JP2005188487A - Control device of engine with motor-driven supercharger - Google Patents

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英夫 中井
Toshio Inui
敏男 乾
Seiji Ishida
誠二 石田
Kazuya Ohashi
一也 大橋
Takashi Murakami
隆 村上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve engine output by enhancing supercharging pressure while reducing electric power consumption, by controlling a supercharger in response to pulsation of an intake inertia wave, in a control device of an engine with a motor-driven supercharger. <P>SOLUTION: This control device has the motor-driven supercharger 3 arranged in an intake system of the engine 9 mounted on a vehicle and supercharging intake air by being driven by an electric motor 31, a crank angle detecting means 15 for detecting a crank angle of the engine 9, and an intermittent driving control means 21 for increasing a driving current of the electric motor 31 more than when falling within the other crank angle range, when the crank angle falls within a predetermined crank angle range corresponding to the valve opening timing of an intake valve of the engine 9 on the basis of detecting information of the crank angle detecting means 15. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、吸気慣性効果を利用して吸気を制御する電動過給器付きエンジンの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an engine with an electric supercharger that controls intake air using an intake air inertia effect.

従来より、排気圧やクランク回転等に影響されない電動機のみで駆動される電動コンプレッサ（電動過給器）により必要に応じてエンジンへの過給を行うとともに、電子制御スロットルバルブ（ＥＴＶ）によりスロットル弁を開閉し、エンジンへの吸気量を制御する吸気系システムが開発されている。
このような吸気系システムにおいては、ドライバ（運転者）によってアクセルペダルが踏み込まれると、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）がそのアクセル踏込み量に応じたアクセル開度を検出し、検出されたアクセル開度情報に基づいて、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によってエンジンへ吸入されるべき吸気空気量が演算され、必要とされる吸入空気量に応じて電動コンプレッサ（過給器）の作動や電子制御スロットルバルブの開度が制御されて、エンジンへ吸入される吸入空気量が制御されるようになっている。もちろん、操作フィーリングの観点から、電子制御スロットルバルブの開閉は、基本的にはアクセル開度に対応して制御される。 Conventionally, the engine is supercharged as required by an electric compressor (electric supercharger) driven only by an electric motor that is not affected by exhaust pressure, crank rotation, etc., and a throttle valve is provided by an electronically controlled throttle valve (ETV). An intake system that controls the intake air to the engine has been developed.
In such an intake system, when the accelerator pedal is depressed by the driver (driver), the accelerator position sensor (APS) detects the accelerator opening corresponding to the accelerator depression amount, and the detected accelerator opening information The electronic control unit (ECU) calculates the amount of intake air to be drawn into the engine based on the above, and according to the required amount of intake air, the operation of the electric compressor (supercharger) and the opening of the electronically controlled throttle valve are performed. The amount of intake air taken into the engine is controlled by controlling the degree. Of course, from the viewpoint of operation feeling, the opening / closing of the electronically controlled throttle valve is basically controlled in accordance with the accelerator opening.

また、電子制御スロットルバルブの上流には、電動コンプレッサをバイパスするバイパス通路が電動コンプレッサと並列に設けられ、エンジンへの過給が必要な時には電動コンプレッサを作動させて過給を行い、エンジンへの過給が必要でない時には電動コンプレッサを作動させずバイパス通路からの自然吸気を行うことができるようになっている。
このような電動コンプレッサによって過給を行う吸気系システムにおいては、一般に電動コンプレッサの電動機（モータ）の駆動に大きな電力を必要とする。そのため、電動コンプレッサを駆動し続けると、バッテリ電力を大量に消費するうえ、モータドライバの電子部品やコンプレッサベアリングの過大な発熱を招くおそれがあるという課題がある。 In addition, a bypass passage that bypasses the electric compressor is provided in parallel with the electric compressor upstream of the electronically controlled throttle valve. When the engine needs to be supercharged, the electric compressor is operated to supercharge the engine. When supercharging is not necessary, natural intake from the bypass passage can be performed without operating the electric compressor.
In an intake system that performs supercharging by such an electric compressor, generally, a large amount of electric power is required to drive an electric motor (motor) of the electric compressor. Therefore, if the electric compressor is continuously driven, there is a problem that a large amount of battery power is consumed and excessive heat generation of electronic components of the motor driver and compressor bearings may be caused.

上記の課題に対して、特許文献１には、排気圧を利用したターボ過給器の補助駆動を行う電動機を備え、エンジン回転数に応じて電動機への供給電圧を制御するように構成されたエンジンの過給装置が記載されている。この技術によれば、エンジン回転数が低い状態では電動機への供給電圧を上げて周波数を下げ、エンジン回転数が高い状態では電動機への供給電圧を下げて周波数を上げることによって、エンジンの運転状態に応じて設定される要求過給圧を確保しながら、電動機の消費電力を低減することができるようになっている。
特開平７−２５９５７６号公報 In response to the above problem, Patent Document 1 includes an electric motor that performs auxiliary driving of a turbocharger using exhaust pressure, and is configured to control a supply voltage to the electric motor according to the engine speed. An engine supercharger is described. According to this technique, when the engine speed is low, the supply voltage to the motor is increased to lower the frequency, and when the engine speed is high, the supply voltage to the motor is decreased to increase the frequency, thereby operating the engine. Accordingly, it is possible to reduce the power consumption of the electric motor while ensuring the required supercharging pressure set in accordance with the above.
JP-A-7-259576

しかし、上述の特許文献１に記載の技術によれば、電動機への供給電圧がエンジン回転数に応じて制御されるようになっているため、エンジン回転数が高い状態においては電動機への供給電圧を下げて、過給器の消費電力を抑えることができるが、エンジン回転数が低い状態では電動機への供給電圧が高いままであり、エンジン回転数が高くなるまでの間は過給器の消費電力を低減させる効果を得ることができない。   However, according to the technique described in Patent Document 1 described above, the supply voltage to the motor is controlled according to the engine speed, so that the supply voltage to the motor is high when the engine speed is high. To reduce the power consumption of the turbocharger, but the supply voltage to the motor remains high when the engine speed is low, and the turbocharger is consumed until the engine speed increases. The effect of reducing power cannot be obtained.

ところで、このような吸気系システムでは、エンジンの吸気行程において、シリンダ内のピストンの下降によって吸気管内に負圧波（負圧の圧力波）が発生することが知られている。この負圧波は、吸気管内においてエンジン側からほぼ音速で吸気開口端（吸気分岐管上流端）まで伝播し、そこで反射して正圧波（正圧の圧力波）となって今度はエンジン方向へ伝播する。このような負圧波や正圧波といった吸気慣性波の往復によって吸気管内の圧力は、図８（ａ）に示すように、絶えず変動しながら脈動している。   By the way, in such an intake system, it is known that a negative pressure wave (negative pressure wave) is generated in the intake pipe due to the lowering of the piston in the cylinder during the intake stroke of the engine. This negative pressure wave propagates from the engine side to the intake opening end (upstream end of the intake branch pipe) from the engine side in the intake pipe, and is reflected there to become a positive pressure wave (positive pressure wave). To do. The pressure in the intake pipe pulsates constantly changing as shown in FIG. 8A due to the reciprocation of the intake inertia wave such as the negative pressure wave and the positive pressure wave.

上述の吸気管内の圧力の脈動を利用してエンジンへの吸気を行うことを考えた場合、吸気口付近における圧力がエンジンの吸気弁が閉鎖する直前に大きくなっていれば、正圧波によってシリンダ内へ吸入される空気量が増加するため、エンジンの圧縮行程時における体積効率を上昇させることができ、エンジン出力を増加させることができる。そのため、一般には、吸気口付近に正圧波が到達するタイミングが、図８（ｂ）に示すように、エンジンの吸気弁が閉鎖（ＩＣ）する直前に同期することが好ましく、所要のエンジン回転数領域において、このようなタイミングで正圧波が吸気口付近へ到達するように、吸気管（インマニ）の形状や長さが設定されている。   Considering that the intake pulsation of the pressure in the intake pipe is used for intake to the engine, if the pressure near the intake port is increased just before the intake valve of the engine is closed, Therefore, the volumetric efficiency during the compression stroke of the engine can be increased, and the engine output can be increased. Therefore, in general, the timing at which the positive pressure wave reaches the vicinity of the intake port is preferably synchronized immediately before the intake valve of the engine is closed (IC) as shown in FIG. In the region, the shape and length of the intake pipe (intake manifold) are set so that the positive pressure wave reaches the vicinity of the intake port at such timing.

したがって、エンジンへの過給を行う場合についても、シリンダ内へ吸入される空気量をより増加させてエンジン出力の向上をはかるべく、吸気管内の圧力の脈動を利用して過給を行うことが望ましい。しかし、特許文献１や従来技術にかかる電動コンプレッサを備えた吸気系システムにおいては、上述の通り十分に電力消費量を低減させることができない場合がある。また、長時間電動コンプレッサを駆動することにより、モータドライバのインバータ等の電子部品やベアリングが発熱を生じるおそれがあるという課題もある。   Therefore, even when supercharging the engine, it is possible to perform supercharging using the pulsation of the pressure in the intake pipe in order to increase the amount of air sucked into the cylinder and improve the engine output. desirable. However, in the intake system including the electric compressor according to Patent Document 1 and the prior art, the power consumption may not be sufficiently reduced as described above. In addition, there is a problem that driving an electric compressor for a long time may generate heat in electronic components such as an inverter of a motor driver and a bearing.

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、吸気慣性波の脈動に応じた過給器制御により、電力消費量を低減させながら過給圧を高め、エンジン出力を向上させることのできる、電動過給器付きエンジンの制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of such a problem. By controlling the supercharger according to the pulsation of the intake inertia wave, the supercharging pressure is increased while the power consumption is reduced, and the engine output is improved. An object of the present invention is to provide a control device for an engine with an electric supercharger.

上記目的を達成するため、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項１）は、車両に搭載されたエンジンの吸気系に設けられ電動機により駆動されて吸気を過給する電動過給器と、上記エンジンのクランク角度を検出するクランク角検出手段と、上記クランク角検出手段の検出情報に基づいて、上記クランク角度が上記エンジンの吸気弁の開弁期間に対応する所定のクランク角度範囲にある場合には、他のクランク角度範囲にある場合よりも上記電動機の駆動電流を増大させる断続駆動制御手段とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, an engine control apparatus with an electric supercharger according to the present invention (Claim 1) is provided in an intake system of an engine mounted on a vehicle and driven by an electric motor to supercharge intake air. A crank angle detecting means for detecting a crank angle of the engine, and a predetermined crank angle corresponding to a valve opening period of the intake valve of the engine based on detection information of the crank angle detecting means. When it is within the range, it is characterized by comprising intermittent drive control means for increasing the drive current of the electric motor as compared with the case where it is within the other crank angle range.

また、上記所定のクランク角度範囲は、上記吸気弁が閉弁する直前のクランク角度を含むことが好ましい（請求項２）。
さらに、上記断続駆動制御手段は、上記所定のクランク角度範囲において上記電動機の定格出力を超えて上記駆動電流を増大させることが好ましい（請求項３）。
加えて、上記断続駆動制御手段は、上記所定のクランク角度範囲外において上記電動機の駆動電流として微小電流を供給することが好ましい（請求項４）。 The predetermined crank angle range preferably includes a crank angle immediately before the intake valve is closed (Claim 2).
Further, the intermittent drive control means preferably increases the drive current exceeding the rated output of the electric motor in the predetermined crank angle range.
In addition, the intermittent drive control means preferably supplies a minute current as a drive current of the electric motor outside the predetermined crank angle range.

また、上記クランク角度が、上記所定のクランク角度範囲内にある場合と上記所定のクランク角度範囲外にある場合とで同一の駆動電流を電動機に供給した場合の連続駆動電力を推定又は検出する連続駆動電力算出手段と、上記クランク角度が、上記所定のクランク角度範囲内にある場合と上記所定のクランク角度範囲外にある場合とで駆動電流を変更した場合の断続駆動電力を推定又は検出する断続駆動電力算出手段と、上記断続駆動電力が上記連続駆動電力よりも大きい場合は上記断続駆動制御手段の作動を禁止する駆動選択手段とを備えることが好ましい（請求項５）。   A continuous drive power is estimated or detected when the same drive current is supplied to the motor when the crank angle is within the predetermined crank angle range and when the crank angle is outside the predetermined crank angle range. Intermittent driving power calculation means and intermittent or intermittent driving power when the driving current is changed between when the crank angle is within the predetermined crank angle range and when the crank angle is outside the predetermined crank angle range Preferably, the apparatus includes drive power calculation means and drive selection means for prohibiting the operation of the intermittent drive control means when the intermittent drive power is larger than the continuous drive power.

本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項１）によれば、エンジンの吸気弁の開弁期間に対応する所定のクランク角度範囲では、過給器の電動機へ供給する電流を増大させるため、エンジンの出力を向上させながら、電動機の消費電力を低減させることができる。
また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項２）によれば、過給時の体積効率を上昇させることができ、エンジンの出力を向上させることができる。 According to the control device for an engine with an electric supercharger of the present invention (Claim 1), the current supplied to the motor of the supercharger is increased in a predetermined crank angle range corresponding to the opening period of the intake valve of the engine. Therefore, the power consumption of the electric motor can be reduced while improving the output of the engine.
Further, according to the control device for an engine with an electric supercharger of the present invention (claim 2), the volumetric efficiency at the time of supercharging can be increased, and the output of the engine can be improved.

また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項３）によれば、過給器の電動機の駆動時間を短縮することができ、モータドライバやベアリングの熱負荷を減少させることができる。また、電動機の駆動時間を短縮することにより、電動機の消費電力を抑えたまま回転数を上昇させることができ、過給圧を増大させることができる。
また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項４）によれば、過給器の応答性能を向上させることができる。 Further, according to the control device for an engine with an electric supercharger of the present invention (Claim 3), the drive time of the electric motor of the supercharger can be shortened, and the thermal load on the motor driver and the bearing can be reduced. it can. Further, by shortening the drive time of the electric motor, the rotational speed can be increased while suppressing the electric power consumption of the electric motor, and the supercharging pressure can be increased.
Further, according to the control device for an engine with an electric supercharger of the present invention (claim 4), the response performance of the supercharger can be improved.

また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項５）によれば、過給器を連続駆動させた場合の消費電力を超えないように、過給器を断続駆動させることができる。また、連続駆動時と同等の消費電力で、断続駆動によってより大きなエンジン出力を得ることができる。   Further, according to the control device for an engine with an electric supercharger of the present invention (Claim 5), the supercharger can be driven intermittently so as not to exceed the power consumption when the supercharger is continuously driven. it can. In addition, a larger engine output can be obtained by intermittent driving with power consumption equivalent to that during continuous driving.

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図８は、本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置を示すもので、図１はその全体構成を示す模式図、図２は本装置にかかる電動コンプレッサの構成を示す断面図、図３は本装置における電動過給器のモータ駆動電流を示すグラフ、図４は本装置における電動コンプレッサの断駆動制御を説明するためのフローチャート、図５は本装置における電動コンプレッサ駆動時の駆動態様を説明するためのフローチャート、図６は本装置による制御及びその制御に伴う吸気圧の脈動を示すものであり、（ａ）は過給器への供給電流，過給器のモータ回転数及び過給圧の変動を示すグラフ、（ｂ）は吸気管内圧の変動を示すグラフ、（ｃ）はそのバルブリフトとクランク角との対応を示すグラフ、図７は本装置の変形例としての電動過給器付きエンジンの制御装置による制御及びその制御に伴う吸気圧の脈動を示すものであり、（ａ）は過給器への供給電流，過給器のモータ回転数及び過給圧の変動を示すグラフ、（ｂ）は吸気管内圧の変動を示すグラフ、（ｃ）はそのバルブリフトとクランク角との対応を示すグラフ、図８は従来例としての電動過給器付きエンジンの制御装置による吸気圧の脈動を示すものであり、（ａ）はその吸気管内圧の変動を示すグラフ、（ｂ）はそのバルブリフトとクランク角との対応を示すグラフである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 8 show a control device for an engine with an electric supercharger as an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration, and FIG. 2 is an electric compressor according to the present device. FIG. 3 is a graph showing the motor drive current of the electric supercharger in this apparatus, FIG. 4 is a flowchart for explaining the off-drive control of the electric compressor in this apparatus, and FIG. 5 is the electric drive in this apparatus. FIG. 6 shows the control by this apparatus and the pulsation of the intake pressure accompanying the control. FIG. 6A shows the supply current to the supercharger and the supercharger. (B) is a graph showing fluctuations in the intake pipe internal pressure, (c) is a graph showing correspondence between the valve lift and the crank angle, and FIG. As a modification FIG. 2 shows the control by the control device for the engine with the electric supercharger and the pulsation of the intake pressure accompanying the control, (a) shows the supply current to the supercharger, the motor speed of the supercharger and the supercharging pressure. (B) is a graph showing the fluctuation of the intake pipe internal pressure, (c) is a graph showing the correspondence between the valve lift and the crank angle, and FIG. 8 is a diagram of an engine with an electric supercharger as a conventional example. The pulsation of the intake pressure by the control device is shown, (a) is a graph showing the fluctuation of the intake pipe internal pressure, and (b) is a graph showing the correspondence between the valve lift and the crank angle.

本実施形態の電動過給器付きエンジンの制御装置１は、図１に示すように、四気筒のエンジン９を備えた車両において、エンジン９への吸気通路上に設けられた電動コンプレッサ（電動過給器）３及び電子制御スロットル弁（ＥＴＶ）４、これらの動作を制御する制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）２０、エンジン９のクランク角を検出するクランク角センサ（クランク角検出手段）１５、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１３、電子制御スロットル弁４の開度を検出するスロットルポジションセンサ５、吸気管内の吸気圧（インマニ圧）を検出する吸気圧センサ１２、運転者によるアクセルペダル６の踏込み操作量を検知するアクセルポジションセンサ７、及び電動コンプレッサ３の駆動電力を供給するバッテリ１０を備えて構成されている。また、本実施形態においては、シリンダ内のピストンの下降によって吸気管内に発生する吸気慣性波について、所要のエンジン回転数領域において、正圧波が吸気口付近に到達するタイミングがエンジンの吸気弁が閉鎖する直前に同期するように、吸気管の形状や長さが設定されている。   As shown in FIG. 1, the control device 1 for an engine with an electric supercharger according to the present embodiment is an electric compressor (electric supercharger) provided on an intake passage to the engine 9 in a vehicle including a four-cylinder engine 9. 3) an electronic control throttle valve (ETV) 4, an ECU (electronic control unit) 20 as a control means for controlling these operations, and a crank angle sensor (crank angle detection means) 15 for detecting the crank angle of the engine 9. , An engine speed sensor 13 for detecting the engine speed Ne, a throttle position sensor 5 for detecting the opening degree of the electronically controlled throttle valve 4, an intake pressure sensor 12 for detecting the intake pressure (intake manifold pressure) in the intake pipe, and by the driver An accelerator position sensor 7 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 6 and a battery that supplies driving power for the electric compressor 3. It is configured to include a re 10. Further, in the present embodiment, the intake valve of the engine closes at the timing when the positive pressure wave reaches the vicinity of the intake port in the required engine speed range for the intake inertia wave generated in the intake pipe due to the lowering of the piston in the cylinder. The shape and length of the intake pipe are set so as to synchronize immediately before starting.

アクセルポジションセンサ７は、運転者によるアクセルペダル６の踏込み量に応じたアクセル開度情報を検出して実アクセル開度（実ＡＰＳ）をＥＣＵ２０へ出力するようになっている。このアクセルポジションセンサ７が出力する実アクセル開度は、運転者が車両に要求している出力を代表するパラメータとして扱われる。具体的には、実アクセル開度とエンジン回転数とから、予め設定された図示しないマップに基づいて、エンジン９への過給を行うか否かを判定するようになっている。   The accelerator position sensor 7 detects accelerator opening information corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 6 by the driver, and outputs the actual accelerator opening (actual APS) to the ECU 20. The actual accelerator opening output by the accelerator position sensor 7 is treated as a parameter representing the output requested by the driver to the vehicle. Specifically, it is determined from the actual accelerator opening and the engine speed whether or not to supercharge the engine 9 based on a preset map (not shown).

また、スロットルポジションセンサ５は、電子制御スロットル弁４のスロットル弁開度情報を検出してＥＣＵ２０へ出力するようになっている。また、エンジン回転数センサ１３はエンジン９の回転数情報からエンジン回転数Ｎｅを検出し、吸気圧センサ１２は吸気管内の吸気圧Ｐを検出し、クランク角センサ１５はエンジン９のクランクシャフトの回転角（クランク角）θを検出し、それぞれのセンサにおいて検出された情報はＥＣＵ２０へ入力されるようになっている。   The throttle position sensor 5 detects throttle valve opening information of the electronically controlled throttle valve 4 and outputs it to the ECU 20. The engine speed sensor 13 detects the engine speed Ne from the engine speed information, the intake pressure sensor 12 detects the intake pressure P in the intake pipe, and the crank angle sensor 15 rotates the crankshaft of the engine 9. An angle (crank angle) θ is detected, and information detected by each sensor is input to the ECU 20.

エンジン９の吸気通路上に設けられた電子制御スロットル弁４は、後述するＥＣＵ２０によってその開度を調節されて、エンジン９へ吸入される吸気空気量や過給圧を調節する。エンジン９への過給が必要でない場合（すなわち、自然吸気時）には、アクセルポジションセンサ７から出力される実アクセル開度等に基づいて、ＥＣＵ２０において吸入空気量や過給圧が演算され、電子制御スロットル弁４の開度が調節されるようになっている。また、エンジン９への過給が必要な場合（すなわち、過給時）には、ＥＣＵ２０によって電子制御スロットル弁４の開度及び電動コンプレッサ３の動作が制御されて、自然吸気時よりも多くの吸気をエンジン９へ供給するようになっている。   The electronically controlled throttle valve 4 provided on the intake passage of the engine 9 is adjusted in opening degree by an ECU 20 to be described later to adjust the intake air amount and supercharging pressure taken into the engine 9. When supercharging to the engine 9 is not necessary (that is, during natural intake), the ECU 20 calculates the intake air amount and the supercharging pressure based on the actual accelerator opening degree output from the accelerator position sensor 7 and the like. The opening degree of the electronically controlled throttle valve 4 is adjusted. Further, when the engine 9 needs to be supercharged (that is, at the time of supercharging), the opening degree of the electronically controlled throttle valve 4 and the operation of the electric compressor 3 are controlled by the ECU 20, and more than in the case of natural intake. Intake air is supplied to the engine 9.

電動コンプレッサ３は電子制御スロットル弁４の上流に設けられて、エンジン９への過給が必要な場合に吸気を過給することができるようになっている。この電動コンプレッサ３は電動モータ（電動機）３１を備えており、電動モータ３１の駆動電力は過給器ドライバ１１を介してバッテリ１０から供給される。そして、後述するＥＣＵ２０によって過給器ドライバ１１を通じて電動モータ３１の作動回転数が制御されて、吸気の過給圧が調整されるようになっている。なお、過給器ドライバ１１では、バッテリ１０の電圧を制御することによって電動モータ３１の回転数を制御するようになっている。   The electric compressor 3 is provided upstream of the electronic control throttle valve 4 so that the intake air can be supercharged when supercharging the engine 9 is necessary. The electric compressor 3 includes an electric motor (electric motor) 31, and driving power of the electric motor 31 is supplied from the battery 10 via the supercharger driver 11. Then, the operation speed of the electric motor 31 is controlled through the supercharger driver 11 by the ECU 20 described later, and the supercharging pressure of the intake air is adjusted. The supercharger driver 11 controls the rotation speed of the electric motor 31 by controlling the voltage of the battery 10.

電動コンプレッサ３の駆動電流は、エンジン９へ供給する空気流量に応じて設定されるようになっている。本実施形態においては、図３に示すように、予め設定された空気流量と駆動電流との対応マップに基づいて設定される。なお、この空気流量は、エンジン回転数に対応するパラメータであるため、エンジン回転数の大きさに基づいてモータ駆動電流を設定するように構成することもできる。   The drive current of the electric compressor 3 is set according to the flow rate of air supplied to the engine 9. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, it is set based on a correspondence map between a preset air flow rate and drive current. Since the air flow rate is a parameter corresponding to the engine speed, the motor drive current can be set based on the magnitude of the engine speed.

また、電動コンプレッサ３の駆動電流は、図３において実線で示す定常時におけるものと、図３において破線で示す起動時におけるものとに二つが設定されている。これは、電動コンプレッサ３の電動モータ３１が完全に停止している状態では、回転始動時に比較的大きな電流値を必要とし、また、一旦回転を開始すると，慣性の働きによって回転始動時と比較して小さな電流値で駆動することができるためである。   In addition, two drive currents for the electric compressor 3 are set for a steady state indicated by a solid line in FIG. 3 and for a start time indicated by a broken line in FIG. 3. This is because, when the electric motor 31 of the electric compressor 3 is completely stopped, a relatively large current value is required at the time of starting rotation, and once the rotation is started, it is compared with that at the time of starting rotation by the action of inertia. This is because it can be driven with a small current value.

なお、本実施形態においては、図２に示すように、電動コンプレッサ３は、電動モータ３１によってタービンホイール３２を回転させて過給を行う遠心コンプレッサ型の過給器となっている。これにより、電動コンプレッサ３によって生成される過給圧の値は、脈動のない常にほぼ一定なものとなる。つまり、電動コンプレッサ３の過給は、エンジン９の駆動によって吸気管内に発生する吸気慣性波の脈動には影響を与えないようになっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the electric compressor 3 is a centrifugal compressor type supercharger that performs supercharging by rotating a turbine wheel 32 by an electric motor 31. Thereby, the value of the supercharging pressure generated by the electric compressor 3 is always substantially constant without pulsation. That is, the supercharging of the electric compressor 3 does not affect the pulsation of the intake inertia wave generated in the intake pipe when the engine 9 is driven.

また、電子制御スロットル弁４の上流には、電動コンプレッサ３と並列に、電動コンプレッサ３をバイパスするバイパス通路１４が設けられ、このバイパス通路１４上にリードバルブ２が備えられている。これにより、エンジン９への過給が必要な時には上述の電動コンプレッサ３が作動して過給を行う一方、エンジンへ９の過給が必要でない時には電動コンプレッサ３が作動せずに、リードバルブ２を介した自然吸気が行われるようになっている。なお、電動コンプレッサ３及びリードバルブ２の吸気管路の上流には、エアクリーナ８が備えられており、これにより、エンジン９へ吸入される空気中のダスト分が除去されるようになっている。   Further, a bypass passage 14 for bypassing the electric compressor 3 is provided upstream of the electronic control throttle valve 4 in parallel with the electric compressor 3, and the reed valve 2 is provided on the bypass passage 14. As a result, when the engine 9 needs to be supercharged, the above-described electric compressor 3 operates to perform supercharging. On the other hand, when the engine 9 does not need to be supercharged, the electric compressor 3 does not operate and the reed valve 2 Natural inhalation through the air is performed. In addition, an air cleaner 8 is provided upstream of the intake pipes of the electric compressor 3 and the reed valve 2, so that dust in the air sucked into the engine 9 is removed.

吸気圧センサ１２は、吸気管内の吸気圧（インマニ圧）を検出することができるようになっている。ここで検知された吸気圧に応じて、ＥＣＵ２０は電動コンプレッサ３による吸気，過給のフィードバック制御を行うことができるようになっている。なお、本実施形態では、吸気圧センサ１２がエンジン９の吸気弁近傍に設けられて、エンジン９へ吸入される直前の吸気圧を検出できるようになっている。   The intake pressure sensor 12 can detect an intake pressure (intake manifold pressure) in the intake pipe. The ECU 20 can perform feedback control of intake and supercharging by the electric compressor 3 in accordance with the detected intake pressure. In the present embodiment, the intake pressure sensor 12 is provided in the vicinity of the intake valve of the engine 9 so that the intake pressure immediately before being taken into the engine 9 can be detected.

上述のスロットルポジションセンサ５，アクセルポジションセンサ７，吸気圧センサ１２，エンジン回転数センサ１３及びクランク角センサ１５といった各種センサの検出情報は、ＥＣＵ２０に入力されて演算処理される。このＥＣＵ２０は、断続駆動制御部（断続駆動制御手段）２１，駆動選択部（駆動選択手段）２２，断続駆動電力算出部（断続駆動電力算出手段）２３，連続駆動電力算出部（連続駆動電力算出手段）２４，連続駆動制御部２５及びモータ駆動電流設定部２６を備えて構成されている。   Detection information of various sensors such as the throttle position sensor 5, the accelerator position sensor 7, the intake pressure sensor 12, the engine speed sensor 13 and the crank angle sensor 15 described above is input to the ECU 20 and processed. The ECU 20 includes an intermittent drive controller (intermittent drive controller) 21, a drive selector (drive selector) 22, an intermittent drive power calculator (intermittent drive power calculator) 23, and a continuous drive power calculator (continuous drive power calculator). Means) 24, a continuous drive control unit 25 and a motor drive current setting unit 26.

まず、ＥＣＵ２０は、入力された各種センサの検出情報に基づいて、エンジン９への過給が必要であるか否かを判定し、過給が必要な場合には過給制御を行い、過給が必要でない場合には自然吸気制御を行うようになっている。
過給制御時には、実アクセル開度（実ＡＰＳ）とエンジン回転数Ｎｅとから、予め設定されたマップを用いて目標過給圧Ｐｔを設定し、電子制御スロットル弁４の開度を制御するとともに、目標過給圧Ｐｔが得られるように電動コンプレッサ３の電動モータ３１の回転速度を制御して、過給を行う。なお、本実施形態において、過給制御には断続駆動制御と連続駆動制御との二つのモードがあり、いずれか一方が選択されて制御されるようになっている。これらについては後述する。 First, the ECU 20 determines whether or not supercharging to the engine 9 is necessary based on the detection information of various sensors input, and performs supercharging control when supercharging is necessary. When it is not necessary, natural intake control is performed.
At the time of supercharging control, the target supercharging pressure Pt is set from the actual accelerator opening (actual APS) and the engine speed Ne using a preset map, and the opening of the electronically controlled throttle valve 4 is controlled. Then, supercharging is performed by controlling the rotational speed of the electric motor 31 of the electric compressor 3 so as to obtain the target supercharging pressure Pt. In the present embodiment, the supercharging control has two modes of intermittent drive control and continuous drive control, and either one is selected and controlled. These will be described later.

また、自然吸気制御時には、実アクセル開度（実ＡＰＳ）に基づいて電子制御スロットル弁４の開度を制御し、電動コンプレッサ３を作動させず、バイパス通路１４を介した自然吸気を行う。
モータ駆動電流設定部２６は、エンジン９の過給時において、アクセルポジションセンサ７やエンジン回転数センサ１３や吸気圧センサ１２の検出情報に基づいて、電動モータ３１へ供給する駆動電流を算出する。なお、ここで設定される電動モータ３１の駆動電流は、エンジン９への過給が必要な度合に応じて変化するものであり、大きな過給が必要な時には大きな電流値が設定され、それほど過給が必要でない時には小さな電流値が設定されるようになっている。 In the natural intake control, the opening degree of the electronically controlled throttle valve 4 is controlled based on the actual accelerator opening degree (actual APS), and the natural intake is performed via the bypass passage 14 without operating the electric compressor 3.
The motor drive current setting unit 26 calculates a drive current to be supplied to the electric motor 31 based on detection information of the accelerator position sensor 7, the engine speed sensor 13, and the intake pressure sensor 12 when the engine 9 is supercharged. Note that the drive current of the electric motor 31 set here changes depending on the degree to which supercharging to the engine 9 is necessary. When a large supercharging is required, a large current value is set. When the supply is not necessary, a small current value is set.

本実施形態においては、エンジン回転数センサ１３で検出されたエンジン回転数Ｎｅから空気流量を算出し、図３に示されたマップに基づいて、空気流量に対応したモータ駆動電流が設定される。なお、アクセルポジションセンサ７で検出された実アクセル開度とエンジン回転数とからエンジン９へ過給すべき目標過給圧を算出し、その目標過給圧を達成するために必要な電動モータ３１のモータ駆動電流を算出してもよい。   In the present embodiment, the air flow rate is calculated from the engine speed Ne detected by the engine speed sensor 13, and the motor drive current corresponding to the air flow rate is set based on the map shown in FIG. The target boost pressure to be supercharged to the engine 9 is calculated from the actual accelerator opening detected by the accelerator position sensor 7 and the engine speed, and the electric motor 31 necessary to achieve the target boost pressure is calculated. The motor drive current may be calculated.

断続駆動制御部２１は、過給制御時における一方のモード（断続駆動制御）を制御するものであり、この断続駆動制御とは、エンジン９への過給時に、クランク角度の位置（大きさ）に応じて電動モータ３１の駆動電流を断続的に供給する制御である。
この制御では、クランク角センサ１５で検出されたクランク角度θが、エンジン９の吸気弁の開弁期間に対応する所定のクランク角度範囲にある場合には、他のクランク角度範囲にある場合よりも、モータ駆動電流設定部２６で設定される電動モータ３１の駆動電流を増大させるようになっている。 The intermittent drive control unit 21 controls one mode (intermittent drive control) at the time of supercharging control. This intermittent drive control is the position (size) of the crank angle when supercharging the engine 9. In response to the control, the drive current of the electric motor 31 is intermittently supplied.
In this control, when the crank angle θ detected by the crank angle sensor 15 is in a predetermined crank angle range corresponding to the valve opening period of the intake valve of the engine 9, it is more than in the other crank angle range. The drive current of the electric motor 31 set by the motor drive current setting unit 26 is increased.

また、この所定のクランク角度範囲は、エンジン９の吸気弁が閉弁する直前のクランク角度を含んでおり、エンジン９の吸気弁が閉弁する直前に電動モータ３１の駆動電流を増大させることにより、吸気の体積効率が最大となって（つまり、過給の体積効率を最も増大させて）、電動モータ３１の消費電力が最小となるタイミング（クランク角度範囲の始点及び終点となるタイミング）が選定されている。   The predetermined crank angle range includes the crank angle immediately before the intake valve of the engine 9 is closed, and the drive current of the electric motor 31 is increased immediately before the intake valve of the engine 9 is closed. The timing at which the volumetric efficiency of intake air is maximized (that is, the volumetric efficiency of supercharging is maximized) and the power consumption of the electric motor 31 is minimized (the timing at which the crank angle range starts and ends) is selected. Has been.

具体的には、図６（ａ）に示すように、クランク角１８０°周期でモータ駆動電流が断続的に増大，減少するように設定される。本実施形態においては、所定のクランク角度範囲は、上死点（ＴＤＣ）通過時を０°として、まず１７０°から２５０°程度に設定され、その後クランク角１８０°周期毎にクランク角度範囲が設定されている（つまり、３５０°〜４３０°程度，５３０°〜６１０°程度及び７１０°〜７０°程度である）。   Specifically, as shown in FIG. 6A, the motor drive current is set to increase and decrease intermittently with a crank angle of 180 °. In the present embodiment, the predetermined crank angle range is first set to about 170 ° to 250 ° with 0 ° when passing through the top dead center (TDC), and then the crank angle range is set every cycle of the crank angle 180 °. (That is, about 350 ° to 430 °, about 530 ° to 610 °, and about 710 ° to 70 °).

これらのクランク角度範囲の始点となる角度を第１クランク角度θ１といい、終点となる角度を第２クランク角度θ２という。そして本実施形態においては、クランク角センサ１５によって検出されるクランク角θとこれらの第１クランク角度θ１，第２クランク角度θ２とを比較することによって、エンジン９のクランク角θが所定のクランク角度範囲にあるか否かの判定するようになっている（例えば、１７０°や３５０°がθ１として、２５０°や４３０°がθ２として設定されている）。   The angle that becomes the start point of these crank angle ranges is called the first crank angle θ1, and the angle that becomes the end point is called the second crank angle θ2. In the present embodiment, the crank angle θ of the engine 9 is determined to be a predetermined crank angle by comparing the crank angle θ detected by the crank angle sensor 15 with the first crank angle θ1 and the second crank angle θ2. It is determined whether or not it is within the range (for example, 170 ° or 350 ° is set as θ1, and 250 ° or 430 ° is set as θ2).

クランク角θが所定のクランク角度範囲（すなわち、θ１≦θ≦θ２）にある場合には、断続駆動制御部２１が、電動モータ３１の駆動電流を増大させて、電動モータ３１がエンジン回転数一定の条件下で過給できる通常運転時の最高圧である最大過給時レベル（電動モータ３１の定格出力に対応する電流値）に設定されるようになっている。一方、クランク角θがクランク角度範囲外にある場合には、電動モータ３１の駆動電流を減少させて、電動モータ３１に微小電流が供給される。この微小電流の大きさは、電動モータ３１が完全に停止してしまわない最小の駆動電流値が設定されており、本実施形態においては、電動モータ３１に１Ａの電流を供給して５０００ｒｐｍ程度で回転させておくようになっている。なお、上記の微小電流は、電動モータ３１が慣性等によって完全に停止してしまわない状態であれば、ほぼ０とすることもできる。このように、電動モータ３１に微小電流を供給することにより、電動モータ３１の起動時の突入電流を低下させることができ、その結果、全体での電力消費を低減させることができる。   When the crank angle θ is within a predetermined crank angle range (that is, θ1 ≦ θ ≦ θ2), the intermittent drive control unit 21 increases the drive current of the electric motor 31 so that the electric motor 31 has the same engine speed. The maximum supercharging level (the current value corresponding to the rated output of the electric motor 31), which is the maximum pressure during normal operation that can be supercharged under certain conditions, is set. On the other hand, when the crank angle θ is outside the crank angle range, the drive current of the electric motor 31 is decreased and a minute current is supplied to the electric motor 31. The magnitude of this minute current is set to a minimum drive current value that does not cause the electric motor 31 to stop completely. In this embodiment, a current of 1 A is supplied to the electric motor 31 at about 5000 rpm. It is designed to rotate. Note that the above minute current can be set to almost zero if the electric motor 31 is not completely stopped by inertia or the like. Thus, by supplying a minute current to the electric motor 31, the inrush current at the start-up of the electric motor 31 can be reduced, and as a result, the overall power consumption can be reduced.

なお、上記通常運転時の最高圧である最大過給時レベルとは、電動モータ３１を連続駆動させることを前提として設定されている電流値であり、一般には、連続駆動に十分耐久しうるべく、電動モータ３１の物理的な能力限界値よりも小さく設定されている。
また、断続駆動電力算出部２３は、この断続駆動制御を行う場合に必要な電動モータ３１の駆動電力（断続駆動電力）を算出することができるようになっている。なお、本実施形態においては、図３に示すように、最大過給時レベルの電流としての起動時突入電流の時間積分値と断続駆動時間との積から断続駆動電力を算出する。 Note that the maximum supercharging level, which is the maximum pressure during normal operation, is a current value set on the assumption that the electric motor 31 is continuously driven. In general, it should be sufficiently durable for continuous driving. The electric motor 31 is set smaller than the physical capacity limit value.
In addition, the intermittent drive power calculation unit 23 can calculate the drive power (intermittent drive power) of the electric motor 31 necessary for performing this intermittent drive control. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the intermittent drive power is calculated from the product of the time integral value of the start-up inrush current as the current at the maximum supercharging level and the intermittent drive time.

連続駆動制御部２５は、エンジン９への過給時におけるもう一つのモード（連続駆動制御）を制御するものであり、この連続駆動制御は、エンジン９への過給時に、クランク角の大きさに関わらず、常にモータ駆動電流設定部２６で設定された電動モータ３１の駆動電流を供給して過給を行う制御である（つまり、連続駆動制御とは、従来の一般的な過給制御に対応する制御であるといえる）。   The continuous drive control unit 25 controls another mode (continuous drive control) when the engine 9 is supercharged. This continuous drive control is performed when the engine 9 is supercharged. Regardless of the control, the drive current of the electric motor 31 set by the motor drive current setting unit 26 is always supplied to perform supercharging (that is, the continuous drive control is the conventional general supercharging control). It can be said that the corresponding control).

また、連続駆動電力算出部２４は、この連続駆動制御を行う場合に必要な電動モータ３１の駆動電力（連続駆動電力）を算出することができるようになっている。なお、本実施形態においては、図３に示すように、モータ駆動電流設定部２６で設定されたモータ駆動電流（定常時電流）の時間積分値から連続駆動電力を算出する。
駆動選択部２２は、断続駆動制御と連続駆動制御とのいずれかを選択し制御する機能要素である。まず、駆動選択部２２は、エンジン９への過給時において、実際の制御に先立ち、断続駆動電力算出手段で算出された断続駆動電力と連続駆動電力算出手段で算出された連続駆動電力とを比較して、断続駆動電力の方が大きい場合には断続駆動制御を禁止し（すなわち、連続駆動制御を選択して実施し）、連続駆動電力の方が大きい場合には断続駆動制御を選択して実施するようになっている。つまり、駆動選択部２２は、断続駆動制御と連続駆動制御とのいずれかのうち、駆動電力が小さいと判定される制御を選択して実施するようになっている。 Further, the continuous drive power calculation unit 24 can calculate the drive power (continuous drive power) of the electric motor 31 necessary for performing this continuous drive control. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the continuous driving power is calculated from the time integral value of the motor driving current (steady-state current) set by the motor driving current setting unit 26.
The drive selection unit 22 is a functional element that selects and controls either intermittent drive control or continuous drive control. First, at the time of supercharging to the engine 9, the drive selection unit 22 calculates the intermittent drive power calculated by the intermittent drive power calculation means and the continuous drive power calculated by the continuous drive power calculation means prior to actual control. In comparison, when the intermittent drive power is larger, the intermittent drive control is prohibited (that is, the continuous drive control is selected and executed), and when the continuous drive power is larger, the intermittent drive control is selected. It is supposed to be implemented. That is, the drive selection part 22 selects and implements the control determined that the drive power is small from either the intermittent drive control or the continuous drive control.

例えば、図３において、空気流量がａの時の起動時突入電流に対する定常時電流が５０％だとすると、断続駆動制御時における断続駆動時間が５０％未満の場合には、断続駆動電力の方が連続駆動電力よりも小さくなることになる。したがって、駆動電力は空気流量がａ以上である場合には、断続駆動制御の方が小さいと判定されて断続駆動制御が選択され、空気流量がａ未満である場合には、連続駆動制御が選択されることになる。   For example, in FIG. 3, assuming that the steady-state current with respect to the startup inrush current when the air flow rate is a is 50%, the intermittent drive power is continuous when the intermittent drive time during the intermittent drive control is less than 50%. It becomes smaller than the driving power. Therefore, when the air flow rate is greater than or equal to a, the drive power is determined to be smaller in the intermittent drive control and the intermittent drive control is selected. When the air flow rate is less than a, the continuous drive control is selected. Will be.

本実施形態にかかる電動過給器付きエンジンの制御装置は上述のように構成され、図４，図５に示すフローチャートに従って、以下のように制御が行われる。なお、これらのフローはエンジン９の起動時にはＥＣＵ２０において所定のサイクルで適宜実行されている。また、これらのフローは過給判定が成立した状態における制御を示すものであって、エンジン９への過給が必要でない状態においては、公知の一般的な自然吸気制御を行うものである。   The control apparatus for an engine with an electric supercharger according to the present embodiment is configured as described above, and is controlled as follows according to the flowcharts shown in FIGS. These flows are appropriately executed in a predetermined cycle in the ECU 20 when the engine 9 is started. Further, these flows show control in a state where the supercharging determination is established, and when the supercharging to the engine 9 is not necessary, known general natural intake control is performed.

まず、図４に示すフローについて説明する。ステップＡ１０では、エンジン回転数Ｎｅ及びモータ駆動電流算出部２６で算出されたモータ駆動電流が入力される。
次に、ステップＡ２０へ進み、断続駆動電力算出部２３が断続駆動電力を算出する。ここでは、予め設定された起動時突入電流と断続駆動時間との積の時間積分値として断続駆動電力を算出する。 First, the flow shown in FIG. 4 will be described. In Step A10, the engine speed Ne and the motor drive current calculated by the motor drive current calculation unit 26 are input.
Next, it progresses to step A20 and the intermittent drive power calculation part 23 calculates intermittent drive power. Here, the intermittent drive power is calculated as a time integral value of a product of a preset start-up inrush current and an intermittent drive time.

続いて、ステップＡ３０へ進んで、連続駆動電力算出部２４が連続駆動電力を算出する。ここでは、ステップＡ１０で入力されたモータ駆動電流の時間積分値として、連続駆動電力を算出する。
そして、ステップＡ４０では、断続駆動電力が連続駆動電力よりも小さいか否かを判定する。断続駆動電力が連続駆動電力よりも小さい場合は、ステップＡ５０へ進み断続駆動制御を選択してこの制御を終了し、大きい場合は、ステップＡ６０へ進んで連続駆動制御を選択し、この制御を終了する。 Then, it progresses to step A30 and the continuous drive power calculation part 24 calculates continuous drive power. Here, the continuous drive power is calculated as the time integral value of the motor drive current input in step A10.
In Step A40, it is determined whether the intermittent drive power is smaller than the continuous drive power. If the intermittent drive power is smaller than the continuous drive power, the process proceeds to step A50 and the intermittent drive control is selected to end this control. If larger, the process proceeds to step A60 to select the continuous drive control and this control is terminated. To do.

次に、図５に示すフローについて説明する。ステップＢ１０では、クランク角センサ１５からクランク角θが入力されるとともに、モータ駆動電流設定部２６で設定されたモータ駆動電流が入力される。
次に、ステップＢ２０では、図４に示すフローにおいて選択された駆動制御が断続駆動制御であるか否かが判定され、断続駆動制御である場合にはステップＢ３０へ進み、断続駆動制御でない場合にはステップＢ７０へ進む。 Next, the flow shown in FIG. 5 will be described. In step B10, the crank angle θ is input from the crank angle sensor 15, and the motor drive current set by the motor drive current setting unit 26 is input.
Next, in step B20, it is determined whether or not the drive control selected in the flow shown in FIG. 4 is intermittent drive control. If it is intermittent drive control, the process proceeds to step B30, and if it is not intermittent drive control. Advances to step B70.

ステップＢ３０では、クランク角θの大きさが第１クランク角度θ１になったか否かが判定され、θ＝θ１になるまでこのステップを繰り返して、θ＝θ１になるとステップＢ４０へ進む。
ステップＢ４０では、ステップＢ１０で入力されたモータ駆動電流を増大させて電動モータ３１へ供給する。すなわち、断続駆動制御部２１によって、最大過給時レベルの駆動電流が電動モータ３１へ供給される。 In Step B30, it is determined whether or not the magnitude of the crank angle θ has reached the first crank angle θ1, and this step is repeated until θ = θ1, and when θ = θ1, the process proceeds to Step B40.
In step B40, the motor drive current input in step B10 is increased and supplied to the electric motor 31. That is, the intermittent drive control unit 21 supplies the drive current at the maximum supercharging level to the electric motor 31.

そして次のステップＢ５０では、クランク角度θの大きさが第２クランク角度θ２になったか否かが判定され、θ＝θ２になるまでこのステップを繰り返して、θ＝θ２になるとステップＢ６０へ進む。
ステップＢ６０では、ステップＢ１０で入力されたモータ駆動電流を減少させて電動モータ３１へ供給する。すなわち、断続駆動制御部２１によって、微小電流が電動モータ３１へ供給される。そして、このフローを終了する。 Then, in the next step B50, it is determined whether or not the magnitude of the crank angle θ has reached the second crank angle θ2, this step is repeated until θ = θ2, and when θ = θ2, the process proceeds to step B60.
In step B60, the motor drive current input in step B10 is decreased and supplied to the electric motor 31. That is, a minute current is supplied to the electric motor 31 by the intermittent drive control unit 21. Then, this flow ends.

また、ステップＢ２０において、断続駆動制御でない場合にはステップＢ７０へ進み、ステップＢ１０で入力された大きさのモータ駆動電流が電動モータ３１へ供給され、連続駆動制御を実施してこのフローを終了する。
以上のような制御により、具体的には以下のような作用・効果を奏する。
ＥＣＵ２０における具体的な作用・効果について、図６に示すグラフを用いて説明する。 In step B20, if it is not the intermittent drive control, the process proceeds to step B70, the motor drive current having the magnitude input in step B10 is supplied to the electric motor 31, the continuous drive control is performed, and this flow is finished. .
Specifically, the following operations and effects are achieved by the control as described above.
Specific actions and effects in the ECU 20 will be described with reference to the graph shown in FIG.

まず、ＥＣＵ２０において、エンジン９への過給が必要であると判定されると、断続駆動電力算出部２３において断続駆動電力が算出されるとともに、連続駆動電力算出部２４において連続駆動電力が算出される。そして断続駆動電力と連続駆動電力とが比較されて、断続駆動電力の方が小さい場合には断続駆動制御を開始し、連続駆動電力の方が小さい場合には連続駆動制御を開始する。   First, when the ECU 20 determines that the engine 9 needs to be supercharged, the intermittent drive power calculation unit 23 calculates the intermittent drive power, and the continuous drive power calculation unit 24 calculates the continuous drive power. The Then, the intermittent drive power is compared with the continuous drive power. When the intermittent drive power is smaller, the intermittent drive control is started, and when the continuous drive power is smaller, the continuous drive control is started.

そのため、従来の連続駆動電力よりも消費電力が小さくなるときのみ断続駆動制御を実施することができ、電動コンプレッサの消費電力を低減させることができる、
また、ここで断続駆動制御が実施される場合、まず、図６（ａ）に示すように、エンジン９の過給時に、エンジン９のクランク角θが所定のクランク角度範囲にある時には、電流値が最大過給時レベルの電動モータ３１へ供給されるため、電動モータ３１の回転数も最大過給時レベルの回転数となり、過給器３による過給圧も、最大過給圧レベルの過給圧となる。これにより、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、エンジン９へ吸入される直前の吸気圧（吸気管内圧）を、吸気弁が閉鎖する直前に、破線で示す連続駆動制御時における吸気圧と同程度まで増大させることができる。そして、この増大された正圧波によってシリンダ内へ吸入される空気量を増加させることができる。 Therefore, intermittent drive control can be performed only when the power consumption is smaller than the conventional continuous drive power, and the power consumption of the electric compressor can be reduced.
When intermittent drive control is performed here, first, as shown in FIG. 6A, when the engine 9 is supercharged and the crank angle θ of the engine 9 is within a predetermined crank angle range, the current value Is supplied to the electric motor 31 at the maximum supercharging level, the rotational speed of the electric motor 31 also becomes the rotational speed at the maximum supercharging level, and the supercharging pressure by the supercharger 3 also exceeds the maximum supercharging pressure level. Supply pressure. As a result, as shown in FIGS. 6B and 6C, the intake pressure (intake pipe internal pressure) immediately before being sucked into the engine 9 is reduced during the continuous drive control indicated by the broken line immediately before the intake valve is closed. It can be increased to the same level as the intake pressure. The amount of air sucked into the cylinder can be increased by the increased positive pressure wave.

一方、このクランク角度範囲は、エンジン９の開弁期間に対応しており、エンジン９の吸気弁が閉弁する直前に吸気管内で正圧波が吸気口へ到達するように設定されたものであるから、エンジン９の吸気弁が閉弁する直前に最大過給圧レベルの過給圧で過給が行われることになり、過給時の体積効率を上昇させることができる。
また、エンジン９のクランク角θが所定のクランク角度範囲外にある場合には、微小電流が電動モータ３１へ供給されるため、電動コンプレッサ３の消費電力を低減させることができる。また、エンジン９の燃焼サイクルにおいて、過給の体積効率を最も増大させるタイミングで最大過給圧レベルの過給を行うため、エンジン９の出力を効果的に上昇させることができ、電動モータ３１の消費電力が最小となる時間で電動モータ３１への供給電流が供給されて、それ以外の時間には供給電流が低減させるようになっているため、実質的なエンジン９の出力を減少させることなく、電動コンプレッサ３の消費電力を抑えることができる。 On the other hand, this crank angle range corresponds to the valve opening period of the engine 9 and is set so that the positive pressure wave reaches the intake port in the intake pipe immediately before the intake valve of the engine 9 is closed. Therefore, the supercharging is performed at the supercharging pressure of the maximum supercharging pressure level immediately before the intake valve of the engine 9 is closed, and the volumetric efficiency at the time of supercharging can be increased.
Further, when the crank angle θ of the engine 9 is outside the predetermined crank angle range, a minute current is supplied to the electric motor 31, so that the power consumption of the electric compressor 3 can be reduced. Further, in the combustion cycle of the engine 9, the supercharging at the maximum supercharging pressure level is performed at the timing at which the volumetric efficiency of the supercharging is maximized, so that the output of the engine 9 can be effectively increased, and the electric motor 31 Since the supply current to the electric motor 31 is supplied during the time when the power consumption is minimized and the supply current is reduced during other times, the output of the engine 9 is not substantially reduced. The power consumption of the electric compressor 3 can be suppressed.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、断続駆動制御において、クランク角θが所定のクランク角度範囲にある時には、電動モータ３１の駆動電流を通常運転時の最高圧である最大過給時レベルまで増大させるように構成されているが、図７（ａ）に示すように、最大過給時レベルよりも大きな駆動電流を電動モータ３１へ供給するように構成してもよい。つまり、最大過給時レベルよりも大きな電流値を設定するとともに、断続時間を短く設定することで、モータドライバの電子部品やコンプレッサベアリングの過大な発熱を招かないように構成することが可能である。この場合、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、エンジン９へ吸入される直前の吸気圧（吸気管内圧）を、吸気弁が閉鎖する直前に、破線で示す連続駆動制御時における吸気圧よりもさらに増大させることができ、このさらに増大された正圧波によってシリンダ内へ吸入される空気量をさらに増加させることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, in the intermittent drive control, when the crank angle θ is within a predetermined crank angle range, the drive current of the electric motor 31 is increased to the maximum supercharging level that is the maximum pressure during normal operation. However, as shown in FIG. 7A, a drive current larger than the maximum supercharging level may be supplied to the electric motor 31. In other words, by setting a current value larger than the maximum supercharging level and setting a short intermittent time, it is possible to configure so that excessive heat generation of motor driver electronic components and compressor bearings is not caused. . In this case, as shown in FIGS. 7B and 7C, the intake pressure (intake pipe internal pressure) immediately before being sucked into the engine 9 is the same as that during continuous drive control indicated by a broken line immediately before the intake valve is closed. The intake pressure can be further increased, and the amount of air sucked into the cylinder can be further increased by the further increased positive pressure wave.

また、図６，図７に示される実施形態を運転状態に応じて使い分けるようにしてもよい。例えば、登坂路走行時のように長時間の過給が必要な場合（低速高負荷時）には図６（ａ）に示されたようにモータ駆動電流を制御し、高速道路進入時のように短時間のみ過給が必要な場合（高速高負荷時）には図７（ａ）に示されたようにモータ駆動電流を制御することが好ましい。このように構成することで、車両の運転状態に応じた、最適なモータ駆動を得つつ消費電力を低減させることができる。
また、本実施形態においては、エンジン９への過給が必要でない場合には、従来の一般的な自然吸気制御を行うように構成されているが、自然吸気時においても電動モータ３１へ微小電流を供給して、完全に停止してしまわない程度に電動コンプレッサ３を駆動するように構成してもよい。この場合、自然吸気制御から過給制御への移行時における、過給のレスポンスを向上させることができる。 Moreover, you may make it use suitably embodiment shown by FIG. 6, FIG. 7 according to a driving | running state. For example, when long-time supercharging is required (such as when driving on an uphill road) (when driving at low speed and high load), the motor drive current is controlled as shown in FIG. When supercharging is required only for a short time (at high speed and high load), it is preferable to control the motor drive current as shown in FIG. By comprising in this way, power consumption can be reduced, obtaining the optimal motor drive according to the driving | running state of a vehicle.
In the present embodiment, when the engine 9 is not required to be supercharged, the conventional general natural intake control is performed. However, even during natural intake, a small current is supplied to the electric motor 31. And the electric compressor 3 may be driven to such an extent that it does not stop completely. In this case, the response of supercharging at the time of transition from natural intake control to supercharging control can be improved.

また、本実施形態における電子スロットル弁４の開度制御は任意であり、例えば、過給時において、電子スロットル弁４が全開に制御されるように構成してもよい。
また、第１クランク角度θ１及び第２クランク角度θ２は、吸気の体積効率が最大で電動モータ３１の消費電力が最小となるタイミングであればよい。例えば、本実施形態は四気筒エンジンの吸気制御であってクランク角１８０°周期で駆動電力が断続的に増大，減少するように設定されているが、六気筒エンジンの場合には、クランク角１２０°周期で駆動電力が断続的に増大，減少するように設定してもよい。 Further, the opening degree control of the electronic throttle valve 4 in the present embodiment is arbitrary, and for example, the electronic throttle valve 4 may be configured to be fully opened during supercharging.
The first crank angle θ1 and the second crank angle θ2 may be any timing that maximizes the volumetric efficiency of intake air and minimizes the power consumption of the electric motor 31. For example, this embodiment is an intake control for a four-cylinder engine and is set so that the drive power increases and decreases intermittently with a crank angle of 180 °. In the case of a six-cylinder engine, the crank angle 120 The drive power may be set to intermittently increase / decrease in the cycle.

また、ＶＶＴ機構付きエンジンへ本発明を適用する場合は、吸気弁の閉弁時期から電動モータ３１の駆動タイミングを設定することによって、同様の効果を得ることができる。   Further, when the present invention is applied to an engine with a VVT mechanism, the same effect can be obtained by setting the drive timing of the electric motor 31 from the closing timing of the intake valve.

本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置の全体構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a control device for an engine with an electric supercharger as an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置にかかる電動コンプレッサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electric compressor concerning the control apparatus of the engine with an electric supercharger as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置における電動過給器のモータ駆動電流を示すグラフである。It is a graph which shows the motor drive current of the electric supercharger in the control apparatus of the engine with the electric supercharger as one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置において電動コンプレッサの断駆動制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating disconnection drive control of an electric compressor in the control apparatus of the engine with an electric supercharger as one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置において電動コンプレッサ駆動時の駆動態様を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the drive aspect at the time of an electric compressor drive in the control apparatus of the engine with an electric supercharger as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置による制御及びその制御に伴う吸気圧の脈動を示すものであり、（ａ）は過給器への供給電流，過給器のモータ回転数及び過給圧の変動を示すグラフ、（ｂ）は吸気管内圧の変動を示すグラフ、（ｃ）はそのバルブリフトとクランク角との対応を示すグラフである。FIG. 1 shows control by an engine control device for an engine with an electric supercharger as one embodiment of the present invention, and pulsation of intake air pressure accompanying the control, (a) shows the supply current to the supercharger, the supercharger The graph which shows the fluctuation | variation of a motor rotation speed and a supercharging pressure, (b) is a graph which shows the fluctuation | variation of an intake pipe internal pressure, (c) is a graph which shows the response | compatibility with the valve lift and crank angle. 本発明の一実施形態の変形例としての電動過給器付きエンジンの制御装置による制御及びその制御に伴う吸気圧の脈動を示すものであり、（ａ）は過給器への供給電流，過給器のモータ回転数及び過給圧の変動を示すグラフ、（ｂ）は吸気管内圧の変動を示すグラフ、（ｃ）はそのバルブリフトとクランク角との対応を示すグラフである。FIG. 7 shows control by an engine control device for an engine with an electric supercharger as a modification of one embodiment of the present invention and pulsation of intake pressure accompanying the control, and (a) shows the supply current to the supercharger, the excess The graph which shows the fluctuation | variation of the motor rotation speed and supercharging pressure of a feeder, (b) is a graph which shows the fluctuation | variation of intake pipe internal pressure, (c) is a graph which shows the response | compatibility with the valve lift and crank angle. 従来例としての電動過給器付きエンジンの制御装置による吸気圧の脈動を示すものであり、（ａ）はその吸気管内圧の変動を示すグラフ、（ｂ）はそのバルブリフトとクランク角との対応を示すグラフである。FIG. 2 shows pulsation of intake pressure by a control device for an engine with an electric supercharger as a conventional example. It is a graph which shows correspondence.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電動過給器付きエンジンの制御装置
２ リードバルブ
３ 電動コンプレッサ（電動過給器）
４ 電子制御スロットル弁
５ スロットルポジションセンサ
６ アクセルペダル
７ アクセルポジションセンサ
８ エアクリーナ
９ エンジン
１０ バッテリ
１１ 過給器ドライバ
１２ 吸気圧センサ
１３ エンジン回転数センサ
１４ バイパス通路
１５ クランク角センサ（クランク角検出手段）
２０ ＥＣＵ
２１ 断続駆動制御部（断続駆動制御手段）
２２ 駆動選択部（駆動選択手段）
２３ 断続駆動電力算出部（断続駆動電力算出手段）
２４ 連続駆動電力算出部（連続駆動電力算出手段）
２５ 連続駆動制御部
２６ モータ駆動電流設定部
３１ 電動モータ（電動機）
３２ 遠心コンプレッサ 1 Control device for engine with electric supercharger 2 Reed valve 3 Electric compressor (electric supercharger)
4 Electronic Control Throttle Valve 5 Throttle Position Sensor 6 Accelerator Pedal 7 Accelerator Position Sensor 8 Air Cleaner 9 Engine 10 Battery 11 Supercharger Driver 12 Intake Pressure Sensor 13 Engine Speed Sensor 14 Bypass Path 15 Crank Angle Sensor (Crank Angle Sensor)
20 ECU
21 Intermittent drive control unit (intermittent drive control means)
22 Drive selection unit (drive selection means)
23 Intermittent drive power calculation unit (intermittent drive power calculation means)
24 Continuous drive power calculation unit (continuous drive power calculation means)
25 Continuous drive control unit 26 Motor drive current setting unit 31 Electric motor (electric motor)
32 Centrifugal compressor

Claims (5)

車両に搭載されたエンジンの吸気系に設けられ電動機により駆動されて吸気を過給する電動過給器と、
上記エンジンのクランク角度を検出するクランク角検出手段と、
上記クランク角検出手段の検出情報に基づいて、上記クランク角度が上記エンジンの吸気弁の開弁期間に対応する所定のクランク角度範囲にある場合には、他のクランク角度範囲にある場合よりも上記電動機の駆動電流を増大させる断続駆動制御手段とを備えた
ことを特徴とする、電動過給器付きエンジンの制御装置。 An electric supercharger provided in an intake system of an engine mounted on a vehicle and driven by an electric motor to supercharge intake air;
Crank angle detecting means for detecting the crank angle of the engine;
Based on the detection information of the crank angle detection means, when the crank angle is in a predetermined crank angle range corresponding to the valve opening period of the intake valve of the engine, the crank angle is more than in the other crank angle range. A control device for an engine with an electric supercharger, comprising: intermittent drive control means for increasing a drive current of the electric motor. 上記所定のクランク角度範囲は、上記吸気弁が閉弁する直前のクランク角度を含む
ことを特徴とする、請求項１記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。 2. The control device for an engine with an electric supercharger according to claim 1, wherein the predetermined crank angle range includes a crank angle immediately before the intake valve is closed. 上記断続駆動制御手段は、上記所定のクランク角度範囲において上記電動機の定格出力を超えて上記駆動電流を増大させる
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。 3. The control device for an engine with an electric supercharger according to claim 1, wherein the intermittent drive control means increases the drive current exceeding a rated output of the electric motor in the predetermined crank angle range. . 上記断続駆動制御手段は、上記所定のクランク角度範囲外において上記電動機の駆動電流として微小電流を供給する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。 4. The electric supercharger according to claim 1, wherein the intermittent drive control means supplies a minute current as a drive current of the electric motor outside the predetermined crank angle range. Engine control device. 上記クランク角度が、上記所定のクランク角度範囲内にある場合と上記所定のクランク角度範囲外にある場合とで同一の駆動電流を電動機に供給した場合の連続駆動電力を推定又は検出する連続駆動電力算出手段と、
上記クランク角度が、上記所定のクランク角度範囲内にある場合と上記所定のクランク角度範囲外にある場合とで駆動電流を変更した場合の断続駆動電力を推定又は検出する断続駆動電力算出手段と、
上記断続駆動電力が上記連続駆動電力よりも大きい場合は上記断続駆動制御手段の作動を禁止する駆動選択手段とを備える
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。
Continuous drive power for estimating or detecting continuous drive power when the same drive current is supplied to the motor when the crank angle is within the predetermined crank angle range and when the crank angle is outside the predetermined crank angle range A calculation means;
An intermittent drive power calculating means for estimating or detecting the intermittent drive power when the drive current is changed between the case where the crank angle is within the predetermined crank angle range and the case where the crank angle is outside the predetermined crank angle range;
5. The electric motor according to claim 1, further comprising drive selection means for prohibiting the operation of the intermittent drive control means when the intermittent drive power is larger than the continuous drive power. Engine control device with a supercharger.
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