JP2019152118A - Internal combustion engine - Google Patents

Abstract

To control supercharge pressure to a desired value irrespective of a charge state of a battery for accumulating power which is generated by a motor generator, in an internal combustion engine having a supercharger which can assist the drive of a compressor by the motor generator.SOLUTION: An internal combustion engine 1 comprises: a supercharger 30 having a first compressor 31, a motor generator 32 and a planetary gear mechanism 33; a battery 50; a turbocharger 40 having a turbine 41 and a second compressor 43; a waste gate valve 16; and a control device. The control device calculates a reference power generation amount of the motor generator on the basis of an operation state of the internal combustion engine, calculates a requirement power generation amount of the motor generator on the basis of a charge rate of the battery, corrects the power generation amount by the motor generator from the reference power generation amount so that a difference between the reference power generation amount and the requirement power generation amount becomes small, and controls an opening of the waste gate valve so as to suppress a variation of supercharge pressure accompanied by the correction.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine.

従来、内燃機関の出力を高めるために、吸入空気を過給する過給機を内燃機関に設けることが知られている。過給機の例として、内燃機関の出力を用いて吸入空気を過給するスーパーチャージャと、排気エネルギーを用いて吸入空気を過給するターボチャージャとが挙げられる。   Conventionally, in order to increase the output of an internal combustion engine, it is known to provide the internal combustion engine with a supercharger that supercharges intake air. Examples of the supercharger include a supercharger that supercharges intake air using the output of an internal combustion engine, and a turbocharger that supercharges intake air using exhaust energy.

特許文献１に記載の内燃機関には、モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられている。斯かる内燃機関では、モータジェネレータを電動機として作動させるときにはコンプレッサの回転数を高くすることができ、モータジェネレータを発電機として作動させるときにはコンプレッサの回転数を低くすることができる。このため、機関回転数に関わらず、コンプレッサの回転数、ひいては過給圧を制御できるとされている。   The internal combustion engine described in Patent Document 1 is provided with a supercharger that can assist the drive of the compressor by a motor generator. In such an internal combustion engine, the rotational speed of the compressor can be increased when the motor generator is operated as an electric motor, and the rotational speed of the compressor can be decreased when the motor generator is operated as a generator. For this reason, it is supposed that the rotation speed of the compressor and consequently the supercharging pressure can be controlled regardless of the engine speed.

特開２００４−３６０４８７号公報JP 2004-360487 A

しかしながら、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電率が高い場合には、モータジェネレータからバッテリに電力を供給することができないため、モータジェネレータを発電機として作動させることができず、過給圧を調整することができない。このため、特許文献１に記載の内燃機関には、過給圧の制御に関して改善の余地がある。   However, when the charging rate of the battery that stores the electric power generated by the motor generator is high, the electric power cannot be supplied from the motor generator to the battery. The pressure cannot be adjusted. For this reason, the internal combustion engine described in Patent Document 1 has room for improvement with respect to control of the supercharging pressure.

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられた内燃機関において、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御することにある。   Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine provided with a supercharger capable of assisting the drive of the compressor by the motor generator, regardless of the state of charge of the battery that stores the electric power generated by the motor generator. The supercharging pressure is controlled to a desired value.

上記課題を解決するために、本発明では、内燃機関であって、第１コンプレッサと、モータジェネレータと、当該内燃機関の出力軸、前記第１コンプレッサ及び前記モータジェネレータに連結された遊星歯車機構とを備えるスーパーチャージャと、前記モータジェネレータに電力を供給すると共に、該モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリと、タービンと、該タービンに連結された第２コンプレッサとを備えるターボチャージャと、前記タービンをバイパスするバイパス通路に設けられたウエストゲートバルブと、前記モータジェネレータによる発電量及び前記ウエストゲートバルブの開度を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、当該内燃機関の運転状態に基づいて前記モータジェネレータの基準発電量を算出し、前記バッテリの充電率に基づいて前記モータジェネレータの要求発電量を算出し、該基準発電量と該要求発電量との差が小さくなるように前記モータジェネレータによる発電量を該基準発電量から補正し、該補正に伴う過給圧の変動を抑制するように前記ウエストゲートバルブの開度を制御する、内燃機関が提供される。   In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, an internal combustion engine, which is a first compressor, a motor generator, an output shaft of the internal combustion engine, a planetary gear mechanism connected to the first compressor and the motor generator, A turbocharger comprising: a supercharger comprising: a battery for supplying electric power to the motor generator; and a battery for storing electric power generated by the motor generator; a turbine; and a second compressor coupled to the turbine; and the turbine A wastegate valve provided in a bypass passage that bypasses the engine, and a control device that controls the amount of power generated by the motor generator and the opening of the wastegate valve, the control device based on the operating state of the internal combustion engine To calculate the reference power generation amount of the motor generator. And calculating the required power generation amount of the motor generator based on the charging rate of the battery, and calculating the power generation amount by the motor generator from the reference power generation amount so that the difference between the reference power generation amount and the required power generation amount is reduced. There is provided an internal combustion engine that corrects and controls the opening of the waste gate valve so as to suppress fluctuations in supercharging pressure associated with the correction.

本発明によれば、モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられた内燃機関において、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御することができる。   According to the present invention, in an internal combustion engine provided with a supercharger capable of assisting the drive of the compressor by the motor generator, the supercharging pressure is set to a desired value regardless of the state of charge of the battery that stores the electric power generated by the motor generator. Can be controlled.

図１は、第一実施形態に係る内燃機関を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an internal combustion engine according to the first embodiment. 図２は、機関本体の側面部分断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of the engine body. 図３は、遊星歯車機構の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。FIG. 3 is a collinear chart relatively showing the rotation speed of each gear of the planetary gear mechanism. 図４は、モータジェネレータの基準発電量を算出するためのマップを示す。FIG. 4 shows a map for calculating the reference power generation amount of the motor generator. 図５は、モータジェネレータによる発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。FIG. 5 shows changes in parameters when the amount of power generated by the motor generator is corrected. 図６は、第一実施形態における過給圧制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a control routine of supercharging pressure control in the first embodiment. 図７は、遊星歯車機構の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。FIG. 7 is a collinear chart relatively showing the rotation speed of each gear of the planetary gear mechanism. 図８は、モータジェネレータの基準発電量を算出するためのマップを示す。FIG. 8 shows a map for calculating the reference power generation amount of the motor generator. 図９は、モータジェネレータによる発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。FIG. 9 shows changes in parameters when the amount of power generated by the motor generator is corrected.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.

＜第一実施形態＞
最初に図１〜図６を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。図１は、第一実施形態に係る内燃機関１を概略的に示す図である。内燃機関１は車両に搭載される。 <First embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically showing an internal combustion engine 1 according to the first embodiment. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle.

内燃機関１は機関本体２０を備える。機関本体２０には、複数（本実施形態では４つ）の気筒２１が設けられている。図２は、機関本体２０の側面部分断面図である。機関本体２０はシリンダブロック２及びシリンダヘッド４を含む。シリンダブロック２には気筒２１が形成され、気筒２１内には、気筒２１内を往復運動するピストン３が配置されている。また、各気筒２１内においてピストン３とシリンダヘッド４との間に燃焼室５が形成される。燃焼室５では、空気と燃料との混合気の燃焼が行われる。   The internal combustion engine 1 includes an engine body 20. The engine body 20 is provided with a plurality (four in this embodiment) of cylinders 21. FIG. 2 is a side sectional view of the engine body 20. The engine body 20 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 4. A cylinder 21 is formed in the cylinder block 2, and a piston 3 that reciprocates in the cylinder 21 is disposed in the cylinder 21. In each cylinder 21, a combustion chamber 5 is formed between the piston 3 and the cylinder head 4. In the combustion chamber 5, combustion of a mixture of air and fuel is performed.

シリンダヘッド４には、吸気ポート７及び排気ポート９が形成されている。吸気ポート７及び排気ポート９は燃焼室５に接続されている。吸気弁６が、吸気ポート７の端部に配置され、吸気ポート７を開閉可能に形成されている。排気弁８が、排気ポート９の端部に配置され、排気ポート９を開閉可能に形成されている。また、内燃機関１は、吸気弁６の開弁時期及び閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ａと、排気弁８の開弁時期及び閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ｂとを備える。   An intake port 7 and an exhaust port 9 are formed in the cylinder head 4. The intake port 7 and the exhaust port 9 are connected to the combustion chamber 5. An intake valve 6 is disposed at the end of the intake port 7 and is formed so that the intake port 7 can be opened and closed. An exhaust valve 8 is disposed at the end of the exhaust port 9 and is configured to open and close the exhaust port 9. The internal combustion engine 1 includes a variable valve timing mechanism A that can control the opening timing and closing timing of the intake valve 6, and a variable valve timing mechanism B that can control the opening timing and closing timing of the exhaust valve 8. Is provided.

シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１１及び点火プラグ１０が設けられている。燃料噴射弁１１は、シリンダヘッド４の内壁面周辺部に配置され、気筒２１内に燃料を直接噴射する。点火プラグ１０は、シリンダヘッド４に固定され、燃焼室５の混合気を点火する。したがって、本実施形態では、内燃機関１は火花点火式内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）である。   The cylinder head 4 is provided with a fuel injection valve 11 and a spark plug 10. The fuel injection valve 11 is disposed around the inner wall surface of the cylinder head 4 and directly injects fuel into the cylinder 21. The spark plug 10 is fixed to the cylinder head 4 and ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 5. Therefore, in this embodiment, the internal combustion engine 1 is a spark ignition internal combustion engine (for example, a gasoline engine).

図１に示されるように、内燃機関１は、吸入空気を過給するスーパーチャージャ３０及びターボチャージャ４０と、バッテリ５０とを備える。スーパーチャージャ３０は内燃機関１の出力を用いて吸入空気を過給する。ターボチャージャ４０は排気エネルギーを用いて吸入空気を過給する。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 includes a supercharger 30 and a turbocharger 40 that supercharge intake air, and a battery 50. The supercharger 30 supercharges intake air using the output of the internal combustion engine 1. The turbocharger 40 supercharges intake air using exhaust energy.

スーパーチャージャ３０は、第１コンプレッサ３１、モータジェネレータ３２及び遊星歯車機構３３を備える。第１コンプレッサ３１は内燃機関１の吸気通路２３に配置されている。モータジェネレータ３２は、電動機及び発電機として作動し、バッテリ５０に電気的に接続されている。   The supercharger 30 includes a first compressor 31, a motor generator 32, and a planetary gear mechanism 33. The first compressor 31 is disposed in the intake passage 23 of the internal combustion engine 1. The motor generator 32 operates as an electric motor and a generator, and is electrically connected to the battery 50.

バッテリ５０は、モータジェネレータ３２が電動機として作動するとき、モータジェネレータ３２に電力を供給する。一方、バッテリ５０は、モータジェネレータ３２が発電機として作動するとき、モータジェネレータ３２によって発電された電力を蓄える。また、バッテリ５０は、オイルネータによって発電された電力も蓄える。バッテリ５０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。   The battery 50 supplies electric power to the motor generator 32 when the motor generator 32 operates as an electric motor. On the other hand, the battery 50 stores the electric power generated by the motor generator 32 when the motor generator 32 operates as a generator. The battery 50 also stores electric power generated by the oil nater. The battery 50 is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.

遊星歯車機構３３は、サンギア３４と、複数のプラネタリギア３５と、プラネタリギア３５を支持するプラネタリキャリア３６と、リングギア３７とを備える。サンギア３４は駆動ベルト２２を介して内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に連結される。プラネタリキャリア３６はモータジェネレータ３２に連結される。リングギア３７は第１コンプレッサ３１に連結される。   The planetary gear mechanism 33 includes a sun gear 34, a plurality of planetary gears 35, a planetary carrier 36 that supports the planetary gear 35, and a ring gear 37. The sun gear 34 is connected to the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 via the drive belt 22. Planetary carrier 36 is coupled to motor generator 32. The ring gear 37 is connected to the first compressor 31.

図３は、遊星歯車機構３３の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。図３の縦軸は遊星歯車機構３３の各ギア（サンギア３４、プラネタリキャリア３６及びリングギア３７）の回転数を示す。   FIG. 3 is a collinear diagram relatively showing the rotation speed of each gear of the planetary gear mechanism 33. The vertical axis in FIG. 3 indicates the rotation speed of each gear (sun gear 34, planetary carrier 36, and ring gear 37) of the planetary gear mechanism 33.

モータジェネレータ３２は、電動機として作動するとき、プラネタリキャリア３６を回転駆動する。プラネタリキャリア３６が回転駆動されると、内燃機関１の出力に関わらず、リングギア３７及び第１コンプレッサ３１が回転駆動される。この結果、第１コンプレッサ３１は、第１コンプレッサ３１に流入する空気を過給する。モータジェネレータ３２からプラネタリキャリア３６に出力される駆動力は、バッテリ５０からモータジェネレータ３２に供給される電力の量を制御することによって調整可能である。具体的には、モータジェネレータ３２への電力供給量が多いほど、プラネタリキャリア３６の回転数が高くなる。   When the motor generator 32 operates as an electric motor, it rotates the planetary carrier 36. When the planetary carrier 36 is rotationally driven, the ring gear 37 and the first compressor 31 are rotationally driven regardless of the output of the internal combustion engine 1. As a result, the first compressor 31 supercharges the air flowing into the first compressor 31. The driving force output from the motor generator 32 to the planetary carrier 36 can be adjusted by controlling the amount of power supplied from the battery 50 to the motor generator 32. Specifically, the greater the amount of power supplied to the motor generator 32, the higher the rotational speed of the planetary carrier 36.

図３に矢印で示されるように、モータジェネレータ３２への電力供給量を多くすると、プラネタリキャリア３６の回転数の上昇に伴ってリングギア３７の回転数が上昇する。したがって、スーパーチャージャ３０では、モータジェネレータ３２によって第１コンプレッサ３１の駆動がアシストされる。このため、内燃機関１の出力が小さいときであっても、第１コンプレッサ３１の回転数を上昇させることができ、ひいては過給圧を迅速に上昇させることができる。   As indicated by arrows in FIG. 3, when the amount of power supplied to the motor generator 32 is increased, the rotational speed of the ring gear 37 increases as the rotational speed of the planetary carrier 36 increases. Therefore, in the supercharger 30, driving of the first compressor 31 is assisted by the motor generator 32. For this reason, even when the output of the internal combustion engine 1 is small, the rotational speed of the first compressor 31 can be increased, and as a result, the supercharging pressure can be increased rapidly.

一方、モータジェネレータ３２は、発電機として作動するとき、内燃機関１の出力を用いて電力を発電する。モータジェネレータ３２による発電量は、例えばモータジェネレータ３２の界磁電流を制御することによって調整可能である。発電時には、内燃機関１の出力がモータジェネレータ３２において電気エネルギーに変換されるため、プラネタリキャリア３６の回転数が低下する。したがって、モータジェネレータ３２による発電量を制御することによって、第１コンプレッサ３１の回転数、ひいては過給圧を制御することができる。   On the other hand, when the motor generator 32 operates as a generator, it generates electric power using the output of the internal combustion engine 1. The amount of power generated by the motor generator 32 can be adjusted by controlling the field current of the motor generator 32, for example. At the time of power generation, the output of the internal combustion engine 1 is converted into electric energy by the motor generator 32, so that the rotational speed of the planetary carrier 36 decreases. Therefore, by controlling the amount of power generated by the motor generator 32, the rotation speed of the first compressor 31 and thus the supercharging pressure can be controlled.

ターボチャージャ４０は、タービン４１と、回転軸４２を介してタービン４１に連結された第２コンプレッサ４３とを備える。タービン４１は内燃機関１の排気通路２４に配置され、第２コンプレッサ４３は内燃機関１の吸気通路２３に配置されている。ターボチャージャ４０では、タービン４１によって回収された排気エネルギーによって第２コンプレッサ４３が駆動される。具体的には、タービン４１に流入する排気ガスによってタービン４１が回転駆動され、タービン４１によって第２コンプレッサ４３が回転駆動される。この結果、第２コンプレッサ４３は、タービン４１と一体的に回転し、第２コンプレッサ４３に流入する空気を過給する。   The turbocharger 40 includes a turbine 41 and a second compressor 43 connected to the turbine 41 via a rotating shaft 42. The turbine 41 is disposed in the exhaust passage 24 of the internal combustion engine 1, and the second compressor 43 is disposed in the intake passage 23 of the internal combustion engine 1. In the turbocharger 40, the second compressor 43 is driven by the exhaust energy recovered by the turbine 41. Specifically, the turbine 41 is rotationally driven by the exhaust gas flowing into the turbine 41, and the second compressor 43 is rotationally driven by the turbine 41. As a result, the second compressor 43 rotates integrally with the turbine 41 and supercharges the air flowing into the second compressor 43.

第１コンプレッサ３１及び第２コンプレッサ４３は吸気通路２３に直列に配置されている。本実施形態では、第１コンプレッサ３１は第２コンプレッサ４３の下流側（機関本体２０側）に配置されている。第１コンプレッサ３１の下流側にはスロットル弁１２及び第１インタークーラ１３が配置され、第１コンプレッサ３１と第２コンプレッサ４３との間には第２インタークーラ１４が配置されている。   The first compressor 31 and the second compressor 43 are arranged in series in the intake passage 23. In the present embodiment, the first compressor 31 is disposed downstream of the second compressor 43 (on the engine body 20 side). The throttle valve 12 and the first intercooler 13 are disposed on the downstream side of the first compressor 31, and the second intercooler 14 is disposed between the first compressor 31 and the second compressor 43.

スロットル弁１２は、その開度に応じて、スロットル弁１２を通過する吸入空気の量を調整する。第１インタークーラ１３は、第１コンプレッサ３１によって過給された吸入空気を冷却する。第２インタークーラ１４は、第２コンプレッサ４３によって過給された吸入空気を冷却する。   The throttle valve 12 adjusts the amount of intake air that passes through the throttle valve 12 according to the opening. The first intercooler 13 cools the intake air supercharged by the first compressor 31. The second intercooler 14 cools the intake air supercharged by the second compressor 43.

また、第１コンプレッサ３１をバイパスする吸気バイパス通路２５が吸気通路２３に接続されている。吸気バイパス通路２５の一方の端部は第１コンプレッサ３１とスロットル弁１２との間の吸気通路２３に接続され、吸気バイパス通路２５の他方の端部は第１コンプレッサ３１と第２コンプレッサ４３との間の吸気通路２３に接続されている。吸気バイパス通路２５にはバイパス弁１５が配置されている。バイパス弁１５は、開いているときには空気が吸気バイパス通路２５を通過することを許可し、閉じているときには空気が吸気バイパス通路２５を通過することを禁止する。バイパス弁１５を通って下流側に流れる空気は、第１コンプレッサ３１によって過給されることなく、各気筒２１内に供給される。   An intake bypass passage 25 that bypasses the first compressor 31 is connected to the intake passage 23. One end of the intake bypass passage 25 is connected to the intake passage 23 between the first compressor 31 and the throttle valve 12, and the other end of the intake bypass passage 25 is connected to the first compressor 31 and the second compressor 43. It is connected to an air intake passage 23 therebetween. A bypass valve 15 is disposed in the intake bypass passage 25. The bypass valve 15 permits air to pass through the intake bypass passage 25 when open, and prohibits air from passing through the intake bypass passage 25 when closed. The air flowing downstream through the bypass valve 15 is supplied into each cylinder 21 without being supercharged by the first compressor 31.

また、タービン４１をバイパスする排気バイパス通路２６が排気通路２４に接続されている。排気バイパス通路２６の一方の端部はタービン４１の上流側（機関本体２０側）の排気通路２４に接続され、排気バイパス通路２６の他方の端部はタービン４１の下流側の排気通路２４に接続されている。排気バイパス通路２６にはウエストゲートバルブ１６が配置されている。ウエストゲートバルブ１６は、その開度に応じて、ウエストゲートバルブ１６を通過する排気ガスの量を調整する。ウエストゲートバルブ１６を通過する排気ガスは、タービン４１に流入することなく、排気通路２４から排出される。   An exhaust bypass passage 26 that bypasses the turbine 41 is connected to the exhaust passage 24. One end of the exhaust bypass passage 26 is connected to the exhaust passage 24 upstream of the turbine 41 (engine body 20 side), and the other end of the exhaust bypass passage 26 is connected to the exhaust passage 24 downstream of the turbine 41. Has been. A waste gate valve 16 is disposed in the exhaust bypass passage 26. The wastegate valve 16 adjusts the amount of exhaust gas passing through the wastegate valve 16 according to the opening degree. The exhaust gas passing through the waste gate valve 16 is discharged from the exhaust passage 24 without flowing into the turbine 41.

内燃機関１は電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を更に備える。ＥＣＵ６０は、内燃機関１の各種制御を実行する制御装置として機能する。ＥＣＵ６０は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ、中央演算装置（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポート、通信モジュール等を備える。なお、本実施形態では、一つのＥＣＵ６０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。   The internal combustion engine 1 further includes an electronic control unit (ECU) 60. The ECU 60 functions as a control device that executes various controls of the internal combustion engine 1. The ECU 60 includes a memory such as a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM), a central processing unit (CPU), an input port, an output port, a communication module, and the like. In the present embodiment, one ECU 60 is provided, but a plurality of ECUs may be provided for each function.

ＥＣＵ６０には、内燃機関１に設けられた各種センサの出力が入力され、ＥＣＵ６０は、各種センサの出力等に基づいて、内燃機関１の各種制御を実行する。本実施形態では、ポジションセンサ６１、クランク角センサ６２及び電圧センサ６３の出力がＥＣＵ６０に入力される。   The output of various sensors provided in the internal combustion engine 1 is input to the ECU 60, and the ECU 60 executes various controls of the internal combustion engine 1 based on the outputs of the various sensors and the like. In the present embodiment, the outputs of the position sensor 61, the crank angle sensor 62, and the voltage sensor 63 are input to the ECU 60.

ポジションセンサ６１は、内燃機関１を搭載した車両に設けられたアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ポジションセンサ６１はＥＣＵ６０に電気的に接続され、ポジションセンサ６１の出力はＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０はポジションセンサ６１の出力に基づいて機関負荷を算出する。   The position sensor 61 detects the depression amount of an accelerator pedal provided in a vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. The position sensor 61 is electrically connected to the ECU 60, and the output of the position sensor 61 is transmitted to the ECU 60. The ECU 60 calculates the engine load based on the output of the position sensor 61.

クランク角センサ６２は、クランクシャフトが所定角度（例えば１５°）回転する毎に出力パルスを発生する。クランク角センサ６２はＥＣＵ６０に電気的に接続され、クランク角センサ６２の出力はＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０はクランク角センサ６２の出力に基づいて機関回転数を算出する。   The crank angle sensor 62 generates an output pulse every time the crankshaft rotates by a predetermined angle (for example, 15 °). The crank angle sensor 62 is electrically connected to the ECU 60, and the output of the crank angle sensor 62 is transmitted to the ECU 60. The ECU 60 calculates the engine speed based on the output of the crank angle sensor 62.

電圧センサ６３は、バッテリ５０に設けられ、バッテリ５０の電極間の電圧を検出する。電圧センサ６３はＥＣＵ６０に接続され、電圧センサ６３の出力はＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０は電圧センサ６３の出力等に基づいてバッテリ５０の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。バッテリ５０のＳＯＣが高いほど、モータジェネレータ３２からバッテリ５０に供給可能な電力が小さくなる。   The voltage sensor 63 is provided in the battery 50 and detects the voltage between the electrodes of the battery 50. The voltage sensor 63 is connected to the ECU 60, and the output of the voltage sensor 63 is transmitted to the ECU 60. The ECU 60 calculates a charging rate (SOC: State Of Charge) of the battery 50 based on the output of the voltage sensor 63 and the like. The higher the SOC of the battery 50, the smaller the power that can be supplied from the motor generator 32 to the battery 50.

また、ＥＣＵ６０は、点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、スロットル弁１２、バイパス弁１５、ウエストゲートバルブ１６、モータジェネレータ３２及び可変バルブタイミング機構Ａ、Ｂに電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射弁１１の噴射時期及び噴射量、スロットル弁１２の開度、バイパス弁１５の開閉、ウエストゲートバルブ１６の開度、モータジェネレータ３２の駆動、吸気弁６の開弁時期及び閉弁時期、並びに排気弁８の開弁時期及び閉弁時期を制御する。   The ECU 60 is electrically connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the throttle valve 12, the bypass valve 15, the wastegate valve 16, the motor generator 32, and the variable valve timing mechanisms A and B. The ECU 60 performs the injection timing and injection amount of the fuel injection valve 11, the opening degree of the throttle valve 12, the opening and closing of the bypass valve 15, the opening degree of the waste gate valve 16, the driving of the motor generator 32, the opening timing and closing of the intake valve 6. The valve timing and the opening timing and closing timing of the exhaust valve 8 are controlled.

ＥＣＵ６０はモータジェネレータ３２の駆動を制御することによってモータジェネレータ３２による発電量を制御する。なお、モータジェネレータ３２が電動機として作動されるときには、モータジェネレータ３２によって電力が消費されるため、発電量は負の値となる。したがって、ＥＣＵ６０は、モータジェネレータ３２を電動機として作動させることによって発電量を負の値とし、モータジェネレータ３２を発電機として作動させることによって発電量を正の値とすることができる。   The ECU 60 controls the amount of power generated by the motor generator 32 by controlling the driving of the motor generator 32. Note that when the motor generator 32 is operated as an electric motor, electric power is consumed by the motor generator 32, and thus the amount of power generation becomes a negative value. Therefore, the ECU 60 can set the power generation amount to a negative value by operating the motor generator 32 as an electric motor, and can set the power generation amount to a positive value by operating the motor generator 32 as a generator.

ＥＣＵ６０は内燃機関１の運転状態に基づいてモータジェネレータ３２の基準発電量を算出する。図４は、モータジェネレータ３２の基準発電量を算出するためのマップを示す。本実施形態では、ＥＣＵ６０は機関負荷及び機関回転数に基づいて基準発電量を算出する。マップは、スーパーチャージャ３０及びターボチャージャ４０によって実現される過給圧が内燃機関１の運転状態に応じた適切な値になるように作成されている。   The ECU 60 calculates the reference power generation amount of the motor generator 32 based on the operating state of the internal combustion engine 1. FIG. 4 shows a map for calculating the reference power generation amount of the motor generator 32. In the present embodiment, the ECU 60 calculates the reference power generation amount based on the engine load and the engine speed. The map is created so that the supercharging pressure realized by the supercharger 30 and the turbocharger 40 becomes an appropriate value according to the operating state of the internal combustion engine 1.

図４に示されるように、機関負荷が低いときには、ターボチャージャ４０のみによって過給が行われる。このとき、バイパス弁１５は全開にされる。このことによって、空気は吸気バイパス通路２５を通って下流側に流れる。このため、空気が第１コンプレッサ３１を通過するときの抵抗によるポンプ損失の悪化、吸入空気量の低下等を抑制することができる。ターボチャージャ４０のみによって過給が行われる領域は、シングル過給領域と称される。   As shown in FIG. 4, when the engine load is low, supercharging is performed only by the turbocharger 40. At this time, the bypass valve 15 is fully opened. As a result, air flows downstream through the intake bypass passage 25. For this reason, deterioration of pump loss due to resistance when air passes through the first compressor 31, reduction of the intake air amount, and the like can be suppressed. A region where supercharging is performed only by the turbocharger 40 is referred to as a single supercharging region.

一方、機関負荷が高いときには、過給圧を高めるために、ターボチャージャ４０及びスーパーチャージャ３０によって過給が行われる。このとき、バイパス弁１５は全閉にされる。このことによって、第１コンプレッサ３１によって過給された空気が吸気バイパス通路２５を通って逆流することを防止することができる。ターボチャージャ４０及びスーパーチャージャ３０によって過給が行われる領域はツイン過給領域と称される。   On the other hand, when the engine load is high, supercharging is performed by the turbocharger 40 and the supercharger 30 in order to increase the supercharging pressure. At this time, the bypass valve 15 is fully closed. As a result, the air supercharged by the first compressor 31 can be prevented from flowing back through the intake bypass passage 25. A region where supercharging is performed by the turbocharger 40 and the supercharger 30 is referred to as a twin supercharging region.

ツイン過給領域は図４の破線によって低回転高負荷領域と高回転低負荷領域とに分けられる。図４の破線は、モータジェネレータ３２による発電量がゼロにされる動作点を示している。モータジェネレータ３２による発電量がゼロにされるとき、第１コンプレッサ３１の回転数は内燃機関１の出力に応じて変動する。   The twin supercharging region is divided into a low rotation high load region and a high rotation low load region by broken lines in FIG. The broken lines in FIG. 4 indicate operating points at which the amount of power generated by the motor generator 32 is zero. When the amount of power generated by the motor generator 32 is made zero, the rotation speed of the first compressor 31 varies according to the output of the internal combustion engine 1.

低回転高負荷領域では、高回転低負荷領域よりも過給圧が高くなるように、モータジェネレータ３２は電動機として作動される。この結果、モータジェネレータ３２によって第１コンプレッサ３１の駆動がアシストされる。一方、高回転低負荷領域では、モータジェネレータ３２は発電機として作動される。この結果、モータジェネレータ３２によって電力が発電され、バッテリ５０に電力が蓄えられる。   In the low rotation high load region, the motor generator 32 is operated as an electric motor so that the supercharging pressure is higher than in the high rotation low load region. As a result, driving of the first compressor 31 is assisted by the motor generator 32. On the other hand, in the high rotation / low load region, the motor generator 32 is operated as a generator. As a result, electric power is generated by the motor generator 32, and the electric power is stored in the battery 50.

ＥＣＵ６０は、ツイン過給領域において、モータジェネレータ３２による発電量が基準発電量となるようにモータジェネレータ３２を制御することによって所望の過給圧を得ることができる。しかしながら、モータジェネレータ３２の駆動はバッテリ５０の充電状態に応じて制限される。例えば、バッテリ５０のＳＯＣが高く、バッテリ５０が電力を蓄えることができない場合には、モータジェネレータ３２を発電機として作動させることができない。一方、バッテリ５０のＳＯＣが低く、モータジェネレータ３２に電力を供給することができない場合には、モータジェネレータ３２を電動機として作動させることができない。   The ECU 60 can obtain a desired supercharging pressure by controlling the motor generator 32 so that the power generation amount by the motor generator 32 becomes the reference power generation amount in the twin supercharging region. However, driving of motor generator 32 is limited according to the state of charge of battery 50. For example, when the SOC of the battery 50 is high and the battery 50 cannot store electric power, the motor generator 32 cannot be operated as a generator. On the other hand, when SOC of battery 50 is low and electric power cannot be supplied to motor generator 32, motor generator 32 cannot be operated as an electric motor.

このため、本実施形態では、ＥＣＵ６０は、バッテリ５０のＳＯＣに基づいてモータジェネレータ３２の要求発電量を算出し、基準発電量と要求発電量との差が小さくなるように、モータジェネレータ３２による発電量を基準発電量から補正する。発電量が補正されると、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が変動するため、過給圧が所望の値から変動する。このため、ＥＣＵ６０は、発電量の補正に伴う過給圧の変動を抑制するようにウエストゲートバルブ１６の開度を制御する。この結果、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量が変動し、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量の変動を第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量の変動によって相殺することができる。したがって、上記の制御によって、バッテリ５０の充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御することができる。   Therefore, in the present embodiment, the ECU 60 calculates the required power generation amount of the motor generator 32 based on the SOC of the battery 50, and generates power by the motor generator 32 so that the difference between the reference power generation amount and the required power generation amount becomes small. The amount is corrected from the reference power generation amount. When the power generation amount is corrected, the amount of work performed by the first compressor 31 varies, so that the supercharging pressure varies from a desired value. For this reason, ECU60 controls the opening degree of the wastegate valve 16 so that the fluctuation | variation of the supercharging pressure accompanying correction | amendment of electric power generation may be suppressed. As a result, the amount of work performed by the second compressor 43 varies, and the variation in the amount of work performed by the first compressor 31 can be offset by the variation in the amount of work performed by the second compressor 43. Therefore, by the above control, the supercharging pressure can be controlled to a desired value regardless of the state of charge of the battery 50.

また、上記の制御によって過給圧の変動は抑制されるが、ウエストゲートバルブ１６の開度の制御によってスカベンジ率が変動する。スカベンジ率とは、気筒２１内に供給される空気の量に対する、吸気通路２３から気筒２１内を通って排気通路２４に吹き抜ける空気の量の割合を意味する（スカベンジ率＝吹き抜け量／吸入空気量）。空気の吹き抜けは、吸気弁６の開弁期間と排気弁８の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間に発生する。   Moreover, although the fluctuation | variation of a supercharging pressure is suppressed by said control, scavenging rate fluctuates by control of the opening degree of the wastegate valve 16. FIG. The scavenging rate means the ratio of the amount of air blown from the intake passage 23 through the cylinder 21 to the exhaust passage 24 with respect to the amount of air supplied into the cylinder 21 (scavenging rate = blow-through amount / intake air amount). ). Air blow-out occurs during a valve overlap period in which the valve opening period of the intake valve 6 and the valve opening period of the exhaust valve 8 overlap.

例えば、ウエストゲートバルブ１６の開度が大きくされると、排気圧の低下によって空気の吹き抜け量が多くなり、スカベンジ率が高くなる。排気通路２４に空気が流入すると、排気通路２４に設けられた触媒において、空気中の酸素が未燃燃料と反応する。このため、スカベンジ率が高くなると、反応熱によって触媒の温度が過度に上昇し、触媒が劣化するおそれがある。また、スカベンジ率が高くなると、燃焼時の空燃比がリッチ側にずれ、排気エミッションが悪化するおそれがある。   For example, when the opening degree of the waste gate valve 16 is increased, the amount of air blown out increases due to the decrease in exhaust pressure, and the scavenging rate increases. When air flows into the exhaust passage 24, oxygen in the air reacts with unburned fuel in the catalyst provided in the exhaust passage 24. For this reason, when the scavenging rate increases, the temperature of the catalyst excessively rises due to the heat of reaction, and the catalyst may deteriorate. Further, when the scavenging rate increases, the air-fuel ratio at the time of combustion shifts to the rich side, and the exhaust emission may be deteriorated.

このため、ＥＣＵ６０は、ウエストゲートバルブ１６の開度の制御に伴うスカベンジ率の変動が抑制されるようにバルブオーバーラップ期間を制御する。ＥＣＵ６０は、可変バルブタイミング機構Ａを用いて吸気弁５の開弁時期を変更することと、可変バルブタイミング機構Ｂを用いて排気弁８の閉弁時期を変更することとの少なくとも一方によってバルブオーバーラップ期間を制御する。斯かるバルブオーバーラップ期間の制御によって、スカベンジ率の変動による触媒の劣化、排気エミッションの悪化等を抑制することができる。   For this reason, ECU60 controls a valve overlap period so that the fluctuation | variation of the scavenge rate accompanying control of the opening degree of the wastegate valve 16 is suppressed. The ECU 60 performs valve over by at least one of changing the valve opening timing of the intake valve 5 using the variable valve timing mechanism A and changing the valve closing timing of the exhaust valve 8 using the variable valve timing mechanism B. Control the lap period. By controlling the valve overlap period, it is possible to suppress deterioration of the catalyst, exhaust emission, and the like due to fluctuations in the scavenge rate.

図５は、モータジェネレータ３２による発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。モータジェネレータ３２による発電量が基準発電量であるときには、発電量の補正量はゼロとなる。   FIG. 5 shows changes in parameters when the amount of power generated by the motor generator 32 is corrected. When the power generation amount by the motor generator 32 is the reference power generation amount, the correction amount of the power generation amount is zero.

要求発電量が基準発電量よりも大きい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が低くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が小さくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を大きくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくする。この結果、排気圧が高くなり、スカベンジ率が低下する。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、スカベンジ率を高めるために、バルブオーバーラップ期間が長くされる。   If the required power generation amount is larger than the reference power generation amount and the power generation amount is made larger than the reference power generation amount by the correction, the rotation speed of the first compressor 31 is lowered. As a result, the amount of work performed by the first compressor 31 is reduced. For this reason, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount by the correction, the opening degree of the wastegate valve 16 is decreased in order to increase the work amount performed by the second compressor 43. As a result, the exhaust pressure increases and the scavenge rate decreases. For this reason, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount by the correction, the valve overlap period is lengthened in order to increase the scavenging rate.

一方、要求発電量が基準発電量よりも小さい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が高くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が大きくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を小さくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくする。この結果、排気圧が低くなり、スカベンジ率が高くなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、スカベンジ率を低下させるために、バルブオーバーラップ期間が短くされる。   On the other hand, when the required power generation amount is smaller than the reference power generation amount, if the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount by the correction, the rotation speed of the first compressor 31 is increased. As a result, the amount of work performed by the first compressor 31 increases. For this reason, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount by the correction, the opening degree of the wastegate valve 16 is increased in order to reduce the work amount performed by the second compressor 43. As a result, the exhaust pressure decreases and the scavenging rate increases. For this reason, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount by the correction, the valve overlap period is shortened in order to reduce the scavenge rate.

また、発電量を大きくするほど、第１コンプレッサ３１の回転数が低くなる。このため、発電量を大きくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくし、バルブオーバーラップ期間を長くする。言い換えれば、発電量を小さくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくし、バルブオーバーラップ期間を短くする。   Moreover, the rotation speed of the 1st compressor 31 becomes low, so that electric power generation amount is enlarged. For this reason, the larger the power generation amount, the smaller the opening degree of the waste gate valve 16 and the longer the valve overlap period. In other words, the lower the power generation amount, the larger the opening degree of the wastegate valve 16 and the shorter the valve overlap period.

以下、図６のフローチャートを参照して、上述した制御について詳細に説明する。図６は、第一実施形態における過給圧制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、ＥＣＵ６０によって所定の実行間隔で実行される。   Hereinafter, the control described above will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a control routine of supercharging pressure control in the first embodiment. This control routine is executed by the ECU 60 at a predetermined execution interval.

最初に、ステップＳ１０１において、図４に示されたようなマップを用いて、内燃機関１の運転状態（本実施形態では機関負荷及び機関回転数）によって定められる動作点がツイン過給領域にあるか否かが判定される。動作点がツイン過給領域にないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。   First, in step S101, using the map as shown in FIG. 4, the operating point determined by the operating state of the internal combustion engine 1 (engine load and engine speed in this embodiment) is in the twin supercharging region. It is determined whether or not. When it is determined that the operating point is not in the twin supercharging region, the control routine proceeds to step S102.

ステップＳ１０２では、バイパス弁１５が開かれる。この結果、ターボチャージャ４０のみによって吸入空気が過給される。ステップＳ１０２の後、本制御ルーチンは終了する。   In step S102, the bypass valve 15 is opened. As a result, the intake air is supercharged only by the turbocharger 40. After step S102, this control routine ends.

一方、ステップＳ１０１において動作点がツイン過給領域にあると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、バイパス弁１５が閉じられる。この結果、ターボチャージャ４０及びスーパーチャージャ３０によって吸入空気が過給される。   On the other hand, when it is determined in step S101 that the operating point is in the twin supercharging region, the present control routine proceeds to step S103. In step S103, the bypass valve 15 is closed. As a result, the intake air is supercharged by the turbocharger 40 and the supercharger 30.

次いで、ステップＳ１０４において、図４に示されたようなマップを用いて、内燃機関１の運転状態（本実施形態では機関負荷及び機関回転数）に基づいてモータジェネレータ３２の基準発電量Ｐｂａｓが算出される。次いで、ステップＳ１０５において、バッテリ５０のＳＯＣに基づいてモータジェネレータ３２の要求発電量Ｐｒｅｑが算出される。このとき、バッテリ５０のＳＯＣが高いほど、要求発電量Ｐｒｅｑは小さくなる。   Next, in step S104, the reference power generation amount Pbas of the motor generator 32 is calculated based on the operating state of the internal combustion engine 1 (in this embodiment, the engine load and the engine speed) using a map as shown in FIG. Is done. Next, in step S105, the required power generation amount Preq of the motor generator 32 is calculated based on the SOC of the battery 50. At this time, the required power generation amount Preq decreases as the SOC of the battery 50 increases.

次いで、ステップＳ１０６において、基準発電量Ｐｂａｓから要求発電量Ｐｒｅｑを減算した値の絶対値、すなわち基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が閾値Ａよりも大きいか否かが判定される。閾値Ａは、予め定められたゼロ以上の値である。ステップＳ１０６において基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が閾値Ａよりも大きいと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７に進む。   Next, in step S106, it is determined whether or not the absolute value of the value obtained by subtracting the required power generation amount Preq from the reference power generation amount Pbas, that is, the difference between the reference power generation amount Pbas and the required power generation amount Preq is greater than the threshold value A. The threshold A is a predetermined value equal to or greater than zero. When it is determined in step S106 that the difference between the reference power generation amount Pbas and the required power generation amount Preq is larger than the threshold value A, the present control routine proceeds to step S107.

ステップＳ１０７では、基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が小さくなるようにモータジェネレータ３２による発電量が基準発電量Ｐｂａｓｅから補正される。このとき、補正量は基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差以下の値にされる。また、モータジェネレータ３２による発電量が補正後の値になるようにモータジェネレータ３２の駆動が制御される。   In step S107, the power generation amount by the motor generator 32 is corrected from the reference power generation amount Pbase so that the difference between the reference power generation amount Pbas and the required power generation amount Preq is reduced. At this time, the correction amount is set to a value equal to or smaller than the difference between the reference power generation amount Pbas and the required power generation amount Preq. Further, the drive of the motor generator 32 is controlled so that the amount of power generated by the motor generator 32 becomes a value after correction.

次いで、ステップＳ１０８において、発電量の補正に伴う過給圧の変動を抑制するようにウエストゲートバルブ１６の開度が制御される。具体的には、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、ウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも小さくされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、ウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも大きくされる。なお、基準発電量Ｐｂａｓに対応する値は、第２コンプレッサ４３の出口温度及び回転数の制約、スーパーチャージャ３０との過給圧の分担割合等を考慮して予め定められる。   Next, in step S108, the opening degree of the wastegate valve 16 is controlled so as to suppress the fluctuation of the supercharging pressure accompanying the correction of the power generation amount. Specifically, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount Pbas in step S107, the opening degree of the wastegate valve 16 is made smaller than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas. On the other hand, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount Pbas in step S107, the opening degree of the waste gate valve 16 is made larger than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas. Note that the value corresponding to the reference power generation amount Pbas is determined in advance in consideration of the outlet temperature and rotation speed limitation of the second compressor 43, the supercharging pressure sharing ratio with the supercharger 30, and the like.

次いで、ステップＳ１０９において、ウエストゲートバルブ１６の開度の制御に伴うスカベンジ率の変動が抑制されるようにバルブオーバーラップ期間が制御される。具体的には、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、バルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも長くされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、バルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも短くされる。なお、基準発電量Ｐｂａｓに対応する値は、タービン４１の駆動に必要な排気ガス流量等を考慮して予め定められる。ステップＳ１０９の後、本制御ルーチンは終了する。   Next, in step S109, the valve overlap period is controlled so that the fluctuation of the scavenge rate accompanying the control of the opening degree of the wastegate valve 16 is suppressed. Specifically, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount Pbas in step S107, the valve overlap period is made longer than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas. On the other hand, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount Pbas in step S107, the valve overlap period is made shorter than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas. The value corresponding to the reference power generation amount Pbas is determined in advance in consideration of the exhaust gas flow rate necessary for driving the turbine 41 and the like. After step S109, this control routine ends.

一方、ステップＳ１０６において基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が閾値Ａ以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、モータジェネレータ３２による発電量が補正されない。すなわち、モータジェネレータ３２による発電量が基準発電量Ｐｂａｓになるようにモータジェネレータ３２の駆動が制御される。また、ウエストゲートバルブ１６の開度及びバルブオーバーラップ期間は、それぞれ、基準発電量Ｐｂａｓに対応する値にされる。ステップＳ１１０の後、本制御ルーチンは終了する。   On the other hand, when it is determined in step S106 that the difference between the reference power generation amount Pbas and the required power generation amount Preq is equal to or less than the threshold value A, the present control routine proceeds to step S110. In step S110, the amount of power generated by the motor generator 32 is not corrected. That is, the drive of the motor generator 32 is controlled so that the power generation amount by the motor generator 32 becomes the reference power generation amount Pbas. Further, the opening degree and the valve overlap period of the waste gate valve 16 are each set to a value corresponding to the reference power generation amount Pbas. After step S110, the control routine ends.

なお、ステップＳ１０９は省略されてもよい。この場合、可変バルブタイミング機構Ａ、Ｂは内燃機関１から省略されてもよい。   Note that step S109 may be omitted. In this case, the variable valve timing mechanisms A and B may be omitted from the internal combustion engine 1.

＜第二実施形態＞
第二実施形態における内燃機関の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。 <Second embodiment>
The configuration and control of the internal combustion engine in the second embodiment are basically the same as those of the internal combustion engine in the first embodiment except for the points described below. For this reason, the second embodiment of the present invention will be described below with a focus on differences from the first embodiment.

第二実施形態では、遊星歯車機構３３において、サンギア３４がモータジェネレータ３２に連結され、プラネタリキャリア３６が駆動ベルト２２を介して内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に連結され、リングギア３７が第１コンプレッサ３１に連結される。   In the second embodiment, in the planetary gear mechanism 33, the sun gear 34 is connected to the motor generator 32, the planetary carrier 36 is connected to the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 via the drive belt 22, and the ring gear 37 is connected. Connected to the first compressor 31.

図７は、遊星歯車機構３３の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。図７の縦軸は遊星歯車機構３３の各ギア（サンギア３４、プラネタリキャリア３６及びリングギア３７）の回転数を示す。図７に矢印で示されるように、第一実施形態と異なり、モータジェネレータ３２による発電量を大きくすると、サンギア３４の回転数の低下に伴ってリングギア３７の回転数が上昇する。   FIG. 7 is a collinear chart relatively showing the rotational speed of each gear of the planetary gear mechanism 33. The vertical axis in FIG. 7 indicates the rotation speed of each gear (sun gear 34, planetary carrier 36, and ring gear 37) of the planetary gear mechanism 33. As indicated by arrows in FIG. 7, unlike the first embodiment, when the amount of power generated by the motor generator 32 is increased, the rotational speed of the ring gear 37 increases as the rotational speed of the sun gear 34 decreases.

図８は、モータジェネレータ３２の基準発電量を算出するためのマップを示す。第二実施形態では、モータジェネレータ３２による発電量が大きくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が上昇し、過給圧が高くなる。このため、ツイン過給領域の低回転高負荷領域において、ツイン過給領域の高回転低負荷領域よりも過給圧が高くなるように、モータジェネレータ３２は発電機として作動される。一方、高回転低負荷領域では、モータジェネレータ３２は電動機として作動される。   FIG. 8 shows a map for calculating the reference power generation amount of the motor generator 32. In the second embodiment, when the amount of power generated by the motor generator 32 is increased, the rotational speed of the first compressor 31 is increased and the supercharging pressure is increased. Therefore, the motor generator 32 is operated as a generator so that the supercharging pressure is higher in the low rotation high load region of the twin supercharging region than in the high rotation low load region of the twin supercharging region. On the other hand, in the high rotation and low load region, the motor generator 32 is operated as an electric motor.

図９は、モータジェネレータ３２による発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。要求発電量が基準発電量よりも大きい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が高くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が大きくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を小さくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくする。この結果、排気圧が低くなり、スカベンジ率が高くなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、スカベンジ率を低下させるために、バルブオーバーラップ期間が短くされる。   FIG. 9 shows changes in parameters when the power generation amount by the motor generator 32 is corrected. When the required power generation amount is larger than the reference power generation amount and the power generation amount is made larger than the reference power generation amount by the correction, the rotation speed of the first compressor 31 is increased. As a result, the amount of work performed by the first compressor 31 increases. For this reason, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount by the correction, the opening degree of the wastegate valve 16 is increased in order to reduce the work amount performed by the second compressor 43. As a result, the exhaust pressure decreases and the scavenging rate increases. For this reason, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount by the correction, the valve overlap period is shortened in order to reduce the scavenging rate.

一方、要求発電量が基準発電量よりも小さい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が低くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が小さくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を大きくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくする。この結果、排気圧が高くなり、スカベンジ率が低下する。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、スカベンジ率を高めるために、バルブオーバーラップ期間が長くされる。   On the other hand, when the required power generation amount is smaller than the reference power generation amount, if the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount by the correction, the rotation speed of the first compressor 31 is lowered. As a result, the amount of work performed by the first compressor 31 is reduced. For this reason, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount by the correction, the opening degree of the wastegate valve 16 is reduced in order to increase the work amount performed by the second compressor 43. As a result, the exhaust pressure increases and the scavenge rate decreases. For this reason, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount by the correction, the valve overlap period is lengthened in order to increase the scavenging rate.

また、発電量を大きくするほど、第１コンプレッサ３１の回転数が高くなる。このため、発電量を大きくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくし、バルブオーバーラップ期間を短くする。言い換えれば、発電量を小さくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくし、バルブオーバーラップ期間を長くする。   Moreover, the rotational speed of the first compressor 31 increases as the power generation amount increases. For this reason, as the power generation amount is increased, the opening degree of the waste gate valve 16 is increased and the valve overlap period is shortened. In other words, the lower the power generation amount, the smaller the opening of the waste gate valve 16 and the longer the valve overlap period.

第二実施形態においても、図６の過給圧制御の制御ルーチンが実行される。第二実施形態では、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、ステップＳ１０８においてウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも大きくされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、ステップＳ１０８においてウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも小さくされる。   Also in the second embodiment, the control routine of the supercharging pressure control of FIG. 6 is executed. In the second embodiment, when the power generation amount is made larger than the reference power generation amount Pbas in step S107, the opening degree of the wastegate valve 16 is made larger than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas in step S108. On the other hand, when the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount Pbas in step S107, the opening degree of the waste gate valve 16 is made smaller than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas in step S108.

また、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、ステップＳ１０９においてバルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも短くされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、ステップＳ１０９においてバルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも長くされる。   When the power generation amount is made larger than the reference power generation amount Pbas in step S107, the valve overlap period is made shorter than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas in step S109. On the other hand, if the power generation amount is made smaller than the reference power generation amount Pbas in step S107, the valve overlap period is made longer than the value corresponding to the reference power generation amount Pbas in step S109.

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、内燃機関１は圧縮自着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であってもよい。   The preferred embodiments according to the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. For example, the internal combustion engine 1 may be a compression self-ignition internal combustion engine (diesel engine).

また、第１コンプレッサ３１は第２コンプレッサ４３の上流側に配置されてもよい。また、第１インタークーラ１３及び第２インタークーラ１４の少なくとも一方は省略されてもよい。   The first compressor 31 may be disposed on the upstream side of the second compressor 43. Further, at least one of the first intercooler 13 and the second intercooler 14 may be omitted.

１ 内燃機関
１６ ウエストゲートバルブ
２６ 排気バイパス通路
３０ スーパーチャージャ
３１ 第１コンプレッサ
３２ モータジェネレータ
３３ 遊星歯車機構
４０ ターボチャージャ
４１ タービン
４３ 第２コンプレッサ
５０ バッテリ
６０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 16 Waste gate valve 26 Exhaust bypass passage 30 Supercharger 31 1st compressor 32 Motor generator 33 Planetary gear mechanism 40 Turbocharger 41 Turbine 43 2nd compressor 50 Battery 60 Electronic control unit (ECU)

Claims (1)

内燃機関であって、
第１コンプレッサと、モータジェネレータと、当該内燃機関の出力軸、前記第１コンプレッサ及び前記モータジェネレータに連結された遊星歯車機構とを備えるスーパーチャージャと、
前記モータジェネレータに電力を供給すると共に、該モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリと、
タービンと、該タービンに連結された第２コンプレッサとを備えるターボチャージャと、
前記タービンをバイパスするバイパス通路に設けられたウエストゲートバルブと、
前記モータジェネレータによる発電量及び前記ウエストゲートバルブの開度を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、当該内燃機関の運転状態に基づいて前記モータジェネレータの基準発電量を算出し、前記バッテリの充電率に基づいて前記モータジェネレータの要求発電量を算出し、該基準発電量と該要求発電量との差が小さくなるように前記モータジェネレータによる発電量を該基準発電量から補正し、該補正に伴う過給圧の変動を抑制するように前記ウエストゲートバルブの開度を制御する、内燃機関。 An internal combustion engine,
A supercharger comprising a first compressor, a motor generator, an output shaft of the internal combustion engine, a planetary gear mechanism coupled to the first compressor and the motor generator;
A battery for supplying electric power to the motor generator and storing electric power generated by the motor generator;
A turbocharger comprising a turbine and a second compressor coupled to the turbine;
A wastegate valve provided in a bypass passage for bypassing the turbine;
A controller for controlling the amount of power generated by the motor generator and the opening of the wastegate valve;
The control device calculates a reference power generation amount of the motor generator based on an operating state of the internal combustion engine, calculates a required power generation amount of the motor generator based on a charging rate of the battery, and the reference power generation amount and the The power generation amount by the motor generator is corrected from the reference power generation amount so that the difference from the required power generation amount is small, and the opening degree of the wastegate valve is controlled so as to suppress the fluctuation of the supercharging pressure accompanying the correction. , Internal combustion engine.

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