JP2011256743A - Device for control of supercharger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably prevent a surge accompanied by a rapid accelerator-off operation from taking place in a supercharger having a compressor provided with a movable vane mechanism in a diffuser.SOLUTION: The supercharger control device (100) is provided for controlling the supercharger (300) provided with a compressor (340) in a suction passage (205) of an internal combustion engine (200) as a one of the driving sources of a vehicle (10), the compressor having movable vanes (343) capable of adjusting the airflow rate according to the opening angle thereof. The supercharger control device includes: a controller for controlling the opening angle so that the operation point of the supercharger falls within a certain operation permitted area which does not correspond to a surge area and an overspeed area; and a permitter for permitting, as the opening angle, an opening angle that allows the operation point to fall within the overspeed area when the vehicle in a rapid deceleration.

Description

本発明は、ディフューザ部に開度に応じて空気流量を調整可能な可動ベーンを有する、例えばVGC(Variable Geometry Compressor:可変ジオメトリコンプレッサ)等のコンプレッサを備える過給器を制御する過給器の制御装置の技術分野に関する。   The present invention controls a supercharger that controls a supercharger having a compressor such as a VGC (Variable Geometry Compressor) having a movable vane capable of adjusting an air flow rate in accordance with an opening degree in a diffuser section. It relates to the technical field of equipment.

この種過給器として、特許文献1に開示された過給装置がある。特許文献1に開示された過給装置によれば、ディフューザ部に突出・引き込み可能に設けられた案内羽根車をエンジンの作動状態に応じて制御することによりコンプレッサ効率を向上させることが可能であるとされている。   As this type of supercharger, there is a supercharging device disclosed in Patent Document 1. According to the supercharging device disclosed in Patent Document 1, it is possible to improve the compressor efficiency by controlling the guide impeller provided in the diffuser portion so as to be able to protrude and retract according to the operating state of the engine. It is said that.

また、特許文献2には、急激なアクセルオフによる車両減速時に、コンプレッサの圧力比の低下に先行してコンプレッサ通過空気流量が低下する旨の問題点の開示がある。特許文献2には、このような場合にタービン側の可動ベーンの閉じ制御がもたらす通過空気流量低下の助長作用を防止すべく、このような場合に当該閉じ制御を禁止する技術が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a problem that the flow rate of air passing through the compressor decreases prior to a decrease in the pressure ratio of the compressor when the vehicle is decelerated due to a sudden accelerator off. Patent Document 2 discloses a technique for prohibiting the closing control in such a case in order to prevent a reduction in the passing air flow rate caused by the closing control of the movable vane on the turbine side in such a case. .

特開平8−254127号公報JP-A-8-254127 特開2009−156197号公報JP 2009-156197 A

上述したように、急激なアクセルオフ操作が生じた場合、圧力比の低下に先んじてコンプレッサの空気流量が低下するため、過給器の動作点が過渡的現象としてサージ限界ラインを超えてサージ領域に突入することがある。   As described above, when the accelerator is turned off suddenly, the compressor air flow rate decreases before the pressure ratio decreases, so the operating point of the turbocharger exceeds the surge limit line as a transient phenomenon, and the surge region May rush into.

一方、ディフューザ部に設けられた可動ベーン機構のベーン開度を閉じ側に変化させると、このサージ限界ラインは低流量側に推移するから、このようなアクセルオフ操作に伴う動作点の推移に応じて、ベーン開度を順次閉じ側に移行させれば、一見、このようなサージ領域におけるコンプレッササージを防止することが可能である。   On the other hand, if the vane opening of the movable vane mechanism provided in the diffuser section is changed to the closing side, the surge limit line changes to the low flow rate side. Thus, if the vane opening degree is sequentially shifted to the closing side, it is possible to prevent the compressor surge in such a surge region at first glance.

然るに、急激なアクセルオフ操作といった過渡的現象においては、空気流量の減少量が大きいため、動作点の推移に応じてなされる所謂後追いのベーン開度制御では、コンプレッサがサージ領域で動作する時間が無視出来ない程度に長くなる懸念がある。即ち、特許文献1に開示される技術では、この種の過渡的現象には十分に対応できず、コンプレッサのサージを的確に防止することが難しい。また、特許文献2に開示された技術は、タービン側の可動ベーンの制御によって、空気流量の低下が助長される事態を防止するものであって、空気流量低下に伴うサージの発生を根本的に解決するものではない。   However, in a transient phenomenon such as an abrupt accelerator-off operation, the amount of decrease in the air flow rate is large. Therefore, in the so-called follow-up vane opening control performed according to the transition of the operating point, the time for the compressor to operate in the surge region is set. There is concern that it will be too long to ignore. In other words, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot sufficiently cope with this kind of transient phenomenon, and it is difficult to accurately prevent a surge of the compressor. Further, the technique disclosed in Patent Document 2 prevents a situation in which a decrease in the air flow rate is promoted by controlling the movable vane on the turbine side. It does not solve.

ここで、このような問題を回避すべく、一種のフィードフォワード制御によって、この種のアクセルオフ操作の検出に応じて予測的にベーン開度を閉じ側に移行させることは可能である。   Here, in order to avoid such a problem, it is possible to predictively shift the vane opening to the closing side according to detection of this kind of accelerator-off operation by a kind of feedforward control.

ところが、ベーン開度を閉じ側に移行させると、上述したサージ限界ラインの変化と同期して、過給器に許容される回転速度の上限値もまた低下する。予測的にベーン開度を変化させると言っても、ベーン開度として選択できる値は、あくまでこのサージ限界ラインと回転速度の上限値とによって規定される動作領域内の値であるから、あるベーン開度において生じたアクセルオフ操作に対しては、必然的にこの回転速度の上限値によってベーン開度の閉じ側への変化が制限される形となり、必ずしもコンプレッササージの発生を防止することができない。   However, when the vane opening degree is shifted to the closing side, the upper limit value of the rotational speed allowed for the supercharger is also lowered in synchronization with the change of the surge limit line described above. Even if the vane opening is changed predictably, the value that can be selected as the vane opening is a value within the operating range defined by the surge limit line and the upper limit of the rotation speed. For the accelerator-off operation that occurs at the opening, the upper limit value of the rotational speed naturally inevitably limits the change of the vane opening to the closing side, and it is not always possible to prevent the occurrence of compressor surge. .

即ち、特許文献1及び2に開示されるものを含む従来の技術思想の範疇では、急激なアクセルオフ操作に対し、コンプレッササージの発生を十分に防止することが困難であるという技術的問題点がある。   That is, in the category of conventional technical ideas including those disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is a technical problem that it is difficult to sufficiently prevent the occurrence of a compressor surge against a sudden accelerator-off operation. is there.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ディフューザ部に可動ベーン機構を備えたコンプレッサを有する過給器において、急激なアクセルオフ操作に伴うサージの発生を確実に防止することが可能な過給器の制御装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a supercharger having a compressor having a movable vane mechanism in a diffuser portion, it is possible to reliably prevent the occurrence of a surge due to a sudden accelerator-off operation. It is an object of the present invention to provide a control device for a supercharger capable of performing the above.

上述した課題を解決するため、本発明に係る過給器の制御装置は、ディフューザ部に開度に応じて空気流量を調整可能な可動ベーンを有するコンプレッサを車両の一動力源としての内燃機関の吸気通路に備えてなる過給器を制御する過給器の制御装置であって、前記過給器の動作点がサージ領域及び過回転領域に該当しない所定の動作許可領域内となるように前記開度を制御する制御手段と、前記車両が急減速状態にある場合に、前記開度として前記動作点が前記過回転領域となる開度を許可する許可手段とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a control device for a supercharger according to the present invention provides an internal combustion engine having a compressor having a movable vane capable of adjusting an air flow rate according to an opening degree as a power source of a vehicle. A supercharger control device for controlling a supercharger provided in an intake passage, wherein the operating point of the supercharger is within a predetermined operation permission region not corresponding to a surge region and an overspeed region. Control means for controlling the opening, and permission means for permitting the opening at which the operating point becomes the over-rotation region as the opening when the vehicle is in a sudden deceleration state. .

本発明に係る過給器は、内燃機関の吸気通路にコンプレッサを備え、このコンプレッサにおける、流体(ここでは、コンプレッサインペラにより圧縮された吸入空気である)の運動エネルギの一部を圧力エネルギに変換可能な整流手段としてのディフューザ部に、整流子としての複数の可動ベーン(羽根状の部材である)を備える構成となっている。尚、可動ベーンには、当然ながら当該可動ベーンを開閉させるための各種開閉機構及び当該各種開閉機構に駆動力を与える各種駆動装置等が付設され得る。   A supercharger according to the present invention includes a compressor in an intake passage of an internal combustion engine, and converts a part of kinetic energy of fluid (here, intake air compressed by a compressor impeller) into pressure energy in the compressor. A diffuser portion as a possible rectifying means is provided with a plurality of movable vanes (which are blade-like members) as commutators. Needless to say, the movable vane may be provided with various opening / closing mechanisms for opening / closing the movable vane and various driving devices for applying driving force to the various opening / closing mechanisms.

ここで、この可動ベーンは、ディフューザ部における流体の流路面積を規定する開度が予め設定された範囲で可変であり、当該開度に応じてコンプレッサにおける空気流量を変化させることができる。尚、「開度」とは、開閉の度合いを意味し、その基準値は、開閉範囲で自由である。但し、本発明においては、混乱を避ける目的から、当該開度の大小が夫々当該流路面積の大小に対応するものとする。   Here, the movable vane is variable in a range in which the opening degree that defines the flow path area of the fluid in the diffuser portion is set in advance, and the air flow rate in the compressor can be changed according to the opening degree. The “opening degree” means the degree of opening and closing, and the reference value is free in the opening and closing range. However, in the present invention, for the purpose of avoiding confusion, the size of the opening corresponds to the size of the flow path area.

尚、本発明に係る過給器は、好適には、内燃機関の排気通路に排気熱の熱エネルギの一部を運動エネルギに変換するタービン等の排気熱回収手段を備えており、この排気熱回収手段とコンプレッサとが同軸回転可能に構成される。即ち、本発明に係る過給器とは、好適には、所謂ターボチャージャである。また、この排気熱回収手段は、その好適な一形態として、排気熱回収手段入口側の排気通路に、コンプレッサ側の可動ベーンと同様に開度に応じて当該排気通路の流路面積を変化させ得る可動ベーンとしてのノズルベーンを備えた、所謂VNT(Variable Nozzle Turbine)であってもよい。   The supercharger according to the present invention is preferably provided with exhaust heat recovery means such as a turbine for converting a part of the heat energy of the exhaust heat into kinetic energy in the exhaust passage of the internal combustion engine. The recovery means and the compressor are configured to be coaxially rotatable. That is, the supercharger according to the present invention is preferably a so-called turbocharger. Further, as a preferred form of the exhaust heat recovery means, the exhaust heat recovery means inlet side exhaust passage is changed in the flow passage area of the exhaust passage according to the opening degree in the same manner as the compressor side movable vane. What is called a VNT (Variable Nozzle Turbine) provided with the nozzle vane as a movable vane to obtain may be sufficient.

本発明に係る過給器の制御装置は、このような過給器を制御する装置であって、例えば、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のECU(Electronic Controlled Unit)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。   The supercharger control device according to the present invention is a device for controlling such a supercharger, for example, one or a plurality of CPUs (Central Processing Units), MPUs (Micro Processing Units), various processors, or various types. Various processing such as a single or multiple ECUs (Electronic Controlled Units), which may appropriately include various storage means such as a controller or ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), buffer memory or flash memory Various computer systems such as a unit, various controllers or a microcomputer device may be used.

本発明によれば、制御手段により、コンプレッサの空気流量を変化させ得る可動ベーンの開度が制御される。ここで、可動ベーンの開度は、コンプレッサのサージ限界及び回転限界(実質的な意味合いとしては、即ちチョーク限界である)或いは更にコンプレッサの動作効率等を規定する。可動ベーンの開度は、過給器の動作点が、これらサージ限界及び回転限界によって規定される動作許可領域内となるように制御される。   According to the present invention, the opening degree of the movable vane that can change the air flow rate of the compressor is controlled by the control means. Here, the opening degree of the movable vane defines the surge limit and rotation limit (substantially, that is, the choke limit) of the compressor or the operation efficiency of the compressor. The opening degree of the movable vane is controlled so that the operating point of the supercharger is within the operation permission region defined by the surge limit and the rotation limit.

尚、「動作許可領域」とは、サージを生じる領域としてのサージ領域にも、回転速度が許容上限回転速度よりも高回転となる領域としての過回転領域にも該当しない領域を意味する。この際、可動ベーンの開度は、好適な一形態として、過給器の動作点が、この動作許可領域内において更にコンプレッサの効率が可及的に高くなるように制御されてもよい。尚、「過給器の動作点」とは、予め設定された状態量によって規定される、過給器の一動作条件を意味し、この種の状態量としては、例えばコンプレッサの空気流量相当値及び過給圧相当値等が好適に用いられる。   The “operation permission region” means a region that does not correspond to a surge region as a region where a surge occurs or an over-rotation region as a region where the rotational speed is higher than the allowable upper limit rotational speed. At this time, the opening degree of the movable vane may be controlled so that the operating point of the supercharger further increases the efficiency of the compressor as much as possible within this operation permission region, as a preferred embodiment. The “operating point of the supercharger” means one operating condition of the supercharger that is defined by a preset state quantity. As this kind of state quantity, for example, a value corresponding to the air flow rate of the compressor Further, a supercharging pressure equivalent value or the like is preferably used.

ところで、車両が減速状態にある場合、コンプレッサの空気流量は減少し、過給器の動作点は、少なくとも大略的にはサージ限界側に移動する。   By the way, when the vehicle is in a decelerating state, the air flow rate of the compressor decreases, and the operating point of the supercharger moves at least roughly to the surge limit side.

ここで、例えばアクセル開度の減少率が所定値以上である或いはブレーキペダル踏下量が所定値以上である場合等を実践的検出態様として含み得る急減速時においては、一方で空気流量の減少率が大きく、他方で過給圧に大きな変化が生じないことが多い。従って、空気流量相当値及び過給圧相当値とサージ限界との関係性に鑑みれば、動作点がサージ領域に突入するまでの時間的猶予は少なくとも十分に大きくはなく、急激に変化する過給器の動作点に応じて可動ベーンの開度を迅速且つ的確に変更する必要が生じ得る。   Here, at the time of sudden deceleration, which can include, for example, a case where the reduction rate of the accelerator opening is equal to or greater than a predetermined value or the brake pedal depression amount is equal to or greater than a predetermined value, on the other hand, the air flow rate decreases The rate is large, and on the other hand, there is often no significant change in supercharging pressure. Therefore, in view of the relationship between the air flow equivalent value and the supercharging pressure equivalent value and the surge limit, the time delay until the operating point enters the surge region is not at least sufficiently large, and the supercharging that changes rapidly. Depending on the operating point of the vessel, it may be necessary to quickly and accurately change the opening of the movable vane.

ところが、上述した動作許可領域に関連する開度設定上の制約が存在する場合には、最適な開度設定が阻害される可能性がある。即ち、動作点の変化に追従しつつ開度変化を促すにせよ、予測的な動作点変化に開度変化を追従させるにせよ、あくまで可動ベーンの開度は現時点の動作点が動作許可領域から逸脱しないように設定されなければならず、真に有効な可動ベーンの開度(言い換えれば、動作点がサージ限界をサージ領域側へ逸脱しない開度)に対しては、現時点の動作点が動作許可領域を過回転領域側に逸脱する事態が生じ得るのである。言い換えれば、このような制約の範囲で生じる開度変化では、急激に変化する動作点に開度変化を有効に追従させることが難しくなり、結局のところ開度制御は、一種の後追い制御にならざるを得ず、過給器の動作点がしばしばサージ領域側に逸脱する事態を招き得る。   However, when there is a restriction on the opening degree setting related to the above-described operation permission region, there is a possibility that the optimum opening degree setting is hindered. In other words, whether the opening of the movable vane follows the change in the operating point, or the change in the opening follows the predictive operating point change, the opening of the movable vane is only the current operating point from the operation permission area. It must be set so that it does not deviate, and the current operating point will work for a truly effective movable vane opening (in other words, an opening that does not deviate from the surge limit to the surge limit). A situation may occur in which the permitted area deviates to the over-rotation area side. In other words, it is difficult to effectively follow the change in the opening to the operating point that changes suddenly in the change in the opening that occurs in such a limited range, and as a result, the opening control is a kind of follow-up control. Inevitably, the operating point of the supercharger often deviates to the surge region side.

また特に、高回転高負荷側の領域では、コンプレッサの最高効率領域がサージ限界に近い位置にあるため、この種のサージ領域側への動作点の逸脱がより回避され難い。一方、サージ領域側へ動作点が逸脱するまでの時間的猶予を獲得するためにサージ限界に対する動作点の位置的マージンを確保しようとすると、元よりコンプレッサの効率的な動作が阻害されてしまう。このように、何らの対策も講じられることがなければ、この種の可動ベーンを有するコンプレッサでは、車両の急減速時にコンプレッサにサージが生じる可能性を排除できない。   In particular, in the region on the high rotation / high load side, the maximum efficiency region of the compressor is close to the surge limit, and therefore this type of deviation of the operating point toward the surge region is more difficult to avoid. On the other hand, if an attempt is made to secure a positional margin of the operating point with respect to the surge limit in order to acquire a time delay until the operating point deviates to the surge region side, the efficient operation of the compressor is hindered from the beginning. Thus, if no countermeasure is taken, a compressor having this type of movable vane cannot eliminate the possibility of a surge occurring in the compressor when the vehicle is suddenly decelerated.

その点、本発明に係る過給器の制御装置では、許可手段の作用によって、係る問題に対する好適な解が与えられる。即ち、許可手段は、車両が急減速状態にある場合に、可動ベーンの開度として、過給器の動作点が過回転領域となる開度を許可する。   In that regard, in the supercharger control device according to the present invention, a suitable solution to the problem is given by the action of the permission means. That is, the permitting unit permits the opening at which the operating point of the supercharger is in the over-rotation region as the opening of the movable vane when the vehicle is in a sudden deceleration state.

このように回転速度側の制約が除去された場合、可動ベーンの開度は、過給器の動作点とコンプレッサのサージ限界とによって規定すればよくなるから、少なくともサージが無視し得ない長きにわたって継続する事態が防止される。理想的には、サージの発生が防止され得る。   When the restriction on the rotational speed side is removed in this way, the opening degree of the movable vane has only to be defined by the operating point of the supercharger and the surge limit of the compressor, so at least the surge continues for a long time that cannot be ignored. Is prevented. Ideally, the occurrence of a surge can be prevented.

ここで、その時点での動作点が過回転領域となる可動ベーンの開度が恒久的に継続すれば、過給器にチョーク(流路閉塞)が生じて過給圧の急激な低下を招き得るが、車両が急減速状態にあることによって、空気流量の急激な減少は既に担保されており、過給器の動作点が一時的にこの種の過回転領域に位置していたとしても、時間経過と共に動作点は動作許可領域内に収束する。逆に言えば、急減速状態とは、このように動作点が過回転領域に滞在することが実践的運用面において許容され得る程度に大きい空気流量の減少速度が得られる状態として規定されている。   Here, if the opening degree of the movable vane whose operating point at that time is in the over-rotation region continues permanently, choke (flow path blockage) occurs in the supercharger, causing a sudden drop in the supercharging pressure. However, if the vehicle is in a sudden deceleration state, a sudden decrease in the air flow rate is already secured, and even if the operating point of the supercharger is temporarily located in this type of overspeed region, As time passes, the operating point converges within the operation permitted area. In other words, the sudden deceleration state is defined as a state in which a reduction rate of the air flow rate that is large enough to allow the operating point to stay in the over-rotation region in practical operation is obtained. .

このように、本発明に係る過給器の制御装置によれば、一方で過給器の動作点が過回転領域に滞在することによるデメリットを顕在化させることなく、他方でサージ領域側へサージ限界を逸脱させない旨の作用によってコンプレッサのサージを好適に防止することが可能となるのである。   Thus, according to the supercharger control device of the present invention, on the other hand, the surge to the surge region side is not manifested while the demerit caused by the operating point of the supercharger staying in the overspeed region is not obvious. The effect of not deviating from the limit makes it possible to suitably prevent the surge of the compressor.

即ち、本発明は、車両が急減速状態にある場合において、過給器の動作点がサージ限界に近付き且つ回転限界から遠ざかる傾向を示す点に着眼し、可動ベーンの開度制御に、コンプレッサのサージ防止を優先した、従来に比して大きな自由度を与える旨の技術思想によって、コンプレッサのサージを確実に防止する旨の実践上有益なる効果を得たものである。   That is, the present invention focuses on the point that the operating point of the supercharger tends to approach the surge limit and move away from the rotation limit when the vehicle is in a sudden deceleration state. A technical idea that gives priority to surge prevention and gives a greater degree of freedom compared to the prior art has achieved a practically beneficial effect of reliably preventing surges in the compressor.

本発明に係る過給器の制御装置の一の態様では、前記動作点は、前記コンプレッサの空気流量相当値及び前記過給器の過給圧相当値により規定される。   In one aspect of the supercharger control device according to the present invention, the operating point is defined by an air flow rate equivalent value of the compressor and a supercharging pressure equivalent value of the supercharger.

この態様によれば、過給器の動作点は、コンプレッサの空気流量相当値及び過給器の過給圧相当値により規定される。これらは、過給器の動作状態を規定する状態量として適当である。   According to this aspect, the operating point of the supercharger is defined by the air flow equivalent value of the compressor and the supercharging pressure equivalent value of the supercharger. These are suitable as state quantities that define the operating state of the supercharger.

ここで、「空気流量相当値」とは、コンプレッサの空気流量と一対一、一対多、多対一及び多対多に対応する物理量、制御量及び指標値等を包括する概念であり、好適にはコンプレッサ入口の空気流量等を意味する。尚、実践的には、このコンプレッサ入口の空気流量とは、エアフローメータ等により検出される吸入空気量であってもよい。また、「過給圧相当値」とは、過給圧と一対一、一対多、多対一及び多対多に対応する物理量、制御量及び指標値等を包括する概念であり、好適には、コンプレッサ入口側の吸気圧と出口側の吸気圧との比たる圧力比等を意味する。尚、実践的には、このコンプレッサ入口側の吸気圧とは大気圧であってもよいし、出口側の吸気圧とはインテークマニホールドの圧力(インマニ圧)であってもよい。   Here, the “air flow equivalent value” is a concept that includes physical amounts, control amounts, index values, etc. corresponding to the compressor air flow and one-to-one, one-to-many, many-to-one and many-to-many, preferably It means the air flow rate at the compressor inlet. In practice, the air flow rate at the compressor inlet may be an intake air amount detected by an air flow meter or the like. In addition, the “supercharging pressure equivalent value” is a concept that includes a physical quantity, a control amount, an index value, and the like corresponding to a supercharging pressure and one-to-one, one-to-many, many-to-one, and many-to-many. It means a pressure ratio or the like that is a ratio between the intake pressure on the compressor inlet side and the intake pressure on the outlet side. In practice, the intake pressure on the compressor inlet side may be the atmospheric pressure, and the intake pressure on the outlet side may be the pressure of the intake manifold (in manifold pressure).

本発明に係る過給器の制御装置の他の態様では、前記車両が前記急減速状態にある場合に前記動作点の時間推移を予測する予測手段を更に具備し、前記制御手段は、前記予測された時間推移に基づいて前記開度を制御する。   In another aspect of the supercharger control device according to the present invention, the supercharger control device further comprises prediction means for predicting a time transition of the operating point when the vehicle is in the sudden deceleration state, and the control means includes the prediction The opening degree is controlled based on the time transition.

この態様によれば、予測手段により、動作点の時間推移が予測され、可動ベーンの開度が、この予測された時間推移に基づいて制御されるため、可動ベーンの開度を動作点の実際の変化に精度良く追従させることができる。その結果、コンプレッサの高効率領域がサージ限界付近に位置している場合であっても、サージの発生を防止しつつコンプレッサを可及的に高効率に作動させることが可能となり実践上極めて有益である。   According to this aspect, since the time transition of the operating point is predicted by the predicting means, and the opening degree of the movable vane is controlled based on the predicted time transition, the opening degree of the movable vane is set to the actual operating point. Can be accurately followed. As a result, even when the high efficiency region of the compressor is located near the surge limit, it is possible to operate the compressor as efficiently as possible while preventing the occurrence of surge, which is extremely useful in practice. is there.

ここで、予測手段に係る動作点の時間推移の予測手法は、一意に限定されず各種の態様があってよい。例えば、予測手段は、実際の動作点の変化、内燃機関の機関回転速度、或いはスロットル開度等から係る時間推移を予測してもよい。また、内燃機関にEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)が備わる場合にはEGR流量又はEGRバルブ開度等に基づいて時間推移が予測されてもよい。   Here, the prediction method of the time transition of the operating point according to the prediction means is not limited to a unique one, and may have various aspects. For example, the prediction means may predict the time transition based on the actual operating point change, the engine speed of the internal combustion engine, the throttle opening, or the like. Further, when the internal combustion engine is provided with EGR (Exhaust Gas Recirculation), the time transition may be predicted based on the EGR flow rate or the EGR valve opening degree.

尚、「動作点の時間推移」とは、より実践的には、所定時間経過後の動作点であってもよい。   The “time transition of the operating point” may be more practically an operating point after a predetermined time has elapsed.

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。   Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.

本発明の一実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram conceptually illustrating a configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention. 図1に示されるディフューザベーンの概略正面図である。It is a schematic front view of the diffuser vane shown in FIG. 図1の車両においてECUにより実行されるVGC駆動制御のフローチャートである。2 is a flowchart of VGC drive control executed by an ECU in the vehicle of FIG. 図1に示されるターボ過給器における空気流量と圧力比との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the air flow rate and pressure ratio in the turbocharger shown by FIG. 図3のVGC駆動制御における急減速時用VGC開度の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of a VGC opening for sudden deceleration in the VGC drive control of FIG. 3. 図3のVGC駆動制御の効果に係り、急減速時の空気流量の一時間推移を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an hourly transition of the air flow rate at the time of sudden deceleration, related to the effect of the VGC drive control of FIG. 3. 図3のVGC駆動制御の効果に係り、回転速度マージンの一時間推移を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a one-hour transition of a rotational speed margin in relation to the effect of the VGC drive control of FIG. 3.

<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る車両10の構成について、一部その動作を交えて説明する。ここに、図1は、車両10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<Embodiment of the Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of Embodiment>
First, the configuration of the vehicle 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the vehicle 10.

図1において、車両10は、本発明に係る「車両」の一例であり、ECU100、エンジン200、ターボ過給器300及びEGR装置400を備える。   In FIG. 1, a vehicle 10 is an example of a “vehicle” according to the present invention, and includes an ECU 100, an engine 200, a turbocharger 300, and an EGR device 400.

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、エンジン200、ターボ過給器300及びEGR装置400の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「過給器の制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述するVGC駆動制御を実行可能に構成されている。   The ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is configured to be able to control the operations of the engine 200, the turbocharger 300, and the EGR device 400. The unit is an example of the “supercharger control device” according to the present invention. The ECU 100 is configured to be able to execute VGC drive control to be described later according to a control program stored in the ROM.

尚、ECU100は、本発明に係る「制御手段」、「許可手段」及び「推測手段」の一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のCPU、MPU(Micro Processing Unit)、ECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いは各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。   The ECU 100 is an integrated electronic control unit configured to function as an example of “control means”, “permission means”, and “estimation means” according to the present invention. The ECU 100 is configured to be executed. However, the physical, mechanical, and electrical configurations of each of the units according to the present invention are not limited to this. For example, each of the units includes a plurality of CPUs, MPUs (Micro Processing Units), ECUs, various types. It may be configured as a processing unit, various controllers, various computer systems, or the like.

エンジン200は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ガソリンエンジンである。エンジン200の概略について説明すると、エンジン200は、シリンダブロック201に4本の気筒202が並列した構成を有している。燃料たるガソリンは吸気ポートに噴射され、吸入行程において、空気と混合された混合気として気筒内部に吸入される。この気筒内部において、吸入空気は、圧縮行程における着火装置の着火制御により着火し、燃焼室内で燃焼する。   The engine 200 is an in-line four-cylinder gasoline engine that is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention that uses gasoline as fuel. The outline of the engine 200 will be described. The engine 200 has a configuration in which four cylinders 202 are arranged in parallel with a cylinder block 201. The fuel gasoline is injected into the intake port, and is sucked into the cylinder as an air-fuel mixture mixed with air in the intake stroke. Inside this cylinder, the intake air is ignited by the ignition control of the ignition device in the compression stroke, and burns in the combustion chamber.

この燃焼に伴う燃焼エネルギは、不図示のピストン及びコネクティングロッドを介してクランクシャフト(不図示)を駆動することにより運動エネルギに変換される。このクランクシャフトの回転は、車両10の駆動輪に伝達され、車両10は走行可能となる。   Combustion energy accompanying this combustion is converted into kinetic energy by driving a crankshaft (not shown) through a piston and a connecting rod (not shown). The rotation of the crankshaft is transmitted to the drive wheels of the vehicle 10 so that the vehicle 10 can travel.

尚、本発明において、「内燃機関」とは、燃料の燃焼エネルギを運動エネルギに変換して動力として取り出すことが可能な機関を包括する概念であり、例えば燃料種別、燃料の燃焼形態、気筒数、気筒配列、着火態様、燃料の供給態様、動弁系の構成或いは吸排気系の構成等、その実践的態様は、エンジン200のものに限定されない。   In the present invention, the term “internal combustion engine” is a concept that encompasses an engine that can convert combustion energy of fuel into kinetic energy and take it out as power, for example, fuel type, fuel combustion mode, and number of cylinders. Practical aspects such as the cylinder arrangement, ignition mode, fuel supply mode, valve system configuration, intake / exhaust system configuration, etc. are not limited to those of the engine 200.

排気行程において各気筒から排出される排気は、排気マニホールド203に集約され、排気マニホールド203に接続された排気管204に導かれる。ここで、車両10は、ターボ過給器300を備えており、排気管204に導かれた排気は、このターボ過給器300の後述するタービンブレード312に熱エネルギを供与した後、下流側の触媒装置(不図示)に導かれる構成となっている。尚、ターボ過給器300の詳細については後述する。   Exhaust gas discharged from each cylinder in the exhaust stroke is collected in the exhaust manifold 203 and guided to an exhaust pipe 204 connected to the exhaust manifold 203. Here, the vehicle 10 includes a turbocharger 300, and the exhaust gas guided to the exhaust pipe 204 supplies thermal energy to a turbine blade 312 (to be described later) of the turbocharger 300, and then the downstream side. The structure is guided to a catalyst device (not shown). Details of the turbocharger 300 will be described later.

一方、上流側吸気管205には、不図示のエアクリーナを介して外界から空気が吸入される。この吸入空気は、ターボ過給器300を構成する後述のコンプレッサインペラ342の回転により圧縮され、コンプレッサ340の下流側に設置された下流側吸気管206に供給されると共に、この下流側吸気管206に設置されたインタークーラ207へ供給される。インタークーラ207は、圧縮後の吸入空気を冷却して過給効率を向上させるための冷却装置である。   On the other hand, air is sucked into the upstream intake pipe 205 from the outside through an air cleaner (not shown). This intake air is compressed by the rotation of a compressor impeller 342 (to be described later) that constitutes the turbocharger 300, and is supplied to the downstream intake pipe 206 installed on the downstream side of the compressor 340. Is supplied to an intercooler 207 installed in The intercooler 207 is a cooling device for improving the supercharging efficiency by cooling the compressed intake air.

下流側吸気管206におけるインタークーラ207の下流側には、スロットル弁208が設置されている。スロットル弁208は、開閉状態に応じて吸入空気を調量する弁であり、ECU100と電気的に接続されたアクチュエータにより、その開閉状態が制御される構成となっている。即ち、スロットル弁208は、所謂電子制御スロットル装置の一部を構築している。   A throttle valve 208 is installed on the downstream side of the intercooler 207 in the downstream side intake pipe 206. The throttle valve 208 is a valve that adjusts intake air according to the open / close state, and is configured to be controlled by an actuator electrically connected to the ECU 100. That is, the throttle valve 208 forms a part of a so-called electronically controlled throttle device.

下流側吸気管206は、スロットル弁208の下流側において吸気マニホールド209に連結されている。吸気マニホールド209は、シリンダブロック201内に形成された各気筒に対応する吸気ポートに接続されている。吸気マニホールド209に導かれた吸入空気は、この吸気ポートにおいて霧状に噴射されるガソリンと混合され、先に述べたように、各気筒における不図示の吸気弁の開弁時に気筒内に吸入される。   The downstream side intake pipe 206 is connected to the intake manifold 209 on the downstream side of the throttle valve 208. The intake manifold 209 is connected to an intake port corresponding to each cylinder formed in the cylinder block 201. The intake air guided to the intake manifold 209 is mixed with the gasoline injected in a mist form at the intake port, and as described above, the intake air is sucked into the cylinder when the intake valve (not shown) in each cylinder is opened. The

上流側吸気管205には、エアフローメータ210が設置されている。エアフローメータ210は、外界から吸入される吸入空気の量たる空気流量Qcを検出可能なセンサである。エアフローメータ210は、ECU100と電気的に接続されており、検出された空気流量Qcは、ECU100により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。   An air flow meter 210 is installed in the upstream side intake pipe 205. The air flow meter 210 is a sensor capable of detecting an air flow rate Qc that is an amount of intake air sucked from the outside. The air flow meter 210 is electrically connected to the ECU 100, and the detected air flow rate Qc is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.

尚、空気流量Qcは、本発明に係る「コンプレッサの空気流量相当値」の一例である。   The air flow rate Qc is an example of a “compressor air flow rate equivalent value” according to the present invention.

上流側吸気管205には、第1圧力センサ211が設置されている。第1圧力センサ211は、上流側吸気管205における吸入空気の圧力、即ち、コンプレッサ入口圧P0を検出可能に構成されたセンサである。第1圧力センサ211は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたコンプレッサ入口圧P0は、ECU100によって適宜参照される構成となっている。尚、コンプレッサ入口圧P0は、実質的に大気圧と同等である。   A first pressure sensor 211 is installed in the upstream side intake pipe 205. The first pressure sensor 211 is a sensor configured to be able to detect the pressure of the intake air in the upstream side intake pipe 205, that is, the compressor inlet pressure P0. The first pressure sensor 211 is electrically connected to the ECU 100, and the detected compressor inlet pressure P0 is appropriately referred to by the ECU 100. The compressor inlet pressure P0 is substantially equal to the atmospheric pressure.

下流側吸気管206には、第2圧力センサ212が設置されている。第2圧力センサ212は、下流側吸気管206における吸入空気の圧力、即ち、コンプレッサ出口圧P3を検出可能に構成されたセンサである。第2圧力センサ212は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたコンプレッサ出口圧P3は、ECU100によって適宜参照される構成となっている。尚、コンプレッサ出口圧P3は、実質的に過給圧と同等である。   A second pressure sensor 212 is installed in the downstream side intake pipe 206. The second pressure sensor 212 is a sensor configured to be able to detect the pressure of intake air in the downstream side intake pipe 206, that is, the compressor outlet pressure P3. The second pressure sensor 212 is electrically connected to the ECU 100, and the detected compressor outlet pressure P3 is appropriately referred to by the ECU 100. The compressor outlet pressure P3 is substantially equal to the supercharging pressure.

車両10では、コンプレッサ入口圧P0とコンプレッサ出口圧P3との比たる圧力比Rp(Rp=P3/P0)が、ECU100により常時算出され把握される構成となっている。   The vehicle 10 is configured such that a pressure ratio Rp (Rp = P3 / P0), which is a ratio between the compressor inlet pressure P0 and the compressor outlet pressure P3, is constantly calculated and grasped by the ECU 100.

ターボ過給器300は、排気熱を回収してタービンブレード312を回転駆動し、当該タービンブレード312と一体に回転するコンプレッサインペラ342の流体圧縮作用を利用して吸入空気を大気圧以上に過給可能な、本発明に係る「過給器」の一例である。   The turbocharger 300 recovers exhaust heat, rotationally drives the turbine blade 312, and supercharges the intake air to an atmospheric pressure or higher using the fluid compression action of the compressor impeller 342 that rotates integrally with the turbine blade 312. It is an example of a possible “supercharger” according to the present invention.

ターボ過給器300は、VNT(Variable Nozzle Turbine:可変ノズルタービン)310、VNTアクチュエータ320、ターボ回転軸330、VGC(可変ジオメトリコンプレッサ)340及びVGCアクチュエータ350を備える。   The turbocharger 300 includes a VNT (Variable Nozzle Turbine: variable nozzle turbine) 310, a VNT actuator 320, a turbo rotating shaft 330, a VGC (variable geometry compressor) 340, and a VGC actuator 350.

VNT310は、タービンハウジング311、タービンブレード312及びノズルベーン313を備える。   The VNT 310 includes a turbine housing 311, a turbine blade 312, and a nozzle vane 313.

タービンハウジング311は、タービンブレード312及びノズルベーン313を収容する筐体である。   The turbine housing 311 is a housing that houses the turbine blade 312 and the nozzle vane 313.

タービンブレード312は、排気管204に導かれた排気の圧力(即ち、排気圧)によりターボ回転軸330を中心として回転可能に構成された回転翼車である。この回転翼車の材質としては、例えばセラミック或いはアルミニウム等の金属を採用することが可能である。但し、回転翼車の材質は、これらに限定されるものではない。   The turbine blade 312 is a rotary impeller configured to be rotatable around the turbo rotation shaft 330 by the pressure of exhaust gas (that is, exhaust pressure) guided to the exhaust pipe 204. As a material of the rotary impeller, for example, a metal such as ceramic or aluminum can be used. However, the material of the rotary impeller is not limited to these.

ノズルベーン313は、タービンハウジング311においてタービンブレード312に対する排気の入り口に相当する排気インレット部に、タービンブレード312を囲むように等間隔で複数設置された、羽根状部材である。これらノズルベーン313の各々は、不図示のリンク式回動機構により所定の回転軸を中心として当該排気インレット部内で一斉に回動可能であり、その開閉状態に応じて、排気管204とタービンブレード312との連通面積(ノズルベーンによって規定される排気流路の流路面積である)を変化させることが可能である。当該連通面積は、ノズルベーン313が全閉状態である場合に最小となり、全開状態である場合に最大となる。   The nozzle vanes 313 are blade-like members that are installed at equal intervals so as to surround the turbine blade 312 in the exhaust inlet portion corresponding to the exhaust inlet to the turbine blade 312 in the turbine housing 311. Each of these nozzle vanes 313 can be rotated at the same time within the exhaust inlet portion about a predetermined rotation axis by a link type rotation mechanism (not shown), and the exhaust pipe 204 and the turbine blade 312 are opened and closed according to the open / close state thereof. It is possible to change the communication area (the flow area of the exhaust flow path defined by the nozzle vanes). The communication area is minimum when the nozzle vane 313 is in a fully closed state, and is maximum when the nozzle vane 313 is in a fully open state.

ここで、連通面積が小さくなれば排気の流速が高まるため、排気量が比較的小さい軽負荷領域においては、このノズルベーン313が閉じ側に制御されることによって、効率的にタービンブレード312を駆動することが可能となる。   Here, since the flow velocity of the exhaust increases as the communication area decreases, the turbine blade 312 is efficiently driven by controlling the nozzle vane 313 to the closed side in a light load region where the displacement is relatively small. It becomes possible.

VNTアクチュエータ(VNTA)320は、ノズルベーン313を回動させる上述したリンク式回動機構に備わる各リンクに対し、ノズルベーン313を一斉に回動させるための駆動力を付与可能な油圧式又は電動式のアクチュエータである。このVNTアクチュエータ320における油圧制御ユニットは、ECU100と電気的に接続されており、ノズルベーン313の開閉状態は、エンジン200の運転条件に応じてECU100により制御される構成となっている。   The VNT actuator (VNTA) 320 is a hydraulic or electric type capable of applying a driving force for simultaneously rotating the nozzle vanes 313 to the links provided in the above-described link-type rotation mechanism for rotating the nozzle vanes 313. Actuator. The hydraulic control unit in the VNT actuator 320 is electrically connected to the ECU 100, and the open / close state of the nozzle vane 313 is controlled by the ECU 100 according to the operating conditions of the engine 200.

尚、ノズルベーン313の制御態様は、公知のものであってよく、ここではその詳細を省略する。但し、定性的には、軽負荷領域においては先述したようにノズルベーン313は閉じ側に制御され、高負荷領域においてはノズルベーン313による排気の調速作用は必要ないため、エンジン背圧の上昇を避けるべくノズルベーン313は開き側に制御される。   In addition, the control aspect of the nozzle vane 313 may be a well-known thing, The detail is abbreviate | omitted here. However, qualitatively, the nozzle vane 313 is controlled to the closed side in the light load region as described above, and the exhaust gas regulating action by the nozzle vane 313 is not necessary in the high load region, so that an increase in engine back pressure is avoided. Therefore, the nozzle vane 313 is controlled to the opening side.

ターボ回転軸330は、タービンブレード312と後述するコンプレッサインペラ342とを連結する回転軸体である。ターボ回転軸330により相互に連結された構成を採るため、コンプレッサインペラ342とタービンブレード312とは略一体に回転する。   The turbo rotating shaft 330 is a rotating shaft body that connects the turbine blade 312 and a compressor impeller 342 described later. The compressor impeller 342 and the turbine blade 312 rotate substantially integrally because they are configured to be connected to each other by the turbo rotating shaft 330.

VGC340は、コンプレッサハウジング341、コンプレッサインペラ342、ディフューザベーン343及びディフューザ344を備える。   The VGC 340 includes a compressor housing 341, a compressor impeller 342, a diffuser vane 343, and a diffuser 344.

コンプレッサハウジング341は、コンプレッサインペラ342、ディフューザベーン343及びディフューザ344を収容する筐体である。   The compressor housing 341 is a housing that houses the compressor impeller 342, the diffuser vane 343, and the diffuser 344.

コンプレッサインペラ342は、エアクリーナを介して外界から上流側吸気管205に吸入された空気を、タービンブレード312の回転に伴う回転により生じる圧力により下流側吸気管206へ圧送供給可能に構成されている。このコンプレッサインペラ342による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。   The compressor impeller 342 is configured so that air sucked into the upstream side intake pipe 205 from the outside through an air cleaner can be pumped and supplied to the downstream side intake pipe 206 by the pressure generated by the rotation accompanying the rotation of the turbine blade 312. The so-called supercharging is realized by the effect of pumping the intake air by the compressor impeller 342.

ディフューザベーン343は、コンプレッサハウジング341においてコンプレッサインペラ342を介して供給される吸入空気の流速を調整して圧力エネルギを取り出すディフューザ344に、コンプレッサインペラ342を囲むように等間隔で複数設置された、本発明に係る「可動ベーン」の一例たる羽根状部材である。   A plurality of diffuser vanes 343 are installed at equal intervals so as to surround the compressor impeller 342 in a diffuser 344 that takes out pressure energy by adjusting the flow velocity of the intake air supplied via the compressor impeller 342 in the compressor housing 341. It is a blade-shaped member which is an example of the “movable vane” according to the invention.

ディフューザベーン343の各々は、不図示のリンク式回動機構(VNTのノズルベーンと同様のものである)により、所定の回転軸を中心として当該ディフューザ344内で一斉に回動可能であり、その開閉状態に応じて、ディフューザ344における吸入空気の流路面積を変化させることが可能である。   Each of the diffuser vanes 343 can be rotated at the same time in the diffuser 344 around a predetermined rotation axis by a link type rotation mechanism (not shown) (similar to the nozzle vanes of the VNT), and can be opened and closed. The flow area of the intake air in the diffuser 344 can be changed according to the state.

VGCアクチュエータ(VGCA)350は、このリンク式回動機構の各リンクに対し、ディフューザベーン343の回動を促す駆動力を付与可能な公知のアクチュエータである。VGCアクチュエータ350は、ECU100と電気的に接続され、ECU100によりその動作が制御される構成となっている。   The VGC actuator (VGCA) 350 is a known actuator that can apply a driving force that promotes the rotation of the diffuser vane 343 to each link of the link type rotation mechanism. The VGC actuator 350 is electrically connected to the ECU 100 and its operation is controlled by the ECU 100.

ここで、図2を参照し、ディフューザベーン343の構成について説明する。ここに、図2は、コンプレッサインペラ342から上流側吸気通路205の方向を見たコンプレッサインペラ342の概略正面図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。   Here, the configuration of the diffuser vane 343 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic front view of the compressor impeller 342 viewed from the compressor impeller 342 toward the upstream intake passage 205. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

図2において、コンプレッサインペラ342の外周部には、複数のディフューザベーン343が配設される。このディフューザベーン343は、ディフューザ344内で回動可能に構成されている。   In FIG. 2, a plurality of diffuser vanes 343 are disposed on the outer periphery of the compressor impeller 342. The diffuser vane 343 is configured to be rotatable within the diffuser 344.

図2(a)には、ディフューザベーン342が基準位置にある場合が示される。基準位置とは、ディフューザベーン343によって規定される吸入空気の流路面積が最小となる位置であり、ディフューザベーン342の開度たるVGC開度AvgcがAvgc=0となる位置に相当する。   FIG. 2A shows the case where the diffuser vane 342 is at the reference position. The reference position is a position where the flow path area of the intake air defined by the diffuser vane 343 is minimized, and corresponds to a position where the VGC opening degree Avgc, which is the opening degree of the diffuser vane 342, becomes Avggc = 0.

一方、図2(b)には、ディフューザベーン343が、上記基準位置(Avgc=0)から回転角α(矢線参照)で回動した状態が示される。基準位置に対し回転した状態では、基本的に、回転角αが大きい程、ディフューザベーン361により規定される吸入空気の流路面積が大きくなる。   On the other hand, FIG. 2B shows a state in which the diffuser vane 343 is rotated at the rotation angle α (see the arrow) from the reference position (Avgc = 0). In a state of rotating with respect to the reference position, basically, the larger the rotation angle α, the larger the flow area of the intake air defined by the diffuser vane 361.

流路の連通面積が小さくなれば吸入空気の流速が高まるため、過給効果が比較的小さい軽負荷領域においては、このディフューザベーン343を閉じ側(基準位置側)に制御することによって、過給効率を向上させることが可能となる。一方、ディフューザベーン343の回転角を一定に維持したまま過給を行うと、空気流量Qcがチョーク流量に到達し、それ以上の空気流量の増加に対してはチョーキングが生じる可能性が高くなる。   If the communication area of the flow path is reduced, the flow rate of the intake air is increased. Therefore, in a light load region where the supercharging effect is relatively small, by controlling the diffuser vane 343 to the closed side (reference position side), the supercharging is performed. Efficiency can be improved. On the other hand, if supercharging is performed while the rotation angle of the diffuser vane 343 is kept constant, the air flow rate Qc reaches the choke flow rate, and there is a high possibility that choking will occur when the air flow rate further increases.

そのため、ディフューザベーン343は、軽負荷運転から高負荷運転への移行(概ね、コンプレッサ出口圧P3の上昇と一義的である)に伴って、段階的に開き側、即ち回転角が増大する側へ駆動制御される。尚、ディフューザベーン343の回転角αは、不図示の回転角センサにより検出され、回転角センサと電気的に接続されたECU100が適宜参照可能となっている。補足すると、回転角αは、α=0に相当する全閉位置がAvgc=0(%)、α=αmaxに相当する全開位置がAvgc=100(%)として規格化されたVGC開度Avgcとして把握される。   Therefore, the diffuser vane 343 moves to the opening side in a stepwise manner, that is, the side where the rotation angle increases with the shift from the light load operation to the high load operation (generally, it is unambiguous with the rise of the compressor outlet pressure P3). Drive controlled. The rotation angle α of the diffuser vane 343 is detected by a rotation angle sensor (not shown) and can be referred to as appropriate by the ECU 100 electrically connected to the rotation angle sensor. Supplementally, the rotation angle α is expressed as a VGC opening degree Avgc that is normalized by setting the fully closed position corresponding to α = 0 to Avgc = 0 (%) and the fully open position corresponding to α = αmax to Avgc = 100 (%). Be grasped.

尚、VGC開度Avgcは、VGC340の作動状態を制御するECU100が、VGCA350の制御状態に関連付けて常時把握する構成となっている。   The VGC opening degree Avgc is configured such that the ECU 100 that controls the operating state of the VGC 340 always recognizes the VGC opening degree Avgc in association with the control state of the VGCA 350.

尚、その時点の圧力比Rpに応じて定まるチョーク流量によって、一のVGC開度Angcに対する後述する回転限界ラインNlim_i(iは識別子)が規定される。回転限界ラインNlim_iは、即ち、ターボ過給器300における、空気流量増量側への動作点の移行に際しては、基本的に動作点が回転限界ラインを超えることはない。   A choke flow rate determined in accordance with the pressure ratio Rp at that time defines a rotation limit line Nlim_i (i is an identifier), which will be described later, for one VGC opening Angc. The rotation limit line Nlim_i, that is, when the operating point shifts to the air flow rate increase side in the turbocharger 300, basically the operating point does not exceed the rotation limit line.

図1に戻り、EGR装置400は、EGRパイプ410、EGRバルブ420、及びEGRクーラ430を備える。   Returning to FIG. 1, the EGR device 400 includes an EGR pipe 410, an EGR valve 420, and an EGR cooler 430.

EGRパイプ410は、一方の端部が排気管204に接続され、他方の端部が下流側吸気管206に接続された管状部材である。   The EGR pipe 410 is a tubular member having one end connected to the exhaust pipe 204 and the other end connected to the downstream intake pipe 206.

EGRバルブ420は、EGRパイプ410に設置された電磁開閉弁であり、その開度がEGRパイプ410を介した排気管204と下流側吸気管206との連通を遮断する全閉開度と、これらを殆ど全面的に連通させる全開開度との間で連続的に制御される構成となっている。EGRバルブ420は、ECU100と電気的に接続されており、EGRバルブ開度は、ECU100により制御される構成となっている。   The EGR valve 420 is an electromagnetic opening / closing valve installed in the EGR pipe 410, and the opening degree of the EGR valve 420 is a fully closed opening degree that blocks communication between the exhaust pipe 204 and the downstream side intake pipe 206 via the EGR pipe 410. It is the structure controlled continuously between the full opening degree which communicates almost completely. The EGR valve 420 is electrically connected to the ECU 100, and the EGR valve opening degree is controlled by the ECU 100.

EGRクーラ430は、EGRパイプ410に供給されるEGRガス(即ち、排気)を冷却する冷却装置である。   The EGR cooler 430 is a cooling device that cools EGR gas (that is, exhaust gas) supplied to the EGR pipe 410.

EGR装置400によれば、EGRバルブ420の開弁時且つ吸気弁の開弁時(即ち、負圧形成時)に排気管204から排気の一部をEGRガスとして気筒内に再循環させることができる。   According to the EGR device 400, when the EGR valve 420 is opened and the intake valve is opened (that is, when negative pressure is formed), a part of the exhaust gas can be recirculated into the cylinder as EGR gas from the exhaust pipe 204. it can.

車両10には、不図示のアクセルペダルセンサ及びブレーキペダルセンサが備わる。アクセルペダルセンサは、不図示のアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Taを検出可能に構成されたセンサである。ブレーキペダルセンサは、不図示のブレーキペダルの操作量たるブレーキペダル踏下量Tbを検出可能に構成されたセンサである。これら各センサにより検出されるアクセル開度Ta及びブレーキペダル踏下量Tbは、これらと電気的に接続されたECU100により適宜参照される構成となっている。
<実施形態の動作>
続いて、本実施形態の動作として、ECU100により実行されるVGC駆動制御の詳細について説明する。
The vehicle 10 includes an accelerator pedal sensor and a brake pedal sensor (not shown). The accelerator pedal sensor is a sensor configured to be able to detect an accelerator opening degree Ta that is an operation amount of an accelerator pedal (not shown). The brake pedal sensor is a sensor configured to be able to detect a brake pedal depression amount Tb, which is an operation amount of a brake pedal (not shown). The accelerator opening degree Ta and the brake pedal depression amount Tb detected by each of these sensors are appropriately referred to by the ECU 100 electrically connected thereto.
<Operation of Embodiment>
Next, details of VGC drive control executed by the ECU 100 will be described as operations of the present embodiment.

始めに、図3を参照し、VGC駆動制御の処理の流れについて説明する。ここに、図3は、VGC駆動制御のフローチャートである。   First, the flow of the VGC drive control process will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the VGC drive control.

図3において、ECU100は、ターボ過給器300の動作点を特定する(ステップS101)。ここで、本実施形態において、ターボ過給器300の動作点は、空気流量Qcと圧力比Rpとに基づいて規定される。   In FIG. 3, the ECU 100 identifies the operating point of the turbocharger 300 (step S101). Here, in the present embodiment, the operating point of the turbocharger 300 is defined based on the air flow rate Qc and the pressure ratio Rp.

ここで、図4を参照し、ターボ過給器300の動作点について説明する。ここに、図4は、ターボ過給器300における空気流量Qcと圧力比Rp(Rp=P3/P0)との関係を概念的に説明する図である。   Here, the operating point of the turbocharger 300 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating the relationship between the air flow rate Qc and the pressure ratio Rp (Rp = P3 / P0) in the turbocharger 300.

図4において、横軸には空気流量Qcが、縦軸には圧力比Rpが夫々表されている。ターボ過給器300の動作点は、この二次元座標平面の一座標点に相当する。即ち、空気流量Qcと圧力比Rpとが決まると、動作点は一義的に特定される。   In FIG. 4, the horizontal axis represents the air flow rate Qc, and the vertical axis represents the pressure ratio Rp. The operating point of the turbocharger 300 corresponds to one coordinate point of this two-dimensional coordinate plane. That is, when the air flow rate Qc and the pressure ratio Rp are determined, the operating point is uniquely specified.

一方、図4には、便宜的にディフューザベーン343の二種類のVGC開度に対応するサージ限界線Sglim及び回転限界線Nlimが表されている。   On the other hand, FIG. 4 shows a surge limit line Sglim and a rotation limit line Nlim corresponding to two types of VGC opening of the diffuser vane 343 for convenience.

即ち、相対的に小さい(即ち、閉じ側の)VGC開度AvgcLに対応するサージ限界線Sglim_L(破線参照)及び回転限界線Nlim_L(実線参照)並びに相対的に大きい(即ち、開き側の)VGC開度AvgcHに対応するサージ限界線Sglim_H(破線参照)及び回転限界線Nlim_H(実線参照)である。   That is, the surge limit line Sglim_L (see the broken line) and the rotation limit line Nlim_L (see the solid line) corresponding to the relatively small (ie, close side) VGC opening degree AvgcL and the relatively large (ie, open side) VGC They are a surge limit line Sglim_H (see the broken line) and a rotation limit line Nlim_H (see the solid line) corresponding to the opening degree AvgcH.

尚、ディフューザベーン343は、VGC開度Avgcが連続的に変化し得る構成となっており、図4の座標空間上には、本来、多数のVGC開度Avgcに対応する多数のサージ限界線Sglim_i及び回転限界線Nlim_iが規定され得ることは言うまでもない。   Note that the diffuser vane 343 has a configuration in which the VGC opening degree Avgc can continuously change. In the coordinate space of FIG. 4, a large number of surge limit lines Sglim_i originally corresponding to a large number of VGC opening degrees Avgc. It goes without saying that the rotation limit line Nlim_i can also be defined.

サージ限界線Sglimとは、ターボ過給器300を構成するVGC340のサージ限界を規定する特性線であり、サージ限界線Sglim_iよりも小空気流量側(図中左側)の領域或いは高圧力比側(図中上側)の領域がサージ領域であることを意味する。サージ領域においては、コンプレッサインペラ342に共振現象としてのサージが生じて、ターボ過給器300の過給効率が極端に低下する。また、サージが発生すると、ターボ過給器300に物理的に大きな負荷が加わり望ましくない。   The surge limit line Sglim is a characteristic line that defines the surge limit of the VGC 340 constituting the turbocharger 300. The surge limit line Sglim is a region on the small air flow rate side (left side in the figure) or the high pressure ratio side ( It means that the upper region in the figure is a surge region. In the surge region, a surge as a resonance phenomenon occurs in the compressor impeller 342, and the turbocharging efficiency of the turbocharger 300 is extremely lowered. Further, when a surge occurs, a large physical load is applied to the turbocharger 300, which is not desirable.

回転限界線Nlimとは、VGC340に許容される回転速度の限界を規定する特性線であり、回転限界線Nlimよりも大空気流量側(図中右側)の領域及び高圧力比側(図中上側)の領域において、コンプレッサインペラ342が過回転状態に陥ることを意味する。尚、軽負荷側(図中左側)から高負荷側(図中右側)へ動作点が変化する過程において、VGC開度Avgcが一定である場合、動作点は回転限界線Nlim_iと交わり、それ以上の負荷の増加に対しては、VGC340にチョークが発生し、動作点が回転限界線Nlim_iに沿う形で低圧力比側へ極端に落ち込む。従って、空気流量が増量される方向への動作点変化に対しては、VGC340が過回転状態であることとチョークの発生とは略一義的に扱われ得る。   The rotation limit line Nlim is a characteristic line that defines the limit of the rotation speed allowed for the VGC 340. The rotation limit line Nlim is a characteristic line on the large air flow rate side (right side in the figure) and the high pressure ratio side (upper side in the figure). ) Means that the compressor impeller 342 falls into an overspeed state. In the process of changing the operating point from the light load side (left side in the figure) to the high load side (right side in the figure), when the VGC opening degree Avgc is constant, the operating point intersects the rotation limit line Nlim_i and beyond. When the load increases, choke is generated in the VGC 340, and the operating point drastically falls to the low pressure ratio side along the rotation limit line Nlim_i. Therefore, when the operating point changes in the direction in which the air flow rate is increased, the fact that the VGC 340 is in the over-rotation state and the generation of choke can be handled almost uniquely.

このように、一のVGC開度Avgcに対しては、サージ限界線Sglimと回転限界線Nlimとによって挟まれた動作許可領域が規定される。ECU100のROMには、図4に例示されるVGC開度Avgc毎のサージ限界線Sglim及び回転限界線Nlimを数値化してなる通常VGC開度マップを保持しており、VGC開度Avgcを決定するに際して適宜参照される構成となっている。   As described above, for one VGC opening degree Avgc, an operation permission region sandwiched between the surge limit line Sglim and the rotation limit line Nlim is defined. The ROM of the ECU 100 holds a normal VGC opening map obtained by quantifying the surge limit line Sglim and the rotation limit line Nlim for each VGC opening Avgc illustrated in FIG. 4, and determines the VGC opening Avgc. In this case, the configuration is referred to as appropriate.

また、この動作許可領域内において、VGC340の動作効率は一定ではなく、所謂等効率線(不図示)を規定することができる。ここで特に、一動作許可領域内における高効率領域は、回転限界線Nlimよりもサージ限界線Sglim側に寄っている。例えば、現時点でのターボ過給器300の動作点が、空気流量Qc1及び圧力比Rp1に対応する図示動作点MH(黒丸参照)である場合、この動作点MHが最高効率となるVGC開度Avgcとして、VGC開度AvgcHが選択される。尚、サージ限界線に近過ぎる動作点は、VGC340の動作を不安定化させる要因となるため、VGC開度Avgcは、必ずしも、現時点の動作点が、VGC340の効率が最高効率となるように定められずともよい。即ち、サージ限界線と動作点との間との間には、所謂サージ余裕と称される、例えば概ね10%程度のマージンが設けられていてもよい。   Further, in this operation permission region, the operation efficiency of the VGC 340 is not constant, and so-called iso-efficiency lines (not shown) can be defined. In particular, the high efficiency region in one operation permission region is closer to the surge limit line Sglim than the rotation limit line Nlim. For example, if the current operating point of the turbocharger 300 is the illustrated operating point MH (see the black circle) corresponding to the air flow rate Qc1 and the pressure ratio Rp1, the VGC opening degree Avgc at which this operating point MH has the highest efficiency. As the VGC opening degree AvgcH is selected. Since an operating point that is too close to the surge limit line becomes a factor that destabilizes the operation of the VGC 340, the VGC opening degree Avgc is not necessarily determined so that the current operating point has the highest efficiency of the VGC 340. You don't have to. That is, between the surge limit line and the operating point, a so-called surge margin, for example, a margin of about 10% may be provided.

図3に戻り、ECU100は、ステップS101において、空気流量Qc及び圧力比Rpに基づいてターボ過給器300の動作点を特定し、上記通常VGC開度マップに基づいて、特定された動作点に対し適切なVGC開度Avgcを決定する(ステップS102)と共に、決定されたVGC開度Avgcが得られるように、VGC340を駆動制御する(ステップS103)。   Returning to FIG. 3, in step S101, the ECU 100 specifies the operating point of the turbocharger 300 based on the air flow rate Qc and the pressure ratio Rp, and sets the specified operating point based on the normal VGC opening degree map. On the other hand, an appropriate VGC opening degree Avgc is determined (step S102), and the VGC 340 is driven and controlled so that the determined VGC opening degree Avgc is obtained (step S103).

尚、本実施形態に係る「適切なVGC開度」とは、即ち、その時点のターボ過給器300の動作点が当該動作許可領域内となるVGC開度であって、且つ上述したサージ余裕を加味した上で可及的にVGC340が高効率に動作し得るVGC開度を意味する。   The “appropriate VGC opening” according to the present embodiment is a VGC opening at which the operating point of the turbocharger 300 at that time is within the operation permission region, and the surge margin described above. This means the VGC opening that allows the VGC 340 to operate as efficiently as possible.

次に、ECU100は、車両10が急減速状態にあるか否かを判別する(ステップS104)。ここで、急減速状態とは、アクセル開度Taの減少率が所定値以上であるか、又はブレーキペダル踏下量Tbの増加速度が所定値以上である状態として規定される。急減速状態にない場合(ステップS104:NO)、ECU100は、処理をステップS101に戻し、ターボ過給器300の動作点に応じた適切なVGC開度制御を継続する。   Next, the ECU 100 determines whether or not the vehicle 10 is in a sudden deceleration state (step S104). Here, the sudden deceleration state is defined as a state in which the rate of decrease in the accelerator opening degree Ta is equal to or greater than a predetermined value, or the increase rate of the brake pedal depression amount Tb is equal to or greater than a predetermined value. When not in the sudden deceleration state (step S104: NO), the ECU 100 returns the process to step S101 and continues the appropriate VGC opening degree control according to the operating point of the turbocharger 300.

一方、車両10が急減速状態にある場合(ステップS104:YES)、ECU100は、所定時間経過後のターボ過給器300の動作点を意味する動作点予測値を決定する(ステップS105)。   On the other hand, when the vehicle 10 is in the rapid deceleration state (step S104: YES), the ECU 100 determines an operating point predicted value that means an operating point of the turbocharger 300 after a predetermined time has elapsed (step S105).

ここで、動作点予測値は、これまでの動作点の時間推移、エンジン200の機関回転速度、スロットル開度(不図示のスロットル開度センサにより検出される)及びEGRバルブ開度等の参照値に基づいて、ターボ過給器300の動作点の時間推移を予測し、所定時間経過後に到達すると考えられる動作点として動作点予測値を決定する。尚、ステップS105に係る動作は、本発明に係る「予測手段」の動作の一例である。   Here, the predicted operating point is a reference value such as the time transition of the operating point so far, the engine speed of the engine 200, the throttle opening (detected by a throttle opening sensor not shown), and the EGR valve opening. Based on the above, a time transition of the operating point of the turbocharger 300 is predicted, and an operating point predicted value is determined as an operating point that is considered to arrive after a predetermined time. The operation according to step S105 is an example of the operation of the “prediction means” according to the present invention.

動作点予測値が決定されると、ECU100は、急減速時用VGC開度Avgcbrkを決定し(ステップS106)、VGC開度Avgcがこの決定されたVGC開度AvgcbrkとなるようにVGC340を駆動制御する(ステップS107)。   When the predicted operating point is determined, the ECU 100 determines the VGC opening Avgcbrrk for rapid deceleration (step S106), and drives and controls the VGC 340 so that the VGC opening Avgc becomes the determined VGC opening Avgcbrk. (Step S107).

続いて、ECU100は、急減速状態が解消されたか否かを判別し(ステップS108)、急減速状態が解消されていない場合(ステップS108:NO)、処理をステップS105に戻して、予測動作点に基づいたVGC開度制御を継続すると共に、急減速状態が解消された場合には(ステップS108:YES)、処理をステップS101に戻して一連の処理を繰り返す。VGC駆動制御は以上のように実行される。   Subsequently, the ECU 100 determines whether or not the sudden deceleration state has been resolved (step S108). If the sudden deceleration state has not been resolved (step S108: NO), the process returns to step S105 to predict the predicted operating point. If the rapid deceleration state is resolved (step S108: YES), the process returns to step S101 and the series of processes is repeated. The VGC drive control is executed as described above.

ここで、図5を参照し、急減速時用VGC開度Avgcbrkについて説明する。ここに、図5は、急減速時用VGC開度Avgcbrkの概念を説明する図である。尚、同図において、図4と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。   Here, the VGC opening Avgcbrk for sudden deceleration will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the concept of the sudden deceleration VGC opening degree Avgcbrk. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 4, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図5において、図4に例示された二種類のVGC開度に対応する二組のサージ限界線Sglim及び回転限界線Nlimに加え、更に、これらの中間に相当する開度たるAvgc1(AvgcL<Avgc1<AvgcH)及びAvgc2(Avgc1<Avgc2<AvgcH)に関する二組のサージ限界線及び回転限界線が示される。即ち、VGC開度Avgc=Avgc1に対応するサージ限界線Sglim_1及び回転限界線Nlim_1並びにVGC開度Avgc=Avgc2に対応するサージ限界線Sglim_2及び回転限界線Nlim_2である。   In FIG. 5, in addition to the two sets of surge limit line Sglim and rotation limit line Nlim corresponding to the two types of VGC opening illustrated in FIG. 4, Avgc1 (AvgcL <Avgc1) corresponding to the opening between them. Two sets of surge and rotation limit lines are shown for <AvgcH) and Avgc2 (Avgc1 <Avgc2 <AvgcH). That is, the surge limit line Sglim_1 and the rotation limit line Nlim_1 corresponding to the VGC opening degree Avgc = Avgc1, and the surge limit line Sglim_2 and the rotation limit line Nlim_2 corresponding to the VGC opening degree Avgc = Avgc2.

ここで、動作点が図示動作点MHである状況において、車両10が急減速状態に陥ったとする。急減速状態においては、圧力比Rpは過渡的に殆ど不変であり、一方で空気流量Qcは急激に減少するため、予測される動作点の時間推移は、例えば図示の通り、Rp=Rp1のまま空気流量がQcH→Qc2→Qc1→QcLと順次変化する図示鎖線に例示される推移となる。   Here, it is assumed that the vehicle 10 suddenly decelerates in a situation where the operating point is the illustrated operating point MH. In the sudden deceleration state, the pressure ratio Rp is almost unchanged transiently, while the air flow rate Qc decreases rapidly, so that the predicted time transition of the operating point remains at Rp = Rp1, for example, as shown in the figure. The air flow rate changes as illustrated by a chain line in the order of QcH → Qc2 → Qc1 → QcL.

尚、図5においては、説明を分かり易くするために、動作点M1及び動作点M2に対応する最適なVGC開度が、夫々Avgc1及びAvgc2であるとする。即ち、先述した通常VGC開度マップ上で、動作点M1に対応するVGC開度がAvgc1であり、動作点M2に対応するVGC開度がAvgc2であるとする。   In FIG. 5, for easy understanding, it is assumed that the optimum VGC opening corresponding to the operating point M1 and the operating point M2 is Avgc1 and Avgc2, respectively. That is, it is assumed that the VGC opening corresponding to the operating point M1 is Avgc1 and the VGC opening corresponding to the operating point M2 is Avgc2 on the normal VGC opening map described above.

ここで、図3のステップS105において予測される動作点、即ち、所定時間経過後の動作点が動作点M2であれば、急減速時用VGC開度AvgcbrkはAvgc2であり、より急減速の度合いが大きく、所定時間経過後の動作点が動作点M1であれば、急減速時用VGC開度AvgcbrkはAvgc1となる。これらは、現時点での動作点である動作点MHについても、動作許可領域内に収め得るVGC開度であり、実践上何らの問題もない。   Here, if the operating point predicted in step S105 of FIG. 3, that is, the operating point after the elapse of a predetermined time, is the operating point M2, the VGC opening Avgcbrk for rapid deceleration is Avgc2, and the degree of rapid deceleration If the operating point after the elapse of a predetermined time is the operating point M1, the rapid deceleration VGC opening degree Avgcbrk becomes Avgc1. These are VGC opening degrees that can be accommodated in the operation permission region for the operation point MH that is the current operation point, and there is no practical problem.

ところが、これらよりもより急峻な動作点変化が予測される場合、即ち、所定時間経過後の予測動作点が、動作点MLである場合、通常VGC開度マップに準じてVGC開度としてAvgcLを選択しようとしても、現時点の動作点MHが、VGC開度AvgcLに対応する動作許可領域を規定する回転限界線Nlim_Lを過回転領域側へ逸脱している。このため、何らの対策も講じられることがなければ、チョーク防止のインターロックロジックが作用して、このVGC開度AvgcLは、選択対象から外されてしまう。   However, when an operating point change steeper than these is predicted, that is, when the predicted operating point after a predetermined time has elapsed is the operating point ML, AvgcL is set as the VGC opening according to the normal VGC opening map. Even if an attempt is made to select, the current operating point MH deviates from the rotation limit line Nlim_L defining the operation permission region corresponding to the VGC opening degree AvgcL to the over-rotation region side. For this reason, unless any countermeasure is taken, the interlock logic for preventing choke acts and this VGC opening degree AvgcL is excluded from the selection target.

一方、本実施形態に係る「急減速時用VGC開度」とは、このような問題点が生じ得ることを予見しており、急減速時における過渡的なVGC開度制御に関しては、動作許可領域に係る回転限界線側の制限が解除される構成となっている(即ち、本発明に係る「許可手段」の動作の一例である)。   On the other hand, the “sudden deceleration VGC opening” according to the present embodiment foreseen that such a problem may occur, and the operation permission for the transient VGC opening control at the time of sudden deceleration. The restriction on the rotation limit line side related to the region is released (that is, an example of the operation of the “permission means” according to the present invention).

即ち、急減速時においては、VGC開度制御が先んじたとしても、空気流量Qcが後追いで減少することが自明である。従って、過渡的に生じ得る一時的な期間について、コンプレッサインペラ342が過回転状態に陥ったとして、何ら特別の措置を講じずとも空気流量Qcの減少に伴って自然と係る過回転状態は解消されるのである。言い換えれば、このような急減速時においては、このように自然消滅することが自明である過回転状態を、VGC開度制御により動作点をサージ限界線よりも高負荷側に収めない限り継続するサージに対し優先する或いはこれらを対等に扱う合理的な理由は存在しないのである。   In other words, at the time of sudden deceleration, it is obvious that the air flow rate Qc decreases after the start even if the VGC opening degree control is ahead. Therefore, regarding the temporary period that can occur transiently, assuming that the compressor impeller 342 falls into an overspeed state, the overspeed state naturally associated with the decrease in the air flow rate Qc is resolved without taking any special measures. It is. In other words, during such sudden deceleration, the over-rotation state, which is obvious to disappear naturally, is continued as long as the operating point is not placed on the higher load side than the surge limit line by the VGC opening degree control. There is no reasonable reason to prioritize surges or treat them equally.

このような理由に基づいた回転限界側の制限解除措置により、本実施形態においては、例えば、動作点MHから動作点MLへの極端な動作点変化が予測される場合であっても、速やかに、動作点MLを動作許可領域内に収め得るVGC開度を急減速時用VGC開度Avgcbrkとして選択することができる。従って、過渡期間としての急減速時においても、VGC340にサージを生じさせることなく、ターボ過給器300の良好な動作を維持することができるのである。   Due to the restriction release measure on the rotation limit side based on such a reason, in the present embodiment, for example, even when an extreme change in operating point from the operating point MH to the operating point ML is predicted, it is promptly performed. Thus, the VGC opening that can accommodate the operating point ML within the operation permission region can be selected as the VGC opening Avgcbrk for rapid deceleration. Therefore, even during sudden deceleration as a transition period, a good operation of the turbocharger 300 can be maintained without causing a surge in the VGC 340.

また、このように、回転限界側における制限が解除される点に鑑みれば、予測動作点に対し、コンプレッサの動作効率を考慮した最適なVGC開度を、サージの発生を憂慮することなく選択することができる。従って、ターボ過給器300の全体的な動作効率を上昇させることが可能であり、燃費の観点からも実践上有益である。   Further, in view of the fact that the restriction on the rotation limit side is released as described above, the optimum VGC opening degree considering the operation efficiency of the compressor is selected for the predicted operation point without worrying about the occurrence of the surge. be able to. Therefore, the overall operating efficiency of the turbocharger 300 can be increased, which is practically beneficial from the viewpoint of fuel consumption.

次に、図6を参照して、本実施形態の効果について、視覚的に説明する。ここに、図6は、急減速時の空気流量Qcの一時間推移を例示する図である。   Next, the effect of this embodiment will be described visually with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a diagram illustrating an hourly transition of the air flow rate Qc during rapid deceleration.

図6において、縦軸及び横軸には、夫々空気流量Qc及び時刻が表される。   In FIG. 6, the vertical axis and the horizontal axis represent the air flow rate Qc and the time, respectively.

図6において、実線は急減速時における実際の空気流量Qcの推移であり、細い破線は本実施形態に係る制御が適用された場合のVGC開度指示値に対応するサージ限界流量の推移であり、細い鎖線は比較例として本実施形態に係る制御が適用されない場合のVGC開度指示値に対応するサージ限界流量の推移である。   In FIG. 6, the solid line is the transition of the actual air flow rate Qc at the time of sudden deceleration, and the thin broken line is the transition of the surge limit flow rate corresponding to the VGC opening instruction value when the control according to the present embodiment is applied. The thin chain line is a transition of the surge limit flow rate corresponding to the VGC opening instruction value when the control according to the present embodiment is not applied as a comparative example.

本実施形態に係る制御が適用される場合、回転限界線による制限を考慮せずともよいため、急減速状態である旨の判定が下された時刻T1において、サージ限界流量を、Qc1からQc2まで下げることができ(図示白丸M3参照)、実際の空気流量の減少が継続する場合には、更に時刻T2においてサージ限界流量をQc2からQc3まで下げられる(図示白丸M4参照)。   When the control according to the present embodiment is applied, it is not necessary to consider the limitation due to the rotation limit line. Therefore, at time T1 when it is determined that the vehicle is in the rapid deceleration state, the surge limit flow rate is changed from Qc1 to Qc2. If the actual air flow rate continues to decrease, the surge limit flow rate is further lowered from Qc2 to Qc3 at time T2 (see the white circle M4 in the drawing).

その結果、本実施形態に係る制御が適用される場合のVGC開度指示値に対する実際のサージ限界流量(図示太い破線参照)は、絶えず実際の空気流量(実線)よりも低くなり、急減速時においても、空気流量Qcがサージ限界線をサージ領域側へ逸脱することが防止される。即ち、ターボ過給器300の安定な運用が可能となる。   As a result, the actual surge limit flow rate with respect to the VGC opening indication value when the control according to the present embodiment is applied (see the thick broken line in the figure) is constantly lower than the actual air flow rate (solid line), and during sudden deceleration In this case, the air flow rate Qc is prevented from deviating from the surge limit line to the surge region side. In other words, the turbocharger 300 can be stably operated.

一方、本実施形態に係る制御が適用されない場合、回転限界線による制限が存在するため、VGC指示値を小ステップ幅で小刻みに制御する必要が生じ(図示白丸M5、M6及びM7参照)、指示値に対する実際のサージ限界流量(図示太い鎖線参照)は、時間変化に対し緩慢となる。その結果、過渡期間としての急減速時の大部分の時間領域において、実際の空気流量がサージ限界流量を下回り、ターボ過給器300は、殆ど恒常的にサージ領域での可動を余儀なくされる。その結果、過給効率の面からも、耐久性の面からも、燃費の面からも、望ましくない事態が継続してしまうのである。   On the other hand, when the control according to the present embodiment is not applied, since there is a limitation due to the rotation limit line, it is necessary to control the VGC instruction value in small steps with a small step width (see white circles M5, M6, and M7 in the drawing). The actual surge limit flow rate with respect to the value (refer to the thick chain line in the figure) becomes slow with respect to time change. As a result, the actual air flow rate falls below the surge limit flow rate in most time regions during sudden deceleration as a transition period, and the turbocharger 300 is forced to move in the surge region almost constantly. As a result, undesired situations continue in terms of supercharging efficiency, durability, and fuel consumption.

最後に、図7を参照し、回転限界線による制限の有無について視覚的に説明する。ここに、図7は、急減速時における回転速度マージンの一時間推移を例示する図である。尚、回転速度マージンとは、回転限界線によって規定される回転速度と、ターボ過給器300の動作点に対応する許容上限回転速度(動作点が回転限界線の構成要素点となる回転速度)との偏差である。   Finally, with reference to FIG. 7, the presence or absence of the restriction | limiting by a rotation limit line is demonstrated visually. FIG. 7 is a diagram illustrating a one-hour transition of the rotational speed margin during sudden deceleration. The rotation speed margin is the rotation speed defined by the rotation limit line and the allowable upper limit rotation speed corresponding to the operation point of the turbocharger 300 (the rotation speed at which the operation point is a component point of the rotation limit line). Deviation.

図7において、縦軸及び横軸には夫々回転速度マージンNmg及び時間が表される。   In FIG. 7, the vertical axis and the horizontal axis represent the rotational speed margin Nmg and time, respectively.

ここで、本実施形態に係る回転限界線による制限が存在する場合、動作点に対応する許容上限回転速度が回転限界線によって規定される回転速度を超えることはないため、回転速度マージンNmgは常時正値を採る(理論的にはゼロとなり得るが、実践的には、ある程度の余裕が設けられる)。   Here, when there is a limitation by the rotation limit line according to the present embodiment, the allowable upper limit rotation speed corresponding to the operating point does not exceed the rotation speed defined by the rotation limit line. Take a positive value (theoretically it can be zero, but in practice there is some margin).

一方、本実施形態に係る回転限界線による制限解除措置が講じられると、一時的に動作点に対応する許容上限回転速度が回転限界線によって規定される回転速度を超えることが許される。このため、回転速度マージンNmgは、負側の領域に逸脱する。然るに、急減速時には、空気流量Qcは減少するから、動作点は自然と軽負荷側へ、即ち、動作点に対応する許容上限回転速度を減じる側へと移動し、結局は、回転速度マージンNmgが負値を採る時間領域は、実践上無視し得るものとなる。そのため、回転限界線による制限を解除しても実践上の不利益を被る可能性は著しく低くて済むのである。   On the other hand, when the restriction release measure by the rotation limit line according to the present embodiment is taken, the allowable upper limit rotation speed corresponding to the operating point is temporarily allowed to exceed the rotation speed defined by the rotation limit line. For this reason, the rotational speed margin Nmg deviates to the negative region. However, at the time of sudden deceleration, the air flow rate Qc decreases, so the operating point naturally moves to the light load side, that is, the side that reduces the allowable upper limit rotational speed corresponding to the operating point, and eventually the rotational speed margin Nmg. The time domain in which takes a negative value is negligible in practice. Therefore, even if the limitation by the rotation limit line is released, the possibility of suffering a practical disadvantage is extremely low.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う過給器の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The control device is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、吸気側に空気流量調整用のベーン機構を有するコンプレッサを備えた過給器の制御に適用可能である。   The present invention can be applied to control of a supercharger including a compressor having a vane mechanism for adjusting an air flow rate on the intake side.

10…車両、100…ECU、200…エンジン、202…気筒、204…排気管、205…上流側吸気管、310…VNT、340…VGC、343…ディフューザベーン、344…ディフューザ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle, 100 ... ECU, 200 ... Engine, 202 ... Cylinder, 204 ... Exhaust pipe, 205 ... Upstream intake pipe, 310 ... VNT, 340 ... VGC, 343 ... Diffuser vane, 344 ... Diffuser.

Claims (3)

ディフューザ部に開度に応じて空気流量を調整可能な可動ベーンを有するコンプレッサを車両の一動力源としての内燃機関の吸気通路に備えてなる過給器を制御する過給器の制御装置であって、
前記過給器の動作点がサージ領域及び過回転領域に該当しない所定の動作許可領域内となるように前記開度を制御する制御手段と、
前記車両が急減速状態にある場合に、前記開度として前記動作点が前記過回転領域となる開度を許可する許可手段と
を具備することを特徴とする過給器の制御装置。
A supercharger control device that controls a supercharger provided with a compressor having a movable vane capable of adjusting an air flow rate in accordance with an opening degree in a diffuser section in an intake passage of an internal combustion engine as a power source of a vehicle. And
Control means for controlling the opening so that the operating point of the supercharger is within a predetermined operation permission region not corresponding to the surge region and the over-rotation region;
A supercharger control device comprising: permission means for permitting an opening at which the operating point is in the over-rotation region as the opening when the vehicle is in a sudden deceleration state.
前記動作点は、前記コンプレッサの空気流量相当値及び前記過給器の過給圧相当値により規定される
ことを特徴とする請求項1に記載の過給器の制御装置。
2. The supercharger control device according to claim 1, wherein the operating point is defined by an air flow rate equivalent value of the compressor and a supercharge pressure equivalent value of the supercharger.
前記車両が前記急減速状態にある場合に前記動作点の時間推移を予測する予測手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記予測された時間推移に基づいて前記開度を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の過給器の制御装置。
Further comprising prediction means for predicting a time transition of the operating point when the vehicle is in the sudden deceleration state;
The supercharger control device according to claim 1, wherein the control unit controls the opening degree based on the predicted time transition.
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