the motor controller 52 described above is organized, the engine ECU 50 calculates the target turbo rotation speed to be given to the electric motor 28 and issues a command to the motor controller 52 for the target turbo rotation speed. Then, the motor controller 52 gives the electric motor 28 by the turbo speed feedback control using the PID control based on the target turbo speed (including the surge limit turbo speed) received from the engine ECU 50. Control of the motor current is performed.

[本実施形態の電動モータ(交流モータ)の制御手法]
図3は、コンプレッサ26aの入口圧力に対する出口圧力の圧力比と、コンプレッサ通過空気量との関係を示す図である。図3中に太線で示す曲線は、サージラインを表しており、図3において、サージラインより左側のハッチングを付した領域がサージ領域に対応している。すなわち、サージは、コンプレッサ26aの圧力比が大きく、コンプレッサ通過空気量が少ない状況下で発生し易くなる。
[Control method of electric motor (AC motor) of this embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the pressure ratio of the outlet pressure to the inlet pressure of the compressor 26a and the amount of air passing through the compressor. A curve indicated by a bold line in FIG. 3 represents a surge line. In FIG. 3, a hatched region on the left side of the surge line corresponds to the surge region. That is, the surge is likely to occur under a situation where the pressure ratio of the compressor 26a is large and the amount of air passing through the compressor is small.

図3には、等ターボ回転数ラインが表されている。図3に示すように、ターボ回転数が一定の場合には、コンプレッサ通過空気量が少なくなるほどサージ領域に近づいていく。また、ターボ回転数と圧力比との間には、圧力比が高くなるほどターボ回転数が高くなるという関係がある。このような図3に示す関係によれば、内燃機関10の運転パラメータの1つであるコンプレッサ通過空気量が分かれば、サージラインに達するターボ回転数、すなわち、サージ限界ターボ回転数を把握することができる。   FIG. 3 shows an equal turbo rotation speed line. As shown in FIG. 3, when the turbo rotational speed is constant, the surge region approaches the smaller the amount of air passing through the compressor. Further, there is a relationship between the turbo rotation speed and the pressure ratio that the higher the pressure ratio, the higher the turbo rotation speed. According to the relationship shown in FIG. 3, if the amount of air passing through the compressor, which is one of the operating parameters of the internal combustion engine 10, is known, the turbo rotation speed reaching the surge line, that is, the surge limit turbo rotation speed can be grasped. Can do.

図4は、そのようなコンプレッサ通過空気量とサージ限界ターボ回転数との関係を直接的に表した図である。図4に示すように、サージ限界ターボ回転数は、コンプレッサ通過空気量が多くなるほど高くなるという傾向を有している。図4に示す関係をサージマップとしてECU50に記憶させておけば、エアフローメータ18によって計測されるコンプレッサ通過空気量を取得することで、サージ限界ターボ回転数を取得することができる。   FIG. 4 is a diagram directly representing the relationship between the amount of air passing through the compressor and the surge limit turbo rotational speed. As shown in FIG. 4, the surge limit turbo rotational speed tends to increase as the amount of air passing through the compressor increases. If the relationship shown in FIG. 4 is stored in the ECU 50 as a surge map, the surge limit turbo rotational speed can be acquired by acquiring the compressor passing air amount measured by the air flow meter 18.

効率の良い過給を実現するうえでは、コンプレッサ26aをサージライン近傍で制御することが望ましい。そこで、本実施形態では、上記図4に示すサージマップに基づいて算出されたサージ限界ターボ回転数と、現状のターボ回転数とに基づいて、MAT26の電動モータ28を制御するようにした。より具体的には、上記のように算出されるサージ限界ターボ回転数を越えない範囲内で、電動モータ28の目標ターボ回転数を制御するようにした。   In order to achieve efficient supercharging, it is desirable to control the compressor 26a near the surge line. Therefore, in the present embodiment, the electric motor 28 of the MAT 26 is controlled based on the surge limit turbo rotational speed calculated based on the surge map shown in FIG. 4 and the current turbo rotational speed. More specifically, the target turbo rotational speed of the electric motor 28 is controlled within a range not exceeding the surge limit turbo rotational speed calculated as described above.

[実施の形態1における具体的処理]
図5は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図5に示すルーチンでは、先ず、アクセルポジションセンサ60およびクランク角センサ58の出力に基づいて、現在のアクセル開度とエンジン回転数とが取得され、それらに基づいて、電動モータ28の目標ターボ回転数が算出される(ステップ100)。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the first embodiment to realize the above function. In the routine shown in FIG. 5, first, the current accelerator opening and the engine speed are acquired based on the outputs of the accelerator position sensor 60 and the crank angle sensor 58, and based on these, the target turbo rotation of the electric motor 28 is acquired. A number is calculated (step 100).

次に、エアフローメータ18によりコンプレッサ通過空気量が計測され(ステップ102)、次いで、ターボ回転数センサ30によりターボ回転数が計測される(ステップ104)。   Next, the amount of air passing through the compressor is measured by the air flow meter 18 (step 102), and then the turbo speed is measured by the turbo speed sensor 30 (step 104).

次に、サージマップと、上記ステップ102において取得されたコンプレッサ通過空気量とに基づいて、サージ限界ターボ回転数が算出される(ステップ106)。ECU50は、サージ限界ターボ回転数を取得するためのサージマップとして、上記図4に示すような関係を記憶している。このようなサージマップは、予め実験等によって定められるものである。   Next, the surge limit turbo rotational speed is calculated based on the surge map and the compressor passing air amount acquired in step 102 (step 106). The ECU 50 stores the relationship shown in FIG. 4 as a surge map for acquiring the surge limit turbo rotational speed. Such a surge map is determined in advance by experiments or the like.

次に、上記ステップ106において取得されたサージ限界ターボ回転数が、上記ステップ100において算出された目標ターボ回転数より大きいか否かが判別される(ステップ108)。その結果、サージ限界ターボ回転数>目標ターボ回転数が成立する場合には、現時点の目標ターボ回転数が未だサージ限界に達していないと判断することができる。このため、上記ステップ100において算出された目標ターボ回転数がそのまま使用される。   Next, it is determined whether or not the surge limit turbo rotational speed acquired in step 106 is larger than the target turbo rotational speed calculated in step 100 (step 108). As a result, when the surge limit turbo rotational speed> the target turbo rotational speed is satisfied, it can be determined that the current target turbo rotational speed has not yet reached the surge limit. For this reason, the target turbo rotational speed calculated in step 100 is used as it is.

一方、上記ステップ108において、サージ限界ターボ回転数>目標ターボ回転数が成立しないと判定された場合には、コンプレッサ26aの作動点がサージ領域に入ってしまうのを回避すべく、目標ターボ回転数が上記ステップ100において算出された値から上記ステップ106において算出されたサージ限界ターボ回転数に置き換えられる(ステップ110)。   On the other hand, if it is determined in step 108 that the surge limit turbo rotation speed> the target turbo rotation speed is not satisfied, the target turbo rotation speed is set so as to prevent the operating point of the compressor 26a from entering the surge region. Is replaced with the surge limit turbo rotational speed calculated in step 106 from the value calculated in step 100 (step 110).

以上説明した図5に示すルーチンによれば、コンプレッサ通過空気量に基づいて、正確かつ迅速にサージ限界ターボ回転数が取得され、電動モータ28の目標ターボ回転数がサージ限界ターボ回転数を越えない範囲内で制御されるようになる。そして、図2に示すブロック図を参照して説明したように、モータコントローラ52によって、そのようなサージ限界内に抑えられた目標ターボ回転数となるように、現状のターボ回転数を用いたターボ回転数のフィードバック制御によって、モータの回転数、すなわち、ターボ回転数が制御される。このため、本実施形態の手法によれば、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサ26aをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。   According to the routine shown in FIG. 5 described above, the surge limit turbo rotation speed is acquired accurately and quickly based on the compressor passing air amount, and the target turbo rotation speed of the electric motor 28 does not exceed the surge limit turbo rotation speed. It will be controlled within the range. Then, as described with reference to the block diagram shown in FIG. 2, the turbo that uses the current turbo speed so that the motor controller 52 can achieve the target turbo speed that is suppressed within the surge limit. The rotational speed of the motor, that is, the turbo rotational speed is controlled by feedback control of the rotational speed. For this reason, according to the method of the present embodiment, it is possible to control the compressor 26a in a highly efficient operation region near the surge limit while avoiding the surge with high accuracy.

以上説明した本実施形態の手法とは異なり、過給圧ベースで電動モータ28を制御するという手法も知られている。より具体的には、エンジンECUが、コンプレッサ通過空気量とターボ回転数との関係からサージ限界となる圧力比を算出し、そのサージ限界圧力比から過給圧の限界圧力を算出する。次いで、その限界圧力と現状の過給圧との差に基づいて、電動モータのモータ出力の目標値を算出する。次いで、エンジンECUが算出したモータ出力の目標値をモータコントローラに出力する。モータコントローラは、そのモータ出力の目標値と現状のモータ出力値との差がゼロに近づくように、所定の目標ターボ回転数(モータ回転数)を定める。そして、その目標ターボ回転数と現状のターボ回転数との差がゼロとなるように、モータ電流を制御するという手法である。   Unlike the method of the present embodiment described above, a method of controlling the electric motor 28 based on the boost pressure is also known. More specifically, the engine ECU calculates a pressure ratio that becomes a surge limit from the relationship between the compressor passing air amount and the turbo rotation speed, and calculates the limit pressure of the supercharging pressure from the surge limit pressure ratio. Next, a target value of the motor output of the electric motor is calculated based on the difference between the limit pressure and the current supercharging pressure. Next, the target value of the motor output calculated by the engine ECU is output to the motor controller. The motor controller determines a predetermined target turbo rotational speed (motor rotational speed) so that the difference between the target value of the motor output and the current motor output value approaches zero. Then, the motor current is controlled so that the difference between the target turbo speed and the current turbo speed becomes zero.

上記のような従来の手法のように圧力比をパラメータとして用いる場合には、吸気管圧力は吸気系の脈動の影響を受けるため、そのような変動の大きい吸気管圧力に基づいて正確な圧力比を算出するまでに一定時間(数百ミリ秒)を要してしまう。このように、過給圧を用いると、制御の遅れや計測値のばらつきが大きく、迅速かつ正確にサージ判定を行うことが困難である。そして、その結果として、サージを確実に回避するためには、サージラインに対して所定の余裕代を持たせて過給機を作動させる必要が生ずる。そのようなサージへの余裕代を設けることとすれば、サージライン近傍で効率の良い過給を実現することができなくなる。
また、上記従来の手法を用いることとすれば、エンジンECU内に、過給圧のフィードバック回路が必要となる。そして、交流モータは回転数制御されるものであるにも関わらず、モータコントローラ内に、ターボ回転数のフィードバック回路に加えて、モータ出力のフィードバック回路を加える必要が生ずる。
When the pressure ratio is used as a parameter as in the conventional method as described above, since the intake pipe pressure is affected by the pulsation of the intake system, an accurate pressure ratio is based on the intake pipe pressure having a large fluctuation. It takes a certain time (several hundred milliseconds) to calculate. As described above, when the supercharging pressure is used, a delay in control and a variation in measurement values are large, and it is difficult to make a surge determination quickly and accurately. As a result, in order to reliably avoid the surge, it is necessary to operate the turbocharger with a predetermined margin for the surge line. If such a margin for the surge is provided, efficient supercharging cannot be realized in the vicinity of the surge line.
If the conventional method is used, a boost pressure feedback circuit is required in the engine ECU. In spite of the fact that the rotational speed of the AC motor is controlled, it is necessary to add a feedback circuit for the motor output in the motor controller in addition to the feedback circuit for the turbo rotational speed.

これに対し、ターボ回転数(モータ回転数)ベースの制御となる本実施形態の手法では、リアルタイムで計測する必要のあるパラメータは、コンプレッサ通過空気量とターボ回転数となる。コンプレッサ通過空気量は脈動の影響をほとんど受けることのない吸気管14の入口付近で計測されるため、比較的短時間で正確な値を得ることができる。そして、交流モータである電動モータ28を回転数制御しようとするモータコントローラ52に対して、上記ステップ108〜110の処理で示したように、サージ限界を考慮した目標ターボ回転数を与えることとしているため、上記従来の手法が有するような過給圧やモータ出力のフィードバック回路を電動モータ28の制御系に備えておく必要がない。従って、本実施形態の手法によれば、電動モータ28の制御系の構成を簡素化しながら、サージを精度良く回避できる過給制御を実現することができる。   On the other hand, in the method of the present embodiment, which is based on control of the turbo rotation speed (motor rotation speed), the parameters that need to be measured in real time are the compressor passing air amount and the turbo rotation speed. Since the amount of air passing through the compressor is measured in the vicinity of the inlet of the intake pipe 14 that is hardly affected by pulsation, an accurate value can be obtained in a relatively short time. Then, as shown in the processing of steps 108 to 110, a target turbo rotational speed that considers the surge limit is given to the motor controller 52 that attempts to control the rotational speed of the electric motor 28 that is an AC motor. Therefore, it is not necessary to provide the control system for the electric motor 28 with a feedback circuit for the supercharging pressure and the motor output as the conventional method has. Therefore, according to the method of the present embodiment, it is possible to realize supercharging control that can avoid a surge with high accuracy while simplifying the configuration of the control system of the electric motor 28.

ところで、上述した実施の形態1においては、サージ回避のために、エアフローメータ18により計測されたコンプレッサ通過空気量およびターボ回転数センサ30により計測された現状のターボ回転数をそれぞれ直接的に用いるようにしている。しかしながら、サージを更に確実に回避するためには、以下の図6および図7を参照して説明する手法によって目標ターボ回転数を制御するようにしてもよい。   By the way, in Embodiment 1 mentioned above, in order to avoid a surge, the compressor passing air amount measured by the air flow meter 18 and the current turbo rotational speed measured by the turbo rotational speed sensor 30 are directly used. I have to. However, in order to more reliably avoid the surge, the target turbo speed may be controlled by a method described with reference to FIGS. 6 and 7 below.

図6は、そのような目標ターボ回転数制御の変形例を実現するために、ECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図6において、図5に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図6に示すルーチンでは、先ず、吸気温度センサ37および吸気圧センサ36のそれぞれの出力に基づいて、吸気温度および吸気圧力がそれぞれ計測される(ステップ200)。
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in order to realize such a modified example of the target turbo rotational speed control. In FIG. 6, the same steps as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the routine shown in FIG. 6, first, the intake air temperature and the intake air pressure are measured based on the outputs of the intake air temperature sensor 37 and the intake air pressure sensor 36, respectively (step 200).

次に、コンプレッサ通過空気量およびターボ回転数が計測(ステップ102および104)された後、吸気温度および吸気圧力に基づいて、上記ステップ102および104で取得されたコンプレッサ通過空気量およびターボ回転数がそれぞれ修正される(ステップ202)。具体的には、次式に従って修正される。
修正空気量=コンプレッサ通過空気量×√θ/δ
修正ターボ回転数=ターボ回転数/√θ
但し、上記の各式において、θは、吸気温度/基準温度(例えば293.15K)、δは、吸気圧力/基準圧力(例えば101.325kPa abs(絶対圧))
Next, after the compressor passing air amount and the turbo rotational speed are measured (steps 102 and 104), the compressor passing air amount and the turbo rotational speed obtained in steps 102 and 104 are calculated based on the intake air temperature and the intake pressure. Each is corrected (step 202). Specifically, it is corrected according to the following equation.
Corrected air volume = Compressor air volume x √θ / δ
Modified turbo speed = turbo speed / √θ
In the above equations, θ is the intake air temperature / reference temperature (for example, 293.15K), and δ is the intake air pressure / reference pressure (for example, 101.325 kPa abs (absolute pressure)).

次に、図7に示すサージマップと、上記ステップ202において取得された修正空気量とに基づいて、サージ限界ターボ回転数が算出される(ステップ204)。図7は、修正空気量に基づいてサージ限界ターボ回転数を取得するために、ECU50が記憶しているサージマップである。図7に示すマップは、コンプレッサ通過空気量が修正空気量に変更された点を除き、上述した図4に示すマップと同様のものである。   Next, the surge limit turbo rotation speed is calculated based on the surge map shown in FIG. 7 and the corrected air amount acquired in step 202 (step 204). FIG. 7 is a surge map stored in the ECU 50 in order to acquire the surge limit turbo rotational speed based on the corrected air amount. The map shown in FIG. 7 is the same as the map shown in FIG. 4 described above except that the compressor passing air amount is changed to the corrected air amount.

次に、上記ステップ204において取得されたサージ限界ターボ回転数と、上記ステップ202において取得された修正ターボ回転数との比較が実行される(ステップ206)。その結果、サージ限界ターボ回転数>修正ターボ回転数が成立すると判定された場合には、現時点の目標ターボ回転数が未だサージ限界に達していないと判断することができる。そこで、この場合には、修正ターボ回転数が目標ターボ回転数として使用される(ステップ208)。   Next, a comparison is made between the surge limit turbo rotational speed acquired in step 204 and the corrected turbo rotational speed acquired in step 202 (step 206). As a result, when it is determined that the surge limit turbo rotation speed> the corrected turbo rotation speed is established, it can be determined that the current target turbo rotation speed has not yet reached the surge limit. Therefore, in this case, the corrected turbo speed is used as the target turbo speed (step 208).

一方、上記ステップ206において、サージ限界ターボ回転数>修正ターボ回転数が成立しないと判定された場合には、コンプレッサ26aの作動点がサージ領域に入ってしまうのを回避すべく、サージ限界ターボ回転数が目標ターボ回転数として使用される(ステップ110)。   On the other hand, if it is determined in step 206 that the surge limit turbo rotation speed> the corrected turbo rotation speed is not established, the surge limit turbo rotation is performed in order to prevent the operating point of the compressor 26a from entering the surge region. The number is used as the target turbo speed (step 110).

以上説明した図6に示すルーチンによれば、サージ限界ターボ回転数の算出精度を上記図5に示す手法に比して更に向上させることができるので、それを用いて、サージを更に精度良く回避しつつ、コンプレッサ26aをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。   According to the routine shown in FIG. 6 described above, the calculation accuracy of the surge limit turbo rotational speed can be further improved as compared with the method shown in FIG. 5, so that surge can be avoided with higher accuracy. However, the compressor 26a can be controlled in a highly efficient operating region near the surge limit.

尚、上述した実施の形態1においては、ECU50が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「回転数取得手段」が、上記ステップ102の処理を実行することにより前記第1の発明における「運転パラメータ取得手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「限界回転数取得手段」が、上記ステップ108および110の処理を実行することにより前記第1の発明における「コンプレッサ制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU50が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第2の発明における「目標回転数取得手段」が、上記ステップ108の判定が不成立の場合に上記ステップ110の処理を実行することにより前記第2の発明における「目標回転数制限手段」が、それぞれ実現されている。
また、エンジンECU50が前記第3の発明における「エンジン制御装置」に、モータコントローラ52が前記第3の発明における「モータ制御装置」に、それぞれ相当している。
In the first embodiment described above, the ECU 50 executes the process in step 104, so that the “rotation speed acquisition means” in the first invention executes the process in step 102. The “operating parameter acquisition means” in the first aspect of the invention executes the processing of step 106, and the “limit rotational speed acquisition means” in the first aspect of the invention executes the processing of steps 108 and 110. The “compressor control means” in the first invention is realized.
Further, when the ECU 50 executes the process of step 100, the “target rotational speed acquisition means” in the second invention executes the process of step 110 when the determination of step 108 is not established. The “target rotation speed limiting means” in the second aspect of the present invention is realized.
The engine ECU 50 corresponds to the “engine control device” in the third invention, and the motor controller 52 corresponds to the “motor control device” in the third invention.

実施の形態2.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に、図5に示すルーチンに類似するルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine similar to the routine shown in FIG. 5 using the hardware configuration shown in FIG.

[実施の形態2の特徴]
図8は、本実施の形態2において用いられるサージマップを表した図である。上述した実施の形態1においては、サージ限界ターボ回転数を、コンプレッサ通過空気量との関係で定めたサージマップに従って算出するようにしている。しかしながら、サージ判定のために用いることのできる内燃機関10の運転パラメータであって、コンプレッサ26aの作動特性と相関があり、かつ、吸気管圧力に比して変動の少ない運転パラメータは、コンプレッサ通過空気量に限らない。例えば、エンジン回転数であってもよい。つまり、本実施形態では、図8に示すように、サージ限界ターボ回転数を、エンジン回転数との関係で定めたサージマップに従って算出することを特徴としている。
[Features of Embodiment 2]
FIG. 8 is a diagram showing a surge map used in the second embodiment. In the first embodiment described above, the surge limit turbo rotational speed is calculated according to a surge map defined in relation to the amount of air passing through the compressor. However, the operating parameters of the internal combustion engine 10 that can be used for surge determination, which are correlated with the operating characteristics of the compressor 26a and less fluctuated compared to the intake pipe pressure, are the compressor passing air. It is not limited to the amount. For example, the engine speed may be used. In other words, as shown in FIG. 8, the present embodiment is characterized in that the surge limit turbo rotational speed is calculated according to a surge map determined in relation to the engine rotational speed.

エンジン回転数とターボ回転数とサージ領域との間には、上記図3のコンプレッサマップに示すような相関がある。従って、コンプレッサ通過空気量の場合と同様の考え方で、エンジン回転数が分かれば、サージラインに達するターボ回転数、すなわち、サージ限界ターボ回転数を把握することができる。   There is a correlation as shown in the compressor map of FIG. 3 among the engine speed, the turbo speed, and the surge region. Therefore, if the engine speed is known in the same way as the case of the compressor passing air amount, the turbo speed reaching the surge line, that is, the surge limit turbo speed can be grasped.

エンジン回転数との関係でサージ限界ターボ回転数を定めたサージマップを用いた目標ターボ回転数の制御は、上述した図5に示すルーチンにおけるコンプレッサ通過空気量をエンジン回転数に置き換えた類似のルーチンをECU50に実行させることにより実現することができ、上述した実施の形態1と同様の効果を奏することができる。   The target turbo speed control using the surge map that defines the surge limit turbo speed in relation to the engine speed is a similar routine in which the compressor passing air amount in the routine shown in FIG. 5 is replaced with the engine speed. Can be realized by causing the ECU 50 to execute the same, and the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

実施の形態3.
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に、図5に示すルーチンに類似するルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine similar to the routine shown in FIG. 5 using the hardware configuration shown in FIG.

[実施の形態3の特徴]
図9は、本実施の形態3において用いられるサージマップを表した図である。本実施形態のサージマップは、上述した実施の形態2と同様に、エンジン回転数との関係でサージ限界ターボ回転数を定めたものである。ところで、内燃機関10の吸気効率は、例えば、スワールコントロールバルブの開度が変化する場合や、可変動弁機構46、48の制御位置が変化する場合に変化する。そこで、本実施形態には、そのような内燃機関10に備えられるアクチュエータの駆動による吸気効率の変化をサージマップに反映させている点に特徴を有している。
[Features of Embodiment 3]
FIG. 9 is a diagram showing a surge map used in the third embodiment. The surge map of the present embodiment defines the surge limit turbo rotational speed in relation to the engine rotational speed as in the second embodiment described above. Incidentally, the intake efficiency of the internal combustion engine 10 changes, for example, when the opening of the swirl control valve changes or when the control positions of the variable valve mechanisms 46, 48 change. Therefore, the present embodiment is characterized in that a change in intake efficiency due to driving of an actuator provided in such an internal combustion engine 10 is reflected in a surge map.

概念的に説明すると、本実施形態のサージマップは、図9に示すように、内燃機関10のアクチュエータの制御量(ここではスワールコントロールバルブの開度)に応じたサージラインをサージマップ中に複数本備えている。このサージラインは、スワールコントロールバルブの開度が大きくなるに従って、すなわち、吸気効率が高くなるに従って、あるエンジン回転数に対するサージ限界ターボ回転数の値が高くなるように設定されている。   To explain conceptually, as shown in FIG. 9, the surge map of this embodiment includes a plurality of surge lines in the surge map corresponding to the control amount of the actuator of the internal combustion engine 10 (here, the opening of the swirl control valve). It has a book. This surge line is set such that the value of the surge limit turbo speed for a certain engine speed increases as the opening of the swirl control valve increases, that is, as the intake efficiency increases.

以上説明した本実施形態のサージマップによれば、エンジン回転数に加え、スワールコントロールバルブの開度とに基づいて、サージ限界ターボ回転数が算出されることになる。このため、内燃機関10のアクチュエータの駆動に伴う吸気効率の変化をサージ限界ターボ回転数の算出に反映させることができる。そして、そのように算出されたサージ限界ターボ回転数を用いることで、上述した実施の形態2に比して、サージを更に精度良く回避しつつ、コンプレッサ26aをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。   According to the surge map of the present embodiment described above, the surge limit turbo rotational speed is calculated based on the opening degree of the swirl control valve in addition to the engine rotational speed. For this reason, the change of the intake efficiency accompanying the drive of the actuator of the internal combustion engine 10 can be reflected in the calculation of the surge limit turbo rotational speed. Then, by using the surge limit turbo rotational speed calculated as described above, the compressor 26a can be operated in a highly efficient operating range near the surge limit while avoiding the surge more accurately than in the second embodiment. It becomes possible to control with.

ところで、上述した実施の形態3においては、内燃機関10の吸気効率と関係のあるアクチュエータであるスワールコントロールバルブの開度に基づいて、サージ限界ターボ回転数を算出するようにしているが、内燃機関10の吸気効率と関係のあるアクチュエータは、可変動弁機構46、48により制御される吸排気弁の開弁特性(リフト量、作用角、開閉時期など)であってもよい。
更に、吸気効率を考慮するその他の手法としては、内燃機関10の吸気マニホールド12内の圧力および温度をそれぞれ検知するインマニ圧センサおよびインマニ吸気温センサを備えることとしてもよい。そして、次式に従って吸気効率を内燃機関10の運転中に算出し、算出された吸気効率に応じてサージマップ中のサージラインを変更するようにしてもよい。
吸気効率(体積効率)=(吸入空気量/吸入空気密度)/(エンジン回転数×排気量)×(基準圧力/インマニ圧)×(インマニ吸気温度/基準温度)
By the way, in the third embodiment described above, the surge limit turbo rotational speed is calculated based on the opening degree of the swirl control valve which is an actuator related to the intake efficiency of the internal combustion engine 10. The actuator related to the intake efficiency of 10 may be the valve opening characteristics (lift amount, working angle, opening / closing timing, etc.) of the intake / exhaust valves controlled by the variable valve mechanisms 46, 48.
Furthermore, as another method for considering the intake efficiency, an intake manifold pressure sensor and an intake manifold intake temperature sensor for detecting the pressure and temperature in the intake manifold 12 of the internal combustion engine 10 may be provided. Then, the intake efficiency may be calculated during operation of the internal combustion engine 10 according to the following equation, and the surge line in the surge map may be changed according to the calculated intake efficiency.
Intake efficiency (volumetric efficiency) = (intake air volume / intake air density) / (engine speed x displacement) x (reference pressure / intake manifold pressure) x (intake manifold intake temperature / reference temperature)

ところで、上述した実施の形態1乃至3においては、コンプレッサ26aを強制駆動可能な電動モータ28を備えるターボ過給機26を用いることとしているが、本発明における過給機は、遠心式のコンプレッサを備えるものであれば、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、電動式のコンプレッサであってもよい。   In the first to third embodiments described above, the turbocharger 26 including the electric motor 28 capable of forcibly driving the compressor 26a is used. However, the turbocharger in the present invention is a centrifugal compressor. If it is provided, it is not limited to this. That is, for example, an electric compressor may be used.

本発明の実施の形態1の構成を説明するための概略構成図である。It is a schematic block diagram for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1のターボ過給機が備える電動モータの制御系を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the control system of the electric motor with which the turbocharger of Embodiment 1 of this invention is provided. コンプレッサの入口圧力に対する出口圧力の圧力比と、コンプレッサ通過空気量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pressure ratio of the outlet pressure with respect to the inlet pressure of a compressor, and the compressor passage air amount. コンプレッサ通過空気量とサージ限界ターボ回転数との関係を直接的に表した図である。It is the figure which expressed directly the relation between the amount of air passing through the compressor and the surge limit turbo rotation speed. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1の変形例において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in the modification of Embodiment 1 of this invention. 修正空気量に基づいてサージ限界ターボ回転数を取得するためのサージマップである。It is a surge map for acquiring the surge limit turbo rotation speed based on the corrected air amount. 本発明の実施の形態2において用いられるサージマップを表した図である。It is a figure showing the surge map used in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において用いられるサージマップを表した図である。It is a figure showing the surge map used in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
14 吸気管
18 エアフローメータ
24 過給圧センサ
26 電動モータ付きターボ過給機
26a コンプレッサ
26b タービン
28 電動モータ
30 ターボ回転数センサ
36 吸気圧センサ
37 吸気温度センサ
40 排気管
46 吸気可変動弁機構
48 排気可変動弁機構
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 モータコントローラ
56 燃料噴射弁
58 クランク角センサ
60 アクセルポジションセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 14 Intake pipe 18 Air flow meter 24 Supercharging pressure sensor 26 Turbocharger 26a with electric motor Compressor 26b Turbine 28 Electric motor 30 Turbo rotation speed sensor 36 Intake pressure sensor 37 Intake temperature sensor 40 Exhaust pipe 46 Intake variable valve Mechanism 48 Exhaust variable valve mechanism 50 ECU (Electronic Control Unit)
52 motor controller 56 fuel injection valve 58 crank angle sensor 60 accelerator position sensor

Claims (6)

遠心式コンプレッサを備える過給機と、
前記遠心式コンプレッサのコンプレッサ回転数を取得する回転数取得手段と、
前記遠心式コンプレッサの作動特性と相関のある内燃機関の運転パラメータであって、吸気管圧力に比して変動の少ない前記運転パラメータを取得する運転パラメータ取得手段と、
前記運転パラメータに基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を取得する限界回転数取得手段と、
前記サージ限界コンプレッサ回転数と、前記コンプレッサ回転数とに基づいて、コンプレッサ回転数を制御するコンプレッサ制御手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
A turbocharger comprising a centrifugal compressor;
A rotational speed acquisition means for acquiring a compressor rotational speed of the centrifugal compressor;
Operating parameter acquisition means for acquiring the operating parameter of the internal combustion engine correlated with the operating characteristics of the centrifugal compressor and having less fluctuation than the intake pipe pressure;
Based on the operating parameters, limit rotational speed acquisition means for acquiring a surge limit compressor rotational speed,
Compressor control means for controlling the compressor speed based on the surge limit compressor speed and the compressor speed;
A control device for an internal combustion engine with a supercharger.
前記コンプレッサ制御手段は、
内燃機関の運転条件に基づいて、前記遠心式コンプレッサの目標コンプレッサ回転数を取得する目標回転数取得手段と、
当該目標コンプレッサ回転数がサージ限界コンプレッサ回転数以下となるように制限する目標回転数制限手段と、を更に備えることを特徴とする請求項1記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
The compressor control means includes
Target rotational speed acquisition means for acquiring a target compressor rotational speed of the centrifugal compressor based on operating conditions of the internal combustion engine;
The control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, further comprising target speed limiting means for limiting the target compressor speed so as to be equal to or less than the surge limit compressor speed.
前記遠心式コンプレッサを駆動する電動モータを更に備え、
前記コンプレッサ制御手段は、内燃機関の運転を制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、前記電動モータの回転数を制御するモータ制御装置を更に備え、
前記コンプレッサ制御手段は、前記目標回転数取得手段および前記目標回転数制限手段をエンジン制御装置内に備え、
前記モータ制御装置は、前記エンジン制御装置から与えられる前記目標コンプレッサ回転数と現状の前記コンプレッサ回転数との差がなくなるように、前記電動モータを制御することを特徴とする請求項2記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
An electric motor for driving the centrifugal compressor;
The compressor control means is provided separately from an engine control device that controls the operation of the internal combustion engine, and further includes a motor control device that controls the rotation speed of the electric motor,
The compressor control means includes the target rotation speed acquisition means and the target rotation speed limit means in an engine control device,
The said motor control apparatus controls the said electric motor so that the difference of the said target compressor rotation speed given from the said engine control apparatus and the said present compressor rotation speed may be eliminated. Control device for an internal combustion engine with a feeder.
前記運転パラメータは、前記遠心式コンプレッサの通過空気量であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の過給機付き内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the operating parameter is an amount of air passing through the centrifugal compressor. 前記運転パラメータは、エンジン回転数であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の過給機付き内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the operating parameter is an engine speed. 前記限界回転数取得手段は、エンジン回転数に加え、内燃機関の吸気効率に基づいて、前記サージ限界コンプレッサ回転数を取得することを特徴とする請求項5記載の過給機付き内燃機関の制御装置。   6. The control of an internal combustion engine with a supercharger according to claim 5, wherein the limit rotation speed acquisition means acquires the surge limit compressor rotation speed based on an intake efficiency of the internal combustion engine in addition to the engine rotation speed. apparatus.
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