KR100962160B1 - 과급압 제어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 보조 과급기 (26), 가변 노즐 기구 (41) 및 과급압 제어 수단 (28) 을 포함하며, 배기 매니폴드압의 변동을 억제하고, 과급압을 정확하게 제어하는 과급압 제어 장치를 제공한다. 본 발명에 따라 과급압 제어 장치가 장치된 엔진에서, 과급기의 과급압은 모터를 사용한 과급압 제어와 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어를 통해 제어될 수 있다. 실제 과급압과 목표 과급압의 보정 편차에서, 편차가 큰 경우, 과급압 제어 수단은 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어보다 모터를 사용한 과급압 제어를 우선하여 실시한다. 역으로, 편차가 작은 경우, 과급압 제어 수단은 모터를 사용한 과급압 제어 보다 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어를 우선하여 실시한다.

Description

과급압 제어 {BOOST PRESSURE CONTROL}
본 발명은, 모터 보조 과급기와 가변 노즐 기구를 갖는 내연 기관의 과급압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일본국 특허 출원 공개 공보 제 2003-239755 호에는 모터를 사용한 과급압 제어와 가변 노즐 기구 (이하, "VN 기구" 라 함) 를 사용한 과급압 제어가 실행되는 내연 기관이 개시되어 있다. 이 내연 기관에서, 모터를 사용한 과급압 제어보다 VN기구를 사용한 과급압 제어가 우선하여 행해진다. 이는 양방의 과급압 제어 사이의 간섭을 방지한다.
전술한 내연 기관에서, 실제 과급압이 목표 과급압보다 낮은 경우에는, VN 기구의 개도 (이하, "VN 개도" 라 함) 는 실제 과급압과 목표 과급압 사이의 차에 따라 감소된다. 따라서, 배기 매니폴드의 압력 (이하, "배기 매니폴드압" 이라 함) 은 증가된다. 이는 압축기의 회전 속도 (이하, 터보 속도) 를 증가시킨다. 그 결과, 실제 과급압이 증가한다.
그러나, 실제 과급압의 증가는 VN 개도의 감소 후에 지연된다. 이러한 지연 중에, VN 개도는 더 변화될 수도 있다. 이러한 경우, VN 개도는 변동되며, 또한 VN 개도의 변동에 따라 과급압이 변동된다. 게다가, VN 개도의 변동 에 기인해 배기 매니폴드압이 변동된다. 그 결과, EGR 가스량이 변동된다. 따라서, 연소가 안정적으로 실행되지 않을 수도 있다.
본 발명은 배기 매니폴드압에서의 변동을 억제함과 함께, 과급압을 정확하게 제어한다.
본 발명의 제 1 양태는 과급기, 과급압 검출 수단, 목표 과급압 산출 수단, 가변 노즐 기구 및 과급압 제어 수단을 포함하는 과급압 제어 장치에 관한 것이다. 과급기는 흡기 통로에 제공된 압축기, 배기 통로에 제공된 터빈 및 압축기를 구동하는 모터를 포함한다. 과급압 검출 수단은 과급기에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출한다. 목표 과급압 산출 수단은 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 산출한다. 가변 노즐 기구는 터빈에 유동하는 배기 가스의 유속을 변경한다. 과급압 제어 수단은 모터를 사용한 과급압 제어 및 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어를 실행한다. 실제 과급압과 목표 과급압의 편차가 큰 경우에는, 과급압 제어 수단은 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어보다 모터를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시한다. 그 편차가 작은 경우에는, 과급압 제어 수단은 모터를 사용한 과급압 제어보다 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시한다.
제 2 양태는, 개도 산출 수단 및 개도 보정 수단이 더 제공된 것을 제외하고는, 제 1 양태와 유사하다. 개도 산출 수단은 엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 가변 노즐 기구의 개도를 산출한다. 개도 보정 수단은 개도 산출 수단에 의해 산출된 개도를 실제 과급압과 목표 과급압의 편차에 근거하여 보정한다. 실제 과급압과 목표 과급압의 편차가 작다면, 과급압 제어 수단은 실제 개도가 개도 보정 수단에 의해 보정된 개도의 양과 같아지도록 가변 노즐 기구를 작동시킨다.
제 3 양태는, 실제 과급압이 목표 과급압을 초과한 경우, 과급압 제어 수단이 모터를 소정 시간동안 회생 작동시키는 것을 제외하고는, 제 1 또는 제 2 양태와 유사하다.
제 4 양태는, 실제 과급압이 목표 과급압 아래로 떨어지는 경우, 과급압 제어 수단은 모터를 소정 시간동안 작동시키는 것을 제외하고는, 제 1 또는 제 2 양태와 유사하다.
제 1 양태에 따르면, 과급압이 모터를 사용한 목표 과급압에 근접한 값으로 제어된 후, 가변 노즐 기구를 사용하여 과급압이 제어된다. 이는 가변 노즐 기구의 개도의 변화량을 감소시킨다. 따라서, 과급압이 정확하게 제어된다. 또한, 배기 매니폴드압에서의 변동이 억제되기 때문에, EGR 가스량의 변동이 억제된다. 따라서, 연소가 안정적으로 실행된다.
제 2 양태에 따르면, 실제 과급압과 목표 과급압의 편차가 작은 경우, 과급압 제어 수단은 실제 개도가 보정된 개도와 같아지도록 가변 노즐 기구를 작동시킨다. 이는 과급압 제어중 가변 노즐 기구의 개도 변화량을 감소시킨다. 따라서, 가변 노즐 기구의 개도의 변동이 억제된다.
제 3 양태에 따르면, 압축기의 회전 속도는 모터의 회생 작동에 의해 감소한다. 이는 실제 과급압이 목표 과급압을 초과하는 양을 감소시킨다.
제 4 양태에 따르면, 압축기의 회전 속도는 모터의 작동에 의해 증가한다. 이는 실제 과급압이 목표 과급압 아래로 떨어지는 양을 감소시킨다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2A 및 도 2B 는 VN기구에만 사용하는 과급압 제어를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 3A, 도 3B, 도 3C 및 도 3D 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 과급압 제어를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4A 및 도 4B 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 ECU (60) 에 의해 실행되는 루틴을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5 는 EGR이 사용되는 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 6A 및 도 6B 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 ECU (60) 에 의해 실행되는 루틴을 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도면에서, 동일한 요소는 동일한 부호로 나타내며, 중복 설명은 생략한다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 디젤 엔진 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 제 1 실시형태에 따른 디젤 엔진 시스템은 모터 보조 과급기를 포함한다.
제 1 실시형태에 따른 시스템은, 4 개의 실린더 (2a) 를 갖는 엔진 본체 (2) 를 포함한다. 엔진 본체 (2) 에는 냉각 수온 센서 (4) 가 제공되어 있다. 도 1 에 나타내는 시스템에 있어서, 엔진 본체 (2) 는 4 개의 실린더 (2a) 에 대응하는 4 개의 인젝터 (6) 를 포함한다. 각각의 인젝터 (6) 는 고압의 연료를 실린더 (2a) 내에 직접 분사한다. 4 개의 인젝터 (6) 는 커먼 레일 (8) 에 연결된다. 커먼 레일 (8) 은 서플라이 펌프 (10)를 통해 연료 탱크 (12) 에 연결된다. 연료 탱크 (12) 로부터 연료를 퍼올린 후, 서플라이 펌프 (10) 는 소정의 압력으로 연료를 압축시키며, 압축된 연료는 커먼 레일 (8) 에 공급된다.
엔진 본체 (2) 에는 흡기 매니폴드 (14) 가 연결된다. 흡기 매니폴드 (14) 에는, 과급압 센서 (16) 가 제공되어 있다. 과급압 센서 (16) 는 후술하는 압축기 (26a) 에 의해 압축된 공기의 압력 (이하, 이 압력은 실제 과급압 PIM 이라함) 을 측정한다. 흡기 매니폴드 (14) 는 흡기 통로 (18) 와 연결된다. 흡기 매니폴드 (14) 와 흡기 통로 (18) 의 접속부 근방에는, 흡기 온도 센서 (20) 가 제공되어 있다. 흡기 온도 센서 (20) 는 압축된 공기의 온도를 측정한다. 흡기 통로 (18) 에 있어서의 흡기 온도 센서 (20) 의 상류에는 흡기 스로틀 밸브 (22) 가 제공되어 있다. 게다가, 흡기 스로틀 밸브 (22) 의 상류에는, 인터쿨러 (24) 가 제공되어 있다. 인터쿨러 (24) 는, 압축된 공기를 냉각한다.
인터 쿨러 (24) 의 상류에는, 모터 보조 과급기 (이하, "MAT" 라 함) (26) 의 압축기 (26a) 가 형성되어 있다. MAT (26) 의 터빈 (26b) 은, 후술하는 배 기 통로 (40) 에 제공되어 있다. 압축기 (26a) 의 임펠러 (도시 생략) 는 연결 축을 통해 터빈 (26b) 의 임펠러에 연결된다. 이로써, 터빈 (26b) 의 임펠러가 배기 에너지에 의해 회전되면, 압축기 (26a) 의 임펠러가 회전된다. 압축기 (26a) 와 터빈 (26b) 사이에는 교류 모터인 모터 (26c) 가 형성되어 있다. 모터 (26c) 는 모터 콘트롤러 (28) 에 연결된다. 모터 콘트롤러 (28) 는 배터리 (도시 생략) 에 저장되는 전력을 모터 (26c) 에 공급한다. 모터 (26c) 의 구동축은 상기 연결축을 겸하고 있다. 따라서, 모터 (26) 는 압축기 (26a) 의 임펠러를 회전시킨다. 또한, 모터 (26c) 는 회생 작동을 실행한다. 모터 콘트롤러 (28) 는 모터 (26c) 의 회생 작동에 의해 발생된 전력을 배터리에 충전한다.
압축기 (26a) 의 상류에는 에어 플로우 미터 (30) 가 제공되어 있다. 에어 플로우 미터 (30) 는 대기중으로부터 흡기 통로 (18) 내에 흡입되는 공기의 양 (즉, 흡입 공기량) 을 측정한다. 에어 플로우 미터 (30) 의 상류에는 에어클리너 (32) 가 제공되어 있다. 게다가, 에어클리너 (32) 의 상류는 대기에 개방되고 있다.
압축기 (26a) 와 에어 플로우 미터 (30) 의 사이 위치에서 흡기 바이패스 통로 (34) 의 일단이 흡기 통로 (18) 에 연결된다. 흡기 바이패스 통로 (34) 의 타단은, 압축기 (26a) 와 인터 쿨러 (24) 의 사이 위치에서 흡기 통로 (18) 에 연결된다. 즉, 흡기 바이패스 통로 (34) 는 압축기 (26a) 의 상류측과 하류측의 영역을 연결한다. 흡기 통로 (18) 와 흡기 바이패스 통로 (34) 의 타단부와의 접속부에는 흡기 바이패스 밸브 (36) 가 제공되어 있다. 이 흡기 바이패스 밸 브 (36) 가 개방되면, MAT (26) 에 의해 압축된 공기의 일부가 흡기 바이패스 통로 (34) 를 통해 압축기 (26a) 의 상류측 영역으로 되돌려진다. 이는 압축기 (26a) 의 압력을 저감시키고, 터보 서지를 방지한다.
또, 엔진 본체 (2) 는 흡기 매니폴드 (14) 와 대향하는 배기 매니폴드 (38) 에 연결된다. 배기 매니폴드 (38) 는 배기 통로 (40) 에 연결된다. 전술한 바와 같이, 배기 통로 (40) 에는 MAT (26) 의 터빈 (26b) 이 제공된다. 터빈 (26b) 의 임펠러는 배기 통로 (40) 에서 유통하는 배기 가스의 에너지에 의해 회전된다.
터빈 (26b) 의 임펠러의 근방에는 가변 노즐 기구 (이하, "VN 기구" 라 함) (41) 가 제공된다. VN 기구는 가변 노즐이다. 가변 노즐의 개도, 즉, VN 기구 (41) 의 개도 (이하, "VN 개도" 라 함) 를 제어함으로써, 터빈 (26b) 의 임펠러에 유동하는 배기 가스의 유속을 제어 할 수 있다. 구체적으로는, VN 개도를 감소시킴으로써, 터빈 (26b) 의 임펠러에 유동하는 배기 가스의 유속이 증가될 수 있다. VN 개도를 증가시킴으로써, 터빈 (26b) 의 임펠러에 유동하는 배기 가스의 유속이 감소될 수 있다. 터빈 (26b) 의 하류에는 배기가스를 정화하는 촉매 (42) 가 제공되어 있다.
배기 매니폴드 (38) 에는 EGR 통로 (44) 의 일단부가 연결된다. EGR 통로 (44) 의 타단부는 흡기 매니폴드 (14) 와 흡기 통로 (18) 와의 접속부 근방 위치에서 흡기 통로 (18) 에 연결된다. 흡기 통로 (18) 와 EGR 통로 (44) 의 타단부와의 접속부 근방 위치에 EGR 밸브 (46) 가 제공된다. EGR 통로 (44) 를 유동하는 배기 가스를 냉각하는 EGR 쿨러 (48) 가 EGR 통로 (44) 에 제공된다. EGR 밸브 (46) 가 개방되면, 배기 가스의 일부가 EGR 통로 (44) 및 EGR 쿨러 (48) 를 통해 흡기 통로 (18) 에 되돌려진다. 배기 매니폴드 (38) 의 압력 (이하, "배기 매니폴드압" 이라 함) 과 흡기 매니폴드 (14) 의 압력 (이하, "흡기 매니폴드 압" 이라 함) 과의 차에 의해, 배기 가스의 일부가 각 실린더 (2a) 에 공급된다. 배기가스에 포함된 산소량은 공기에 포함된 산소량보다 적기 때문에, NOx의 생성량이 감소될 수 있다.
제 1 실시형태에 따른 시스템은 ECU (Electronic Control Unit)(60) 을 포함한다. ECU (60) 의 입력 측에는, 냉각 수온 센서 (4), 과급압 센서 (16), 흡기 온도 센서 (20), 에어 플로우 미터 (30), 크랭크각 센서 (52), 액셀 개도 센서 (54) 등이 연결된다. 크랭크각 센서 (52) 는 실린더 (2a) 의 피스톤이 연결된 크랭크축 (도시 생략) 의 회전 각도를 검출한다. 액셀 개도 센서 (54) 는 액셀 개도 ("액셀 페달 밞음량" 이라고도 함)(ACCP) 를 검출한다. ECU (60) 의 출력 측에는, 인젝터 (6), 펌프 (10), 모터 콘트롤러 (28), 흡기 바이패스 밸브 (36), VN 기구 (41), EGR 밸브 (46) 등이 연결된다. ECU (60) 는 크랭크각 센서 (52) 의 출력에 기초하여, 엔진속도 (NE) 를 산출한다. ECU (60) 는 모터 (26c) 에 공급된 전력량을 산출한다. 또한, ECU (60) 는 모터 콘트롤러 (28) 에 대해 산출한 전력을 모터 (26c) 에 공급하도록 지시한다.
전술한 종래의 장치에서, 모터를 사용한 과급압 제어보다 VN 기구를 사용한 과급압 제어를 우선 시킴으로써, 이들 과급압 제어의 간섭을 방지한다. 도 2A 및 도 2B 는 VN 기구만을 사용한 과급압 제어를 나타내는 타이밍 챠트이다. 보 다 구체적으로는, 도 2A 는, 실제 과급압 (PIM) 과 목표 과급압 (PIMTRG) 의 변화를 나타낸다. 도 2B 는 VN 개도의 변화를 나타낸다.
시간 (t10) 에서, 목표 과급압 (PIMTRG) 은 가속 페달의 움직임에 의해 증가된다. 증가된 목표 과급압 (PIMTRG) 에 따라 실제 과급압 (PIM) 을 증가시키기 위해서 VN 개도가 감소된다. VN 개도는 베이스 개도와 피드백 개도를 합계한 값이다. 베이스 개도는 엔진 속도 (NE) 와 엔진 부하에 근거하여 산출된다. 피드백 개도는 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 사이의 차 (이하, "차 (PIMTRG-PIM)" 이라 함) 에 기초하여 산출된다. 피드백 개도는 VN 개도를 보정하는 항 (term) 이다. 피드백 개도는 베이스 개도에 비해 VN 개도에 대한 효과가 크다. VN 개도가 감소되면, 터빈의 회전 속도는 증가한다. 이는 압축기의 회전 속도 (이하, "터보 속도" 라 함) 를 상승시킨다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 상승한다.
통상, 과급압 센서는 흡기 매니폴드에 제공된다. 따라서, 압축기와 과급압 센서 사이를 통과하는 공기에 대해 흡기 통로에 공간이 존재한다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 의 증가는 터보 속도가 증가한 후에 지연된다. 지연 중에서 조차, 피드백 개도는 차 (PIMTRG-PIM) 에 기초하여 산출되고, VN 개도가 더 감소된다. 그 결과, VN 개도가 과도하게 감소된다.
시각 (t11) 에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 이르면, VN 개도가 증가된다. 그러나, 실제 과급압 (PIM) 은 VN 개도가 증가된 직후에 감소되지 않는다. 즉, 실제 과급압 (PIM) 은 시각 (t12) 까지는 계속 상승한다. 따라서, 도 2A 에 도시된 바와 같이, 실제 과급압 (PIM) 은 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과한다. 또한, 실제 과급압 (PIM) 의 감소와 터보 속도의 감소는 VN 개도 증가 후에 지연된다. 따라서, VN 개도는 과도하게 증가된다.
이 후, 시각 (t13) 에서 다시 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 도달한 후에, VN 개도가 감소된다. 그러나, 실제 과급압 (PIM) 은 VN 개도가 감소된 직후에 증가하지는 않는다. 즉, 실제 과급압 (PIM) 은 시각 (tl4) 까지는 계속 감소된다. 따라서, 도 2A 에 도시된 바와 같이, 실제 과급압 (PIM) 은 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어진다.
전술한 바와 같이, 모터를 사용한 과급압 제어보다 VN 기구를 사용한 과급압 제어를 우선시키면, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, VN 개도가 크게 변동한다. 그 결과, 도 2A 에 나타내는 바와 같이, 실제 과급압 (PIM) 이 크게 변동한다. 즉, VN 기구를 사용한 과급압 제어를 우선시키면, 목표 과급압 (PIMTRG) 에 대한 실제 과급압 (PIM)을 제어하기가 힘들다.
게다가, 전술한 바와 같이 VN 개도가 크게 변동한다면, 배기 매니폴드압도 크게 변동한다. 따라서, EGR 밸브의 개도가 별도로 제어되지 않는다면, EGR 가스량도 크게 변동한다. 특히, 배기 매니폴드압이 VN 개도가 과도하게 감소됨에 따라 증가되면, 배기 매니폴드압과 흡기 매니폴드압 사이의 차이 증가하고, EGR 가스량이 증가한다. 이 때문에, 연소된 가스에 대한 신선한 가스의 비율이 낮아진다. 그 결과, 연소가 안정적으로 실행되지 않을 수 있는데, 예컨대 실화가 발생할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 실제 과급압 (PIM) 과 목표 과급압 (PIMTRG) 의 편차가 큰 경우에는, VN 기구 (41)를 사용한 과급압 제어보다 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시한다. 즉, 편차가 큰 경우에는, 모터 (26c) 가 작동하지만, 피드백 개도 (VNFB) 가 산출되지 않는다. 따라서, VN 개도 (VNFIN) 는 베이스 개도 (VNBASE) 와 동일하다. 실제 과급압 (PIM) 과 목표 과급압 (PIMTRG) 의 편차가 작은 경우에는, 모터 (26c)를 사용한 과급압 제어보다 VN 기구 (41)를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시한다. 즉, 피드백 개도 (VNFB) 가 산출되고, 피드백 개도 (VNFB) 와 베이스 개도 (VNBASE) 의 합계에 의해 VN 개도 (VNFIN) 가 얻어진다.
도 3A 내지 도 3D 는 제 1 실시형태에 따른 과급압 제어를 나타내는 타이밍 차트이다. 보다 구체적으로는, 도 3A 는 실제 과급압 (PIM) 과 목표 과급압 (PIMTRG) 의 변화를 나타낸다. 도 3B 는 VN 개도 (VNFIN) 의 변화를 나타낸다. 도 3C 는 MAT의 작동 상태를 나타낸다. 도 3D 는 VN 기구 (41) 의 피드백 제어 (즉, 피드백 개도 (VNFB) 의 산출) 의 실행 여부를 나타낸다. 또한, 도 3B 는 정상 운전시의 베이스 개도를 나타낸다. VN 개도는 최종적으로 이 베이스 개도로 제어된다.
시각 (tO) 에서, 목표 과급압 (PIMTRG) 은 가속 페달의 움직임에 의해 증가된다. 증가된 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 과의 차가 기준치 (α) 이상이기 때문에 (즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 크기 때문에), 모터 콘트롤러 (28) 는 모터 (26c) 에 전력을 공급한다. 전력 공급은 차 "PIMTRG-PIM" 가 시각 (t1) 에서 기준치 (α) 가 될 때까지 계속된다. 그 결과, 압축기 (26a) 의 임펠러가 회전되며, 터보 속도가 증가된다. 이는 실제 과급압 (PIM) 을 증가시킨다. 도 3D 에 도시된 바와 같이, 시각 (t0) ~ 시각 (t1) 중 VN 기구 (41) 의 피드백 개도 (VNFB) 는 산출되지 않는다. 즉, 시각 (t0) ~ 시각 (t1) 중 VN 개도 (VNFIN) 는 차 "PIMTRG-PIM" 에 응하지 않고 제어된다. 따라서, VN 개도 (VNFIN) 는 피드백 개도 (VNFB) 보다 VN 개도 (VNFIN) 에 대한 영향이 더 작은 베이스 개도 (VNBASE) 와 동일하다. 그 결과, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 시각 (tO) ~ 시각 (tl) 중 VN 개도 (VNFIN) 는 완만하게 감소된다. 이러한 VN 개도 (VNFIN) 의 작은 감소에 의해 배기 매니폴드압은 거의 증가되지 않는다. 따라서, 실제 과급압 (PIM) 은 배기 매니폴드압을 상승시키지 않고 증가될 수 있다.
시각 (t1) 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 (α) 에 도달한 후, 모터 (26c) 로의 전력 공급이 중단된다. 이와 동시에, 도 3D 에 나타내는 바와 같이, VN 기구 (41) 의 피드백 개도 (VNFB) 가 산출된다. 따라서, VN 개도 (VNFIN) 는 베이스 개도 (VNBASE) 와 피드백 개도 (VNFB) 의 합과 동일하다. 모터 (26c) 가 시각 (t0) ~ 시각 (tl) 중 실제 과급압 (PIM) 을 증가시키도록 작동되기 때문에, 시각 (t1) 에서 실제 과급압 (PIM) 은 목표 과급압 (PIMTRG) 엔 근접한다. 따라서, 차 "PIMTRG-PIM" 에 기초하여 산출된 피드백 개도 (VNFB) 는 도 2B 에 나타내는 경우 (즉, 모터가 구동되지 않는 경우) 의 피드백 개도 (VNFB) 보다 작다.
다음으로, 시각 (t2) 에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 도달한 후에, 피드백 개도 (VNFB) 를 고정한 채로, 모터 (26c) 의 회생 작동을 실행한다. 모터 (26c) 의 회생 작동은 시각 (t3) 까지 계속 실행된다. 시각 (t2) ~ 시각 (t3) 중, 엔진 속도 (NE) 및 엔진 부하는 증가한다. 따라서, 베이스 개도 (VNBASE) 가 VN 개도 (VNFIN)를 증가시키도록 산출된다. 그 결과, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t2) ~ 시각 (t3) 중, VN 개도 (VNFIN) 는 약간 감소한다. 모터 (26c) 의 회생 작동에 기인하여 터보 속도가 감소하기 때문에, 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는 과급압 (PIM) 의 양을 감소시킬 수 있다.
시각 (t3) ~ 시각 (t4) 중, 피드백 개도 (VNFB) 가 다시 산출되고, 또한 VN 기구 (41) 는 실제 과급압 (PIM) 을 감소시킨다. VN 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어를 실행하기 전에, 시각 (t2) ~ 시각 (t3) 중 MAT (26) 의 회생 동작이 실행되기 때문에, VN 개도 (VNFIN) 는 과도하게 증가되지 않는다.
시각 (t4) 에서, 다시 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 도달한 후, 피드백 개도 (VNFB) 를 고정한 채로, 모터 (26c) 를 작동시킨다. 모터 (26c) 의 작동은, 시각 (t4) 으로부터 소정 시간 경과후, 이 경우는 시각 (t5) 까지 계속 실행된다. 시각 (t4) ~ 시각 (t5) 중, 엔진 속도 (NE) 및 엔진 부하가 증가한다. 따라서, 베이스 개도 (VNBASE) 가 VN 개도 (VNFIN)를 감소시키도록 산출된다. 그 결과, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t4) ~ 시각 (t5) 중, VN 개도 (VNFIN) 는 약간 감소한다. 모터 (26c) 의 작동에 의해 터보 속도가 증가하기 때문에, 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지는 감소시킬 수 있다.
시각 (t5) ~ 시각 (t6) 중, 피드백 개도 (VNFB) 가 다시 산출되며, VN 기구 (4l) 는 실제 과급압 (PIM) 을 증가시킨다. 이 VN 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어를 실행하기 전에, 시각 (t4) ~ 시각 (t5) 중 MAT (26) 가 작동하기 때문에, VN 개도 (VNFIN) 는 과도하게 감소되지 않는다.
게다가, 시각 (t6) 에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 도달한 후, 피드백 개도 (VNFB) 를 고정한 채로, 소정 시간동안 모터 (26c) 를 회생 작동시킨다. 이는 시각 (t2) ~ 시각 (t3) 에서와 마찬가지로, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는 것을 감소시킨다.
따라서, 제 1 실시형태에서, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 큰 경우에는, 모터 (26c) 를 작동시킴으로써 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 근접한 값까지 증가된다. 그 후, VN 기구 (41) 의 피드백 제어를 실행함으로써 (즉, 피드백 개도 (VNFB)를 VN 개도 (VNFIN) 에 추가함으로써) 실제 과급압 (PIM) 이 증가된다. 그 결과, VN 개도 (VNFIN) 에서의 과도한 감소가 방지된다. 즉, VN 개도 (VNFIN) 의 변동이 방지된다. 또한, 배기 매니폴드압의 변동이 방지되며, 배기 가스량의 변동이 방지된다. 따라서, 도 5 에 나타내는 바와 같이, EGR (exhaust gas recirculation) 이 사용될 때, 즉, 엔진 속도와 엔진 부하가 낮은 경우, 충분한 EGR 가스량이 안정적으로 얻어질 수 있다. 따라서, 연소가 안정적으로 실행된다. 게다가, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는 것과 동시에, 모터 (26c) 는 회생 작동을 실행한다. 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지자마자, 모터 (26c) 가 작동한다. 이는 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하거나 아래로 떨어지는 양을 감소시킨다. 따라서, 실제 과급압 (PIM) 은 목표 과급압 (PIMTRG) 에 대해 더욱 신속하게 제어될 수 있다.
시각 (t0) ~ 시각 (t1) 중, 모터 (26c) 에 공급되는 전력량은 일정할 수도 있고, 또는 시간의 경과에 따라 서서히 감소시킬 수도 있다.
도 4A 및 도 4B 는 제 1 실시형태에서 ECU (60) 에 의해 실행되는 루틴을 나타내는 플로우 차트이다. 도 4A 에 나타내는 루틴에서, 먼저, 엔진 속도 (NE)(rpm), 액셀 개도 (ACCP)(%) 및 실제 과급압 (PIM)(kPa) 이 ECU (60) 에 입력된다(단계 l00).
다음으로, ECU (60) 내에 미리 저장된 맵을 참조로 하여, 엔진 회전 속도 (NE) 와 액셀 개도 (ACCP) 에 기초하여 연료 분사량 (QFIN)(㎣/st) 이 산출된다(단계 1O2). 엔진 회전수 (NE) 와 액셀 개도 (ACCP) 가 증가함에 따라, 즉, 엔진 부하가 증가함에 따라, 연료 분사량 (QFIN) 이 증가한다.
다음으로, ECU (60) 내에 미리 저장된 맵을 참조로 하여, 엔진 회전 속도 (NE) 와 연료 분사량 (QFIN) 에 기초하여 목표 과급압 (PIMTRG)(kPa) 이 산출된다(단계 l04). 연료 분사량 (QFIN) 은 엔진 부하 (TQ) 에 비례한다. 따라서, 이 단계 104 에서는, 엔진 회전 속도 (NE) 와 엔진 부하 (TQ) 에 기초하여 목표 과급압 (PIMTRG) 이 산출된다.
다음으로, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 과의 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 이상인지의 여부를 판정한다(단계 106). 즉, 이 단계 106 에서는, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮고, 또한, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 과의 편차가 큰지 아닌지의 여부가 판정된다.
단계 l06 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 큰 것으로 판정된다면, 단계 108 이 실행된다. 단계 108 에서는, 모터 (26c) 에 전력이 공급된다 (즉, MAT (26) 이 작동함). 예를 들어, 도 3C 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t0) 에서 MAT (26) 에 전력이 공급된다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 도 3A 에 나타내는 바와 같이 증가한다. ECU (60) 는 본 루틴과는 다른 루틴으로 실행함으로써 엔진 회전 속도 (NE) 와 엔진 부하에 근거하여 베이스 개도 (VNBASE) 를 산출한다. MAT (26) 이 작동하면, VN 기구 (41) 의 VN 개도 (VNFIN) 는 베이스 개도 (VNBASE) 와 동일하다. 즉, 후술하는 피드백 개도 (VNFB) 에는 VN 개도 (VNFIN) 가 더해지지 않는다. 따라서, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, MAT (26) 가 시각 (t0) ~ 시각 (t1) 까지 작동하면서, VN 개도 (VNFIN) 는 점진적으로 감소된다.
이후, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 작거나 같은지의 여부를 판정한다 (단계 11O). 즉, 이 단계 110 에서는, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 감소되는지의 여부가 판정된다. 단계 110 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 작거나 같은지가 판정된다면, 단계 112 에서, 모터 (26c) 로의 전력 공급이 중단된다 (즉, MAT (26) 중단). 예를 들어, 도 3A 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t1) 에서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 작거나 같다면, 도 3C 에 나타내는 바와 같이, MAT (26) 로의 전력 공급이 중단된다.
게다가, ECU (60) 내에 미리 저장된 맵을 참조하여, 차 "PIMTRG-PIM" 와 엔진 속도 (NE) 에 따라 피드백 개도 (VNFB) 가 산출된다 (단계 114). 그 맵에서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 증가함에 따라, 피드백 개도 (VNFB) 가 감소한다. 계속해서, VN 기구 (41) 는, 실제 VN 개도가 VN 개도 (VNFIN) 와 동일하도록 제어된다 (단계 116). 단계 116 에서, VN 개도 (VNFIN) 는 상기 서술한 별도의 루틴에 의해 산출되는 베이스 개도 (VNFB) 와 상기 단계 114 에서 산출된 피드백 개도 (VNFB) 와의 합과 동일하다. 따라서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 작거나 또는 동일하면, 예컨대, 도 3D 에 나타내는 바와 같이, VN 기구 (41) 의 피드백 제어가 실행된다. 즉, 피드백 개도 (VNFB) 에는 보정항으로서 VN 개도 (VNFIN) 가 더해진다. 이후, 본 루틴을 종료한다.
다음으로, 루틴이 재시작된 후에, 상기 단계 106 에서 부정으로 판정된다. 즉, 단계 116 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 이하로 판정되어, 단계 118 가 실행된다. 단계 118 에서는, 차 "PIMTRG-PIM" 가 0 보다 크고, 또한 기준치 α 이하인지의 여부가 판정된다. 즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮고, 또한, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 작은지의 여부가 판정된다. 단계 118 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 0 보다 크고, 또한 기준치 α 이하인지의 여부가 판정된다면 (즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮고, 또한, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 작은지의 여부가 판정된다면), 단계 120 이 실행된다. 단계 120 에서, 직전 루틴의 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 컸는지의 여부가 판정된다 (즉, 직전 루틴에서도 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮았는지의 여부가 판정된다). 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 작은지의 여부가 판정된다면 (즉, 직전 루틴에서도 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮았던 것으로 판정된다면), 단계 114 및 116 이 실행된다. 따라서, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 조금 낮다면, 실제 과급압 (PIM) 은 VN 개도 (VNFIN) 에 피드백 개도 (VNFB) 가 더해지는 것으로 증가된다. 예를 들어, 도 3C, 도 3D 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t1) ~ 시각 (t2) 의 사이는, MAT (26) 가 정지되어 VN기구 (41) 의 피드백 제어가 실행되고 있다.
실제 과급압 (PIM) 이 상승해 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 이하가 된 후 (즉, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 이상 값에 도달한 후), 상기 단계 118 에서 부정으로 판정되고, 단계 122 가 실행된다. 단계 122 에서, 전회의 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 컸는지의 여부가 판정된다 (즉, 전회는 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮고, 현재 실행되는 루틴에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는지의 여부가 판정된다. 이 단계 122 에서 전회의 차 "PIMTRG-PIM" 가 0보다 컸다고 판정되었을 경우 (즉, 현재 실행되는 루틴에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는지의 여부가 판정된다면), 단계 124 가 실행된다. 단계 124 에서는, 모터 (26c) 에 역부하를 주어, MAT (26) 이 회생 작동을 실행한다. 이후, 단계 126 에서 소정 시간이 경과했다고 판정되면, 단계 l28 에서 MAT (26) 의 회생 동작을 정지한다. 예를 들어, 도 3C 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t2) ~ 시각 (t3) 중 MAT (26) 의 회생 작동을 실행한다. 이 회생 작동에 의해 터보 속도의 증가가 억제되기 때문에, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급량 (PIMTRG) 을 초과하는 양만큼 감소시킬 수 있다.
MAT (26) 의 회생 작동 정지 후, 단계 114, 116 가 실행된다. 예를 들어, 도 3B, 도 3D 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t3) ~ 시각 (t4) 중, 피드백 개도 (VNFB) 에는 VN 개도 (VNFIN) 를 증가시키기 위해 VN 개도 (VNFIN) 가 더해진다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 감소한다.
이후, 실제 과급압 (PIM) 이 감소하여, 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 크며, 기준치 α이하가 된 후 (즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 낮은 값에 도달한 후, 단계 118 에서 긍정으로 판정되어, 단계 120 가 실행된다. 전회의 루틴에서 차 "PIMTRG-PIM" 은 O보다 작았기 때문에, 단계 120 에서는 부정으로 판정된다. 즉, 단계 120 에서, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어짐을 판정한다. 이 경우, 단계 130 이 실행된다. 단계 130 에서, 모터 (26c) 에 전력이 공급된다 (즉, MAT (26) 작동). 이후, 단계 132 에서 소정 시간이 경과했다고 판정되면, 단계 134 에서 모터 (26c) 로의 전력 공급이 정지된다 (즉, MAT (26) 정지). 예를 들어, 도 3C 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t4) ~ 시각 (t5) 중 MAT (26) 가 작동한다. MAT (26) 의 작동에 의해 터보 속도가 증가하기 때문에, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지는 양을 감소시킬 수 있다.
MAT (26) 이 정지한 후, 상기 단계 114, 116 가 실행된다. 예컨대, 도 3B 및 도 3D 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t5) ~ 시각 (t6) 중, 피드백 개도 (VNFB) 에는 VN 개도 (VNFIN) 를 감소시키기 위해 VN 개도 (VNFIN) 가 더해진다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 증가한다.
이상 설명한 바와 같이, 도 4A 및 도 4B 의 루틴에서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 큰 경우에는, 피드백 개도 (VNFB) 를 산출하지 않고, MAT (26) 를 작동시킴으로써 실제 과급압 (PIM) 이 증가된다. 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 α 보다 큰 값에서 0 이상이거나 기준치 α 보다 작거나 같은 값으로 변하는 경우, 실제 과급압 (PIN) 은 MAT (26) 를 정지시키고, 피드백 개도 (VNFB) 를 VN 개도 (VNFIN) 에 더함으로써 증가된다. 이는 VN 개도 (VNFIN) 의 변화량을 감소시킨다. 그 결과, VN 개도 (VNFIN) 의 변동이 억제된다. 따라서, 실제 과급압이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 신속하게 제어될 수 있다. 또, VN 개도 (VNFIN) 의 변동이 억제되기 때문에, 배기 매니폴드압의 변동이 억제된다. 따라서, EGR 가스량의 변동이 방지되어, 연소가 안정적으로 실행된다. 게다가, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과할 때, MAT (26) 이 회생 작동을 실행한다. 반대로, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어질 때, MAT (26) 가 작동한다. 이는 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하거나 또는 아래로 떨어지는 양을 감소시킨다. 이는 VN 개도 (VNFIN) 의 변동을 더욱 억제한다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 신속하게 제어될 수 있다.
제 1 실시형태에 있어서, ECU (60) 가 단계 106, 108, 110, 112 및 116 을 실행하면, 제 1 양태에 있어서의 "과급압 제어 수단" 이 실현된다. ECU (60) 가 단계 114 를 실행하면, 제 2 양태에 있어서의 "개도 보정 수단" 이 실현된다. ECU (60) 가 단계 106, 108, 110, 112, 116, 118, 122, 124 및 128 을 실행하면, 제 3 양태에 있어서의 "과급압 제어 수단" 이 실현된다. ECU (60) 가 단계 106, 108, 110, 112, 116, 118, 120, 130 및 134 를 실행하면, 제 4 양태에 있어서의 "과급압 제어 수단" 이 실현된다.
다음으로, 도 6A 및 도 6B 를 참조로 하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 시스템에서, 도 1 의 하드웨어 구성이 사용되며, ECU (60) 는 후술하는 도 6A 및 도 6B 의 루틴을 실행한다.
제 1 실시 형태에서는, 목표 과급압 (PIMTRG) 이 실제 과급압 (PIM) 보다 높은 값으로 증가되는 경우, 과급압 제어가 실행된다. 제 2 실시 형태에서는, 목표 과급압 (PIMTRG) 이 실제 과급압 (PIM) 보다 낮은 값으로 감소되는 경우, 과급압 제어가 실행된다. 제 2 실시 형태에 있어서도, 실제 과급압 (PIM) 과 목표 과급압 (PIMTRG) 과의 편차가 크다면, VN 기구 (4l) 를 사용한 과급압 제어보다 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시한다. 즉, 실제 과급압 (PIM) 과 목표 과급압 (PIMTRG) 의 편차가 크다면, 피드백 개도 (VNFB) 는 산출되지 않으며 , 모터 (26c) 는 회생 작동을 실행한다. 이 회생 동작에 의해, 터빈 속도가 감소되어, 실제 과급압 (PIM) 이 감소한다. 이 경우, VN 개도 (VNFIN) 는 엔진 속도 (NE) 와 엔진 부하에 근거하여 산출되는 베이스 개도 (VNBASE) 와 같다. 따라서, VN 개도 (VNFIN) 는, VN 개도가 시각 (t0) ~ 시각 (t1) 중 완만하게 감소 하는 제 1 실시 형태와 달리 완만하게 증가한다. 이후, 실제 과급압 (PIM) 이 감소하여, 차 "PIMTRG-PIM" 가 α 와 같아진 후, 모터 (26c) 의 회생 작동이 정지한다. 이와 동시에, VN 기구 (41) 의 피드백 개도 (VNFB) 가 산출된다. 따라서, VN 개도 (VNFIN) 는 베이스 개도 (VNBASE) 와 피드백 개도 (VNFB) 와의 합계와 같아진다. 회생 작동이 미리 실행되고 있기 때문에, 실제 과급압 (PIM) 은 이미 목표 과급압 (PIMTRG) 에 근접한 값으로 감소된다. 이는 차 "PIMTRG-PIM" 에 따라 산출되는 피드백 개도 (VNFB) 를 감소시킨다. 즉, VN 개도 (VNFIN) 가 과도하게 증가되지 않는다. 이후, VN 기구 (41) 의 제어에 의해 실제 과급압 (PIM) 이 더욱 감소하여, 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어진 후, 모터 (26c) 가 제 1 실시 형태와 마찬가지로 소정 시간동안 작동한다. 이는 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지는 양을 감소시킨다. 게다가, VN 기구 (41) 의 제어에 의해 실제 과급압 (PIM) 이 증가하여, 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과한후, 모터 (26C) 가 제 1 실시형태와 마찬가지로 소정 시간동안 회생 작동을 실행한다. 이는 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG)을 초과하는 양을 감소시킨다.
따라서, 제 2 실시 형태에 있어서, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 큰 경우에는, MAT (26) 이 회생 작동을 실행하게 함으로써 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 근접한 값으로 감소된다. 이후, VN 기구 (41) 의 피드백 제어를 실행함으로써 (즉, 피드백 개도 (VNFB) 와 VN 개도 (VNFIN) 를 추가함으로써) 실제 과급압 (PIM) 이 감소된다. 그 결과, VN 개도 (VNFIN) 의 초과 증가가 방지된다. 즉, VN 개도 (VNFIN) 의 변동이 방지된다. 또한, 배기 매니폴드의 변동이 방지되기 때문에, 배기 가스량의 변동이 방지된다. 따라서, EGR (exhaust gas recirculation) 이 이용될 때, 즉 엔진 속도 및 엔진 부하가 도 5 에 나타내는 바와 같이 낮은 경우, 충분한 EGR 량이 안정적으로 얻어질 수 있다. 따라서, 연소가 안정적으로 실행된다. 게다가, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어질 때, 모터 (26c) 가 작동한다. 역으로, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과할 때, 모터 (26c) 는 회생 작동을 실행한다. 이는 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지거나 초과하는 양을 감소시킨다. 따라서, 실제 과급압 (PIM) 이 신속하게 목표 과급압 (PIMTRG) 에 제어될 수 있다.
도 6A 및 도 6B 는 제 2 실시형태에 따른 ECU (60) 에 의해 실행되는 루틴을 나타내는 플로우 차트이다. 먼저, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 단계 100, 102 및 104 가 실행된다.
다음으로, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 보다 작은지 여부가 판정된다 (단계 140). 이 단계 140 에서, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 가 높고, 또한, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 큰지의 여부가 판정된다.
단계 140 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 보다 작은 것으로 판정된다면, 단계 142 가 실행된다. 단계 142 에서, 모터 (26c) 에 역부하가 가해지며, MAT (26) 는 회생 작동을 실행한다. 그 결과, 터보 속도가 감소하고, 실제 과 급압 (PIM) 이 감소한다. ECU (60) 는 본 루틴과는 다른 루틴으로 실행함으로써 엔진 속도 (NE) 와 엔진 부하에 근거하여 베이스 개도 (VNBASE) 를 산출한다. MAT (26) 가 회생 작동을 실행할 때, VN 기구 (41) 의 VN 개도 (VNFIN) 는 베이스 개도 (VNBASE) 와 같아진다. 즉, 후술의 피드백 개도 (VNFB) 가 VN 개도 (VNFIN) 에 더해지지 않는다. 따라서, MAT (26) 이 회생 작동을 실행하면서, VN 개도 (VNFIN) 는 완만하게 증가한다.
이후, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 이상인지의 여부가 판정된다(단계 144). 이 단계 144 에서는, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 감소되었는지의 여부가 판정된다. 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 이상인 것으로 판정되었을 경우에는, MAT (26) 의 회생 작동이 단계 146 에서 정지한다.
게다가, ECU (60) 내에 미리 저장된 맵을 참조로 하여, 차 "PIMTRG-PIM" 와 엔진 속도 (NE) 에 따라 피드백 개도 (VNFB) 가 산출된다 (단계 114). 그 맵에서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 감소함에 따라, 피드백 개도 (VNFB) 가 증가한다. 계속해서, VN 기구 (41) 는, 실제 VN 개도가 VN 개도 (VNFIN) 와 동일하도록 제어된다 (단계 116). 단계 116 에서, VN 개도 (VNFIN) 는 상기 서술한 별도의 루틴에 의해 산출되는 베이스 개도 (VNFB) 와 상기 단계 114 에서 산출된 피드백 개도 (VNFB) 와의 합과 동일하다. 따라서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 이상이면, 예컨대, VN 기구 (41) 의 피드백 제어가 실행된다. 즉, 피드백 개도 (VNFB) 에는 보정항으로서 VN 개도 (VNFIN) 가 더해진다. 이후, 본 루틴을 종료한다.
다음으로, 루틴이 재시작된 후에, 단계 140 에서 부정으로 판정된다. 즉, 단계 140 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 이상으로 판정되어, 단계 148 가 실행된다. 단계 148 에서는, 차 "PIMTRG-PIM" 가 0 보다 작고, 또한 기준치 -α 이상인지의 여부가 판정된다. 즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 높고, 또한, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 작은지의 여부가 판정된다. 단계 148 에서 차 "PIMTRG-PIM" 가 0 보다 작고, 또한 기준치 -α 이상인지의 여부가 판정된다면 (즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 높고, 또한, 목표 과급압 (PIMTRG) 과 실제 과급압 (PIM) 의 편차가 작은지의 여부가 판정된다면), 단계 150 가 실행된다. 단계 150 에서, 직전 루틴의 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 작았는지의 여부가 판정된다 (즉, 직전 루틴에서도 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 높았는지의 여부가 판정된다). 직전 루틴의 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 작았던 것으로 판정된다면 (즉, 직전 루틴에서도 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 높았던 것으로 판정된다면), 단계 114 및 116 이 실행된다. 따라서, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 조금 높다면, 실제 과급압 (PIM) 은 VN 개도 (VNFIN) 에 피드백 개도 (VNFB) 가 더해짐으로써 감소된다.
이후, 실제 과급압 (PIM) 이 감소하여 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 이상이 된 후 (즉, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 이하 값에 도달한 후), 상기 단계 148 에서 부정으로 판정되고, 단계 152 가 실행된다. 단계 152 에서, 전회의 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 작았는지의 여부가 판정된다 (즉, 전회 루틴에서는 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 높고, 현재 실행되는 루틴에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지는지의 여부가 판정된다). 이 단계 152 에서 전회 루틴의 차 "PIMTRG-PIM" 가 0 보다 작았다고 판정된 경우 (즉, 현재 실행되는 루틴에서 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어지는지의 여부가 판정된다면), 단계 154 가 실행된다. 단계 154 에서는, 모터 (26c) 에 전력이 공급되어, MAT (26) 이 작동한다. 이후 단계 156 에서 소정 시간이 경과했다고 판정되면, 단계 158 에서 MAT (26) 을 정지시키도록 전력 공급이 중단된다. MAT (26) 의 작동에 의해 터보 속도가 증가하기 때문에, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 아래로 떨어질 수 있다.
MAT (26) 가 정지한 후, 단계 114, 116 가 실행된다. 피드백 개도 (VNFB) 에는 VN 개도 (VNFIN) 를 감소시키기 위해 VN 개도 (VNFIN) 가 더해진다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 증가한다.
이후, 실제 과급압 (PIM) 이 증가하여, 차 "PIMTRG-PIM" 가 O 보다 작은 다음에 (즉, 목표 과급압 (PIMTRG) 보다 실제 과급압 (PIM) 이 높은 값에 도달한 후,) 단계 148 에서 긍정으로 판정되어, 단계 150 가 실행된다. 전회의 루틴에서 차 "PIMTRG-PIM" 은 O 이상이었기 때문에, 단계 150 에서는 부정으로 판정된다. 즉, 단계 150 에서, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는 것으로 판정된다. 이 경우, 단계 160 이 실행된다. 단계 160 에서, 모터 (26c) 에 역전 부하가 작용되어, MAT (26) 이 회생 작동을 실행한다. 이후, 단계 162 에서 소정 시간이 경과했다고 판정되면, 단계 164 에서 모터 (26c) 의 회생 작동이 정지된다. MAT (26) 의 회생 작동에 의해 터보 속도가 감소하기 때문에, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하는 양을 감소시킬 수 있다.
MAT (26) 이 정지한 후, 상기 단계 114, 116 가 실행된다. 단계 116 에서, 실제 과급압 (PIM) 은 피드백 개도 (VNFB) 에 VN 개도 (VNFIN) 를 더함으로써 감소된다.
이상 설명한 바와 같이, 도 6A 및 도 6B 의 루틴에서, 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α보다 작은 경우에는, 피드백 개도 (VNFB) 를 산출하지 않고, MAT (26) 을 회생 작동 시킴으로써 실제 과급압 (PIM) 이 감소된다. 차 "PIMTRG-PIM" 가 기준치 -α 보다 작은 값에서 0 보다 작거나 기준치 -α 보다 크거나 같은 값으로 변하는 경우, 실제 과급압 (PIN) 은 MAT (26) 을 정지시키고, 피드백 개도 (VNFB) 를 VN 개도 (VNFIN) 에 더함으로써 감소된다. 이는 VN 개도 (VNFIN) 의 변화량을 감소시킨다. 그 결과, VN 개도 (VNFIN) 의 변동이 억제된다. 따라서, 실제 과급압이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 신속하게 제어될 수 있다. 또, VN 개도 (VNFIN) 의 변동이 억제되기 때문에, 배기 매니폴드압의 변동이 억제된다. 따라서, EGR 가스량의 변동이 방지되어, 연소가 안정적으로 실행된다. 게다가, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 아래로 떨어질 때, MAT (26) 이 작동한다. 반대로, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과할 때, MAT (26) 이 회생 작동을 실행한다. 이는 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 을 초과하거나 또는 아래로 떨어지는 양을 감소시킨다. 이는 VN 개도 (VNFIN) 의 변동을 더욱 억제한다. 그 결과, 실제 과급압 (PIM) 이 목표 과급압 (PIMTRG) 에 신속하게 제어될 수 있다.
제 2 실시형태에 있어서, ECU (60) 가 단계 140, 142, 144, 146 및 116 을 실행하면, 제 1 양태에 있어서의 "과급압 제어 수단" 이 실현된다. ECU (60) 가 단계 114 를 실행하면, 제 2 양태에 있어서의 "개도 보정 수단" 이 실현된다. ECU (60) 가 단계 140, 142, 144, 146, 116, 148, 150, 160 및 164 를 실행하면, 제 3 양태에 있어서의 "과급압 제어 수단" 이 실현된다. ECU (60) 가 단계 140, 142, 144, 146, 116, 148, 152, 154 및 158 을 실행하면, 제 4 양태에 있어서의 "과급압 제어 수단" 이 실현된다.
본 발명은 예시적 실시예를 참조하여 설명되지만, 본 발명을 이들 예시적 실시예 또는 구조로 제한하는 것은 아니다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 다수의 변경예 및 등가의 구조를 포함할 수도 있다. 또한, 예시적 실시예의 다수의 요소가 예시적인 다수의 조합예 및 구조로 도시되고 있지만, 다수 또는 단일의 요소를 포함하는 다른 조합예 및 구조도 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다.

Claims (24)

  1. 흡기 통로에 제공된 압축기 (26a), 배기 통로에 제공된 터빈 (26b) 및 압축기 (26a) 를 구동하는 모터를 포함하는 과급기,
    과급기에 의해 압축된 공기의 실제 과급압을 검출하는 과급압 검출 수단 (16),
    엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 산출하는 과급압 산출 수단 (60), 및
    터빈에 유동하는 배기 가스의 유속을 변경하는 가변 노즐 기구 (41) 를 포함하는 과급압 제어 장치로서,
    모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어 및 가변 노즐 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어를 실행하는 과급압 제어 수단 (60) 을 더 포함하며, 실제 과급압과 목표 과급압의 편차가 기준치 (α) 보다 큰 경우에는, 과급압 제어 수단은 가변 노즐 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어보다 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하며, 그 편차가 기준치 (α) 이하인 경우에는, 과급압 제어 수단은 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어보다 가변 노즐 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하는, 과급압 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    목표 과급압과 실제 과급압의 차의 절대값이 기준치보다 크다면, 과급압 제어 수단 (60) 은 가변 노즐 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어보다 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하며, 절대값이 기준치보다 작은 경우에는, 과급압 제어 수단 (60) 은 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어보다 가변 노즐 기구 (41) 를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하는, 과급압 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 가변 노즐 기구 (41) 의 개도를 산출하는 개도 산출 수단 (60), 및
    편차에 근거하여 개도 산출 수단 (60) 에 의해 산출된 개도를 보정하는 개도 보정 수단 (60) 을 더 구비하며,
    편차가 작은 경우에는, 과급압 제어 수단 (60) 은 가변 노즐 기구 (41) 의 실제 개도가 개도 보정 수단 (60) 에 의해 보정된 개도와 같아지도록 가변 노즐 기구 (41) 를 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    과급압 제어 수단 (60) 은 실제 개도가 목표 과급압과 실제 과급압 사이의 차에 근거한 피드백 개도와 개도 산출 수단 (60) 에 의해 산출된 개도의 합과 같아지도록 가변 노즐 기구 (41) 를 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    편차가 작은 경우, 과급압 제어 수단 (60) 은 실제 개도가 개도 보정 수단 (60) 에 의해 보정된 개구량과 같아지도록 가변 노즐 기구 (41) 를 작동시키고 모터 (26c) 로의 전력 공급을 중단시키는, 과급압 제어 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 가변 노즐 기구 (41) 의 개도를 산출하는 개도 산출 수단 (60) 을 더 포함하며,
    편차가 큰 경우, 과급압 제어 수단 (60) 은 모터 (26c) 를 사용한 과급압 제어를 실행하고, 가변 노즐 기구 (41) 의 실제 개도가 개도 산출 수단 (60) 에 의해 산출된 개도와 같아지도록 가변 노즐 기구 (41) 를 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    편차가 크고, 실제 과급압은 목표 과급압 보다 낮으면, 과급압 제어 수단 (60) 은 모터 (26c) 를 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    편차가 크고, 실제 과급압은 목표 과급압 보다 높으면, 과급압 제어 수단 (60) 은 모터 (26c) 를 회생 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압을 초과하는 경우, 과급압 제어 수단 (60) 은 소정 시간 동안 모터 (26c) 를 회생 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압을 초과하는 경우, 과급압 제어 수단 (60) 은 피드백 개도는 고정 유지하면서 소정시간 동안 모터 (26c) 를 회생 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압 아래로 떨어지는 경우, 과급압 제어 수단 (60) 은 소정 시간 동안 모터 (26c) 를 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압 아래로 떨어지는 경우, 과급압 제어 수단 (60) 은 피드백 개도는 고정 유지하면서 소정 시간 동안 모터 (26c) 를 작동시키는, 과급압 제어 장치.
  13. 과급기에 의해 압축된 공기의 과급압을 검출하는 단계,
    엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 목표 과급압을 산출하는 단계를 포함하며,
    검출된 실제 과급압과 산출된 목표 과급압의 편차가 기준치 (α) 보다 큰 경우에는, 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어보다 모터를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하며, 검출된 실제 과급압과 산출된 목표 과급압의 편차가 기준치 (α) 이하인 경우에는, 모터를 사용한 과급압 제어보다 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하는, 과급압 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    목표 과급압과 실제 과급압의 차의 절대값이 기준치보다 크다면, 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어보다 모터를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하며,
    절대값이 기준치보다 작은 경우에는, 모터를 사용한 과급압 제어보다 가변 노즐 기구를 사용한 과급압 제어를 우선해 실시하는, 과급압 제어 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 가변 노즐 기구의 개도를 산출하는 단계, 및
    편차에 근거하여 산출된 개도를 보정하는 단계를 더 구비하며,
    편차가 작은 경우에는, 가변 노즐 기구의 실제 개도가 보정된 개도와 같아지도록 가변 노즐 기구를 작동시키는, 과급압 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    가변 노즐 기구는, 실제 개도가 목표 과급압과 실제 과급압 사이의 차에 근거한 피드백 개도와 산출된 개도의 합과 같아지도록 작동되는, 과급압 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    편차가 작은 경우, 가변 노즐 기구는 실제 개도가 보정된 개구량과 같아져 모터로의 전력 공급이 중단되도록 작동되는, 과급압 제어 방법.
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    엔진 속도 및 엔진 부하에 근거하여 가변 노즐 기구의 개도를 산출하는 단계를 더 포함하며,
    편차가 큰 경우, 모터를 사용한 과급압 제어를 실행하고, 가변 노즐 기구의 실제 개도가 산출된 개도와 같아지도록 가변 노즐 기구를 작동시키는, 과급압 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    편차가 크고, 검출된 실제 과급압이 산출된 목표 과급압 보다 낮으면, 모터를 작동시키는, 과급압 제어 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    편차가 크고, 검출된 실제 과급압이 산출된 목표 과급압 보다 높으면, 모터 를 회생 작동시키는, 과급압 제어 방법.
  21. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압을 초과하는 경우, 소정 시간 동안 모터를 회생 작동시키는, 과급압 제어 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압을 초과하는 경우, 피드백 개도는 고정 유지하면서 소정시간 동안 모터가 회생 작동되는, 과급압 제어 방법.
  23. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압 아래로 떨어지는 경우, 모터는 소정 시간 동안 작동되는, 과급압 제어 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    실제 과급압이 목표 과급압 아래로 떨어지는 경우, 피드백 개도는 고정 유지하면서 소정 시간 동안 모터를 작동시키는, 과급압 제어 방법.
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