JP5565378B2 - Internal combustion engine control system - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御システムに関する。   The present invention relates to a control system for an internal combustion engine.

電動過給器を備えた内燃機関において、目標トルクが所定値以上のときに電動過給器を作動させてエンジントルクをアシストする技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   In an internal combustion engine equipped with an electric supercharger, there is known a technique for assisting engine torque by operating the electric supercharger when a target torque is equal to or greater than a predetermined value (for example, see Patent Document 1).

ここで、目標トルクが同じであっても、内燃機関の運転状態によって、電動過給器を作動させたときの効果が異なる。たとえば、電動過給器に同じ電力量を供給しても、内燃機関の運転状態によって、燃費の向上度合いが異なることがある。したがって、単に目標トルクに応じて電動過給器を作動させても、燃費の向上度合いが低くなる虞がある。   Here, even when the target torque is the same, the effect when the electric supercharger is operated differs depending on the operating state of the internal combustion engine. For example, even if the same amount of power is supplied to the electric supercharger, the degree of improvement in fuel efficiency may vary depending on the operating state of the internal combustion engine. Therefore, even if the electric supercharger is simply operated according to the target torque, there is a possibility that the degree of improvement in fuel efficiency is lowered.

特開2005−330835号公報JP-A-2005-330835 特開平01−095537号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 01-095537 特開2004−182171号公報JP 2004-182171 A 特開平01−121513号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-121513 特開平01−257721号公報JP-A-01-257721 特開平06−323155号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-323155 特開2007−198253号公報JP 2007-198253 A

本発明は、過給器を電動機で駆動可能な内燃機関の制御システムにおいて、燃費をより向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to further improve fuel efficiency in an internal combustion engine control system capable of driving a supercharger with an electric motor.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記電動機に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの残容量を検出する検出部と、
前記検出部により検出される前記バッテリの残容量が閾値以上のときに、前記バッテリから前記電動機に電力を供給する供給部と、
前記閾値を、前記内燃機関の定常運転時と過渡運転時とで異ならせる閾値設定部と、
を備える。
In order to achieve the above object, a control system for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
An excess of intake air taken into the internal combustion engine using a turbine disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor disposed in the intake passage of the internal combustion engine using exhaust energy discharged from the internal combustion engine A supercharger for feeding,
An electric motor for driving the compressor;
A battery for supplying power to the motor;
A detection unit for detecting the remaining capacity of the battery;
A supply unit for supplying electric power from the battery to the electric motor when a remaining capacity of the battery detected by the detection unit is equal to or greater than a threshold;
A threshold value setting unit that varies the threshold value between the steady operation and the transient operation of the internal combustion engine;
Is provided.

閾値は、電動機を作動させることができるバッテリ残容量(SOC)の下限値である。バッテリの残容量が閾値以上のときには、電動機に電力を供給する運転状態となったときに、該バッテリから電動機へ電力が供給される。一方、バッテリの残容量が閾値未満のときには、電動機に電力を供給すると、たとえば他の機器に供給する電力が不足する虞があるため、該バッテリから電動機への電力の供給を停止させる。ここで、内燃機関の運転状態に応じて閾値を異ならせることにより、内燃機関の運転状態に応じて電動機へ電力が供
給される頻度が変わる。すなわち、内燃機関の運転状態に応じて、電動機への電力の供給頻度を変えることができる。これにより、内燃機関の運転状態に応じてトルクをアシストする頻度を変えることができる。すなわち、燃費向上の効果が大きな運転状態のときに電動機へ電力を供給する機会が増えるため、燃費をより向上させることができる。
The threshold value is a lower limit value of the remaining battery capacity (SOC) at which the electric motor can be operated. When the remaining capacity of the battery is greater than or equal to the threshold value, power is supplied from the battery to the motor when an operation state for supplying power to the motor is entered. On the other hand, when the remaining capacity of the battery is less than the threshold value, if power is supplied to the motor, for example, power supplied to other devices may be insufficient, and thus supply of power from the battery to the motor is stopped. Here, by changing the threshold according to the operating state of the internal combustion engine, the frequency at which electric power is supplied to the electric motor changes according to the operating state of the internal combustion engine. That is, the frequency of supplying electric power to the electric motor can be changed according to the operating state of the internal combustion engine. Thereby, the frequency which assists a torque can be changed according to the driving | running state of an internal combustion engine. That is, since the opportunity to supply electric power to the electric motor increases in the driving state where the effect of improving the fuel efficiency is large, the fuel efficiency can be further improved.

なお、本発明においては、前記閾値設定部は、前記内燃機関の過渡運転時の前記閾値を定常運転時の前記閾値よりも小さくすることができる。   In the present invention, the threshold value setting unit can make the threshold value during transient operation of the internal combustion engine smaller than the threshold value during steady operation.

ここで、閾値が低いほど、バッテリから電動機へ電力が供給され易くなる。すなわち、過渡時の閾値をより小さくすることで、過渡時においてバッテリから電動機へ電力が供給され易い。これにより、過渡運転時におけるトルクアシストの頻度を増加させることができる。   Here, the lower the threshold value, the easier the electric power is supplied from the battery to the electric motor. That is, by making the threshold value at the time of transition smaller, power is easily supplied from the battery to the electric motor at the time of transition. As a result, the frequency of torque assist during transient operation can be increased.

過渡運転時では同一条件の定常運転時と比較して、排気の温度が低いためにタービンの回転数が低くなる。したがって、過渡運転時に電動機を作動させた方が、定常運転時に電動機を作動させるよりも、電動機へ同じ電力を供給したときの燃費向上効果が大きい。したがって、過渡運転時におけるトルクアシストの頻度を、定常運転時におけるトルクアシストの頻度よりも高くすることで、燃費をより向上させることができる。   At the time of transient operation, the rotational speed of the turbine is lower because the temperature of the exhaust gas is lower than at the time of steady operation under the same conditions. Therefore, the effect of improving the fuel consumption when the same electric power is supplied to the motor is greater when the motor is operated during the transient operation than when the motor is operated during the steady operation. Therefore, the fuel efficiency can be further improved by making the frequency of torque assist during transient operation higher than the frequency of torque assist during steady operation.

本発明によれば、過給器を電動機で駆動可能な内燃機関の制御システムにおいて、燃費をより向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a fuel consumption can be improved more in the control system of the internal combustion engine which can drive a supercharger with an electric motor.

実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which concerns on an Example, and its intake / exhaust system. 電動機の消費電力と排気の温度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the power consumption of an electric motor, and the temperature of exhaust_gas | exhaustion. 消費電力と、ポンプ損失との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between power consumption and pump loss. 消費電力量と燃費向上効果との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between power consumption and a fuel consumption improvement effect. 実施例1に係るアシスト電力とSOCと閾値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the assist electric power which concerns on Example 1, SOC, and a threshold value. 実施例1に係る電動機の制御フローを示したフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a control flow of the electric motor according to the first embodiment. 実施例2に係るアシスト電力とSOCと閾値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the assist electric power which concerns on Example 2, SOC, and a threshold value. 実施例2に係る電動機の制御フローを示したフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a control flow of an electric motor according to a second embodiment.

以下、本発明に係る内燃機関の制御システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of an internal combustion engine control system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、本実施例ではディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、その他の例えばガソリンエンジンであっても同様に適用することができる。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2. In the present embodiment, a diesel engine will be described as an example, but the present invention can be similarly applied to other gasoline engines.

内燃機関1には、吸気通路3および排気通路4が接続されている。この吸気通路3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサ5aが設けられている。また、コンプレッサ5aよりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調節する第1吸気絞り弁6が設けられている。この第1吸気絞り弁6は、電動アクチュエータにより開閉される。第1吸気絞り弁6よりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ7が設けられている。このエアフローメータ7により、内燃機関1の吸入空気量が測定
される。
An intake passage 3 and an exhaust passage 4 are connected to the internal combustion engine 1. A compressor 5 a of a turbocharger 5 that operates using exhaust energy as a drive source is provided in the middle of the intake passage 3. The intake passage 3 upstream of the compressor 5 a is provided with a first intake throttle valve 6 that adjusts the flow rate of intake air flowing through the intake passage 3. The first intake throttle valve 6 is opened and closed by an electric actuator. An air flow meter 7 is provided in the intake passage 3 upstream of the first intake throttle valve 6 to output a signal corresponding to the flow rate of the air flowing through the intake passage 3. The air flow meter 7 measures the intake air amount of the internal combustion engine 1.

コンプレッサ5aよりも下流の吸気通路3には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ8が設けられている。そして、インタークーラ8よりも下流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調整する第2吸気絞り弁9が設けられている。この第2吸気絞り弁9は、電動アクチュエータにより開閉される。   An intercooler 8 that performs heat exchange between the intake air and the outside air is provided in the intake passage 3 downstream of the compressor 5a. The intake passage 3 downstream of the intercooler 8 is provided with a second intake throttle valve 9 that adjusts the flow rate of intake air flowing through the intake passage 3. The second intake throttle valve 9 is opened and closed by an electric actuator.

一方、排気通路4の途中には、前記ターボチャージャ5のタービン5bが設けられている。また、タービン5bよりも下流の排気通路4には、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)10が設けられている。このフィルタ10には、例えば触媒を担持していても良い。   On the other hand, a turbine 5 b of the turbocharger 5 is provided in the middle of the exhaust passage 4. Further, a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 10 is provided in the exhaust passage 4 downstream of the turbine 5b. The filter 10 may carry a catalyst, for example.

ここで、ターボチャージャ5は、電動機付き可変ノズル型ターボチャージャである。ターボチャージャ5は、排気通路4に配置されるタービン5bと、吸気通路3に配置されるコンプレッサ5aと、タービン5bとコンプレッサ5aとの間の回転軸に取り付けられコンプレッサ5aを駆動する電動機51と、タービン5bに吹き付けられる排気の流速を変更可能に開閉動作する可変ノズル52と、を有する。タービン5bとコンプレッサ5aとは回転軸によって一体に連結され、コンプレッサ5aは、内燃機関1から排出されタービン5bに入力される排気のエネルギを利用して内燃機関に吸入される吸気の過給を行う。また、電動機51が駆動されると回転軸を強制的に回転させることができ、これによってコンプレッサ5aを強制駆動することができる。例えば、内燃機関1の搭載された車両の減速エネルギをオルタネータで回生し、回生した電力でターボチャージャ5の電動機51を作動させてもよい。なお、本実施例においてはターボチャージャ5が、本発明における過給機に相当する。   Here, the turbocharger 5 is a variable nozzle turbocharger with an electric motor. The turbocharger 5 includes a turbine 5b disposed in the exhaust passage 4, a compressor 5a disposed in the intake passage 3, an electric motor 51 that is attached to a rotary shaft between the turbine 5b and the compressor 5a and drives the compressor 5a, And a variable nozzle 52 that opens and closes so as to change the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 5b. The turbine 5b and the compressor 5a are integrally connected by a rotating shaft, and the compressor 5a uses the energy of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 and input to the turbine 5b to supercharge the intake air taken into the internal combustion engine. . Further, when the electric motor 51 is driven, the rotating shaft can be forcibly rotated, and thus the compressor 5a can be forcibly driven. For example, the deceleration energy of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted may be regenerated by an alternator, and the electric motor 51 of the turbocharger 5 may be operated with the regenerated electric power. In this embodiment, the turbocharger 5 corresponds to the supercharger in the present invention.

そして、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路3へ再循環させる低圧EGR装置30が備えられている。この低圧EGR装置30は、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、およびEGRクーラ33を備えて構成されている。   The internal combustion engine 1 is provided with a low pressure EGR device 30 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 to the intake passage 3 at a low pressure. The low pressure EGR device 30 includes a low pressure EGR passage 31, a low pressure EGR valve 32, and an EGR cooler 33.

低圧EGR通路31は、フィルタ10よりも下流側の排気通路4と、コンプレッサ5aよりも上流且つ第1吸気絞り弁6よりも下流の吸気通路3と、を接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧EGR通路31を通って再循環される排気を低圧EGRガスと称している。なお、低圧EGR通路31の排気通路4側は、タービン5bよりも下流に接続されていれば良い。また、低圧EGR通路31の吸気通路3側は、コンプレッサ5aよりも上流に接続されていれば良い。   The low pressure EGR passage 31 connects the exhaust passage 4 downstream of the filter 10 and the intake passage 3 upstream of the compressor 5a and downstream of the first intake throttle valve 6. Through this low pressure EGR passage 31, the exhaust gas is recirculated at a low pressure. In this embodiment, the exhaust gas recirculated through the low pressure EGR passage 31 is referred to as low pressure EGR gas. The exhaust passage 4 side of the low pressure EGR passage 31 may be connected downstream of the turbine 5b. Further, the intake passage 3 side of the low-pressure EGR passage 31 may be connected upstream of the compressor 5a.

また、低圧EGR弁32は、低圧EGR通路31の通路断面積を調整することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの量を調整する。EGRクーラ33は、該EGRクーラ33を通過する低圧EGRガスと、内燃機関1の冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。   Further, the low pressure EGR valve 32 adjusts the amount of the low pressure EGR gas flowing through the low pressure EGR passage 31 by adjusting the passage sectional area of the low pressure EGR passage 31. The EGR cooler 33 exchanges heat between the low-pressure EGR gas passing through the EGR cooler 33 and the cooling water of the internal combustion engine 1 to reduce the temperature of the low-pressure EGR gas.

また、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路3へ再循環させる高圧EGR装置40が備えられている。この高圧EGR装置40は、高圧EGR通路41、および高圧EGR弁42を備えて構成されている。   The internal combustion engine 1 is also provided with a high-pressure EGR device 40 that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 to the intake passage 3 at a high pressure. The high pressure EGR device 40 includes a high pressure EGR passage 41 and a high pressure EGR valve 42.

高圧EGR通路41は、タービン5bよりも上流側の排気通路4と、第2吸気絞り弁9よりも下流の吸気通路3と、を接続している。この高圧EGR通路41を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧EGR通路41を通って再循環される排気を高圧EGRガスと称している。なお、高圧EGR通路41の排気通路4側は、ター
ビン5bよりも上流に接続されていれば良い。また、高圧EGR通路41の吸気通路3側は、コンプレッサ5aよりも下流に接続されていれば良い。
The high pressure EGR passage 41 connects the exhaust passage 4 upstream of the turbine 5 b and the intake passage 3 downstream of the second intake throttle valve 9. Exhaust gas is recirculated at high pressure through the high pressure EGR passage 41. In this embodiment, the exhaust gas recirculated through the high pressure EGR passage 41 is referred to as high pressure EGR gas. The exhaust passage 4 side of the high pressure EGR passage 41 only needs to be connected upstream of the turbine 5b. Further, the intake passage 3 side of the high pressure EGR passage 41 may be connected downstream of the compressor 5a.

また、高圧EGR弁42は、高圧EGR通路41の通路断面積を調整することにより、該高圧EGR通路41を流れる高圧EGRガスの量を調整する。   Further, the high pressure EGR valve 42 adjusts the amount of high pressure EGR gas flowing through the high pressure EGR passage 41 by adjusting the passage sectional area of the high pressure EGR passage 41.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御装置であるECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1を制御する。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 20 controls the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.

また、ECU20には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル14を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ15、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ16が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU20に入力されるようになっている。   In addition to the above sensor, the ECU 20 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 14 by the driver, and an accelerator opening sensor 15 that can detect the engine load, and a crank position that detects the engine speed. Sensors 16 are connected via electric wiring, and output signals from these various sensors are input to the ECU 20.

一方、ECU20には、第1吸気絞り弁6、第2吸気絞り弁9、低圧EGR弁32、高圧EGR弁42、電動機51、可変ノズル52が電気配線を介して接続されており、該ECU20によりこれらの機器が制御される。   On the other hand, the first intake throttle valve 6, the second intake throttle valve 9, the low pressure EGR valve 32, the high pressure EGR valve 42, the electric motor 51, and the variable nozzle 52 are connected to the ECU 20 through electric wiring. These devices are controlled.

また、ECU20には、バッテリ11が接続されており、該バッテリ11の残容量(SOC)がECU20により検出される。バッテリ11の電力は、第1吸気絞り弁6、第2吸気絞り弁9、低圧EGR弁32、高圧EGR弁42、電動機51へ供給される。なお、本実施例においてはSOCを検出するECU20が、本発明における検出部に相当する。   Further, the battery 11 is connected to the ECU 20, and the remaining capacity (SOC) of the battery 11 is detected by the ECU 20. The power of the battery 11 is supplied to the first intake throttle valve 6, the second intake throttle valve 9, the low pressure EGR valve 32, the high pressure EGR valve 42, and the electric motor 51. In this embodiment, the ECU 20 that detects the SOC corresponds to the detection unit in the present invention.

そして、ECU20は、内燃機関1の運転状態(例えば機関回転数及び機関負荷)に応じて、EGRガスを低圧EGR装置30から供給するのか、高圧EGR装置40から供給するのか、または両方の装置から供給するのかを決定する。   The ECU 20 supplies the EGR gas from the low pressure EGR device 30, the high pressure EGR device 40, or both devices according to the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the engine speed and the engine load). Decide whether to supply.

機関回転数及び機関負荷が共に低いとき(低回転低負荷領域)には、高圧EGR装置40のみを用いてEGRガスが供給される。この運転領域をHPL領域という。なお、たとえば冷却水温度が低いときにも高圧EGR装置40のみを用いてEGRガスが供給される。以下、高圧EGR装置40のみを用いてEGRガスを供給する制御モードをHPLモードという。このときの高圧EGR弁42の開度は、内燃機関1の運転状態(例えば機関回転数及び機関負荷)に応じて決定される。   When both the engine speed and the engine load are low (low rotation and low load region), the EGR gas is supplied using only the high pressure EGR device 40. This operation region is referred to as an HPL region. For example, even when the cooling water temperature is low, the EGR gas is supplied using only the high-pressure EGR device 40. Hereinafter, a control mode for supplying EGR gas using only the high-pressure EGR device 40 is referred to as an HPL mode. The opening degree of the high pressure EGR valve 42 at this time is determined according to the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the engine speed and the engine load).

次に、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が高いとき(高回転領域、高負荷領域)には、低圧EGR装置30のみを用いてEGRガスが供給される。この運転領域をLPL領域という。以下、低圧EGR装置30のみを用いてEGRガスを供給する制御モードをLPLモードという。このときの低圧EGR弁32の開度は、内燃機関1の運転状態(例えば機関回転数及び機関負荷)に応じて決定される。   Next, when at least one of the engine speed and the engine load is high (high rotation region, high load region), EGR gas is supplied using only the low pressure EGR device 30. This operation region is referred to as an LPL region. Hereinafter, a control mode for supplying EGR gas using only the low-pressure EGR device 30 is referred to as an LPL mode. The opening degree of the low pressure EGR valve 32 at this time is determined according to the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the engine speed and the engine load).

なお、HPL領域とLPL領域との間にMPL領域を設定することもできる。MPL領域は、機関負荷が中程度のとき(中負荷領域)の運転領域である。そして、低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40の両方を用いてEGRガスが供給される運転領域である。以下、低圧EGR装置30及び高圧EGR装置40の両方を用いてEGRガスを供給する制御モードをMPLモードという。このときの低圧EGR弁32及び高圧EGR弁42の開度は、内燃機関1の運転状態(例えば機関回転数及び機関負荷)に応じて決定される。   An MPL area can be set between the HPL area and the LPL area. The MPL region is an operation region when the engine load is medium (medium load region). And it is an operation area | region where EGR gas is supplied using both the low voltage | pressure EGR apparatus 30 and the high voltage | pressure EGR apparatus 40. FIG. Hereinafter, a control mode in which EGR gas is supplied using both the low pressure EGR device 30 and the high pressure EGR device 40 is referred to as an MPL mode. The opening degrees of the low pressure EGR valve 32 and the high pressure EGR valve 42 at this time are determined according to the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the engine speed and the engine load).

そして、ECU20は、バッテリ11の残容量(SOC)が閾値以上のときに電動機51へ電力を供給し、閾値未満のときには電動機51への電力の供給を停止する。また、こ
の閾値を、内燃機関1の定常運転時と過渡運転時とで異ならせている。なお、定常運転とは、機関回転数及び機関負荷が略一定とされる範囲内で推移している状態での運転をいい、過渡運転とは、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が略一定とされる範囲を超えて推移している状態での運転をいう。なお、過渡運転は、加速運転としてもよい。
The ECU 20 supplies power to the electric motor 51 when the remaining capacity (SOC) of the battery 11 is equal to or greater than the threshold value, and stops supplying electric power to the electric motor 51 when the remaining capacity is less than the threshold value. Further, the threshold value is made different between the steady operation and the transient operation of the internal combustion engine 1. Note that steady operation refers to operation in a state where the engine speed and engine load are within a substantially constant range, and transient operation refers to at least one of engine speed or engine load being substantially constant. It means driving in a state where it is moving beyond the range. The transient operation may be accelerated operation.

ここで、図2は、電動機51の消費電力と排気の温度との関係を示した図である。また、図3は、消費電力と、ポンプ損失との関係を示した図である。図2,3において、実線は過渡運転時の場合を示し、一点鎖線は定常運転時の場合を示している。なお、図3におけるポンプ損失は、タービン5bよりも上流側の排気の圧力と、コンプレッサ5aよりも下流側の吸気の圧力と、の差(kPa)としてもよい。   Here, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the power consumption of the electric motor 51 and the exhaust temperature. FIG. 3 is a graph showing the relationship between power consumption and pump loss. 2 and 3, the solid line shows the case of transient operation, and the alternate long and short dash line shows the case of steady operation. The pump loss in FIG. 3 may be the difference (kPa) between the exhaust pressure upstream of the turbine 5b and the intake air pressure downstream of the compressor 5a.

図2に示されるように、定常運転時と過渡運転時とで消費電力が同じ場合には、過渡運転時は定常運転時よりも排気の温度が低い。このため、過渡運転時には過給圧に応答遅れが生じる。   As shown in FIG. 2, when the power consumption is the same during steady operation and transient operation, the temperature of the exhaust gas is lower during transient operation than during steady operation. For this reason, a response delay occurs in the supercharging pressure during transient operation.

ここで、過給圧の上昇遅れが生じると、可変ノズル52が閉じられるためにポンプ損失が増加する。すなわち、過渡運転時には、定常運転時よりも、過給圧の上昇遅れが大きいためにポンプ損失が大きくなる。これに対し、消費電力を大きくすることで、過給圧の上昇速度を速くすることができるため、ポンプ損失を低減することができる。すなわち、図3において、消費電力が大きくなるほど、過渡運転時と定常運転時とのポンプ損失の差は小さくなる。したがって、過渡運転時において、電動機51に供給する電力を増加させることで、ポンプ損失を減少させることができる。   Here, when the increase in the boost pressure occurs, the variable nozzle 52 is closed, and the pump loss increases. In other words, during transient operation, the pump loss increases because the increase in the boost pressure is greater than during steady operation. On the other hand, by increasing the power consumption, it is possible to increase the rate of increase of the supercharging pressure, thereby reducing pump loss. That is, in FIG. 3, as the power consumption increases, the difference in pump loss between transient operation and steady operation decreases. Therefore, the pump loss can be reduced by increasing the power supplied to the electric motor 51 during the transient operation.

すなわち、内燃機関1の定常運転時には、排気の温度が十分に高いためにタービン5bの回転数が高い。一方、内燃機関1の過渡運転時には、同条件の定常運転時に比べて、排気の温度が低く、タービン5bの回転数が低くなる。したがって、電動機51により過給圧を上昇させる効果は、定常運転時よりも過渡運転時のほうが高い。   That is, at the time of steady operation of the internal combustion engine 1, the temperature of the exhaust gas is sufficiently high so that the rotational speed of the turbine 5b is high. On the other hand, during the transient operation of the internal combustion engine 1, the temperature of the exhaust gas is lower and the rotational speed of the turbine 5b is lower than during steady operation under the same conditions. Therefore, the effect of increasing the supercharging pressure by the electric motor 51 is higher during transient operation than during steady operation.

したがって、本実施例では、過渡時に積極的に電動機51を作動させる。これにより、所定の期間における消費電力量が同じであっても、燃費をより向上させることができる。   Therefore, in the present embodiment, the electric motor 51 is positively activated during the transition. Thereby, even if the power consumption in the predetermined period is the same, the fuel consumption can be further improved.

図4は、消費電力量と燃費向上効果との関係を示した図である。実線は過渡運転時の場合を示し、一点鎖線は定常運転時の場合を示している。燃費向上効果は、電動機51の作動前の燃費に対する、電動機51の作動後の燃費の向上分の比を示している。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the power consumption and the fuel efficiency improvement effect. The solid line shows the case of transient operation, and the alternate long and short dash line shows the case of steady operation. The fuel efficiency improvement effect indicates the ratio of the fuel efficiency improvement after the operation of the motor 51 to the fuel efficiency before the operation of the motor 51.

このように、消費電力量が同じ場合には、定常運転時よりも過渡運転時のほうが燃費向上の効果が大きい。また、消費電力量が大きくなるほど、過渡運転時と定常運転時との差が大きくなる。したがて、燃費向上の効果が大きい過渡運転時に優先的に電力を供給することにより、限りある電力を有効に利用することができる。   Thus, when the power consumption is the same, the effect of improving fuel efficiency is greater during transient operation than during steady operation. Further, as the power consumption increases, the difference between the transient operation and the steady operation increases. Therefore, it is possible to effectively use limited power by supplying power preferentially during transient operation, which has a large effect of improving fuel efficiency.

そして、本実施例では、SOCが閾値以上のときで且つ制御モードがLPLモードのときに、ECU20は、電動機51へ電力を供給して電動機51を作動させる。LPLモードのときには、内燃機関1が高回転高負荷状態であるために、過給の効果が高い。すなわち、LPLモードのときに電動機51を作動させることにより過給圧を速やかに上昇させることができるので、ドライバビリティを向上させることができる。なお、本実施例においては電動機51へ電力を供給するECU20が、本発明における供給部に相当する。   In this embodiment, when the SOC is equal to or higher than the threshold value and the control mode is the LPL mode, the ECU 20 supplies electric power to the electric motor 51 to operate the electric motor 51. In the LPL mode, since the internal combustion engine 1 is in a high rotation and high load state, the supercharging effect is high. That is, since the supercharging pressure can be quickly increased by operating the electric motor 51 in the LPL mode, drivability can be improved. In this embodiment, the ECU 20 that supplies electric power to the electric motor 51 corresponds to the supply unit in the present invention.

ここで、高圧EGR装置40は、タービン5bよりも上流側の排気通路4内の圧力P4と、コンプレッサ5aよりも下流側の圧力Pbと、の差圧を利用して高圧EGRガスを供給している。このときに、電動機51を作動させると、コンプレッサ5aよりも下流側の
圧力Pbが上昇するため、前記差圧(P4−Pb)が小さくなる。したがって、HPLモードのときに電動機51を作動させると、EGRガスが不足してNOxの発生量が増加す
る虞がある。このため、たとえば、可変ノズル52を閉じることにより高圧EGRガスの供給量を増加させることも考えられるが、これによりポンプ損失が増加するので、電動機51を作動させる効果が低減してしまう。
Here, the high-pressure EGR device 40 supplies high-pressure EGR gas using a differential pressure between the pressure P4 in the exhaust passage 4 upstream of the turbine 5b and the pressure Pb downstream of the compressor 5a. Yes. At this time, when the electric motor 51 is operated, the pressure Pb on the downstream side of the compressor 5a increases, and thus the differential pressure (P4-Pb) decreases. Therefore, if the electric motor 51 is operated in the HPL mode, the EGR gas may be insufficient and the amount of NOx generated may increase. For this reason, for example, it is conceivable to increase the supply amount of the high-pressure EGR gas by closing the variable nozzle 52, but this increases the pump loss, so that the effect of operating the electric motor 51 is reduced.

一方、低圧EGR装置30は、タービン5bよりも下流側の排気通路4内の圧力と、コンプレッサ5aよりも上流側の圧力と、の差圧を利用して低圧EGRガスを供給している。この差圧は、電動機51を作動させてもほとんど変化しない。したがって、電動機51を作動させたとしても、その影響をほとんど受けることなく、低圧EGRガスを供給することができる。そして、電動機51を作動させたときにコンプレッサ5aよりも下流側の圧力Pbが上昇した分、可変ノズル52を開くことによりポンプ損失を低減させることができる。このため、電動機51を作動させる効果が大きい。したがって、LPLモードのときに電動機51を作動させ、HPLモードのときには電動機51を停止させることで、単位消費電力当たりの燃費の向上度合いをより大きくすることができる。このように、限りある電力を効率よく利用することができる。なお、電動機51の駆動力(消費電力としてもよい)が大きくなるほど、可変ノズル52の開度を大きくしてもよい。   On the other hand, the low-pressure EGR device 30 supplies the low-pressure EGR gas using a differential pressure between the pressure in the exhaust passage 4 downstream of the turbine 5b and the pressure upstream of the compressor 5a. This differential pressure hardly changes even when the electric motor 51 is operated. Therefore, even if the electric motor 51 is operated, the low-pressure EGR gas can be supplied with almost no influence. Then, when the electric motor 51 is operated, the pump loss can be reduced by opening the variable nozzle 52 as much as the pressure Pb on the downstream side of the compressor 5a is increased. For this reason, the effect of operating the electric motor 51 is great. Therefore, the improvement degree of the fuel consumption per unit power consumption can be further increased by operating the electric motor 51 in the LPL mode and stopping the electric motor 51 in the HPL mode. In this way, limited power can be used efficiently. Note that the opening degree of the variable nozzle 52 may be increased as the driving force (which may be power consumption) of the electric motor 51 is increased.

そして、バッテリ11から電動機51へ電力を供給するときのバッテリ残容量(SOC)の下限値として閾値を設定し、SOCが閾値以上のときに限りバッテリ11から電動機51へ電力を供給している。さらに、この閾値を定常運転時と過渡運転時とで閾値を変えることで、過渡運転時に電動機51へより電力が供給され易くなっている。   A threshold value is set as a lower limit value of the remaining battery capacity (SOC) when power is supplied from the battery 11 to the electric motor 51, and electric power is supplied from the battery 11 to the electric motor 51 only when the SOC is equal to or greater than the threshold value. Furthermore, by changing the threshold value between the steady operation and the transient operation, electric power is more easily supplied to the electric motor 51 during the transient operation.

ここで、図5は、本実施例に係るアシスト電力とSOCと閾値との関係を示した図である。アシスト電力は、電動機51に供給される電力である。アシスト電力は、SOC−電力ラインと、SOCと、に基づいて設定される。定常時閾値Wmin1は、定常運転時において設定されるSOCの閾値であり、たとえば70%である。また、過渡時閾値Wmin2は、過渡運転時において設定されるSOCの閾値であり、たとえば60%である。このように、定常時閾値Wmin1よりも過渡時閾値Wmin2のほうを小さくしている。定常時閾値Wmin1及び過渡時閾値Wmin2は、バッテリ11から他の機器への電力供給が可能なSOCを確保するように設定される。   Here, FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship among the assist power, the SOC, and the threshold value according to the present embodiment. The assist power is power supplied to the electric motor 51. The assist power is set based on the SOC-power line and the SOC. The constant threshold value Wmin1 is an SOC threshold value set during steady operation, and is, for example, 70%. The transient threshold value Wmin2 is an SOC threshold value set during transient operation, and is, for example, 60%. Thus, the transient threshold value Wmin2 is made smaller than the steady-state threshold value Wmin1. The constant threshold value Wmin1 and the transient threshold value Wmin2 are set so as to secure an SOC capable of supplying power from the battery 11 to other devices.

内燃機関1の定常運転時には、SOCが定常時閾値Wmin1以上のときに電動機51へ電力が供給され、SOCが定常時閾値Wmin1未満のときに電動機51への電力の供給が停止される。一方、内燃機関1の過渡運転時には、SOCが過渡時閾値Wmin2以上のときに電動機51へ電力が供給され、SOCが過渡時閾値Wmin2未満のときに電動機51への電力の供給が停止される。   During steady operation of the internal combustion engine 1, electric power is supplied to the electric motor 51 when the SOC is equal to or higher than the normal threshold Wmin1, and supply of electric power to the electric motor 51 is stopped when the SOC is lower than the normal threshold Wmin1. On the other hand, during transient operation of the internal combustion engine 1, electric power is supplied to the electric motor 51 when the SOC is greater than or equal to the transient threshold value Wmin2, and supply of electric power to the electric motor 51 is stopped when the SOC is less than the transient threshold value Wmin2.

そうすると、SOCが過渡時閾値Wmin2以上で且つ定常時閾値Wmin1未満の場合には、過渡運転時であれば電動機51が作動するが、定常運転時には電動機51が作動しなくなる。このように、過渡運転時であればSOCがより小さな場合であっても電動機51が作動することになるため、過渡運転時に行われるアシストの頻度を定常運転時よりも高くすることができる。   Then, when the SOC is greater than or equal to the transient threshold value Wmin2 and less than the steady-state threshold value Wmin1, the motor 51 operates during transient operation, but the motor 51 does not operate during steady operation. As described above, during transient operation, the electric motor 51 operates even when the SOC is smaller. Therefore, the frequency of assist performed during transient operation can be made higher than during steady operation.

図6は、本実施例に係る電動機51の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ECU20により所定の時間毎に繰り返し実行される。   FIG. 6 is a flowchart showing a control flow of the electric motor 51 according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the ECU 20 every predetermined time.

ステップS101では、現時点での制御モードが、LPLモードであるか否か判定される。なお、内燃機関1がLPL領域で運転されているか否か判定してもよい。本ステップでは、低圧EGR装置30により低圧EGRガスを供給する状態であるか否か判定される
。ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
In step S101, it is determined whether or not the current control mode is the LPL mode. It may be determined whether the internal combustion engine 1 is operating in the LPL region. In this step, it is determined whether or not the low pressure EGR device 30 is in a state of supplying low pressure EGR gas. If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102, and if a negative determination is made, this routine is terminated.

ステップS102では、加速要求があるか否か判定される。本ステップでは、内燃機関1が搭載される車両の運転者が加速を要求しているか否か判定される。また、本ステップでは、内燃機関1の運転状態が過渡状態であるか否か判定してもよい。例えば、アクセル開度センサ15の検出値の変化量が閾値以上の場合に加速要求があると判定される。ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103へ進み、否定判定がなされた場合にはステップS104へ進む。   In step S102, it is determined whether there is an acceleration request. In this step, it is determined whether or not the driver of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted requests acceleration. Further, in this step, it may be determined whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is in a transient state. For example, it is determined that there is an acceleration request when the amount of change in the detected value of the accelerator opening sensor 15 is greater than or equal to a threshold value. If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, and if a negative determination is made, the process proceeds to step S104.

ステップS103では、過渡時閾値Wmin2が、アシストを許可するSOCの閾値Wminに設定される。   In step S103, the transient threshold value Wmin2 is set to the SOC threshold value Wmin that permits assist.

ステップS104では、定常時閾値Wmin1が、アシストを許可するSOCの閾値Wminに設定される。なお、本実施例においてはステップS102からステップS104を処理するECU20が、本発明における閾値設定部に相当する。   In step S104, the steady-state threshold value Wmin1 is set to the SOC threshold value Wmin that permits assist. In this embodiment, the ECU 20 that processes step S102 to step S104 corresponds to the threshold setting unit in the present invention.

ステップS105では、バッテリ残容量(SOC)が閾値Wmin以上であるか否か判定される。本ステップでは、電動機51を作動させるだけのSOCが確保されているか否か判定している。ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS106へ進み、否定判定がなされた場合にはステップS107へ進む。   In step S105, it is determined whether the remaining battery capacity (SOC) is equal to or greater than a threshold value Wmin. In this step, it is determined whether or not the SOC sufficient to operate the electric motor 51 is secured. If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S106, and if a negative determination is made, the process proceeds to step S107.

ステップS106では、電動機51へ電力が供給されて、該電動機51を作動させる。一方、ステップS107では、電動機51への電力の供給が停止されて、該電動機51が停止される。   In step S106, electric power is supplied to the electric motor 51 to operate the electric motor 51. On the other hand, in step S107, the supply of electric power to the electric motor 51 is stopped, and the electric motor 51 is stopped.

このようにして、アシストを許可するSOCの閾値Wminを、定常運転時よりも過渡運転時において小さくすることにより、過渡運転時におけるアシストの頻度を高めることができる。これにより、燃費をより向上させることができる。   Thus, the frequency of assist during transient operation can be increased by making the threshold value Wmin of the SOC that permits assist smaller during transient operation than during steady operation. Thereby, a fuel consumption can be improved more.

<実施例2>
本実施例では、電動機51に供給する電力を、定常運転時よりも過渡運転時で大きくする。その他の装置などは実施例1と同じため説明を省略する。
<Example 2>
In the present embodiment, the electric power supplied to the electric motor 51 is increased during transient operation than during steady operation. Since other devices are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.

ここで、図7は、本実施例に係るアシスト電力とSOCと閾値との関係を示した図である。アシスト電力は、電動機51に供給される電力である。アシスト電力は、SOC−電力ラインと、SOCと、に基づいて設定される。定常時SOC−電力ラインC1は、定常運転時において設定されるSOC−電力ラインである。また、過渡時SOC−電力ラインC2は、過渡運転時において設定されるSOC−電力ラインである。このように、定常時SOC−電力ラインC1よりも過渡時SOC−電力ラインC2のほうが、アシスト電力がより大きい側に位置する。すなわち、SOCが同じ場合には、定常運転時よりも過渡運転時のほうがアシスト電力は大きくなる。そうすると、過渡運転時に行われるアシスト量が大きくなり、過給圧を速やかに上昇させることができる。   Here, FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship among the assist power, the SOC, and the threshold value according to the present embodiment. The assist power is power supplied to the electric motor 51. The assist power is set based on the SOC-power line and the SOC. The steady-state SOC-power line C1 is an SOC-power line set during steady operation. The transient SOC-power line C2 is an SOC-power line that is set during transient operation. Thus, the transient SOC-power line C2 is positioned on the side where the assist power is larger than the steady-state SOC-power line C1. That is, when the SOC is the same, the assist power is greater during transient operation than during steady operation. If it does so, the amount of assistance performed at the time of transient operation will become large, and a boost pressure can be raised rapidly.

また、SOCの閾値Wminは、たとえば60%で、定常運転時及び過渡運転時で共通である。この閾値Wminは、たとえば、電動機51を作動させることができるSOCの下限値として予め設定される。そして、SOCが閾値Wmin以上のときに電動機51へ電力が供給され、SOCが閾値Wmin未満のときに電動機51への電力の供給が停止される。   The SOC threshold Wmin is, for example, 60%, and is common during steady operation and transient operation. This threshold value Wmin is preset as, for example, a lower limit value of the SOC at which the electric motor 51 can be operated. Electric power is supplied to the electric motor 51 when the SOC is equal to or higher than the threshold value Wmin, and supply of electric power to the electric motor 51 is stopped when the SOC is lower than the threshold value Wmin.

図8は、本実施例に係る電動機51の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ECU20により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、図6に示したフロート同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。   FIG. 8 is a flowchart showing a control flow of the electric motor 51 according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the ECU 20 every predetermined time. In addition, about the step where the same process as the float shown in FIG. 6 is made, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

ステップS102において肯定判定がなされた場合には、ステップS201へ進んで、図7に示した過渡時SOC−電力ラインC2を、SOC−電力ラインに設定する。一方、ステップS102において否定判定がなされた場合には、ステップS202へ進んで、図7に示した定常時SOC−電力ラインC1を、SOC−電力ラインに設定する。   When an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S201, and the transient SOC-power line C2 shown in FIG. 7 is set as the SOC-power line. On the other hand, if a negative determination is made in step S102, the process proceeds to step S202, and the normal-time SOC-power line C1 shown in FIG. 7 is set as the SOC-power line.

そして、ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS203へ進んでアシスト電力が算出される。アシスト電力は、SOCと、ステップS201またはステップS202で設定されるSOC−電力ラインと、から図7に示した関係を用いて算出される。この算出は、マップを用いて行ってもよく、記憶されている計算式にしたがって行ってもよい。   If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S203 to calculate assist power. The assist power is calculated using the relationship shown in FIG. 7 from the SOC and the SOC-power line set in step S201 or step S202. This calculation may be performed using a map, or may be performed according to a stored calculation formula.

このように、アシスト電力を定常運転時よりも過渡運転時において大きくすることで、より効果の大きな過渡運転時に優先的に電力を供給することができる。これにより、燃費をより向上させることができる。なお、実施例1と実施例2とを組み合わせることもできる。すなわち、定常運転時と過渡運転時とで、SOCの閾値及び供給する電力量を異ならせてもよい。   In this way, by increasing the assist power during transient operation rather than during steady operation, power can be preferentially supplied during transient operation, which is more effective. Thereby, a fuel consumption can be improved more. In addition, Example 1 and Example 2 can also be combined. That is, the SOC threshold value and the amount of power to be supplied may be different during steady operation and transient operation.

1 内燃機関
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5 ターボチャージャ
5a コンプレッサ
5b タービン
6 第1吸気絞り弁
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 第2吸気絞り弁
10 パティキュレートフィルタ
11 バッテリ
14 アクセルペダル
15 アクセル開度センサ
16 クランクポジションセンサ
20 ECU
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 EGRクーラ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
51 電動機
52 可変ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Intake passage 4 Exhaust passage 5 Turbocharger 5a Compressor 5b Turbine 6 First intake throttle valve 7 Air flow meter 8 Intercooler 9 Second intake throttle valve 10 Particulate filter 11 Battery 14 Accelerator pedal 15 Accelerator opening sensor 16 Crank position sensor 20 ECU
30 Low pressure EGR device 31 Low pressure EGR passage 32 Low pressure EGR valve 33 EGR cooler 40 High pressure EGR device 41 High pressure EGR passage 42 High pressure EGR valve 51 Electric motor 52 Variable nozzle

Claims (2)

内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記電動機に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの残容量を検出する検出部と、
前記検出部により検出される前記バッテリの残容量が閾値以上のときに、前記バッテリから前記電動機に電力を供給する供給部と、
前記閾値を、前記内燃機関の定常運転時と過渡運転時とで異ならせる閾値設定部と、
を備える内燃機関の制御システム。
An excess of intake air taken into the internal combustion engine using a turbine disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor disposed in the intake passage of the internal combustion engine using exhaust energy discharged from the internal combustion engine A supercharger for feeding,
An electric motor for driving the compressor;
A battery for supplying power to the motor;
A detection unit for detecting the remaining capacity of the battery;
A supply unit for supplying electric power from the battery to the electric motor when a remaining capacity of the battery detected by the detection unit is equal to or greater than a threshold;
A threshold value setting unit that varies the threshold value between the steady operation and the transient operation of the internal combustion engine;
An internal combustion engine control system comprising:
前記閾値設定部は、前記内燃機関の過渡運転時の前記閾値を定常運転時の前記閾値よりも小さくする請求項1に記載の内燃機関の制御システム。   The control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the threshold value setting unit makes the threshold value during transient operation of the internal combustion engine smaller than the threshold value during steady operation.
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