JP4230000B2 - Turbocharger control device for internal combustion engine - Google Patents

Turbocharger control device for internal combustion engine Download PDF

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  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のターボチャージャ制御装置に係り、特に、電子制御スロットルボディと電動−発電機を備えたターボチャージャとを有するエンジン制御システムに用いるに好適な内燃機関のターボチャージャ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ターボチャージャの回転軸に電動−発電機を取付け、エンジンの運転状態に応じて、電動−発電機を電動機若しくは発電機として動作させる電動ー発電機を備えたターボチャージャが開発されている。電動−発電機を電動機として動作させることにより、ターボチャージャの過給を助勢して過給効果を向上させ、また、発電機として動作させることにより、ターボチャージャに供給される排気ガスのエネルギーを電力として回収する。
【０００３】
かかる電動−発電機を制御するための内燃機関のターボチャージャ制御装置としては、例えば、特開平１−１１７９３３号公報に記載されているように、アクセルペダルの踏込速度や踏込量、エンジン回転数などに基づいて電動機への通電電流を制御するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のターボチャージャ制御装置においては、アクセルペダルと機械的に連動するスロットルバルブを用いている。従って、アクセルペダルの踏込速度が早いが、アクセルペダルの踏込量がスロットルバルブが全開とならないような踏込量である場合には、従来のターボチャージャ制御装置は、電動−発電機が電動機と作動させ、ターボチャージャにより過給するが、スロットルバルブは全開となっていないため、スロットルバルブが空気抵抗となり、充分な過給圧が得られず、運転性が向上しないという第１の問題があった。
【０００５】
また、電動−発電機を電動機として用いるためには、バッテリーから電動−発電機に電流を通電する必要があるが、電動機として用いるためには大電流を必要とする。しかしながら、従来のターボチャージャ制御装置においては、電動−発電機への通電電流については留意していないため、バッテリーの寿命を短く（バッテリー上がり）という第２の問題もあった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、運転者のアクセルペダルの操作に応じた過給圧が得られ、運転性の向上した内燃機関のターボチャージャ制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、電動−発電機を備えたターボチャージャを用いる場合にも、バッテリーの寿命の改善された内燃機関のターボチャージャ制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、電動―発電機を備えたターボチャージャとアクセルペダルの開度に応じてスロットルバルブの開度を制御可能な電子制御スロットルボディと、前記アクセルペダルの開度の変化量に応じて、前記スロットルバルブの開き方と前記電動−発電機への通電電流を制御する制御手段と、バッテリーの充放電状態を監視する監視手段を備え、前記制御手段は、上記アクセルペダルの開度の変化量が大きいときは、上記アクセルペダルの開度を上記スロットルバルブの開度が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダルの開度に対して上記スロットバルブの開度を速く、しかも、大きく開くと共に、上記アクセルペダル開度と通電電流が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダル開度の変化量に対して上記通電電流を急激に増加するように制御し、また、前記制御手段は、前記監視手段により監視された放電状態により、放電電流が所定値よりも大きい場合には、アクセルペダル開度（θ APS) の変化量（θ APS ／ｄｔ）に対して上記電動−発電機への通電電流をゆっくり増加するように制御し、さらに、前記制御手段は、上記アクセルペダルの開度の変化量が小さいときは、上記アクセルペダルの開度を上記スロットルバルブの開度が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダルの開度に対して上記スロットバルブの開度を遅く開くと共に、上記アクセルペダル開度と通電電流が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダル開度の変化量に対して上記通電電流をゆっくりと増加するように制御するようにしたものである。
かかる構成により、アクセルペダルの踏込速度に応じて、スロットルバルブ及び電動機の通電電流を制御して、運転者の意図に応じたエンジンレスポンスを得られ、運転性が向上し得るものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１３を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を備えたエンジン制御システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を備えたエンジン制御システムの全体構成を示すシステム構成図である。
【００１３】
電動−発電機を備えたターボチャージャ１０は、吸気管ＩＰと排気管ＥＰとの間に配置されている。ターボチャージャ１０の詳細構成については、図２を用いて後述するが、排気管ＥＰ中に配置されたタービンホイール１０Ｔと、吸気管ＩＰ中に配置されたコンプレッサインペラ１０Ｃは、シャフト１０Ｓに固定されている。また、シャフト１０Ｓには、電動−発電機１０ＭＧが備えられている。タービンホイール１０Ｔは、排気管ＥＰ中を排出される排気ガスによって回転され、その回転力はシャフト１０Ｓを介してコンプレッサインペラ１０Ｃに伝達される。コンプレッサインペラ１０Ｃは、吸気管ＩＰ中に流入する吸入空気を圧縮して過給する。過給された空気は、インタークーラーＩＣによって冷却され、エンジンのシリンダ内への充填効率を向上させる。
【００１４】
電子制御スロットルボディ（ＥＴＢ）２０は、吸気管ＩＰ中に配置されている。電子制御スロットルボディ２０の詳細構成については、図３を用いて後述するが、吸気管ＩＰ中に回動可能に支持されたスロットルバルブ２０Ｖと、スロットルバルブ２０Ｖを回動するモータ２０Ｍと、スロットルバルブ２０Ｖの開度を検出するスロットルセンサ２０Ｓを備えている。スロットルバルブ２０Ｖは、モータ２０Ｍによって回動されるとともに、スロットルバルブ２０Ｖの開度は、スロットルセンサ２０Ｓによって検出される。
【００１５】
また、エンジン３０の上流側の吸気管ＩＰ中には、燃料噴射弁３０が配置されており、エンジン３０のシリンダに燃料を供給する。エンジン３０のシリンダの上部には、点火プラグ３４が配置され、イグニッションコイル３６からの高電圧が点火プラグ３４に供給されて、シリンダ内の燃料と空気の混合気に火花を飛ばして、爆発燃焼させる。クランク角センサ３８は、エンジン３０の気筒判別と回転数の検出を行う。
【００１６】
さらに、吸気管ＩＰ中には、吸入空気量を検出するエアーフローメータ４０が配置されている。また、吸気管ＩＰ中であって、スロットルバルブ２０Ｖの下流には、吸気圧を検出する圧力センサ５０が配置されている。
また、アクセルペダル６０の開度を検出するペダル開度センサ６２を備えている。
【００１７】
エンジンコントロールユニット１００には、エンジン３０に吸入される空気量を検出するエアフローセンサ４０の空気流量検出信号や、アクセルペダル６０の開度を検出するペダル開度センサ６２からのアクセルペダル開度信号や、スロットルバルブ２０Ｖの開度を検出するスロットルセンサ２０Ｓからのスロットルバルブ開度信号や、エンジン３０の気筒判別と回転数を検出するためのクランク角度センサ３８の信号など入力する。エンジンコントロールユニット１００は、これらの信号を基に、燃料量，点火時期と出力タイミング及びスロットルバルブ２０Ｖの開度などを演算処理を行い、それぞれ関係するアクチュエータに信号を出力する。なお、エンジンコントロールユニット１００の構成については、図４を用いて後述する。
【００１８】
電動―発電機コントロールユニット２００は、エンジンコントロールユニット１００からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、電動―発電機１０ＭＧへ信号を出力する。電動―発電機コントロールユニット２００は、電動―発電機１０ＭＧにバッテリーＢＡＴから通電電流を供給して、電動−発電機１０ＭＧを電動機として作動させたり、電動−発電機１０ＭＧを発電機として作動させたときに発電機からの発電電流によってバッテリーＢＡＴを充電するように、コントロールを行うものである。なお、バッテリーＢＡＴと電動−発電機コントロールユニット２００の間には、バッテリーＢＡＴが放電状態にあるか充電状態にあるかを監視する放電状態監視センサ７０が配置されており、このセンサ７０の出力は電動−発電機コントロールユニット２００に入力するようになっているが、この機能については、後述する第２の実施形態において説明する。
【００１９】
次に、図２を用いて、本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いるターボチャージャの構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いるターボチャージャの構成を示す断面図である。
【００２０】
ターボチャージャ１０は、エンジン３０に吸入される空気を過給するものであり、図示するように、タービン部，軸受け部，電動―発電機部及びコンプレッサ部から構成されている。
タービン部は、シャフト１０Ｓに固定されたタービンホイール１０Ｔと、ケーシング１２とから構成されている。軸受け部は、ラジアルメタル１４と、スラストメタル１６などで構成されている。電動−発電機１０ＭＧは、シャフト１０Ｓに固定され、シャフト１０Ｓとともに回転可能な界磁ロータＲＯと、ターボチャージャ１０のケーシングに固定されたステータＳＴなどで構成されている。ステータＳＴは、図１に示したように、電動−発電機コントロールユニット２００に接続されており、電動−発電機コントロールユニット２００によって制御され、バッテリーから通電電流を流されて電動−発電機１０ＭＧを電動機として作動させたり、電動−発電機１０ＭＧを発電機として作動させたときの発電電流によってバッテリーを充電したりする。コンプレッサ部は、シャフト１０Ｓに固定されたコンプレッサインペラ１０Ｃと、ケーシング１８等で構成されている。
【００２１】
次に、図３を用いて、本実施形態に用いる電子制御スロットルボディの構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に用いる電子制御スロットルボディの構成を示す平面図である。
【００２２】
電子制御スロットルボディ２０は、スロットルバルブ２０Ｖと、スロットルバルブ２０Ｖを駆動するためのモーター２０Ｍと、モータ２０Ｍとスロットルバルブ２０Ｖを連結するギア等を収納するギアボックス２０Ｇで構成されている。スロットルバルブ２０Ｖの開度を検出するスロットルセンサ２０Ｓは、ギアボックス２０Ｇ内に収納されている。図１に示したエンジンコントロールユニット１００からの信号がモータ２０Ｍに入力され、スロットルバルブ２０Ｖを開閉する。スロットルバルブ２０Ｖの開度は、スロットルセンサ２０Ｓによって検出され、エンジンコントロールユニット１００に取り込まれる。
【００２３】
次に、図４を用いて、本実施形態に用いるエンジンコントロールユニットの構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に用いるエンジンコントロールユニットの構成を示す平面図である。
【００２４】
エンジンコントロールユニット１００は、入力回路１１０と、Ａ／Ｄ変換部１２０と、中央演算部（ＣＰＵ）１３０と、ＲＯＭ１４０と、ＲＡＭ１５０及び、出力回路１６０を含んだ構成となっている。
入力回路１９１は、入力信号ＩＮ（例えば、図１に示したエアフローセンサ４０，クランク角センサ３８，スロットル開度センサ２０Ｓ，ペダル開度センサ６２や圧力センサ５０等からの信号）が入力され、入力信号ＩＮからノイズ成分の除去等を行い、Ａ／Ｄ変換部１２０に出力する。Ａ／Ｄ変換部１２０は、入力回路１１０から入力した信号をＡ／Ｄ変換し、中央演算部１３０に出力する。
【００２５】
中央演算部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１２０によるＡ／Ｄ変換結果を取り込み、ＲＯＭ１４０に記憶された所定のプログラムを実行することによって、各制御及び診断等を実行する機能を備えている。
なお、演算結果及びＡ／Ｄ変換結果は、ＲＡＭ１５０に一時保管されると共に、演算結果は出力回路１６０を通じて制御出力信号１７０として出力され、燃料噴射弁３２等の制御に用いられる。また、入力信号ＩＮの内、図１に示したクランク角センサ３８，ペダル開度センサ６２や圧力センサ５０等からの信号は、電動−発電機コントロールユニット２００にも供給される。
【００２６】
なお、電動−発電機コントロールユニット２００も、エンジンコントロールユニット１００と同様なハード構成を有している。
【００２７】
次に、図５〜図１４を用いて、本実施形態による電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの動作について説明する。
最初に、図５を用いて、本実施形態による電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの機能構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの機能構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２８】
エンジンコントロールユニット１００は、ペダルセンサ変化量（θAPS/ｄｔ）算出手段１００Ａと、スロットルバルブ開度（θTh）選択手段１００Ｂと、スロットル開度決定手段１００Ｃとを備えている。エンジンコントロールユニット１００は、図１に示したペダル開度センサ６２が出力するアクセルペダル６０の開度に応じたアクセルペダル開度信号（θAPS）に基づいて、電子制御スロットルボディ（ＥＴＢ）２０のスロットルバルブの開度を制御する。
【００２９】
電動−発電機コントロールユニット２００は、通電電流決定手段２００Ａと、通電電流補正手段２００Ｂとを備えている。電動−発電機コントロールユニット２００は、ペダルセンサ変化量算出手段１００Ａが出力するアクセルペダル開度信号（θAPS）の変化量信号（θAPS／ｄｔ）に基づいて、ターボチャージャ１０の電動−発電機部１０ＭＧを電動機として作動するための通電電流を制御する。
【００３０】
最初に、エンジンコントロールユニット１００の動作について説明する。
エンジンコントロールユニット１００のペダルセンサ変化量算出手段１００Ａは、図１に示したペダル開度センサ６２が出力するアクセルペダル６０の開度に応じたアクセルペダル開度信号（θAPS）に基づいて、この開度信号（θAPS）単位時間当たり変化量（θAPS／ｄｔ）を算出し、スロットルバルブ開度選択手段１００Ｂ及び電動−発電機コントロールユニット２００の通電電流決定手段２００Ａに出力する。
【００３１】
スロットルバルブ開度選択手段１００Ｂは、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）に基づいて、電子制御スロットルボディ（ＥＴＢ）２０のスロットルバルブ２０Ｖの開きパターンを選択して、スロットル開度決定手段１００Ｃ及び電動−発電機コントロールユニット２００の通電電流補正手段２００Ｂに選択されたパターンを出力する。
【００３２】
ここで、図６を用いて、スロットルバルブの開きパターンについて説明する。図６は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いるエンジンコントロールユニットのスロットルバルブ開度選択手段が選択する開きパターンの説明図である。
【００３３】
スロットルバルブの開きパターンとは、図６に示すように、アクセルペダルの開度（θAPS）（横軸）に対するスロットルバルブの開度（θTh）（縦軸）の関係である。図６に示したパターンＡは、アクセルペダルの開度とスロットルバルブの開度が直線比例関係にあるものである。パターンＢは、アクセルペダルの開度に対してスロットルバルブの開度を速く開くようにしたものである。パターンＣは、アクセルペダルの開度に対してスロットルバルブの開度を遅く開くようにしたものである。
【００３４】
スロットルバルブ開度選択手段１００Ｂは、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）に基づいて、加速の程度を判断し、パターンＡ〜Ｃのいずれかを選択する。すなわち、通常加速時にはパターンＡを選択し、急加速時にはパターンＢを選択し、緩加速時にはパターンＣを原則的に選択する。
【００３５】
これらのスロットルバルブの開きパターンは、予めＲＯＭに記憶されている。スロットル開度決定手段１００Ｃは、スロットルバルブ開度選択手段１００Ｂによって選択されたパターンに応じて、ＲＯＭからアクセルペダルの開度に対するスロットルバルブの開度のパターンを読み出すとともに、ペダル開度センサ６２から入力したアクセルペダル開度信号（θAPS）に対するスロットルバルブの開度となる信号を、電子制御スロットルボディ２０のモータ１８に出力する。
【００３６】
以上の動作によって、エンジンコントロールユニット１００は、アクセルペダル開度（θAPS）の変化量（θAPS／ｄｔ）に応じて制御パターンを変えて、アクセルペダル開度（θAPS）に応じてスロットルバルブの開度を制御する。
【００３７】
次に、電動−発電機コントロールユニット２００の動作について説明する。
通電電流決定手段２００Ａは、スロットルバルブ開度選択手段１００Ｂからパターン信号を受け、スロットルバルブの開き方に対応した電動機への通電電流を決定する。即ち、急加速，通常加速，緩加速のそれぞれについて、ペダルセンサ変化量（θAPS／ｄｔ）に対する通電電流（Ａ）を決定する。
【００３８】
ここで、図７を用いて、ペダルセンサ変化量（θAPS／ｄｔ）に対する通電電流（Ａ）の関係について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる電動−発電機コントロールユニットの通電電流決定手段が決定する通電電流の各パターンの説明図である。
【００３９】
図中、Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、図６に示したパターンＡ（通常加速），Ｂ（急加速），Ｃ（緩加速）に対応するものである。図７に示したパターンＡは、アクセルペダル開度の変化量と通電電流が直線比例関係にあるものである。パターンＢは、アクセルペダル開度の変化量に対して通電電流を急激に増加するようにしたものである。パターンＣは、アクセルペダル開度の変化量に対して通電電流をゆっくりと増加させるようにしたものである。
【００４０】
通常はパターンＡを用い、急加速時にはパターンＢを使用し、緩加速時にはパターンＣを原則的に使用するものである。これらのパターンは、予めＲＯＭに記憶させておくものである。
【００４１】
通電電流決定手段２００Ａは、スロットルバルブ開度選択手段１００Ｂによって選択されたパターンに応じて、ＲＯＭからアクセルペダル開度の変化量に対する通電電流のパターンを読み出すとともに、ペダルセンサ変化量算出手段１００Ａから入力したアクセルペダル開度信号（θAPS）の変化量（θAPS／ｄｔ）に対する通電電流を、通電電流補正手段２００Ｂに出力する。
【００４２】
通電電流補正手段２００Ｂは、通電電流決定手段２００Ａによって決定された通電電流に対して、エンジン回転数と負荷値で補正を加え、補正された通電電流を電動機１０ＭＧに印加する。
【００４３】
ここで、図８を用いて、エンジン回転数による補正係数（ＫNe）について説明し、図９を用いて、負荷値による補正係数（ＫLo）について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる通電電流補正手段におけるエンジン回転数による補正係数（ＫNe）の説明図であり、図９は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる通電電流補正手段における負荷値による補正係数（ＫLo）の説明図である。
【００４４】
エンジン回転数に対する補正係数（ＫNe）は、使用されるターボチャージャと電動機の特性から決定される。即ち、ターボチャージャーは、高回転域で加給効果が得られるものが一般的であるが、低回転域で加給効果が得られるものなどもある。例えば、高回転域で加給効果があるターボチャージャに対して電動機を低回転域で作動させることにより、低回転域から高回転まで加給効果を得られるようになる。
【００４５】
例えば、図８に示すエンジン回転数に対する補正係数（ＫNe）は、ターボチャージャと電動機の組合せにおいて、過給効果が得られるのがおよそ３５００ｒ／ｍｉｎの場合のものである。従って、エンジン回転数が３０００ｒ／ｍｉｎまでの過給効果の得られる領域では補正係数（ＫNe）を１．０としている。また、エンジン回転数が４５００ｒ／ｍｉｎより上では、補正係数（ＫNe）を０．２として、電力消費を低減するようにしている。また、３０００ｒ／ｍｉｎから４５００ｒ／ｍｉｎまでの範囲では、補正係数（ＫNe）は、１．０から０．２まで順次減少するようにしている。
【００４６】
なお、図８に示した例では、４５００ｒ／ｍｉｎ以上の補正係数（ＫNe）を０．２としているが、これは、０．０にしてもよいものである。要するに、加給効果が得られるエンジン回転数の領域では、補正係数（ＫNe）は、１．０とし、それ以外の領域では、１．０より小さくすることにより、無駄な通電を回避して、電力消費を低減する。
【００４７】
負荷値による補正係数（ＫLo）は、図９に示すように、負荷の小さい領域は、１．０として電動機による過給効果を速く得るようにし、負荷が大きくなるにつれてタービンを充分回すだけの排気ガスの量が選られること及び電力消費の観点から１．０以下とするようにしている。
【００４８】
なお、負荷値とは、基本パルス幅Ｔｐ（吸入空気量／エンジン回転数）、ブースト（吸気管圧力）などの呼称である。従って、負荷値は、エンジン制御システムによって選択できるものである。
【００４９】
次に、図１０を用いて、急加速時のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡのタイミングチャートについて説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置における急加速時のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡの変化を示すタイミングチャートである。
【００５０】
例えば、時間０ｓにおいてアクセルペダル開度が０度であり、時間０．１ｓまでに最大アクセルペダル開度（θAPS(max)）となるように、アクセルペダルが踏み込まれたものとする。その後も、アクセルペダル開度は、最大開度に保持されている。
【００５１】
このような加速は、急加速時に該当するものであり、図５において説明したスロットルバルブ開度選択手段１００Ｂは、ペダルセンサ変化量（θAPS／ｄｔ）に基づいて急加速であると判断し、パターンＢを選択する。スロットル開度決定手段１００Ｃは、図６に示したパターンＢに従って、アクセルペダルの開度（θAPS）に対してスロットルバルブの開度（θTh）を速く開くようにする。また、通電電流決定手段２００Ａは、図７に示したパターンＢに従って、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）に対して通電電流（ＡＡ）を急激に増加するようにする。なお、この時点では、エンジンの回転数は低いため、通電電流補正手段の補正係数Ｋは、１．０である。
【００５２】
アクセルペダル開度θAPSに対してスロットル開度θThが速く、しかも大きく開かれている。従って、従来システムのようにスロットルバルブが吸気抵抗となることがなくなり、電動機で過給された空気はスムースに効率良く、エンジンに供給されるものである。
【００５３】
ここで、図１１を用いて、実車を用いてテストした結果について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いた加速時のテスト結果を示す図であり、図１１（Ａ）は、エンジン回転数の変化を示し、図１１（Ｂ）は、ブースト圧の変化を示している。
【００５４】
図１１において、実線は、本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いない場合の特性を示しており、一点鎖線は本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いた場合の特性を示している。
【００５５】
図から明らかのようにブースト圧力は、本実施形態を用いることにより、立ち上がりが速く、しかも高い圧力が得られている。従って、エンジン回転数の立ち上がりが速く、効果のあることが確認できた。
【００５６】
次に、図１２を用いて、緩加速時のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡのタイミングチャートについて説明する。
図１２は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置における緩加速時のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡの変化を示すタイミングチャートである。
【００５７】
例えば、図１２を図１０と比較すると理解されるように、時間０ｓにおいてアクセルペダル開度が０度であり、時間０．２ｓまでに最大アクセルペダル開度（θAPS(max)）よりも小さな開度となるように、アクセルペダルが踏み込まれたものとする。
【００５８】
このような加速は、緩加速時に該当するものであり、図５において説明したスロットルバルブ開度選択手段１００Ｂは、ペダルセンサ変化量（θAPS／ｄｔ）に基づいて緩加速であると判断し、パターンＣを選択する。スロットル開度決定手段１００Ｃは、図６に示したパターンＣに従って、アクセルペダルの開度（θAPS）に対してスロットルバルブの開度（θTh）を緩やかに開くようにする。また、通電電流決定手段２００Ａは、図７に示したパターンＢに従って、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）に対して通電電流（Ａ）をゆっくりと増加するようにする。なお、この時点では、エンジンの回転数は低いため、通電電流補正手段の補正係数Ｋは、１．０である。
【００５９】
緩加速時は、アクセルペダル開度θAPSに対してスロットル開度θThを若干大きく開き、スロットルバルブのみで空気量を多く供給している。従って、通電電流ＡＡは多く必要としないことから、図に示した挙動となる。また、通電電流を少な目にすることにより、バッテリーの充放電収支を改善することができる。
【００６０】
ここで、図１３を用いて、本実施形態によるターボチャージャの定常性能について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置の定常性能を示す図であり、図１３（Ａ）は、軸トルクを示し、図１３（Ｂ）は、ブースト（吸気管）圧力を、それぞれエンジン回転数を横軸に示している。
【００６１】
実線で示した性能が電動機なしの性能であり、一点鎖線が、本実施形態による電動−発電機を備えたターボチャージャを用いた場合の性能である。電動機を使用することにより３５００ｒ／ｍｉｎまでの低回転領域において、性能，即ち、出力，運転性が改善できることが分かる。
なお、３５００ｒ／ｍｉｎ以上でも電動機による過給効果を得るためには、さらに大きな電動機を使用することで対応可能である。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、アクセルペダルの開き方に応じてスロットルバルブと電動―発電機を制御することできる。
【００６３】
アクセルペダルを速く踏むことは、ドライバーが速い加速を要求している時であり、この時はスロットルバルブをアクセルペダルよりも速く、しかも大きく開いてやる（吸気抵抗の減少）とともに、電動機への通電を早く大きくすることにより、充分な過給圧を得ることができ、運転性が向上するものである。また、緩加速時には電動機に減少した通電（アクセルペダル開度よりも若干大きく開くこと及びスロットルバルブでの抵抗が減少した分）をしてやること運転性を向上できる。
【００６４】
以下、図１４〜図１７を用いて、本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置の構成について説明する。
本実施形態は、さらに、バッテリーの寿命を改善するためにバッテリーの充放電収支を考慮して、スロットルバルブの開度及び電動機への通電電流を制御するようにしているものである。
【００６５】
なお、本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を備えたエンジン制御システムの全体構成については、図１に示したものと同様であるが、本実施形態においては、図１に示した放電状態監視センサ７０を用いている。放電状態監視センサ７０は、バッテリーＢＡＴが充電状態にあるか放電状態にあるかを監視して、その検出結果を電動−発電機コントロールユニット２００に出力する。また、本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いるターボチャージャの構成については、図２に示したものと同様であり、本実施形態に用いる電子制御スロットルボディの構成については、図３に示したものと同様であり、本実施形態に用いるエンジンコントロールユニットの構成については、図４に示したものと同様である。
【００６６】
次に、図１４〜図１７を用いて、本実施形態による電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの動作について説明する。
最初に、図１４を用いて、本実施形態による電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの機能構成について説明する。
図１４は、本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの機能構成を示すブロック図である。なお、図５と同一符号は、同一部分を示している。
【００６７】
エンジンコントロールユニット１００’は、ペダルセンサ変化量（θAPS/ｄｔ）算出手段１００Ａと、パターン選択手段１００Ｂ’と、スロットル開度決定手段１００Ｃと、放電電流検出判断手段１００Ｄを備えている。エンジンコントロールユニット１００’は、図１に示したペダル開度センサ６２が出力するアクセルペダル６０の開度に応じたアクセルペダル開度信号（θAPS）及び図１に示した放電状態監視センサ７０から入力する放電電流（ＤＡ）の情報に基づいて、電子制御スロットルボディ（ＥＴＢ）２０のスロットルバルブの開度を制御する。
【００６８】
電動−発電機コントロールユニット２００’は、通電電流決定手段２００Ａを備えている。なお、図５に示した通電電流補正手段２００Ｂを備えるようにしてもよいものである。電動−発電機コントロールユニット２００’は、ペダルセンサ変化量算出手段１００Ａが出力するアクセルペダル開度信号（θAPS）の変化量信号（θAPS／ｄｔ）に基づいて、ターボチャージャ１０の電動−発電機部１０ＭＧを電動機として作動するための通電電流を制御する。
【００６９】
最初に、エンジンコントロールユニット１００’の動作について説明する。
エンジンコントロールユニット１００’のペダルセンサ変化量算出手段１００Ａは、図５において説明したものと同様であり、図１に示したペダル開度センサ６２が出力するアクセルペダル６０の開度に応じたアクセルペダル開度信号（θAPS）に基づいて、この開度信号（θAPS）単位時間当たり変化量（θAPS／ｄｔ）を算出し、パターン選択手段１００Ｂ’及び電動−発電機コントロールユニット２００’の通電電流決定手段２００Ａに出力する。
【００７０】
放電電流検出判断手段１００Ｄは、図１に示した放電状態監視センサ７０から入力する放電電流（ＤＡ）の情報に基づいて、バッテリーからの放電電流が所定値よりも小さいか大きいかを判断する。放電状態監視センサ７０は、バッテリーが放電しているか充電しているかを監視しており、放電電流検出判断手段１００Ｄは、所定のタイミング（例えば、０．７ｓ毎）に放電状態監視センサ７０の出力を取り込み、放電状態である場合には放電カウンタを＋１し、充電カウンタを−１する。また、充電状態である場合には、充電カウンタを＋１し、放電カウンタを−１する。そして、所定時間（例えば、数十ｓ）後に、充電カウンタと放電カウンタのカウント値の差分をとることにより、この差分の値が所定値より大きいか小さいかで放電状態の程度の判定を行う。また、放電電流を直接所定時間の間監視して、放電電流が所定値よりも小さいか大きいかを判断するようにしてもよいものである。
【００７１】
パターン選択手段１００Ｂ’は、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）及び放電状態に基づいて、スロットルバルブの開きパターン及び通電電流の通電パターンを選択して、スロットル開度決定手段１００Ｃ及び電動−発電機コントロールユニット２００’の通電電流補正手段２００Ｂに選択されたパターンをそれぞれ出力する。
【００７２】
スロットルバルブの開きパターンは、図６において説明したものと同様であり、アクセルペダルの開度とスロットルバルブの開度が直線比例関係にあるパターンＡと、アクセルペダルの開度に対してスロットルバルブの開度を速く開くようにしたパターンＢと、アクセルペダルの開度に対してスロットルバルブの開度を遅く開くようにしたパターンＣがある。
【００７３】
パターン選択手段１００Ｂ’は、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）に基づいて、加速の程度を判断する。そして、スロットル開度検出手段１００Ｃに出力するパターンは、通常加速時にはパターンＡを選択し、急加速時にはパターンＢを選択し、緩加速時にはパターンＣを原則的に選択する。また、パターン選択手段１００Ｂ’は、放電電流検出判断手段１００Ｄからの信号によって、通電電流決定手段２００Ａに出力するパターンを選択するが、この点の詳細については後述する。
【００７４】
スロットル開度決定手段１００Ｃは、パターン選択手段１００Ｂ’によって選択されたパターンに応じて、ＲＯＭからアクセルペダルの開度に対するスロットルバルブの開度のパターンを読み出すとともに、ペダル開度センサ６２から入力したアクセルペダル開度信号（θAPS）に対するスロットルバルブの開度となる信号を、電子制御スロットルボディ２０のモータ１８に出力する。
【００７５】
以上の動作によって、エンジンコントロールユニット１００’は、アクセルペダル開度（θAPS）の変化量（θAPS／ｄｔ）に応じて制御パターンを変えて、アクセルペダル開度（θAPS）に応じてスロットルバルブの開度を制御する。
【００７６】
次に、 電動−発電機コントロールユニット２００’の動作について説明する。
通電電流決定手段２００Ａは、パターン選択手段１００Ｂ’からパターン信号を受け、放電電流に応じた電動機への通電電流を決定する。ペダルセンサ変化量（θAPS／ｄｔ）に対する通電電流（Ａ）の関係については、図７を用いて説明したとおりである。図７のパターンＡは、アクセルペダル開度の変化量と通電電流が直線比例関係にあるものであり、パターンＢは、アクセルペダル開度の変化量に対して通電電流を急激に増加するようにしたものであり、パターンＣは、アクセルペダル開度の変化量に対して通電電流をゆっくりと増加させるようにしたものである。
【００７７】
急加速時には、スロットル開度決定手段１００Ｃのパターンは、パターンＢに選択されている。そして、このときの放電電流（ＤＡ）が所定値よりも小さい場合には、図５に示した実施形態と同様にして図７のパターンＢを選択するが、放電電流（ＤＡ）が所定値よりも大きい場合には、図７のパターンＣを選択する。即ち、放電状態にあるときは、電動機への通電量を少な目にするようにして、充放電収支が悪化するのを防止するようにする。通常加速時であっても、放電電流（ＤＡ）が所定値よりも大きい場合には、図７のパターンＣを選択する。
【００７８】
即ち、充電状態のときは、図５の実施形態と同様にスロットル開度と電動機の通電電流のパターンを同じものとするが、放電電流（ＤＡ）が所定値よりも大きい場合には、図７のパターンＣを選択することによって、充放電収支が悪化するのを防止するようにしている。
【００７９】
通電電流決定手段２００Ａは、パターン選択手段１００Ｂ’によって選択されたパターンに応じて、ＲＯＭからアクセルペダル開度の変化量に対する通電電流のパターンを読み出すとともに、ペダルセンサ変化量算出手段１００Ａから入力したアクセルペダル開度信号（θAPS）の変化量（θAPS／ｄｔ）に対する通電電流を、電動機１０ＭＧに出力する。
【００８０】
次に、図１５を用いて、急加速時で、しかも、放電電流が所定値よりも大きい場合のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡのタイミングチャートについて説明する。
図１５は、本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置における急加速時で、しかも、放電電流が所定値よりも大きい場合のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡの変化を示すタイミングチャートである。
【００８１】
例えば、時間０ｓにおいてアクセルペダル開度が０度であり、時間０．１ｓまでに最大アクセルペダル開度（θAPS(max)）となるように、アクセルペダルが踏み込まれたものとする。その後も、アクセルペダル開度は、最大開度に保持されている。
【００８２】
このような加速は、急加速時に該当するものであり、図５において説明したパターン選択手段１００Ｂ’は、ペダルセンサ変化量（θAPS／ｄｔ）に基づいて急加速であると判断し、パターンＢを選択する。スロットル開度決定手段１００Ｃは、図６に示したパターンＢに従って、アクセルペダルの開度（θAPS）に対してスロットルバルブの開度（θTh）を速く開くようにする。
【００８３】
また、パターン選択手段１００Ｂ’は、放電電流検出判断手段１００Ｄからの信号に基づいて、放電電流（ＤＡ）が所定値より大きいものとすると、パターンＣを選択する。通電電流決定手段２００Ａは、図７に示したパターンＣに従って、アクセルペダル開度の変化量（θAPS／ｄｔ）に対して通電電流（ＡＡ）をゆっくりと増加するようにする。
【００８４】
アクセルペダル開度θAPSに対してスロットル開度θThが速く、しかも大きく開かれている。従って、従来システムのようにスロットルバルブが吸気抵抗となることがなくなり、電動機で過給された空気はスムースに効率良く、エンジンに供給されるものである。また、通電電流は制限されているため、放電状態であっても無理に電動機に通電することがないため、充放電収支を改善することができる。
【００８５】
ここで、図１６を用いて、実車を用いてテストした結果について説明する。
図１６は、本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いた加速時のテスト結果を示す図であり、図１６（Ａ）は、エンジン回転数の変化を示し、図１６（Ｂ）は、ブースト圧の変化を示している。
【００８６】
図１６において、実線は、本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いない場合の特性を示しており、一点鎖線は本実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いた場合の特性を示している。
【００８７】
図から明らかのようにブースト圧力は、本実施形態を用いることにより、立ち上がりが速く、しかも高い圧力が得られている。従って、エンジン回転数の立ち上がりが速く、効果のあることが確認できた。なお、図１１と比較すると明らかなように、ブースト圧の立ち上がりは若干遅くなり、エンジン回転数の立ち上がりも若干遅くなっているが、実線で示した電動機を用いない場合よりそれぞれ立ち上がりは改善されている。
【００８８】
次に、図１７を用いて、バッテリーの充放電収支について説明する。
図１７は、本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置のバッテリーの充放電収支の説明図である。
【００８９】
電動―発電機なしのターボチャージャ付きエンジンにおける充放電収支を１００％とすると、本実施形態による電動―発電機を備えたターボチャージャを用いて、放電状態時の通電量を制限する制御を行った結果の充放電収支は、９５％であり、バッテリーの寿命に影響を与えないレベルであることを確認できた。
【００９０】
なお、図５に示した電動―発電機を備えたターボチャージャを用いて、放電状態の監視を行わない場合の充放電収支は、８９％であり、これに比べて充放電収支が改善されている。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態によれば、アクセルペダルの開き方に応じてスロットルバルブと電動―発電機を制御することできる。
【００９２】
アクセルペダルを速く踏むことは、ドライバーが速い加速を要求している時であり、この時はスロットルバルブをアクセルペダルよりも速く、しかも大きく開いてやる（吸気抵抗の減少）とともに、電動機への通電を早く大きくすることにより、充分な過給圧を得ることができ、運転性が向上するものである。また、緩加速時には電動機に減少した通電（アクセルペダル開度よりも若干大きく開くこと及びスロットルバルブでの抵抗が減少した分）をしてやること運転性を向上できる。
【００９３】
また、放電状態にあるときは、電動機への通電量を制限するようにしたので、バッテリーの充放電収支を改善することができる。
【００９４】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関のターボチャージャ制御装置において、運転者のアクセルペダルの操作に応じた過給圧が得られ、運転性が向上するものである。
【００９５】
また、本発明によれば、内燃機関のターボチャージャ制御装置において、電動−発電機を備えたターボチャージャを用いる場合にも、バッテリーの寿命を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を備えたエンジン制御システムの全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いるターボチャージャの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いる電子制御スロットルボディの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いるエンジンコントロールユニットの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの機能構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いるエンジンコントロールユニットのスロットルバルブ開度選択手段が選択する開きパターンの説明図である。
【図７】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる電動−発電機コントロールユニットの通電電流決定手段が決定する通電電流の各パターンの説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる通電電流補正手段におけるエンジン回転数による補正係数（ＫNe）の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる通電電流補正手段における負荷値による補正係数（ＫLo）の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置における急加速時のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡの変化を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いた加速時のテスト結果を示す図であり、同図（Ａ）は、エンジン回転数の変化を示し、同図（Ｂ）は、ブースト圧の変化を示している。
【図１２】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置における緩加速時のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡの変化を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置の定常性能を示す図であり、同図（Ａ）は、軸トルクを示し、同図（Ｂ）は、ブースト（吸気管）圧力を、それぞれエンジン回転数を横軸に示している。
【図１４】本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置に用いる電動−発電機コントロールユニット及びエンジンコントロールユニットの機能構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置における急加速時で、しかも、放電電流が所定値よりも大きい場合のアクセルペダル開度θAPSに対するスロットル開度θTh及び通電電流ＡＡの変化を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置を用いた加速時のテスト結果を示す図であり、同図（Ａ）は、エンジン回転数の変化を示し、同図（Ｂ）は、ブースト圧の変化を示している。
【図１７】本発明の第２の実施形態による内燃機関のターボチャージャ制御装置のバッテリーの充放電収支の説明図である。
【符号の説明】
１０…電動−発電機を備えたターボチャージャ
１０ＭＧ…電動−発電機部
２０…電子制御スロットルボディ
２０Ｖ…スロットルバルブ
６２…ペダル開度センサ
７０…放電状態監視センサ
１００…エンジンコントロールユニット
１００Ａ…ペダルセンサ変化量算出手段
１００Ｂ…スロットルバルブ開度選択手段
１００Ｂ’…パターン選択手段
１００Ｃ…スロットル開度決定手段
１００Ｄ…放電電流検出判断手段
２００…電動−発電機コントロールユニット
２００Ａ…通電電流決定手段
２００Ｂ…通電電流補正手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbocharger control device for an internal combustion engine, and more particularly to a turbocharger control device for an internal combustion engine suitable for use in an engine control system having an electronically controlled throttle body and a turbocharger equipped with a motor-generator.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Recently, a turbocharger has been developed that includes an electric generator attached to a rotating shaft of a turbocharger and operates the electric generator as an electric motor or a generator depending on the operating state of the engine. By operating the motor-generator as an electric motor, the turbocharger is supercharged to improve the supercharging effect, and by operating as a generator, the energy of the exhaust gas supplied to the turbocharger is converted into electric power. As recovered.
[0003]
As a turbocharger control device for an internal combustion engine for controlling such a motor-generator, for example, as described in JP-A-1-117933, the accelerator pedal depressing speed, depressing amount, engine speed, etc. Based on the above, there is known one that controls a current supplied to an electric motor.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a conventional turbocharger control device uses a throttle valve that is mechanically interlocked with an accelerator pedal. Therefore, when the accelerator pedal depressing speed is fast but the depressing amount of the accelerator pedal is such that the throttle valve does not fully open, the conventional turbocharger control device operates the motor-generator with the motor. Although the turbocharger is supercharged, the throttle valve is not fully open, so that the throttle valve has air resistance, a sufficient supercharging pressure cannot be obtained, and the operability is not improved.
[0005]
Further, in order to use the motor-generator as the motor, it is necessary to pass a current from the battery to the motor-generator. However, in order to use the motor-generator as the motor, a large current is required. However, since the conventional turbocharger control device does not pay attention to the current flowing to the motor-generator, there is also a second problem that the life of the battery is shortened (battery running out).
[0006]
A first object of the present invention is to provide a turbocharger control device for an internal combustion engine in which a supercharging pressure corresponding to a driver's operation of an accelerator pedal is obtained and driving performance is improved.
[0007]
A second object of the present invention is to provide a turbocharger control device for an internal combustion engine having an improved battery life even when a turbocharger equipped with a motor-generator is used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  (1) In order to achieve the first object, the present invention provides a turbocharger equipped with a motor-generator and an electronically controlled throttle body capable of controlling the opening of a throttle valve in accordance with the opening of an accelerator pedal. Control means for controlling the opening of the throttle valve and the energization current to the motor-generator according to the amount of change in the opening of the accelerator pedalAnd a monitoring means for monitoring the charge / discharge state of the battery,When the change amount of the opening degree of the accelerator pedal is large, the control means,The opening degree of the accelerator pedal is faster than the opening degree of the accelerator pedal than the case where the opening degree of the throttle valve is linearly proportional, and the opening degree of the slot valve is widened. The energization current increases more rapidly with respect to the amount of change in the accelerator pedal opening than when the opening and the energization current are in a linear proportional relationship.To control andFurther, when the discharge current is larger than a predetermined value due to the discharge state monitored by the monitoring unit, the control unit determines that the accelerator pedal opening (θ (APS) Change amount (θ APS / Dt) so that the energization current to the motor-generator is slowly increased, and the control means opens the accelerator pedal when the change amount of the accelerator pedal opening is small. The throttle valve opening is opened more slowly with respect to the accelerator pedal opening than when the throttle valve opening is in a linear proportional relationship, and the accelerator pedal opening and the energization current are in a linear proportional relationship. Control is performed so that the energization current increases more slowly with respect to the amount of change in the accelerator pedal opening than in the case ofIt is what I did.
  With such a configuration, the energization current of the throttle valve and the electric motor is controlled according to the depression speed of the accelerator pedal, an engine response according to the driver's intention can be obtained, and drivability can be improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, an overall configuration of an engine control system including a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing the overall configuration of an engine control system including a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
[0013]
The turbocharger 10 provided with the motor-generator is disposed between the intake pipe IP and the exhaust pipe EP. A detailed configuration of the turbocharger 10 will be described later with reference to FIG. 2. A turbine wheel 10T disposed in the exhaust pipe EP and a compressor impeller 10C disposed in the intake pipe IP are fixed to the shaft 10S. Yes. Further, the shaft 10S is provided with a motor-generator 10MG. The turbine wheel 10T is rotated by the exhaust gas discharged through the exhaust pipe EP, and the rotational force is transmitted to the compressor impeller 10C through the shaft 10S. The compressor impeller 10C compresses and supercharges the intake air flowing into the intake pipe IP. The supercharged air is cooled by the intercooler IC, and the charging efficiency into the cylinder of the engine is improved.
[0014]
The electronically controlled throttle body (ETB) 20 is disposed in the intake pipe IP. The detailed configuration of the electronically controlled throttle body 20 will be described later with reference to FIG. 3, but a throttle valve 20V that is rotatably supported in the intake pipe IP, a motor 20M that rotates the throttle valve 20V, and a throttle valve A throttle sensor 20S that detects an opening of 20V is provided. The throttle valve 20V is rotated by a motor 20M, and the opening degree of the throttle valve 20V is detected by a throttle sensor 20S.
[0015]
A fuel injection valve 30 is arranged in the intake pipe IP upstream of the engine 30 and supplies fuel to the cylinder of the engine 30. An ignition plug 34 is disposed at the upper part of the cylinder of the engine 30, and a high voltage from the ignition coil 36 is supplied to the ignition plug 34, and a spark is blown to the mixture of fuel and air in the cylinder for explosive combustion. . The crank angle sensor 38 performs cylinder discrimination and rotation speed detection of the engine 30.
[0016]
Further, an air flow meter 40 for detecting the amount of intake air is disposed in the intake pipe IP. Further, a pressure sensor 50 for detecting the intake pressure is disposed in the intake pipe IP and downstream of the throttle valve 20V.
A pedal opening sensor 62 that detects the opening of the accelerator pedal 60 is also provided.
[0017]
The engine control unit 100 includes an air flow detection signal of an air flow sensor 40 that detects the amount of air taken into the engine 30, an accelerator pedal opening signal from a pedal opening sensor 62 that detects the opening of an accelerator pedal 60, Then, a throttle valve opening signal from the throttle sensor 20S for detecting the opening of the throttle valve 20V, a signal of the crank angle sensor 38 for detecting the cylinder discrimination and the rotation speed of the engine 30, and the like are input. Based on these signals, the engine control unit 100 performs arithmetic processing on the fuel amount, ignition timing and output timing, the opening degree of the throttle valve 20V, and the like, and outputs signals to the related actuators. The configuration of the engine control unit 100 will be described later with reference to FIG.
[0018]
The motor-generator control unit 200 receives a signal from the engine control unit 100, performs predetermined arithmetic processing, and outputs a signal to the motor-generator 10MG. The motor-generator control unit 200 supplies an energization current from the battery BAT to the motor-generator 10MG to operate the motor-generator 10MG as a motor, or when the motor-generator 10MG operates as a generator. In addition, the battery BAT is charged by the generated current from the generator. A discharge state monitoring sensor 70 for monitoring whether the battery BAT is in a discharged state or in a charged state is disposed between the battery BAT and the motor-generator control unit 200. The output of the sensor 70 is as follows. This function is input to the motor-generator control unit 200. This function will be described in a second embodiment to be described later.
[0019]
Next, the configuration of the turbocharger used in the turbocharger control device for the internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a turbocharger used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
[0020]
The turbocharger 10 supercharges the air taken into the engine 30 and includes a turbine part, a bearing part, an electric-generator part, and a compressor part as shown in the figure.
The turbine section is composed of a turbine wheel 10T fixed to the shaft 10S and a casing 12. The bearing portion is composed of a radial metal 14 and a thrust metal 16. The motor-generator 10MG is composed of a field rotor RO that is fixed to the shaft 10S and is rotatable with the shaft 10S, a stator ST that is fixed to the casing of the turbocharger 10, and the like. As shown in FIG. 1, the stator ST is connected to the motor-generator control unit 200 and is controlled by the motor-generator control unit 200. The battery is charged by the generated current when the electric motor-generator 10MG is operated as an electric generator. The compressor section is composed of a compressor impeller 10C fixed to the shaft 10S, a casing 18, and the like.
[0021]
Next, the configuration of the electronically controlled throttle body used in this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of an electronically controlled throttle body used in one embodiment of the present invention.
[0022]
The electronically controlled throttle body 20 includes a throttle valve 20V, a motor 20M for driving the throttle valve 20V, and a gear box 20G that houses a gear and the like for connecting the motor 20M and the throttle valve 20V. A throttle sensor 20S that detects the opening of the throttle valve 20V is housed in the gear box 20G. A signal from the engine control unit 100 shown in FIG. 1 is input to the motor 20M to open and close the throttle valve 20V. The opening degree of the throttle valve 20V is detected by the throttle sensor 20S and is taken into the engine control unit 100.
[0023]
Next, the configuration of the engine control unit used in the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of an engine control unit used in one embodiment of the present invention.
[0024]
The engine control unit 100 includes an input circuit 110, an A / D converter 120, a central processing unit (CPU) 130, a ROM 140, a RAM 150, and an output circuit 160.
The input circuit 191 receives an input signal IN (for example, signals from the airflow sensor 40, the crank angle sensor 38, the throttle opening sensor 20S, the pedal opening sensor 62, the pressure sensor 50, etc. shown in FIG. 1) and inputs them. A noise component is removed from the signal IN and the result is output to the A / D converter 120. The A / D conversion unit 120 performs A / D conversion on the signal input from the input circuit 110 and outputs the signal to the central processing unit 130.
[0025]
The central processing unit 130 has a function of executing each control, diagnosis, and the like by taking in an A / D conversion result from the A / D conversion unit 120 and executing a predetermined program stored in the ROM 140.
The calculation result and the A / D conversion result are temporarily stored in the RAM 150, and the calculation result is output as a control output signal 170 through the output circuit 160 and used for controlling the fuel injection valve 32 and the like. Of the input signal IN, signals from the crank angle sensor 38, the pedal opening sensor 62, the pressure sensor 50, etc. shown in FIG. 1 are also supplied to the motor-generator control unit 200.
[0026]
The motor-generator control unit 200 has the same hardware configuration as the engine control unit 100.
[0027]
Next, operations of the motor-generator control unit and the engine control unit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the functional configuration of the motor-generator control unit and the engine control unit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the motor-generator control unit and the engine control unit used in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
[0028]
The engine control unit 100 includes pedal sensor change amount (θAPS / dt) calculating means 100A, throttle valve opening (θTh) selecting means 100B, and throttle opening determining means 100C. The engine control unit 100 detects the throttle of the electronically controlled throttle body (ETB) 20 based on the accelerator pedal opening signal (θAPS) corresponding to the opening of the accelerator pedal 60 output from the pedal opening sensor 62 shown in FIG. Control the opening of the valve.
[0029]
The motor-generator control unit 200 includes an energization current determination unit 200A and an energization current correction unit 200B. The motor-generator control unit 200 is based on the change amount signal (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening signal (θAPS) output from the pedal sensor change amount calculation means 100A, and the motor-generator unit 10MG of the turbocharger 10. The energizing current for operating as a motor is controlled.
[0030]
First, the operation of the engine control unit 100 will be described.
The pedal sensor change amount calculation means 100A of the engine control unit 100 is based on the accelerator pedal opening signal (θAPS) corresponding to the opening degree of the accelerator pedal 60 output from the pedal opening degree sensor 62 shown in FIG. The degree of change (θAPS) per unit time (θAPS / dt) is calculated and output to the throttle valve opening selection means 100B and the energization current determination means 200A of the motor-generator control unit 200.
[0031]
The throttle valve opening selection means 100B selects the opening pattern of the throttle valve 20V of the electronically controlled throttle body (ETB) 20 based on the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening, and the throttle opening determination means The selected pattern is output to the energizing current correction means 200B of 100C and the motor-generator control unit 200.
[0032]
Here, the opening pattern of the throttle valve will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of the opening pattern selected by the throttle valve opening selection means of the engine control unit used in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
[0033]
As shown in FIG. 6, the throttle valve opening pattern is the relationship of the throttle valve opening (θTh) (vertical axis) to the accelerator pedal opening (θAPS) (horizontal axis). Pattern A shown in FIG. 6 is such that the opening of the accelerator pedal and the opening of the throttle valve are in a linear proportional relationship. Pattern B is such that the opening of the throttle valve is quickly opened with respect to the opening of the accelerator pedal. Pattern C is such that the opening of the throttle valve is opened more slowly than the opening of the accelerator pedal.
[0034]
The throttle valve opening selection means 100B determines the degree of acceleration based on the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening and selects one of the patterns A to C. That is, pattern A is selected during normal acceleration, pattern B is selected during rapid acceleration, and pattern C is selected in principle during slow acceleration.
[0035]
These throttle valve opening patterns are stored in advance in the ROM. The throttle opening determining means 100C reads the throttle valve opening pattern with respect to the accelerator pedal opening from the ROM according to the pattern selected by the throttle valve opening selecting means 100B, and inputs it from the pedal opening sensor 62. A signal indicating the throttle valve opening relative to the accelerator pedal opening signal (θAPS) is output to the motor 18 of the electronically controlled throttle body 20.
[0036]
With the above operation, the engine control unit 100 changes the control pattern according to the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening (θAPS), and opens the throttle valve according to the accelerator pedal opening (θAPS). To control.
[0037]
Next, the operation of the motor-generator control unit 200 will be described.
The energizing current determining means 200A receives the pattern signal from the throttle valve opening selecting means 100B, and determines the energizing current to the electric motor corresponding to how to open the throttle valve. That is, the energization current (A) with respect to the pedal sensor change amount (θAPS / dt) is determined for each of rapid acceleration, normal acceleration, and slow acceleration.
[0038]
Here, the relationship of the energization current (A) to the pedal sensor change amount (θAPS / dt) will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of energization current patterns determined by the energization current determination means of the motor-generator control unit used in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
[0039]
In the figure, A, B, and C correspond to the patterns A (normal acceleration), B (rapid acceleration), and C (slow acceleration) shown in FIG. 6, respectively. In the pattern A shown in FIG. 7, the change amount of the accelerator pedal opening and the energization current are in a linear proportional relationship. Pattern B is such that the energization current increases rapidly with respect to the amount of change in the accelerator pedal opening. Pattern C is such that the energization current is slowly increased with respect to the change amount of the accelerator pedal opening.
[0040]
Normally, pattern A is used, pattern B is used during rapid acceleration, and pattern C is used in principle during slow acceleration. These patterns are stored in advance in the ROM.
[0041]
The energizing current determining means 200A reads the energizing current pattern for the change amount of the accelerator pedal opening degree from the ROM according to the pattern selected by the throttle valve opening degree selecting means 100B, and inputs it from the pedal sensor change amount calculating means 100A. The energization current corresponding to the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening signal (θAPS) is output to the energization current correction means 200B.
[0042]
The energizing current correcting unit 200B corrects the energizing current determined by the energizing current determining unit 200A with the engine speed and the load value, and applies the corrected energizing current to the electric motor 10MG.
[0043]
Here, the correction coefficient (KNe) based on the engine speed will be described with reference to FIG. 8, and the correction coefficient (KLo) based on the load value will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a correction coefficient (KNe) based on the engine speed in the energization current correction means used in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an embodiment of the present invention. It is explanatory drawing of the correction coefficient (KLo) by the load value in the energizing current correction means used for the turbocharger control apparatus of the internal combustion engine by.
[0044]
The correction coefficient (KNe) for the engine speed is determined from the characteristics of the turbocharger and the motor used. In other words, turbochargers generally have a charging effect in a high rotation range, but some turbochargers have a charging effect in a low rotation range. For example, by operating the electric motor in a low rotation range with respect to a turbocharger having a charging effect in a high rotation range, a charging effect can be obtained from a low rotation range to a high rotation range.
[0045]
For example, the correction coefficient (KNe) for the engine speed shown in FIG. 8 is for the case where the supercharging effect is obtained at about 3500 r / min in the combination of the turbocharger and the electric motor. Accordingly, the correction coefficient (KNe) is set to 1.0 in the region where the supercharging effect is obtained up to an engine speed of 3000 r / min. When the engine speed is higher than 4500 r / min, the correction coefficient (KNe) is set to 0.2 to reduce power consumption. In the range from 3000 r / min to 4500 r / min, the correction coefficient (KNe) is sequentially decreased from 1.0 to 0.2.
[0046]
In the example shown in FIG. 8, the correction coefficient (KNe) of 4500 r / min or more is set to 0.2, but this may be set to 0.0. In short, the correction coefficient (KNe) is set to 1.0 in the region of the engine speed at which the charging effect can be obtained, and less than 1.0 in the other regions, thereby avoiding unnecessary energization and reducing the power. Reduce consumption.
[0047]
As shown in FIG. 9, the correction coefficient (KLo) based on the load value is set to 1.0 in the region where the load is small, so that the supercharging effect by the electric motor can be obtained quickly, and exhaust sufficient to turn the turbine sufficiently as the load increases. The gas amount is selected and 1.0 or less from the viewpoint of power consumption.
[0048]
The load value is a name such as a basic pulse width Tp (intake air amount / engine speed), boost (intake pipe pressure), and the like. Therefore, the load value can be selected by the engine control system.
[0049]
Next, a timing chart of the throttle opening θTh and the energization current AA with respect to the accelerator pedal opening θAPS during sudden acceleration will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a timing chart showing changes in the throttle opening θTh and the energization current AA with respect to the accelerator pedal opening θAPS during sudden acceleration in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
[0050]
For example, it is assumed that the accelerator pedal opening is 0 degree at time 0 s and the accelerator pedal is depressed so that the maximum accelerator pedal opening (θAPS (max)) is reached by time 0.1 s. After that, the accelerator pedal opening is kept at the maximum opening.
[0051]
Such acceleration corresponds to a sudden acceleration, and the throttle valve opening selection means 100B described in FIG. 5 determines that the acceleration is abrupt based on the pedal sensor change amount (θAPS / dt). Select B. The throttle opening determination means 100C opens the throttle valve opening (θTh) faster than the accelerator pedal opening (θAPS) according to the pattern B shown in FIG. Further, the energizing current determining means 200A increases the energizing current (AA) rapidly with respect to the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening according to the pattern B shown in FIG. At this time, since the engine speed is low, the correction coefficient K of the energization current correction means is 1.0.
[0052]
The throttle opening degree θTh is fast and wide with respect to the accelerator pedal opening degree θAPS. Therefore, the throttle valve does not become an intake resistance unlike the conventional system, and the air supercharged by the electric motor is smoothly and efficiently supplied to the engine.
[0053]
Here, the results of testing using an actual vehicle will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a test result at the time of acceleration using the turbocharger control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. FIG. 11 (A) shows a change in engine speed, and FIG. B) shows the change in boost pressure.
[0054]
In FIG. 11, the solid line indicates the characteristic when the turbocharger control device for the internal combustion engine according to the present embodiment is not used, and the alternate long and short dash line indicates the characteristic when the turbocharger control device for the internal combustion engine according to the present embodiment is used. Show.
[0055]
As can be seen from the figure, the boost pressure rises quickly and a high pressure is obtained by using this embodiment. Therefore, it was confirmed that the engine revolution speed was fast and effective.
[0056]
Next, a timing chart of the throttle opening θTh and the energization current AA with respect to the accelerator pedal opening θAPS during slow acceleration will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a timing chart showing changes in throttle opening θTh and energization current AA with respect to accelerator pedal opening θAPS during slow acceleration in the turbocharger control apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
[0057]
For example, as can be understood by comparing FIG. 12 with FIG. 10, the accelerator pedal opening is 0 degree at time 0 s and the opening is smaller than the maximum accelerator pedal opening (θAPS (max)) by time 0.2 s. It is assumed that the accelerator pedal has been depressed so that the degree is correct.
[0058]
Such acceleration corresponds to the case of slow acceleration, and the throttle valve opening selection means 100B described with reference to FIG. 5 determines that the acceleration is slow based on the pedal sensor change amount (θAPS / dt). Select C. The throttle opening determining means 100C gradually opens the throttle valve opening (θTh) with respect to the accelerator pedal opening (θAPS) according to the pattern C shown in FIG. The energizing current determining means 200A slowly increases the energizing current (A) with respect to the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening according to the pattern B shown in FIG. At this time, since the engine speed is low, the correction coefficient K of the energization current correction means is 1.0.
[0059]
During slow acceleration, the throttle opening θTh is opened slightly larger than the accelerator pedal opening θAPS, and a large amount of air is supplied only by the throttle valve. Therefore, since a large amount of energization current AA is not required, the behavior shown in the figure is obtained. Moreover, the charge / discharge balance of the battery can be improved by reducing the energization current.
[0060]
Here, the steady performance of the turbocharger according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the steady performance of the turbocharger control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. FIG. 13 (A) shows the shaft torque, and FIG. 13 (B) shows the boost (intake pipe). ) Pressure is shown on the horizontal axis for engine speed.
[0061]
The performance indicated by the solid line is the performance without the motor, and the one-dot chain line is the performance when the turbocharger including the motor-generator according to the present embodiment is used. It can be seen that by using the electric motor, the performance, that is, the output and the drivability can be improved in the low rotation range up to 3500 r / min.
In addition, in order to acquire the supercharging effect by an electric motor at 3500 r / min or more, it can respond by using a bigger electric motor.
[0062]
As described above, according to the present embodiment, the throttle valve and the motor-generator can be controlled in accordance with how the accelerator pedal is opened.
[0063]
Pushing the accelerator pedal quickly is when the driver demands fast acceleration. At this time, the throttle valve is opened faster and faster than the accelerator pedal (reduction of intake resistance), and the motor is energized. By increasing the speed quickly, a sufficient supercharging pressure can be obtained and the drivability is improved. Further, during slow acceleration, the drivability can be improved by reducing the energization of the motor (opening slightly larger than the accelerator pedal opening and reducing the resistance at the throttle valve).
[0064]
Hereinafter, the configuration of the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the opening of the throttle valve and the energization current to the motor are controlled in consideration of the charge / discharge balance of the battery in order to improve the battery life.
[0065]
The overall configuration of the engine control system including the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but in this embodiment, the discharge state shown in FIG. A monitoring sensor 70 is used. The discharge state monitoring sensor 70 monitors whether the battery BAT is in a charged state or in a discharged state, and outputs the detection result to the motor-generator control unit 200. Further, the configuration of the turbocharger used in the turbocharger control device for the internal combustion engine according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2, and the configuration of the electronically controlled throttle body used in the present embodiment is shown in FIG. The configuration of the engine control unit used in the present embodiment is the same as that shown in FIG.
[0066]
Next, operations of the motor-generator control unit and the engine control unit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the functional configurations of the motor-generator control unit and the engine control unit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing functional configurations of the motor-generator control unit and the engine control unit used in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 5 indicate the same parts.
[0067]
The engine control unit 100 'includes a pedal sensor change amount (θAPS / dt) calculating unit 100A, a pattern selecting unit 100B', a throttle opening degree determining unit 100C, and a discharge current detection determining unit 100D. The engine control unit 100 ′ receives an accelerator pedal opening signal (θAPS) corresponding to the opening of the accelerator pedal 60 output from the pedal opening sensor 62 shown in FIG. 1 and the discharge state monitoring sensor 70 shown in FIG. The opening degree of the throttle valve of the electronic control throttle body (ETB) 20 is controlled based on the information on the discharge current (DA) to be performed.
[0068]
The motor-generator control unit 200 'includes an energization current determination unit 200A. Note that the energization current correction means 200B shown in FIG. 5 may be provided. The motor-generator control unit 200 ′ is based on the change amount signal (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening signal (θAPS) output from the pedal sensor change amount calculation means 100A. The energizing current for operating 10MG as an electric motor is controlled.
[0069]
First, the operation of the engine control unit 100 'will be described.
The pedal sensor change amount calculating means 100A of the engine control unit 100 ′ is the same as that described in FIG. 5, and the accelerator pedal corresponding to the opening degree of the accelerator pedal 60 output from the pedal opening degree sensor 62 shown in FIG. Based on the opening signal (θAPS), the amount of change (θAPS / dt) per unit time is calculated based on the opening signal (θAPS), and the energization current determining unit of the pattern selection unit 100B ′ and the motor-generator control unit 200 ′ is calculated. Output to 200A.
[0070]
The discharge current detection determining means 100D determines whether the discharge current from the battery is smaller or larger than a predetermined value based on the information on the discharge current (DA) input from the discharge state monitoring sensor 70 shown in FIG. The discharge state monitoring sensor 70 monitors whether the battery is discharging or charging, and the discharge current detection determining unit 100D outputs the discharge state monitoring sensor 70 at a predetermined timing (for example, every 0.7 s). If the battery is in a discharge state, the discharge counter is incremented by +1 and the charge counter is decremented by -1. If the battery is in a charged state, the charge counter is incremented by +1 and the discharge counter is decremented by -1. Then, after a predetermined time (for example, several tens of seconds), by taking the difference between the count values of the charge counter and the discharge counter, the degree of the discharge state is determined based on whether the difference value is larger or smaller than the predetermined value. The discharge current may be directly monitored for a predetermined time to determine whether the discharge current is smaller or larger than a predetermined value.
[0071]
The pattern selection means 100B ′ selects the opening pattern of the throttle valve and the energization pattern of the energization current based on the change amount of the accelerator pedal opening (θAPS / dt) and the discharge state, and the throttle opening determination means 100C and the electric motor -The selected patterns are respectively output to the energization current correction means 200B of the generator control unit 200 '.
[0072]
The opening pattern of the throttle valve is the same as that described with reference to FIG. 6, and the throttle valve opening degree and the opening degree of the throttle pedal with respect to the opening degree of the accelerator pedal are linearly proportional to the pattern A. There are a pattern B in which the opening degree is opened quickly and a pattern C in which the opening degree of the throttle valve is opened late with respect to the opening degree of the accelerator pedal.
[0073]
The pattern selection means 100B ′ determines the degree of acceleration based on the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening. The pattern output to the throttle opening degree detecting means 100C selects pattern A during normal acceleration, selects pattern B during rapid acceleration, and selects pattern C during slow acceleration in principle. The pattern selection unit 100B 'selects a pattern to be output to the energization current determination unit 200A based on a signal from the discharge current detection determination unit 100D. Details of this point will be described later.
[0074]
The throttle opening determining means 100C reads the throttle valve opening pattern with respect to the accelerator pedal opening from the ROM in accordance with the pattern selected by the pattern selecting means 100B ′, and the accelerator input from the pedal opening sensor 62. A signal indicating the throttle valve opening relative to the pedal opening signal (θAPS) is output to the motor 18 of the electronically controlled throttle body 20.
[0075]
With the above operation, the engine control unit 100 ′ changes the control pattern according to the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening (θAPS), and opens the throttle valve according to the accelerator pedal opening (θAPS). Control the degree.
[0076]
Next, the operation of the motor-generator control unit 200 'will be described.
The energizing current determining means 200A receives the pattern signal from the pattern selecting means 100B 'and determines the energizing current to the electric motor according to the discharge current. The relationship of the energization current (A) to the pedal sensor change amount (θAPS / dt) is as described with reference to FIG. The pattern A in FIG. 7 is such that the change amount of the accelerator pedal opening and the energization current are in a linear proportional relationship, and the pattern B is such that the energization current increases rapidly with respect to the change amount of the accelerator pedal opening. In the pattern C, the energization current is slowly increased with respect to the change amount of the accelerator pedal opening.
[0077]
During rapid acceleration, the pattern of the throttle opening degree determining means 100C is selected as the pattern B. When the discharge current (DA) at this time is smaller than a predetermined value, the pattern B of FIG. 7 is selected in the same manner as the embodiment shown in FIG. 5, but the discharge current (DA) is lower than the predetermined value. Is larger, the pattern C in FIG. 7 is selected. In other words, when the battery is in a discharged state, the amount of current supplied to the motor is reduced to prevent the charge / discharge balance from deteriorating. Even during normal acceleration, if the discharge current (DA) is larger than a predetermined value, the pattern C in FIG. 7 is selected.
[0078]
That is, in the charged state, the patterns of the throttle opening and the energization current of the motor are the same as in the embodiment of FIG. 5, but when the discharge current (DA) is larger than a predetermined value, FIG. By selecting this pattern C, the charge / discharge balance is prevented from deteriorating.
[0079]
The energizing current determining means 200A reads the energizing current pattern with respect to the change amount of the accelerator pedal opening from the ROM according to the pattern selected by the pattern selecting means 100B ′, and the accelerator input from the pedal sensor change amount calculating means 100A. An energization current corresponding to the change amount (θAPS / dt) of the pedal opening signal (θAPS) is output to the electric motor 10MG.
[0080]
Next, a timing chart of the throttle opening θTh and the energization current AA with respect to the accelerator pedal opening θAPS at the time of rapid acceleration and when the discharge current is larger than a predetermined value will be described using FIG.
FIG. 15 shows the throttle opening degree θTh and the energization with respect to the accelerator pedal opening degree θAPS at the time of rapid acceleration in the turbocharger control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention and when the discharge current is larger than a predetermined value. It is a timing chart which shows change of current AA.
[0081]
For example, it is assumed that the accelerator pedal opening is 0 degree at time 0 s and the accelerator pedal is depressed so that the maximum accelerator pedal opening (θAPS (max)) is reached by time 0.1 s. After that, the accelerator pedal opening is kept at the maximum opening.
[0082]
Such acceleration corresponds to a sudden acceleration, and the pattern selection unit 100B ′ described in FIG. 5 determines that the acceleration is abrupt based on the pedal sensor change amount (θAPS / dt). select. The throttle opening determination means 100C opens the throttle valve opening (θTh) faster than the accelerator pedal opening (θAPS) according to the pattern B shown in FIG.
[0083]
The pattern selection unit 100B 'selects the pattern C when the discharge current (DA) is greater than a predetermined value based on the signal from the discharge current detection determination unit 100D. The energizing current determining means 200A slowly increases the energizing current (AA) with respect to the change amount (θAPS / dt) of the accelerator pedal opening according to the pattern C shown in FIG.
[0084]
The throttle opening degree θTh is fast and wide with respect to the accelerator pedal opening degree θAPS. Therefore, the throttle valve does not become an intake resistance unlike the conventional system, and the air supercharged by the electric motor is smoothly and efficiently supplied to the engine. In addition, since the energization current is limited, the electric motor is not forcibly energized even in a discharged state, so that the charge / discharge balance can be improved.
[0085]
Here, the test results using the actual vehicle will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a diagram showing a test result at the time of acceleration using the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. FIG. 16 (A) shows a change in the engine speed, and FIG. 16 (B) indicates a change in the boost pressure.
[0086]
In FIG. 16, the solid line indicates the characteristics when the turbocharger control device for the internal combustion engine according to the present embodiment is not used, and the alternate long and short dash line indicates the characteristics when the turbocharger control device for the internal combustion engine according to the present embodiment is used. Show.
[0087]
As can be seen from the figure, the boost pressure rises quickly and a high pressure is obtained by using this embodiment. Therefore, it was confirmed that the engine revolution speed was fast and effective. As is clear from comparison with FIG. 11, the rise of the boost pressure is slightly slower and the rise of the engine speed is also slightly slower, but the rise is improved compared to the case where the electric motor indicated by the solid line is not used. Yes.
[0088]
Next, the charge / discharge balance of the battery will be described with reference to FIG.
FIG. 17 is an explanatory diagram of the charge / discharge balance of the battery of the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.
[0089]
Assuming that the charge / discharge balance in a turbocharged engine without a motor-generator is 100%, the turbocharger equipped with the motor-generator according to the present embodiment is used to control the amount of current flow in a discharge state. The charge / discharge balance of the result was 95%, and it was confirmed that it was at a level that did not affect the battery life.
[0090]
Note that the charge / discharge balance when the discharge state is not monitored using the turbocharger equipped with the motor-generator shown in FIG. 5 is 89%, and the charge / discharge balance is improved compared to this. Yes.
[0091]
As described above, according to the present embodiment, the throttle valve and the motor-generator can be controlled in accordance with how the accelerator pedal is opened.
[0092]
Pushing the accelerator pedal quickly is when the driver demands fast acceleration. At this time, the throttle valve is opened faster and faster than the accelerator pedal (reduction of intake resistance), and the motor is energized. By increasing the speed quickly, a sufficient supercharging pressure can be obtained and the drivability is improved. Further, during slow acceleration, the drivability can be improved by reducing the energization of the motor (opening slightly larger than the accelerator pedal opening and reducing the resistance at the throttle valve).
[0093]
In addition, when the battery is in a discharged state, the amount of current supplied to the electric motor is limited, so that the charge / discharge balance of the battery can be improved.
[0094]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a turbocharger control device for an internal combustion engine, a supercharging pressure corresponding to a driver's operation of an accelerator pedal is obtained, and drivability is improved.
[0095]
Further, according to the present invention, the battery life can be improved even when a turbocharger equipped with an electric generator is used in a turbocharger control device for an internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an overall configuration of an engine control system including a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a turbocharger used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of an electronically controlled throttle body used in one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of an engine control unit used in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing functional configurations of a motor-generator control unit and an engine control unit used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an opening pattern selected by a throttle valve opening selection unit of an engine control unit used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of energization current patterns determined by the energization current determination means of the motor-generator control unit used in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a correction coefficient (KNe) according to engine speed in energization current correction means used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a correction coefficient (KLo) based on a load value in energization current correction means used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a timing chart showing changes in throttle opening θTh and energization current AA with respect to accelerator pedal opening θAPS during sudden acceleration in the turbocharger control apparatus for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing test results during acceleration using the turbocharger control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. FIG. 11 (A) shows changes in engine speed, and FIG. B) shows the change in boost pressure.
12 is a timing chart showing changes in throttle opening θTh and energization current AA with respect to accelerator pedal opening θAPS during slow acceleration in the turbocharger control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing steady performance of a turbocharger control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, where FIG. 13A shows shaft torque, and FIG. 13B shows boost (intake pipe); ) Pressure is shown on the horizontal axis for engine speed.
FIG. 14 is a block diagram showing functional configurations of a motor-generator control unit and an engine control unit used in a turbocharger control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 shows a throttle opening degree θTh and energization with respect to an accelerator pedal opening degree θAPS at the time of rapid acceleration in the turbocharger control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention and when the discharge current is larger than a predetermined value. It is a timing chart which shows change of current AA.
FIG. 16 is a diagram showing a test result during acceleration using the turbocharger control device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. FIG. 16 (A) shows a change in the engine speed, and FIG. FIG. (B) shows a change in boost pressure.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a charge / discharge balance of a battery of a turbocharger control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Turbocharger with electric generator
10MG: Electric generator section
20 ... Electronically controlled throttle body
20V ... Throttle valve
62 ... Pedal opening sensor
70: Discharge state monitoring sensor
100 ... Engine control unit
100A ... Pedal sensor change amount calculating means
100B: Throttle valve opening selection means
100B '... pattern selection means
100C: Throttle opening determining means
100D ... discharge current detection judgment means
200: Electric generator control unit
200A ... energization current determination means
200B: Energizing current correction means

Claims (1)

電動―発電機を備えたターボチャージャとアクセルペダルの開度に応じてスロットルバルブの開度を制御可能な電子制御スロットルボディと、
前記アクセルペダルの開度の変化量に応じて、前記スロットルバルブの開き方と前記電動−発電機への通電電流を制御する制御手段と、
バッテリーの充放電状態を監視する監視手段を備え、
前記制御手段は、上記アクセルペダルの開度の変化量が大きいときは、上記アクセルペダルの開度を上記スロットルバルブの開度が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダルの開度に対して上記スロットバルブの開度を速く、しかも、大きく開くと共に、上記アクセルペダル開度と通電電流が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダル開度の変化量に対して上記通電電流を急激に増加するように制御し、
また、前記制御手段は、前記監視手段により監視された放電状態により、放電電流が所定値よりも大きい場合には、アクセルペダル開度（θ APS ）の変化量（θ APS ／ｄｔ）に対して上記電動−発電機への通電電流をゆっくり増加するように制御し、
さらに、前記制御手段は、上記アクセルペダルの開度の変化量が小さいときは、上記アクセルペダルの開度を上記スロットルバルブの開度が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダルの開度に対して上記スロットバルブの開度を遅く開くと共に、上記アクセルペダル開度と通電電流が直線比例関係にある場合よりも、上記アクセルペダル開度の変化量に対して上記通電電流をゆっくりと増加するように制御することを特徴とする内燃機関のターボチャージャ制御装置。An electronically controlled throttle body that can control the opening of a throttle valve according to the opening of a turbocharger equipped with a motor-generator and an accelerator pedal;
Control means for controlling the opening of the throttle valve and the energization current to the motor-generator according to the amount of change in the opening of the accelerator pedal ,
Comprising monitoring means for monitoring the charge / discharge state of the battery;
When the amount of change in the opening amount of the accelerator pedal is large, the control means sets the opening amount of the accelerator pedal with respect to the opening amount of the accelerator pedal rather than when the opening amount of the throttle valve is in a linear proportional relationship. The opening of the slot valve is fast and wide, and the energization current is increased more rapidly with respect to the change in the accelerator pedal opening than when the accelerator pedal opening and the energization current are in a linear proportional relationship. Control to increase to
In addition, the control means, when the discharge current monitored by the monitoring means is larger than a predetermined value, with respect to the change amount (θ APS / dt) of the accelerator pedal opening (θ APS ) Control the energization current to the motor-generator to increase slowly,
Further, when the change amount of the opening degree of the accelerator pedal is small, the control means sets the opening degree of the accelerator pedal more than the opening degree of the accelerator pedal than when the opening degree of the throttle valve is in a linear proportional relationship. When the opening of the slot valve is opened slowly, the energizing current is increased more slowly with respect to the change in the accelerator pedal opening than when the accelerator pedal opening and the energizing current are in a linear proportional relationship. A turbocharger control device for an internal combustion engine, characterized in that control is performed.
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