JP3912131B2

JP3912131B2 - 過給圧制御装置

Info

Publication number: JP3912131B2
Application number: JP2002040550A
Authority: JP
Inventors: 桂増田; 浩市秋田; 修五十嵐; 浩成橋本; 千佳神庭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: DE10306600B4; JP2003239754A; DE10306600A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボチャージャのコンプレッサを電動機で駆動することができるようにした電動機付ターボチャージャを用いて過給圧を制御する過給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン（内燃機関）の吸入空気量をターボチャージャで過給して、高出力（あるいは、低燃費）を得ようとする試みは以前から常用されている。ターボチャージャの改善が要望されている点の一つとして、低回転域の過給圧の立ち上がりが悪く、低回転域でのエンジン出力特性が良好でないというものがある。これは、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給するというターボチャージャの原理上、排気エネルギーの少ない低回転域で発生する現象であった。これを改善するために、ツインターボ化などが一般に行われているが、タービン／コンプレッサに電動機（モータ）を組み込んで強制的にタービン／コンプレッサを駆動して所望の過給圧を得ようとする試みもなされている。このような場合は、排気エネルギーを利用して電動機に回生発電を行わせることも可能である。このような電動機付ターボチャージャとしては、特開平8-182382号公報に記載のようなものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電動機付ターボチャージャは、電動機の個体毎の性能差や温度などの環境差によって特性にバラツキが生じる。個体毎の初期性能差は一回補正できればよいが、経年変化による特性の変化への対応も必要である。また、環境差による特性のバラツキは温度などの環境が変化するために一回だけ補正すれば済むというものではない。このような特性差があるので、同一電力を与えたとしても電動機の出力が一定とならずに、同一の過給アシスト量が得られない場合が多い。上述した公報に記載されている電動機付ターボチャージャにおいても、このような点に関する留意はなされていない。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ターボチャージャのタービンを回転駆動させる電動機を有する電動機ターボチャージャにおいて、電動機を制御するための供給電力を学習によって補正し、常に最適な過給圧制御を行うことのできる過給圧制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の過給圧制御装置は、ターボチャージャのコンプレッサを回転させて過給圧を変更し得る電動機と、目標過給圧を決定する目標過給圧決定手段と、実過給圧を検出する実過給圧検出手段と、目標過給圧に対する実過給圧の差と電動機への供給電力との関係を規定した所定の電力決定基準に基づいて電動機への供給電力を決定する供給電力決定手段と、決定された供給電力により電動機を駆動する電動機駆動手段と、電動機への供給電力に対する実際の過給圧変動を学習する学習補正手段とを備えており、学習補正手段は、目標過給圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定の連続期間内で所定の頻度数に達すると、電力決定基準を補正することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の過給圧制御装置において、学習補正手段は、目標過給圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定の頻度数に達すると、電力決定基準に基づく供給電力を補正することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の過給圧制御装置の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の過給圧制御装置を有するエンジン１を図１に示す。
【００１０】
なお、「過給圧」の語は大気圧に対しての差圧を示すものを指す語として用いられる場合がある。一方で、「過給圧」の語は吸気管内の絶対圧力を指す語として用いられる場合もある。以下、両者を明確に分けて説明する必要がある場合は、その指すところが明確となるような説明を行う。例えば、吸気管内圧力を検出する圧力センサの出力に基づいて過給圧制御を行う場合、この圧力センサが大気圧に対する差圧を検出するセンサであれば過給圧制御は大気圧に対する差としての過給圧に基づいて制御されることが容易であるし、圧力センサが絶対圧力を検出するセンサであれば過給圧制御は絶対圧力としての吸気圧に基づいて制御されるのが容易である。
【００１１】
本実施形態で説明するエンジン１は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として図１に示されている。エンジン１は、インジェクタ２によってシリンダ３内のピストン４の上面に燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン１は、成層燃焼が可能であり、いわゆるリーンバーンエンジンである。後述するターボチャージャによってより多くの吸入空気を過給してリーンバーンを行うことによって、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るものである。
【００１２】
エンジン１は、吸気通路５を介してシリンダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、ピストン４の上面に形成された窪みの内部に燃料を噴射して濃い混合気を点火プラグ７近傍に集め、これに点火プラグ７で着火させて燃焼させる。シリンダ３の内部と吸気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって開閉される。吸気通路５上には、上流側からエアクリーナ１０、ターボユニット１１、インタークーラー１２、スロットルバルブ１３などが配置されている。
【００１３】
エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。ターボユニット１１は、吸気通路５と排気通路６との間に配され、過給を行うものである。本実施形態のターボユニット１１においては、タービン側インペラーとコンプレッサ側インペラーとが回転軸で連結されている（以下、この部分を単にタービン／コンプレッサ１１ａと言うこととする）。また、本実施形態のターボチャージャは、タービン／コンプレッサ１１ａの回転軸が出力軸となるように電動機１１ｂが組み込まれている電動機付ターボチャージャである。電動機１１ｂは、交流モータであり、発電機としても機能し得る。ターボユニット１１は、排気エネルギーによってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得るが、電動機１１ｂによってタービン／コンプレッサ１１ａを強制的に駆動することでさらなる過給を行うこともできる。
【００１４】
また、排気エネルギーを利用して、タービン／コンプレッサ１１ａを介して電動機１１ｂを回転させることで回生発電させ、発電された電力を回収することもできる。図示されていないが、電動機１１ｂは、タービン／コンプレッサ１１ａの回転軸に固定されたロータと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部分として有している。吸気通路５上のターボユニット１１の下流側には、ターボユニット１１による過給で圧力上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空冷式インタークーラ１２が配されている。インタークーラー１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向上させる。
【００１５】
インタークーラー１２の下流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されている。本実施形態のスロットルバルブ１３は、いわゆる電子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいてＥＣＵ１６がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたスロットルモータ１７によって開閉される。また、スロットルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ１８も配設されている。
【００１６】
スロットルバルブ１３の下流側には、吸気通路５内の圧力（吸気圧）を検出する圧力センサ１９が配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９はＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６に送出している。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６には、上述したインジェクタ２、点火プラグ７や、電動機１１ｂ、等が接続されており、これらはＥＣＵ１６からの信号によって制御されている。ＥＣＵ１６には、このほかにも、吸気バルブ８の開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング機構２０の油圧や、電動機１１ｂと接続されたコントローラ２１、バッテリ２２なども接続されている。
【００１７】
コントローラ２１は、電動機１１ｂの駆動を制御するだけでなく、電動機１１ｂが回生発電した電力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有している。回生発電による電力は、コントローラ２１によって電圧変換された後にバッテリ２２に充電される。
【００１８】
一方、排気通路６上には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒２３がターボユニット１１の下流側に取り付けられている。そして、排気通路６（ターボユニット１１の上流部）から吸気通路５（圧力センサ１９の下流側に形成されたサージタンク部）にかけて排気ガスを還流させるためのＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)通路２４が配設されている。ＥＧＲ通路２４上には、排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２５が取り付けられている。ＥＧＲバルブ２５の開度制御も上述したＥＣＵ１６によって行われる。
【００１９】
また、エンジン１のクランクシャフト近傍には、エンジン回転数を検出する回転数センサ２６が取り付けられている。さらに、図示されていないが、本実施形態のターボユニット１１は、いわゆるバリアブルノズルターボでもある。バリアブルノズルターボとは、排気側のタービン／コンプレッサ１１ａの外方に位置するノズル部分に複数の可動ベーンを配置し、タービンノズルからタービン／コンプレッサ１１ａに向けて流れる排気流量を可変制御するものである。バリアブルノズルを制御することによって過給圧を変更できる。
【００２０】
バリアブルノズルを駆動するアクチュエータは、ＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６によって制御されている。このバリアブルノズル機構は電動機１１ｂ以外の過給圧変更手段として機能している。電動機１１ｂ以外の過給圧制御手段となり得るものとしては、ここで説明したバリアブルノズル機構の他、タービン容量を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等が挙げられる。また、ＥＣＵ１６が目標過給圧決定手段や供給電力決定手段、学習補正手段として機能している。また、圧力センサ１９が実過給圧検出手段として機能している。
【００２１】
さらに、図示されていないが、排気通路６上には、ターボユニット１１をバイパスする流路も設けられており、この流路上にウェイストゲートバルブが配されている。ウェイストゲートバルブは、過給圧が所定圧力以上となると開かれ、タービン／コンプレッサ１１ａへの排気流量を減じることによって過給圧を制御するものである。本実施形態のウェイストゲートバルブは吸気圧を利用して開閉する受動的なものであるが、ソレノイドバルブなどにしてＥＣＵ１６によって積極的にその開閉を制御しても良い。このような場合は、過給圧を積極的に制御する手段（過給圧制御手段）の一つとなり得る。
【００２２】
上述した電動機１１ｂを用いた過給圧制御の基本部分を説明する。図２に、制御の基本部分のフローチャートを示す。図２に示されるフローチャートの制御は、所定時間毎（例えば、32ms毎）に繰り返し実行されている。
【００２３】
まず、エンジン回転数が回転数センサ２６によって検出されると共に、エンジン負荷が吸入空気量（圧力センサ１９から推定）やスロットル開度（スロットルポジショニングセンサ１８によって検出）から推定される（ステップ２００）。次に、エンジン回転数とエンジン負荷とから、ベース目標過給圧Ｂが算出される（ステップ２０５）。ベース目標過給圧Ｂとは、定常運転時における所定エンジン回転数・所定エンジン負荷のときに予想される過給圧であり、予め実験などによって取得されてＥＣＵ１６内のＲＯＭ内にマップとして格納されている。上述したバリアブルノズルの制御は、このベース目標過給圧Ｂに基づいて行われる。
【００２４】
次に、回転数センサ２６によって検出されたエンジン回転数とアクセルポジショニングセンサ１５によって検出されるアクセル開度とに基づいて、電動機１１ｂによってかさ上げする分の過給圧Ｐを決定する（ステップ２１０）。エンジン回転数とアクセル開度とかさ上げ分の過給圧Ｐとの関係は、予め実験などを通じて決定されており、マップとしてＥＣＵ１６内のＲＯＭに格納されている。このマップを図３に示す。図３に示されるように、ここでは、エンジン回転数が所定回転数以下で、かつ、アクセル開度が所定開度以上である領域が特定運転領域として設定されており、エンジン１の状態がこの特定運転領域内で運転されているときにのみ、上述したかさ上げ過給圧Ｐが正の値として設定され、電動機１１ｂによるアシストが行われる。特定運転領域内でも、より低回転、より大きなアクセル開度となるほどかさ上げ過給圧Ｐが大きくなるようになされている。
【００２５】
エンジン１の状態が特定運転領域外の状態である場合には、上述したかさ上げ過給圧Ｐが０ではなく負の値として設定されることによって電動機１１ｂによるアシストが実質的に禁止されている。かさ上げ過給圧Ｐを負の値として設定することの意味は追って説明する。ステップ２１０の後、ベース目標過給圧Ｂに電動機１１ｂによるかさ上げ分の過給圧Ｐを加えたものを目標過給圧Ｔとして算出する（ステップ２１０）。この目標過給圧Ｔは、電動機１１ｂによる過給制御のために設定される制御上の目標値であり、本来欲しい過給圧と一致しない場合もある。
【００２６】
例えば、図３のマップから分かるように、低回転でアクセル開度が大きいときには、かさ上げ分Ｐが大きく設定され、目標過給圧Ｔは大きく設定される。しかし、このときの目標過給圧Ｔは実際には達成し得ない過給圧となる場合もある。このように目標過給圧Ｔを設定することで、電動機１１ｂによる過給圧のフルアシストが確実に継続して行われるようにすることもできる。特に、かさ上げ分Ｐが正に設定される場合、即ち、積極的に電動機１１ｂによる過給を行うべきと思われる状況では、この目標過給圧Ｔは、かさ上げ分Ｐを介して、本来欲しいと思われる過給圧よりもやや大きめに設定され、電動機１１ｂによる過給が確実に行われるようにされる。
【００２７】
ステップ２１の後、圧力センサ１９によって吸気管内圧力を実過給圧Ｃとして検出し（ステップ２２０）、上述した目標過給圧Ｔと検出した実過給圧Ｃとの差ΔＰを算出する（ステップ２２５）。次に、算出された差ΔＰが０より大きいか否かを判定し（ステップ２３０）、差ΔＰが０以下であれば、電動機１１ｂによるアシストの有無を示すアシストフラグFassistを０にして電動機１１ｂによる過給アシストを行わずに図２のフローチャートを一旦抜ける。ここで、上述したかさ上げ過給分Ｐが正の値であっても、差ΔＰが０以下であれば、電動機１１ｂによる過給は行われない。一方、ステップ２３０が肯定される場合、即ち、差ΔＰが０より大きい場合は、電動機１１ｂによる過給アシストを行うための指示値を差ΔＰに基づいて決定し、この指令値をコントローラ２１に対して出力する（ステップ２３５）。
【００２８】
差ΔＰとコントローラ２１に与える指令値との関係を図４に示す。図４の実線で示されるように、コントローラ２１への指令値は電圧値によって行われる。差ΔＰが大きいほど、大きな電圧値がコントローラ２１に対して送出される。その電圧値の範囲は、ここでは０〜４．３Ｖの範囲である。４．３Ｖの電圧がコントローラ２１に送出されると、コントローラ２１は電動機１１ｂをフル駆動させて過給をフルアシストする。コントローラ２１への指示値の送出後、アシストフラグFassistが１にされ（ステップ２４０）、コントローラ２１が受け取った指示値に基づいて電動機１１ｂが制御される（ステップ２４５）。
【００２９】
本実施形態では、コントローラ２１は、与えられた指示値に基づいて決定される電流を電動機１１ｂに対して送出している。電動機１１ｂは、与えられる電流によって出力トルクを変化させるものであり、送出する電流をを介して制御されている。なお、本実施形態では指示値に基づく電流を電動機１１ｂに与えるだけで電動機１１ｂのフィードバック制御は行われていない。その後は図２のフローチャートの制御が繰り返し行われることで電動機１１ｂに与えられる電流値が変化していくこととなる。ただし、電動機１１ｂのフィードバック制御を行っても良く、例えば、タービン／コンプレッサ１１ａに回転数センサを設け、タービン回転数に基づいて電動機１１ｂに与える電流のフィードバック制御を行うなどしても良い。
【００３０】
このようにして電動機１１ｂで過給することによって、低回転域での過給圧の不足を補って過給圧の立ち上がりを向上させ、ターボユニットによる高出力あるいは高効率化を低回転域から高回転域まで得ることができるようになる。そして、ここでは、バリアブルノズル機構による過給圧制御が、電動機１１ｂによる過給圧制御よりも優先して行われることとなる。このため、二つの過給圧制御に優先順位が設定されているので、両方の過給圧制御が干渉してしまうことがなく、安定した過給圧制御を行うことができる。
【００３１】
さらに、ここでは、バリアブルノズル機構は、ベース目標過給圧Ｂに基づいて制御され、一方、電動機１１ｂはベース目標過給圧Ｂではなく、これにかさ上げ分の過給圧Ｐを加えた目標過給圧Ｔに基づいて制御される。このようにそれぞれの制御が異なる目標（制御マップ）を有している。このため、電動機１１ｂによるアシストが過剰になってしまっても、これとは独立しているもう一つの過給圧制御が働かなくなるようなことはなく、この点からも、両者の過給圧制御が干渉しにくくなっている。なお、本実施形態におけるバリアブルノズル機構による過給圧制御は、実過給圧Ｃとの関係からＰＩＤフィードバック制御等の公知の過給圧制御が行われている。
【００３２】
また、上述したように、ここでは、特定運転領域外のときはかさ上げ過給分Ｐを負の値として設定している。このようにすることで、算出される目標過給圧Ｔがより少なく算出されることとなり、その結果、差ΔＰもより小さく算出されることになる。電動機１１ｂによる過給圧制御を行うか否かは、差ΔＰの大きさに基づいて判定するので、差ΔＰがより小さく算出されるということは、電動機１１ｂによる過給圧制御が行われにくくなるということになる。差ΔＰは、実過給圧Ｃと小さめに算出される目標過給圧Ｔとの差であるので、電動機１１ｂによる過給圧制御の要否を判定する上で、結果的に実過給圧Ｃに対してある程度の変動幅を確保することになる。
【００３３】
このようにすると、外乱などに起因して実過給圧Ｃが変動しただけのような、電動機１１ｂによるアシストを始めたくないような場合に電動機１１ｂによる過給圧が行われにくくなり、過給圧制御を安定して行うことができる。例えば、外乱などで実過給圧Ｃが微小な増減を繰り返して変動するような場合に電動機１１ｂによる過給の開始停止が頻繁に繰り返されてしまうと過給圧制御がかえって荒れてしまう。即ち、電動機１１ｂによる不要な過給圧制御が行われてしまう。そこで、電動機１１ｂによる過給が必要ないと思われるとき（特定運転領域外）のときは、電動機１１ｂによる過給が開始されにくいようにしておくことによって過給圧制御の安定化を図っている。
【００３４】
さらに、電動機１１ｂを発電機として使用すれば、電気エネルギーを回収することも可能となる。電動機１１ｂから電力を回収している間は、電動機１１ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するものとなる。即ち、電動機１１ｂは、それ自身が電気エネルギーを消費してタービン／コンプレッサ１１ａの回転を高回転化させるだけでなく、回生発電を行ってタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止することもでき、電動機１１ｂによるタービン／コンプレッサ１１ａの回転制御（過給圧制御）の制御幅は広い。なお、電動機１１ｂが回転駆動されておらず、かつ、回生発電も行っていない（バッテリ２２と接続されていない）状態では、タービン／コンプレッサ１１ａは排気エネルギーのみによって回転されることとなるが、この場合に電動機１１ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止することはない（コギングトルクは無視できるほどに小さい）。
【００３５】
次に、上述した基本的な過給圧制御を補正・学習する制御について説明する。
【００３６】
既に説明したように、電動機１１ｂは、その個体毎の性能差や温度などの環境差によって特性にバラツキが生じる。これを補正・学習してやることで、より正確な過給圧制御を行うことが可能となる。ここで説明する制御のフローチャートを図５に示す。図５に示されるフローチャートの制御も、図２のフローチャートの制御と並行して同じ所定間隔毎（例えば、32ms毎）に繰り返し実行されている。この制御は、繰り返し行われている基本的制御が、過給圧を低めに制御する傾向となっているのか、高めに制御する傾向となっているかを判定するものである。
【００３７】
そして、何れかの傾向が所定の頻度で発生する場合は、実行されている制御の中で過給圧を補正する。それでもまだ同様の傾向が続き、更なる所定頻度に達するような場合は、この学習を通して電動機１１ｂを駆動する際の基準自体を補正する。図５に示されるように、まず、電動機アシストフラグFassistが１か否か、即ち、その時点で電動機１１ｂによる過給圧制御が行われているか否かを判定する（ステップ５００）。電動機アシストフラグFassistは、図２に示される過給圧の基本制御中で設定される（図２中のステップ２４０，２５０）。電動機１１ｂによる過給圧制御の傾向を見るのであるから、ステップ５００が否定される場合は、そのまま図５に示されるフローチャートを抜ける。
【００３８】
一方、ステップ５００が肯定され、電動機１１ｂによる過給圧制御が行われている場合は、その時点での差ΔＰが所定値α（例えば１０［ｋＰａ］）より大きいか否かを判定する（ステップ５０５）。差ΔＰは、図２のフローチャートのステップ２２５で算出される毎にＥＣＵ１６内のメモリ内に保持・更新されるので、この値を読み出して判断する。差ΔＰは、目標過給圧Ｔと実過給圧Ｃがどの程度乖離しているかを示すものであるので、ステップ５０５が肯定されるということは、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低すぎる（なかなか目標に達しない）傾向があるということである。この場合は、まずカウンタＣｂをクリアし（ステップ５１０）、カウンタＣａを＋１カウントアップする（ステップ５１５）。
【００３９】
カウンタＣａは、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低すぎる状況が発生する頻度をカウントするためのカウンタで、カウンタＣｂは、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが高すぎる状況が発生する頻度をカウントするためのカウンタである。ステップ５１０では、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低すぎる状況であるので、それ以前に目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが高すぎる状況下でカウントアップされていたカウンタＣｂを状況が変わったためクリアしている。
【００４０】
ステップ５１５の後、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低すぎる状況の頻度が高いか否かを、カウンタＣａが４０より大きいか否かで判定している（ステップ５２０）。ステップ５２０が否定される場合は、とりあえずステップ５１５でカウンタＣａをカウントアップしただけで図５のフローチャートを一旦抜ける。しかし、ステップ５２０が肯定される場合は、上述した図２に示される過給圧制御において目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低くなる傾向があると判断できる、即ち、思ったより電動機１１ｂによる過給が効いていないと判断できる。
【００４１】
このような場合は、図２に示される過給圧制御で決定されるコントローラ２１への指令電圧を増やす、即ち、電動機１１ｂに供給する電力を増加させて電動機１１ｂによる過給効果を増強する補正を行う（ステップ５２５）。ここでは、＋０．１［Ｖ］の補正をかけている。なお、上述したようにコントローラ２１への指令電圧値は０〜４．３Ｖの間であるので、補正後の指示電圧が４．３［Ｖ］より大きいか否かを判定し（ステップ５３０）、大きい場合には４．３［Ｖ］にするようにして（ステップ５３５）上限をガードしている。
【００４２】
このように、過給圧制御の中で決定されるコントローラ２１への指令電圧値を補正しても、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低くなる傾向が続くようであると、カウンタＣａはカウントアップされ続ける。ステップ５３０，５３５に続いて、カウンタＣａが１００に達しているか否かを判定し（ステップ５４０）、このように補正を行ってもなお状況が改善されない状況にあるのか否かを判定する。ステップ５４０が否定されるのであれば（カウンタＣａが４０より大きくかつ９９以下である間）、補正を行ってもなお状況が改善されない状況にあるとはまだ判断できないとして図５のフローチャートを一旦抜ける。
【００４３】
しかし、ステップ５４０が肯定されるようであれば（カウンタＣａが１００に達している）、上述したように過給圧制御の中で決定されるコントローラ２１への指令電圧値を補正するだけでは不十分であると判断し、コントローラ２１への指令電圧値を決定するための基準自体を補正する（ステップ５４５）。このことをここでは学習に基づいて補正すると言う。
【００４４】
具体的には、図４に示される差ΔＰとコントローラ２１への指令電圧値との関係を、図４中の実線から点線（Ａ）で示されるように、より電動機１１ｂによる過給効果が顕著となるように補正する。点線（Ａ）で示されるグラフは、実線の一部を上方に所定電圧分平行移動させたものである（ただし上限は４．３Ｖ）。ステップ５４５の後、学習に基づいて基準自体を補正したので、新たに過給圧制御の傾向を見るためにカウンタＣａをクリアして図５に示されるフローチャートを一旦抜ける。
【００４５】
一方、ステップ５０５が否定される場合は、今度はその時点での差ΔＰが所定値β（例えば５［ｋＰａ］）より小さいか否かを判定する（ステップ５５５）。ステップ５５５が肯定されるということは、上述した状況とは反対に、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが近接し過ぎている（電動機１１ｂによる過給の効果が効き過ぎている）傾向があるということである。上述したように、ここでは電動機１１ｂによる過給のために設定される目標過給圧Ｔは、やや大きめになるように設定されているので、実過給圧Ｃがこの目標過給圧Ｔに近接しすぎているのは電動機１１ｂによる過給効果が効き過ぎていると判断できる。即ち、ステップ５０５，５５５の双方が否定される場合（β≦ΔＰ≦α）が、電動機１１ｂによる過給が適切に行われていると判断できる。
【００４６】
このため、ステップ５５５が肯定される場合は、まずカウンタＣａをクリアし（ステップ５６０）、カウンタＣｂを＋１カウントアップする（ステップ５６５）。その後の各ステップは、傾向が逆なだけで上述したステップ５１０〜５５０と同様であるため簡単な説明にとどめる。ステップ５６５の後、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが近接しており、電動機１１ｂによる過給効果が強すぎる状況の頻度が高いか否かを、カウンタＣｂが２０より大きいか否かで判定している（ステップ５７０）。ステップ５７０が否定される場合は、図５のフローチャートを一旦抜ける。しかし、ステップ５７０が肯定される場合は、電動機１１ｂによる過給効果が効き過ぎる状況が継続していると判断できる。
【００４７】
このような場合は、コントローラ２１への指令電圧を減らす、即ち、電動機１１ｂに供給する電力を減少させて電動機１１ｂによる過給効果を抑制する補正を行う（ステップ５７５）。ここでは、−０．０２［Ｖ］の補正をかけている。なお、補正後の指示電圧が０［Ｖ］より小さいか否かを判定し（ステップ５８０）、小さい場合には０［Ｖ］にするようにして（ステップ５８５）下限をガードしている。ステップ５８０，５８５に続いて、カウンタＣｂが１００に達しているか否かを判定し（ステップ５９０）、このように補正を行ってもなお状況が改善されない状況にあるのか否かを判定する。
【００４８】
ステップ５９０が否定されるのであれば（カウンタＣｂが２０より大きくかつ９９以下である間）、補正を行ってもなお状況が改善されない状況にあるとはまだ判断できないとして図５のフローチャートを一旦抜ける。しかし、ステップ５９０が肯定されるようであれば（カウンタＣｂが１００に達している）、過給圧制御の中で決定されるコントローラ２１への指令電圧値を補正するだけでは不十分であると判断し、コントローラ２１への指令電圧値を決定するための基準自体を補正する（ステップ５９５）。
【００４９】
具体的には、図４に示される差ΔＰとコントローラ２１への指令電圧値との関係を、図４中の実線から点線（Ｂ）で示されるように、より電動機１１ｂによる過給効果が抑制されるように補正する。点線（Ｂ）で示されるグラフは、実線の一部を下方に所定電圧分平行移動させたものである（ただし最終的にはその上限は４．３Ｖに達する）。ステップ５９５の後、新たに過給圧制御の傾向を見るためにカウンタＣｂをクリアして図５に示されるフローチャートを一旦抜ける。
【００５０】
なお、ステップ５５５が否定される場合、即ち、差ΔＰが所定の範囲内（所定値β≦ΔＰ≦所定値α）にある場合は、図２のフローチャートの過給圧制御の効果が最適に発揮されていると判断できるので、そのまま図５に示されるフローチャートを抜ける。上述したように、電動機への供給電力を決定するための基準自体を学習を通して補正することによって、常に最適な過給圧制御を行うことができる。
【００５１】
特に、上述したように、目標過給圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定以上である場合にのみ（特に、所定連続期間内で所定以上である場合にのみ）学習による補正が行われるようにし、不必要な学習補正による制御精度悪化を抑制することができる。
【００５２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態では、本発明の過給圧制御装置を直噴ガソリンエンジンに適用したが、直噴でないガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどに適用することも可能である。また、過給圧決定手段や供給電力決定手段などは、単一の部品で構成されなければならないというものではなく、複数の部品（例えば、ＥＣＵ、アクチュエータ、センサ等）によって構成されて構わない。
【００５３】
また、上述した実施形態においては、タービン側インペラとコンプレッサ側インペラとが回転軸で一体化され、両者は必ず一体的に回転するものであった。しかし、例えば、回転軸の途中にクラッチが配されているような形態のタービン／コンプレッサを有するターボチャージャに対しても本発明は適用し得る。この場合、電動機による過給が行われる場合はコンプレッサ側の回転軸が電動機によって回転駆動される状態となっており、電動機による回生発電が行われる場合はタービン側の回転軸と電動機とが連結されている。あるいは、タービン回転駆動用の電動機とコンプレッサ回転駆動用の電動機とが併設される形態なども考えられる。
【００５４】
また、上述した実施形態では、スロットルバルブ１３が電子制御式スロットルバルブであったが、必ずしも電子制御式でなくても良く、アクセルペダルとワイヤーで連結されている通常のスロットルバルブなどの他の形態のスロットルバルブでも良い。さらに、上記実施形態では、ターボチャージャがバリアブルノズル機構を有していたが、必ずこのような機構を有していなければならないということではない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に記載の過給圧制御装置によれば、電動機への供給電力を決定するための基準自体を学習を通して補正することによって、常に最適な過給圧制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過給圧制御装置を有するエンジンの構成を示す構成図である。
【図２】過給圧制御の基本制御を示すフローチャートである。
【図３】電動機による過給圧かさ上げ分を決定するためのマップである。
【図４】電動機のコントローラへの指示値を決定するためのマップである。
【図５】学習補正制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、２…インジェクタ、３…シリンダ、４…ピストン、５…吸気通路、６…排気通路、７…点火プラグ、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、１０…エアクリーナ、１１…ターボユニット、１１ａ…タービン、１１ｂ…電動機、１２…インタークーラー、１３…エアクリーナ、１３…スロットルバルブ、１４…アクセルペダル、１５…アクセルポジショニングセンサ、１６…ＥＣＵ、１７…スロットルモータ、１８…スロットルポジショニングセンサ、１９…圧力センサ、２０…可変バルブタイミング機構、２１…コントローラ、２２…バッテリ、２３…排気浄化触媒、２４…ＥＧＲ通路、２５…ＥＧＲバルブ、２６…回転数センサ。

Claims

ターボチャージャのコンプレッサを回転させて過給圧を変更し得る電動機と、目標過給圧を決定する目標過給圧決定手段と、実過給圧を検出する実過給圧検出手段と、目標過給圧に対する実過給圧の差と前記電動機への供給電力との関係を規定した所定の電力決定基準に基づいて前記電動機への供給電力を決定する供給電力決定手段と、決定された供給電力により前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、前記電動機への供給電力に対する実際の過給圧変動を学習する学習補正手段とを備えており、前記学習補正手段は、目標過給圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定の連続期間内で所定の頻度数に達すると、前記電力決定基準を補正することを特徴とする過給圧制御装置。
前記学習補正手段は、目標過給圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定の頻度数に達すると、前記電力決定基準に基づく前記供給電力を補正することを特徴とする請求項１に記載の過給圧制御装置。