JP3933078B2

JP3933078B2 - Supercharger for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3933078B2
Application number: JP2003095687A
Authority: JP
Inventors: 直輝三嶋; 亮池上; 秀治門岡; 進久保; 元之服部; 聡島田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004301043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は過給機を備えたエンジンの制御装置に関し、特に過給機を迂回するバイパス通路を有し、運転状況に応じてこれらの吸気経路の切り替えを行う制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンのトルクを向上させる方法としてターボチャージャ等の過給機を用いる技術が知られている。
【０００３】
電動機により駆動される過給機と、この過給機を迂回するバイパス通路と、このバイパス通路の開度を調節するバイパス弁を備える過給装置であって、加速等により要求負荷が増大したときには、バイパス通路を閉塞して過給機による過給を行い、定常運転時にはバイパス通路を通してエンジンに吸気を供給する過給システムが特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１-２８０１４５号公報
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムは、前記バイパスバルブの他に、エンジンへ供給する吸気量を調節するためのスロットルバルブを設ける必要がある。したがって、吸気通路に２つのバルブが存在することになり、吸気抵抗の増大、コストの増加、制御の複雑化という問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、吸気抵抗およびコストを低減し、吸気通路の切換と吸入空気量調節の制御の複雑化を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の過給装置は、電動機によって駆動される容積型の電動過給機を吸気通路中に介装し、前記電動過給機の上流に入口、下流に出口を有し、電動過給機を迂回して吸気通路を連通するバイパス通路と、前記バイパス通路の開度を可変にする開閉弁と、機関の要求出力を検出する要求出力検出手段と、前記要求出力に基づいて要求吸入空気量を求める要求吸入空気量算出手段と、前記開閉弁と前記電動過給機の駆動により、前記要求吸入空気量に制御する制御手段と、機関が所定の低負荷時には前記電動過給機の回転を禁止する回転ロック手段と、を有する。
【０００８】
【作用・効果】
本発明によれば、バイパス通路中に介装した開閉弁がバイパス通路の開度調節機能とスロットル機能を兼用するので、開度調節弁とスロットルバルブとを備える過給装置に比べてコストを低減でき、さらに、吸気通路中の吸気抵抗も低減できる。また、低負荷運転時には電動過給機の回転をロックするので、電動過給機の回転による吸気の流入を防止し、吸入空気量を正確に制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本実施形態のシステム構成を表す図である。２３はエンジンであり、３はエンジン２３の排気によって駆動されるターボ過給機である。
【００１１】
ターボ過給機３はコンプレッサー４とタービン５、そしてこれらを接続するシャフト６で構成され、エンジン２３の排気によってタービン５が回転することによって、シャフト６を介してタービン５と接続されるコンプレッサー４が回転して、ターボ過給機３の上流の吸気通路２に設けられたエアフローメータ１を通過した吸気を下流の吸気通路７に圧送する。
【００１２】
ターボ過給機３の下流の吸気通路７にはターボ過給機３で圧縮されて高温になった吸気を冷却するインタークーラー８が設けられる。
【００１３】
吸気通路７はインタークーラー８の下流の分岐点９で吸気通路１０とバイパス通路１１に分岐しており、吸気通路１０には電動過給機１６と電動過給機１６を通過して高温になった吸気を冷却するインタークーラー２０が設けられる。
【００１４】
本実施形態で用いる電動過給機１６は容積型の過給機であり、コンプレッサー１７およびシャフト１９を介してコンプレッサー１７と接続される電動機１８で構成され、電動機１８は電源２７からモーターコントローラー２６を経て供給される電力によって駆動される。なお、電動機１８は発電機能を有し、コンプレッサー１７の回転を電力として回収することが可能である。シャフト１９の近傍には回転数センサー２９を設けて電動過給機１６の回転数を検出する。
【００１５】
バイパス通路１１にはバイパス通路１１の開度を調節する開閉弁１２、開閉弁１２の上流の圧力を検出する圧力センサー１３、下流の圧力を検出する圧力センサー１４が設けられる。圧力センサー１３，１４の検出値はコントロールユニット（ＥＣＵ）２５に読み込まれる。
【００１６】
吸気通路１０とバイパス通路１１は、インタークーラー２０の下流かつ開閉弁１２の下流の合流点１５で合流して吸気通路２１となり、エンジン２３の吸気マニホールド２２に接続している。
【００１７】
ＥＣＵ２５には、上記検出値の他にもアクセル開度センサー３０、エンジン回転数センサー３１の検出値が読み込まれる。アクセル開度センサー３０の検出値からＥＣＵ２５は加速要求の有無を判定し、エンジン回転数センサー３１、回転数センサー２９、圧力センサー１３，１４等の検出値に基づいて、電動過給機１６の駆動および開閉弁１２の開閉を制御する。加速要求の判定は、エンジン回転数毎に前記所定値を定めたテーブルを作成しておき、エンジン回転数センサー３１の検出値によって検索する。なお、制御を簡素化するために予め所定のアクセル開度に相当するしきい値を設けておき、アクセル開度センサー３０の検出値と比較する方法でもよい。
【００１８】
本実施形態では、従来のエンジンにおいて吸気量を調整する為に備えられていたスロットルバルブを備えずに、開閉弁１２と電動過給機１６を関連付けて制御することによって吸気量を調節するもので、これにより、本システムは吸気系路中の吸気抵抗の増大を防止できる。
【００１９】
図２にＥＣＵ２５で実行される電動過給機１６およびバイパス弁１２の制御のフローチャートを示す。
【００２０】
ステップＳ１００でアクセル開度等に基づいて所定の要求出力を超える加速要求の有無の判定を行う。なお、所定の要求出力とは、電動過給機１６による過給を必要とする出力である。
【００２１】
所定の加速要求がある場合は、ステップＳ１０１で電動過給機１６を駆動してステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では図５に示すサブルーチンを実行して吸入空気量の制御を行う。
【００２２】
図５のステップＳ３０１では開閉弁１２を全閉にし、ステップＳ３０２でアクセル開度等から求められる要求吸入空気量に応じて電動過給機１６の回転数を制御することによってエンジン２３に供給する空気量を調節する。本実施形態で使用する電動過給機は容積型であるので、一回転あたりに圧送する空気量が一定であり、回転数を制御することによって空気量調節が可能である。
【００２３】
ステップＳ１００で加速要求がなかった場合にはステップＳ１０３に進み、電動過給機１６を駆動しない（ＯＦＦ）で、ステップＳ１０４でアクセル開度、吸入空気量、エンジン２３の吸入負圧によって回転する電動過給機１６の回転数に応じて開閉弁１２の開度を決定して、ステップＳ１０５に進む。エンジン２３の要求吸入空気量、すなわち目標吸入空気量は、原則として、アクセル開度とエンジン回転数に基づいてＥＣＵ２５で算出され、エアフローメータ１で測定される実際の吸入空気量がこの目標吸入空気量と一致するように、前記実際の吸入空気量から電動過給機１６を通る空気量を差し引いた空気量が流れる開閉弁１２の開度を決定する。
【００２４】
ステップＳ１０５ではステップＳ１０４で定めた開閉弁１２の開度が所定開度以下であるか否かの判定を行う。ここで用いる所定開度について図４を用いて説明する。
【００２５】
図４はエンジン回転数とエンジントルクのテーブルであり、実線Ｂは開閉弁１２が全開のときのエンジントルクを表している。本実施形態では、エンジン２３のトルクが実線Ａで示した所定トルク以下（斜線で示した領域Ｃ）の場合に電動過給機１６の回転を禁止（ロック）することとし、エンジントルクが所定トルク（実線Ａ）になるときの開閉弁１２の開度を所定開度とする。
【００２６】
所定開度以下である場合はステップＳ１０６に進み、後述するサブルーチンにしたがって電動過給機１６の回転をロックする。所定開度以上である場合はステップＳ１０７に進む。
【００２７】
ステップＳ１０７では電動過給機１６を回転自由にし、エンジン２３の吸入負圧によって回転する電動過給機１６の回転数に応じて開閉弁１２の開度を制御することによってエンジン２３に供給する空気量を調節する。
【００２８】
ここで、ステップＳ１０６で行う電動過給機１６の回転ロックについて図３を用いて説明する。
【００２９】
図３はステップＳ１０５で行う制御のサブルーチンである。ステップＳ２０１で電動過給機１６の回転数が所定回転数以下であるか否かの判定を行い、所定回転数以下である場合にはステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２でモーターコントローラー２６は電動機１８に電動過給機１６駆動時とは逆相の電流を流し、吸入負圧による電動過給機１６の回転に制動をかける（逆相制動モード）。そしてステップＳ２０３で電動過給機１６の回転をロックし、開閉弁１２の開度制御のみでエンジン２３に供給する空気量を調節する。
【００３０】
ステップＳ２０１で電動過給機１６の回転数が所定回転数より大きい場合にはステップＳ２０４に進み、電動機１８を発電機として機能させて電動過給機１６の回転エネルギーを電力として回収し（回生制動モード）、再びステップＳ２０１に戻り上記制御を繰り返す。電動過給機１６の回転数が所定回転数まで低下したらステップＳ２０２に進み、逆相制動モードにする。
【００３１】
これにより電動過給機１６の回転数が高い場合にも大きな逆相電流を流す必要がなく、さらに所定回転数に下がるまでの電動過給機１６の回転エネルギーを電力として回収できる。
【００３２】
以上により、本実施形態では開閉弁１２が吸気系路の切換とエンジン２３に供給する空気量の制御を兼用するので、吸気経路中の弁の数が一つで済み、吸気抵抗の低減およびコストの低減が可能である。
【００３３】
電動過給機１６が停止かつ開閉弁１２が所定開度以下、つまりエンジン２３が低負荷運転時には電動過給機１６の回転をロックするので、電動過給機１６の回転による吸気の流入を防止し、吸入空気量を正確に制御することが可能である。
【００３４】
電動過給機１６の回転をロックする際に、所定回転数よりも高い場合には回生制動モードに切り替えて回転数を低下させるので、エネルギーを回収することができ、かつ、回転をロックさせるための逆相電流も小さくすることが可能である。
【００３５】
開閉弁１２から吸気マニホールド２２までの吸気通路２１には吸気抵抗となるものがないので、開閉弁１２から吸気マニホールド２２までの距離をできるだけ短くすれば過給の過渡応答性を向上することが可能である。
【００３６】
ターボ過給機３の下流かつ分岐点９の上流にインタークーラー８を設け、電動過給機１６の下流かつ合流点１５の上流にインタークーラー２０を設けたので、電動過給機１６駆動時には電動過給機１６を通過する空気をエンタークーラー８で冷却し、電動過給機１６通過後にもインタークーラー２０で冷却することによってエンジン２３に供給される空気の酸素密度を高めて、高トルクを得ることが可能である。また、電動過給機１６停止時には、ターボ過給機３通過後の空気をインタークーラー８で冷却した後にインタークーラー２０を通過しないので、インタークーラー２０を通過することによる圧力損失を防止できる。
【００３７】
なお、図７に示したシステム構成図のように、インタークーラー８を分岐点９の下流かつ電動過給機１６の上流の吸気通路７に設け、インタークーラー２０を合流点１５の下流の吸気通路２１に設けても冷却効果は同様である。
【００３８】
また、電動過給機１６の回転をロックする方法は、前述した電動機１８に逆相電流を流す方法以外に、機械的なロック手段、例えばシャフト１９と係合してシャフト１９を回転不可能に固定する装置を用いる方法も考えられる。
【００３９】
第２実施形態について図８を用いて説明する。
【００４０】
図８は第２実施形態のシステム構成を表している。第１実施形態との違いはインタークーラー８、２０の配置のみであり、本実施形態ではターボ過給機３の下流かつ分岐点９の上流の吸気通路７にインタークーラー８を配置し、合流点１５の下流の吸気通路２１にインタークーラー２０を配置している。
【００４１】
これにより、本実施形態では電動過給機１６の駆動、停止にかかわらず吸気がインタークーラー８、２０を通過することになるので、第１実施形態と同等の冷却性能を確保した場合でも個々のインタークーラーを小型化することが可能となり、車載レイアウトの自由度が増す。
【００４２】
開閉弁１２の制御は基本的に第１実施形態と同様であるが、図２のステップＳ１０２で行う制御が異なる。
【００４３】
図６にステップＳ１０２で行う制御のフローチャートを示す。ステップＳ１０１で電動過給機を駆動したら、ステップＳ４０１で一定時間経過後に開閉弁１２を全閉にする。そしてステップＳ４０２で電動過給機１６の回転数を制御することで吸入空気量を制御する。
【００４４】
前記一定時間は、電動過給機１６が駆動開始から過給可能な回転数に達するまでの時間を予め測定して決定する。電動過給機１６の回転数が十分に高くなっていないときに開閉弁１２を全閉にすると、エンジン２３に供給される空気量が急激に減少し、トルク変動によるショックを生じるが、本実施形態では電動過給機１６が過給可能な回転数に達するまではバイパス通路１１からも空気を供給するので、前述したトルク変動によるショックを防止できる。
【００４５】
以上により、本実施形態では第１実施形態と同様の効果に加え、２つのインタークーラーを直列に配置するので、個々のインタークーラーの容量を小さくすることが可能となり、車載時のレイアウトの自由度が増す。
【００４６】
加速要求を検出して電動過給機１６を駆動するときに、電動過給機１６が過給可能な回転数に達するまで開閉弁１２を開いているので、エンジン２３のトルク変動によるショックを防止することが可能となる。
【００４７】
なお、図９に示すように、インタークーラー８を開閉弁１２の上流かつ分基点９の下流のバイパス通路１１に配置して、インタークーラー２０を電動過給機１６の下流かつ合流点１５の上流の吸気通路１０に配置すると、インタークーラー８はターボ過給機３を通過した空気だけを冷却し、インタークーラー２０は電動過給機１６を通過した空気だけを冷却することになるので、それぞれのインタークーラーを小型化することが可能となり、車載時のレイアウトの自由度が増す。
【００４８】
第３実施形態について図１０を用いて説明する。
【００４９】
本実施形態の構成は、第１実施形態の構成からターボ過給機３およびターボ過給機３下流のインタークーラー８を除いたものであり、エアフローメータ１の下流で吸気通路２が吸気通路１０とバイパス通路１１に分岐している。分岐点９より下流は図１に示した第１実施形態と同じ構成である。
【００５０】
電動過給機１６および開閉弁１２の制御も第１実施形態と基本的に同様である。ただし、図２のステップＳ１０２で実行するサブルーチンは図１１に示す通りである。
【００５１】
図１１のステップＳ５０１ではエアフローメータ１を通過する空気量Ｑａと吸気通路１０を通過する空気量ＱｓをＥＣＵ２５に読み込む。
【００５２】
ステップＳ５０２では、エアフローメータ１を通過する空気量Ｑａと吸気通路１０を通過する空気量Ｑｓとが等しくなったときに開閉弁１２を全閉にする。これはエアフローメータ１を通過する空気量Ｑａと吸気通路１０を通過する空気量Ｑｓが等しいときには、バイパス通路１１に空気が流れていないので、開閉弁１２を全閉にしてもエンジン２３に供給する空気量が変化せず、トルク変動によるショックの発生を防止できるからである。
【００５３】
ステップＳ５０３ではエンジン２３の要求吸入空気量に応じて電動過給機１６の回転速度を制御する。
【００５４】
以上により、本実施形態では第１実施形態と同様に、開閉弁１２が吸気系路の切換とエンジン２３に供給する空気量の制御を兼用するので、吸気経路中の弁の数が一つで済み、吸気抵抗の低減およびコストの低減が可能である。
【００５５】
電動過給機１６が停止かつ開閉弁１２が所定開度以下、つまりエンジン２３が低負荷運転時には電動過給機１６の回転をロックするので、電動過給機１６の回転による吸気の流入を防止できる。
【００５６】
電動過給機１６の回転をロックする際に、所定回転数よりも高い場合には回生制動モードに切り替えて回転数を低下させるので、エネルギーを回収することができ、回転をロックさせるための逆相電流も小さくすることが可能である。
【００５７】
また、第２実施形態と同様に、加速要求を検出して電動過給機１６を駆動したときに、電動過給機１６が過給可能な回転速度に達するまで開閉弁１２を開いているので、エンジン２３のトルク変動によるショックを防止することが可能となる。
【００５８】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のシステム構成を表す図である。
【図２】第１実施形態の電動過給機およびバイパス弁の制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態の電動過給機の回転ロック制御のフローチャートである。
【図４】電動過給機の回転ロック領域を表す図である。
【図５】第１実施形態の電動過給機駆動開始時の制御のサブルーチンである。
【図６】第２実施形態の電動過給機駆動開始時の制御のサブルーチンである。
【図７】第１実施形態のインタークーラーの配置が異なるシステム構成図である。
【図８】第２実施形態のシステム構成を表す図である。
【図９】第２実施形態のインタークーラーの配置が異なるシステム構成図である。
【図１０】第３実施形態のシステム構成を表す図である。
【図１１】第３実施形態の電動過給機駆動開始時の制御のサブルーチンである。
【符号の説明】
１エアフローメータ
２吸気通路
３ターボ過給機
４ターボ過給機のコンプレッサー
５タービン
６シャフト
７吸気通路
８インタークーラー
９分岐点
１０吸気通路
１１バイパス通路
１２開閉弁
１３圧力センサー（上流側）
１４圧力センサー（下流側）
１５合流点
１６電動過給機
１７電動過給機のコンプレッサー
１８電動機
１９シャフト
２０インタークーラー
２１吸気通路
２２吸気マニホールド
２３エンジン
２４排気マニホールド
２５コントロールユニット（ＥＣＵ）
２６モーターコントローラー
２７電源
２８排気通路
２９回転速度センサー
３０アクセル開度センサー
３１エンジン回転数センサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an engine provided with a supercharger, and more particularly to a control device that has a bypass passage that bypasses the supercharger and switches these intake paths in accordance with operating conditions.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique using a supercharger such as a turbocharger is known as a method for improving engine torque.
[0003]
A turbocharger comprising a supercharger driven by an electric motor, a bypass passage that bypasses the supercharger, and a bypass valve that adjusts the opening degree of the bypass passage, when the required load increases due to acceleration or the like Patent Document 1 discloses a supercharging system that closes a bypass passage, performs supercharging by a supercharger, and supplies intake air to the engine through the bypass passage during normal operation.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-280145
[Problems to be solved by the present invention]
However, in the system described in Patent Document 1, it is necessary to provide a throttle valve for adjusting the amount of intake air supplied to the engine in addition to the bypass valve. Therefore, there are two valves in the intake passage, and there are problems of increased intake resistance, increased cost, and complicated control.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce intake resistance and cost, and to prevent complicated control of intake passage switching and intake air amount adjustment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The supercharger of the present invention includes a positive displacement supercharger driven by an electric motor in an intake passage, and has an inlet upstream and an outlet downstream of the electric supercharger. A bypass passage that bypasses the intake passage and communicates with the intake passage, an on-off valve that makes the opening degree of the bypass passage variable, a required output detection means that detects a required output of the engine, and a required intake air amount based on the required output Required intake air amount calculating means for determining the required intake air amount by driving the on-off valve and the electric supercharger, and rotation of the electric supercharger when the engine is at a predetermined low load. Rotation lock means forbidden .
[0008]
[Action / Effect]
According to the present invention, since the on-off valve interposed in the bypass passage serves both as the opening adjustment function and the throttle function of the bypass passage, the cost is reduced as compared with the supercharging device including the opening adjustment valve and the throttle valve. In addition, the intake resistance in the intake passage can be reduced. In addition, since the rotation of the electric supercharger is locked during low load operation, the intake air flow due to the rotation of the electric supercharger can be prevented and the intake air amount can be accurately controlled.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a diagram showing the system configuration of this embodiment. Reference numeral 23 is an engine, and 3 is a turbocharger driven by exhaust of the engine 23.
[0011]
The turbocharger 3 includes a compressor 4, a turbine 5, and a shaft 6 that connects them. When the turbine 5 is rotated by exhaust of the engine 23, the compressor 4 that is connected to the turbine 5 via the shaft 6 is The air that has been rotated and passed through the air flow meter 1 provided in the intake passage 2 upstream of the turbocharger 3 is pumped to the intake passage 7 downstream.
[0012]
An intake air passage 7 downstream of the turbocharger 3 is provided with an intercooler 8 that cools the intake air that has been compressed by the turbocharger 3 and has reached a high temperature.
[0013]
The intake passage 7 is branched into an intake passage 10 and a bypass passage 11 at a branch point 9 downstream of the intercooler 8, and the intake passage 10 becomes hot after passing through the electric supercharger 16 and the electric supercharger 16. An intercooler 20 that cools the intake air is provided.
[0014]
The electric supercharger 16 used in the present embodiment is a positive displacement supercharger, and includes a compressor 17 and an electric motor 18 connected to the compressor 17 via a shaft 19. The electric motor 18 receives a motor controller 26 from a power source 27. It is driven by the electric power supplied through it. The electric motor 18 has a power generation function and can recover the rotation of the compressor 17 as electric power. A rotation speed sensor 29 is provided in the vicinity of the shaft 19 to detect the rotation speed of the electric supercharger 16.
[0015]
The bypass passage 11 is provided with an opening / closing valve 12 for adjusting the opening degree of the bypass passage 11, a pressure sensor 13 for detecting the pressure upstream of the opening / closing valve 12, and a pressure sensor 14 for detecting the downstream pressure. Detection values of the pressure sensors 13 and 14 are read into a control unit (ECU) 25.
[0016]
The intake passage 10 and the bypass passage 11 merge at a junction 15 downstream of the intercooler 20 and downstream of the on-off valve 12 to form an intake passage 21 and are connected to an intake manifold 22 of the engine 23.
[0017]
In addition to the above detection values, the ECU 25 reads the detection values of the accelerator opening sensor 30 and the engine speed sensor 31. The ECU 25 determines whether or not there is an acceleration request from the detected value of the accelerator opening sensor 30, and drives the electric supercharger 16 based on the detected values of the engine speed sensor 31, the speed sensor 29, the pressure sensors 13, 14 and the like. And the opening / closing of the on-off valve 12 is controlled. The determination of the acceleration request is made by creating a table in which the predetermined value is determined for each engine speed, and searching based on the detection value of the engine speed sensor 31. In order to simplify the control, a method may be used in which a threshold value corresponding to a predetermined accelerator opening is provided in advance and compared with a detection value of the accelerator opening sensor 30.
[0018]
In the present embodiment, the intake air amount is adjusted by associating and controlling the on-off valve 12 and the electric supercharger 16 without providing the throttle valve provided for adjusting the intake air amount in the conventional engine. As a result, the present system can prevent an increase in intake resistance in the intake path.
[0019]
FIG. 2 shows a flowchart of control of the electric supercharger 16 and the bypass valve 12 executed by the ECU 25.
[0020]
In step S100, it is determined whether or not there is an acceleration request exceeding a predetermined required output based on the accelerator opening or the like. The predetermined required output is an output that requires supercharging by the electric supercharger 16.
[0021]
If there is a predetermined acceleration request, the electric supercharger 16 is driven in step S101 and the process proceeds to step S102. In step S102, the subroutine shown in FIG. 5 is executed to control the intake air amount.
[0022]
In step S301 in FIG. 5, the on-off valve 12 is fully closed, and the air supplied to the engine 23 is controlled by controlling the rotational speed of the electric supercharger 16 according to the required intake air amount obtained from the accelerator opening degree in step S302. Adjust the amount. Since the electric supercharger used in the present embodiment is a positive displacement type, the amount of air pumped per rotation is constant, and the amount of air can be adjusted by controlling the number of rotations.
[0023]
If there is no acceleration request in step S100, the process proceeds to step S103, and the electric supercharger 16 is not driven (OFF), and in step S104, the electric motor is rotated by the accelerator opening, the intake air amount, and the intake negative pressure of the engine 23. The opening degree of the on-off valve 12 is determined according to the rotational speed of the supercharger 16, and the process proceeds to step S105. The required intake air amount of the engine 23, that is, the target intake air amount, is calculated by the ECU 25 based on the accelerator opening and the engine speed in principle, and the actual intake air amount measured by the air flow meter 1 is the target intake air amount. The opening degree of the on-off valve 12 through which the air amount obtained by subtracting the air amount passing through the electric supercharger 16 from the actual intake air amount is determined so as to coincide with the amount.
[0024]
In step S105, it is determined whether or not the opening degree of the on-off valve 12 determined in step S104 is equal to or less than a predetermined opening degree. The predetermined opening used here will be described with reference to FIG.
[0025]
FIG. 4 is a table of engine speed and engine torque, and a solid line B represents the engine torque when the on-off valve 12 is fully open. In the present embodiment, when the torque of the engine 23 is equal to or less than the predetermined torque indicated by the solid line A (region C indicated by the oblique lines), the rotation of the electric supercharger 16 is prohibited (locked), and the engine torque is determined to be the predetermined torque. Let the opening degree of the on-off valve 12 when it becomes (solid line A) be a predetermined opening degree.
[0026]
If it is less than the predetermined opening, the process proceeds to step S106, and the rotation of the electric supercharger 16 is locked according to a subroutine to be described later. If it is equal to or greater than the predetermined opening, the process proceeds to step S107.
[0027]
In step S107, the electric supercharger 16 is freely rotated, and the air supplied to the engine 23 is controlled by controlling the opening degree of the on-off valve 12 in accordance with the rotational speed of the electric supercharger 16 rotated by the suction negative pressure of the engine 23. Adjust the amount.
[0028]
Here, the rotation lock of the electric supercharger 16 performed in step S106 will be described with reference to FIG.
[0029]
FIG. 3 shows a control subroutine performed in step S105. In step S201, it is determined whether or not the rotational speed of the electric supercharger 16 is equal to or lower than a predetermined rotational speed. If the rotational speed is equal to or lower than the predetermined rotational speed, the process proceeds to step S202. In step S202, the motor controller 26 applies a current in the opposite phase to that when the electric supercharger 16 is driven to the electric motor 18, and brakes the rotation of the electric supercharger 16 due to the suction negative pressure (reverse phase braking mode). In step S203, the rotation of the electric supercharger 16 is locked, and the amount of air supplied to the engine 23 is adjusted only by opening control of the on-off valve 12.
[0030]
If the rotational speed of the electric supercharger 16 is larger than the predetermined rotational speed in step S201, the process proceeds to step S204, where the electric motor 18 is caused to function as a generator and the rotational energy of the electric supercharger 16 is recovered as electric power (regenerative braking). Mode), returning to step S201 again and repeating the above control. When the rotational speed of the electric supercharger 16 decreases to a predetermined rotational speed, the process proceeds to step S202, and the reverse phase braking mode is set.
[0031]
Thereby, even when the rotational speed of the electric supercharger 16 is high, it is not necessary to flow a large negative phase current, and the rotational energy of the electric supercharger 16 until the rotational speed is decreased to a predetermined rotational speed can be recovered as electric power.
[0032]
As described above, in the present embodiment, the on-off valve 12 combines the switching of the intake path and the control of the amount of air supplied to the engine 23, so that only one valve is required in the intake path, reducing the intake resistance and cost. Can be reduced.
[0033]
When the electric supercharger 16 is stopped and the on-off valve 12 is below a predetermined opening, that is, when the engine 23 is operating at a low load, the rotation of the electric supercharger 16 is locked, so that inflow of intake air due to rotation of the electric supercharger 16 is prevented In addition, the intake air amount can be accurately controlled.
[0034]
When the rotation of the electric supercharger 16 is locked, if it is higher than the predetermined rotation number, the regenerative braking mode is switched to lower the rotation number, so that energy can be recovered and the rotation can be locked. It is also possible to reduce the negative phase current.
[0035]
Since there is no intake resistance in the intake passage 21 from the on-off valve 12 to the intake manifold 22, it is possible to improve the transient response of supercharging if the distance from the on-off valve 12 to the intake manifold 22 is made as short as possible. It is.
[0036]
Since the intercooler 8 is provided downstream of the turbocharger 3 and upstream of the branching point 9 and the intercooler 20 is provided downstream of the electric supercharger 16 and upstream of the junction 15, the electric supercharger 16 is driven when the electric supercharger 16 is driven. It is possible to increase the oxygen density of the air supplied to the engine 23 and obtain high torque by cooling the air passing through the machine 16 with the enter cooler 8 and cooling with the intercooler 20 even after passing through the electric supercharger 16. It is. Further, when the electric supercharger 16 is stopped, the air after passing through the turbocharger 3 is cooled by the intercooler 8 and does not pass through the intercooler 20, so that pressure loss due to passing through the intercooler 20 can be prevented.
[0037]
As shown in the system configuration diagram of FIG. 7, the intercooler 8 is provided in the intake passage 7 downstream of the branch point 9 and upstream of the electric supercharger 16, and the intercooler 20 is provided in the intake passage 21 downstream of the junction 15. Even if provided, the cooling effect is the same.
[0038]
Further, the method of locking the rotation of the electric supercharger 16 is not limited to the method of applying a reverse-phase current to the electric motor 18 described above, and is engaged with a mechanical locking means, for example, the shaft 19 so that the shaft 19 cannot be rotated. A method using a fixing device is also conceivable.
[0039]
A second embodiment will be described with reference to FIG.
[0040]
FIG. 8 shows the system configuration of the second embodiment. The only difference from the first embodiment is the arrangement of the intercoolers 8 and 20. In this embodiment, the intercooler 8 is arranged in the intake passage 7 downstream of the turbocharger 3 and upstream of the branch point 9. An intercooler 20 is disposed in the downstream intake passage 21.
[0041]
As a result, in this embodiment, the intake air passes through the intercoolers 8 and 20 regardless of whether the electric supercharger 16 is driven or stopped. Therefore, even when the cooling performance equivalent to that of the first embodiment is ensured, each intercooler Can be miniaturized, and the degree of freedom of in-vehicle layout increases.
[0042]
The control of the on-off valve 12 is basically the same as in the first embodiment, but the control performed in step S102 in FIG. 2 is different.
[0043]
FIG. 6 shows a flowchart of the control performed in step S102. When the electric supercharger is driven in step S101, the on-off valve 12 is fully closed after a predetermined time has elapsed in step S401. In step S402, the intake air amount is controlled by controlling the rotational speed of the electric supercharger 16.
[0044]
The predetermined time is determined by measuring in advance the time required for the electric supercharger 16 to reach a superchargeable rotational speed from the start of driving. If the open / close valve 12 is fully closed when the rotational speed of the electric supercharger 16 is not sufficiently high, the amount of air supplied to the engine 23 is drastically reduced and a shock due to torque fluctuation occurs. In the embodiment, air is also supplied from the bypass passage 11 until the rotational speed at which the electric supercharger 16 can be supercharged is reached, so that the aforementioned shock due to torque fluctuation can be prevented.
[0045]
As described above, in the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the two intercoolers are arranged in series, so that the capacity of each intercooler can be reduced, and the degree of freedom of the layout in the vehicle increases. .
[0046]
When the acceleration request is detected and the electric supercharger 16 is driven, the on-off valve 12 is opened until the electric supercharger 16 reaches a revolving speed at which the electric supercharger 16 can be supercharged. It becomes possible to do.
[0047]
As shown in FIG. 9, the intercooler 8 is disposed in the bypass passage 11 upstream of the on-off valve 12 and downstream of the branching base point 9, and the intercooler 20 is intake air downstream of the electric supercharger 16 and upstream of the junction 15. When arranged in the passage 10, the intercooler 8 cools only the air that has passed through the turbocharger 3, and the intercooler 20 cools only the air that has passed through the electric supercharger 16, so each intercooler is downsized. This makes it possible to increase the degree of freedom of layout when mounted on a vehicle.
[0048]
A third embodiment will be described with reference to FIG.
[0049]
The configuration of the present embodiment is obtained by removing the turbocharger 3 and the intercooler 8 downstream of the turbocharger 3 from the configuration of the first embodiment, and the intake passage 2 is connected to the intake passage 10 downstream of the air flow meter 1. Branches to the bypass passage 11. The downstream of the branch point 9 has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
[0050]
The control of the electric supercharger 16 and the on-off valve 12 is basically the same as in the first embodiment. However, the subroutine executed in step S102 of FIG. 2 is as shown in FIG.
[0051]
In step S501 of FIG. 11, the air amount Qa passing through the air flow meter 1 and the air amount Qs passing through the intake passage 10 are read into the ECU 25.
[0052]
In step S502, the on-off valve 12 is fully closed when the air amount Qa passing through the air flow meter 1 and the air amount Qs passing through the intake passage 10 become equal. This is because when the amount of air Qa passing through the air flow meter 1 and the amount of air Qs passing through the intake passage 10 are equal, air does not flow through the bypass passage 11 and is supplied to the engine 23 even if the on-off valve 12 is fully closed. This is because the amount of air does not change and the occurrence of shock due to torque fluctuation can be prevented.
[0053]
In step S503, the rotational speed of the electric supercharger 16 is controlled according to the required intake air amount of the engine 23.
[0054]
As described above, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the on-off valve 12 combines the switching of the intake system path and the control of the amount of air supplied to the engine 23, so the number of valves in the intake path is one. It is possible to reduce intake resistance and cost.
[0055]
When the electric supercharger 16 is stopped and the on-off valve 12 is below a predetermined opening, that is, when the engine 23 is operating at a low load, the rotation of the electric supercharger 16 is locked, so that inflow of intake air due to rotation of the electric supercharger 16 is prevented it can.
[0056]
When the rotation of the electric supercharger 16 is locked, if the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed, the regenerative braking mode is switched to lower the rotation speed, so that the energy can be recovered and the reverse for locking the rotation. The phase current can also be reduced.
[0057]
Similarly to the second embodiment, when the acceleration request is detected and the electric supercharger 16 is driven, the on-off valve 12 is opened until the electric supercharger 16 reaches a rotation speed at which supercharging is possible. Thus, it is possible to prevent a shock due to torque fluctuation of the engine 23.
[0058]
In addition, this invention is not necessarily limited to said embodiment, It cannot be overemphasized that a various change can be made within the range of the technical idea as described in a claim.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control flowchart of the electric supercharger and the bypass valve according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart of rotation lock control of the electric supercharger according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a rotation lock region of the electric supercharger.
FIG. 5 is a control subroutine at the start of driving the electric supercharger according to the first embodiment.
FIG. 6 is a control subroutine at the start of driving the electric supercharger according to the second embodiment.
FIG. 7 is a system configuration diagram in which the arrangement of the intercoolers of the first embodiment is different.
FIG. 8 is a diagram illustrating a system configuration of a second embodiment.
FIG. 9 is a system configuration diagram in which the arrangement of the intercoolers of the second embodiment is different.
FIG. 10 is a diagram illustrating a system configuration of a third embodiment.
FIG. 11 is a control subroutine at the start of driving the electric supercharger according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airflow meter 2 Intake passage 3 Turbocharger 4 Turbocharger compressor 5 Turbine 6 Shaft 7 Intake passage 8 Intercooler 9 Branch point 10 Intake passage 11 Bypass passage 12 On-off valve 13 Pressure sensor (upstream side)
14 Pressure sensor (downstream side)
15 Junction 16 Electric supercharger 17 Electric supercharger compressor 18 Electric motor 19 Shaft 20 Intercooler 21 Intake passage 22 Intake manifold 23 Engine 24 Exhaust manifold 25 Control unit (ECU)
26 Motor controller 27 Power supply 28 Exhaust passage 29 Rotational speed sensor 30 Accelerator opening sensor 31 Engine speed sensor

Claims

A positive displacement electric supercharger driven by an electric motor is interposed in the intake passage,
A bypass passage having an inlet upstream of the electric supercharger and an outlet downstream, and bypassing the electric supercharger and communicating the intake passage;
An on-off valve that makes the opening of the bypass passage variable;
Requested output detecting means for detecting the requested output of the engine;
A required intake air amount calculating means for obtaining a required intake air amount based on the required output;
Control means for controlling the required intake air amount by driving the on-off valve and the electric supercharger;
Rotation lock means for prohibiting rotation of the electric supercharger when the engine is at a predetermined low load;
A supercharging device for an internal combustion engine, comprising:

The control device drives the electric supercharger when the acceleration request exceeds a predetermined required output of the engine and fully closes the on-off valve, and drives the electric supercharger when a non-acceleration request other than the acceleration request is made. The supercharging device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the on-off valve is driven to control the required intake air amount.

The supercharging device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control means fully closes the on-off valve after a predetermined time has elapsed after driving the electric supercharger at the time of the acceleration request.

When the non-acceleration request is made, the control means controls the opening / closing valve so that the total amount of air passing through the electric supercharger and the amount of air passing through the opening / closing valve becomes a target intake air amount determined according to the required output. The supercharging device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the opening degree is controlled.

The supercharging device for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the rotation lock unit prohibits rotation of the electric supercharger by causing a reverse phase current to flow through the electric motor.

The electric supercharger has a regenerative power generation function, and the rotation lock means regeneratively brakes until the electric motor is reduced to a predetermined rotation speed, and locks the rotation by supplying a reverse phase current when the rotation speed is lower than the predetermined rotation speed. The supercharging device for an internal combustion engine according to claim 5 .

The supercharger for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6 , wherein a turbocharger is disposed in an intake passage upstream from an inlet of the bypass passage.