JP4295753B2 - Supercharging pressure control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のターボチャージャによる過給圧制御手法に関する。より詳細には、本発明は、過給圧を調整するための電動機を備えるターボチャージャによる過給圧制御手法に関する。   The present invention relates to a supercharging pressure control method using a turbocharger of an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to a supercharging pressure control method using a turbocharger provided with an electric motor for adjusting the supercharging pressure.

ターボチャージャは、内燃機関の排気を利用して吸入空気を圧縮することで、内燃機関の能力を高めるための装置である。ターボチャージャの基本構成は、回転軸の両端にコンプレッサ（吸気側）とタービン（排気側）とを備えたものである。タービンに排気を流して回転させ、これにより回転するコンプレッサで吸入空気を圧縮する。ターボチャージャは、本来捨てられる排気のエネルギーを利用するため効率が高く、これまで一般に広く利用されている。しかし、エンジンが低速では排気が少ないために効果が出にくく、空気の圧縮の効果が出る回転速度になっても、実際に効果が出るまでに少しの遅れが発生するという問題点もある。   A turbocharger is a device for increasing the capacity of an internal combustion engine by compressing intake air using exhaust gas from the internal combustion engine. The basic configuration of a turbocharger is provided with a compressor (intake side) and a turbine (exhaust side) at both ends of a rotating shaft. Exhaust air is caused to flow through the turbine and rotated, whereby the intake air is compressed by the rotating compressor. The turbocharger has high efficiency because it uses the energy of exhaust gas that is originally discarded, and has been widely used so far. However, there is a problem that when the engine is low speed, the effect is difficult to be obtained because there is little exhaust, and even if the rotational speed at which the effect of air compression is achieved, a slight delay occurs until the effect is actually achieved.

このような過給圧の出力不足を補うために、例えば特許文献１では、タービンに電動機を組み込んで強制的にタービンを駆動して所望の過給圧を実現する電動機付きターボチャージャが開示されている。運転状態に基づいて目標過給圧を検索し、実過給圧との偏差に応じて電動機への供給電力を制御している。   In order to compensate for such an insufficient output of the supercharging pressure, for example, Patent Document 1 discloses a turbocharger with an electric motor that realizes a desired supercharging pressure by forcibly driving the turbine by incorporating the electric motor into the turbine. Yes. The target supercharging pressure is searched based on the operating state, and the power supplied to the electric motor is controlled according to the deviation from the actual supercharging pressure.

また、特許文献２では、電動機付きターボチャージャに、さらに他の過給圧制御手段を用いた過給圧制御装置について開示されている。この装置では、電力消費を抑えるために、電動機による過給圧制御よりも、電動機以外の制御手段による過給圧制御が優先される。また、電動機と他の手段との各制御を干渉させることなく過給圧を制御でき、出力特性や燃費も改善される。
特開平8-182382 特開2003-239755 Patent Document 2 discloses a supercharging pressure control device that uses another supercharging pressure control means for a turbocharger with an electric motor. In this apparatus, in order to reduce power consumption, the boost pressure control by the control means other than the motor is prioritized over the boost pressure control by the motor. Further, the supercharging pressure can be controlled without interfering with the control of the electric motor and other means, and the output characteristics and fuel consumption are improved.
JP-A-8-182382 JP2003-239755

しかし、特許文献１の発明は、過給圧制御手段としては電動機しか考慮されておらず、制御手段が複数ある場合には、各制御手段による過給圧制御が干渉してしまう可能性がある。   However, in the invention of Patent Document 1, only the electric motor is considered as the supercharging pressure control means, and when there are a plurality of control means, the supercharging pressure control by each control means may interfere. .

一方、特許文献２の発明は、必ずしも電動機を用いない方向に制御されるわけではない。開示されている制御手法では、目標過給圧より実過給圧が小さい間は常に電動機が使用されている。このため電力消費量が多くなる可能性がある。もし電動機の使用を停止する所定値を定めるとしても、事前に試行錯誤的な調整が必要となる。また、電動機への過給圧かさ上げ分マップ（目標値マップ）など、設定マップが多く必要で、設定工数が大きい。   On the other hand, the invention of Patent Document 2 is not necessarily controlled in a direction not using an electric motor. In the disclosed control method, the electric motor is always used while the actual supercharging pressure is smaller than the target supercharging pressure. For this reason, power consumption may increase. Even if the predetermined value for stopping the use of the electric motor is set, trial and error adjustment is required in advance. Further, a large number of setting maps such as a supercharging pressure increase map (target value map) for the electric motor are necessary, and the setting man-hour is large.

そこで、本発明は、複数の過給圧制御手段の間の干渉を防ぎつつ、複数の過給圧制御手段への入力要求値の分配特性を少ないパラメータで容易に調整できる過給圧制御手法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a supercharging pressure control method that can easily adjust the distribution characteristics of input request values to a plurality of supercharging pressure control means with few parameters while preventing interference between the supercharging pressure control means. The purpose is to provide.

本発明で提供する内燃機関の過給圧制御装置は、電動機を用いて過給圧を制御する第1過給圧制御手段と、第1過給圧制御手段以外の手法により過給圧を制御する第2過給圧制御手段と、実過給圧を検出する過給圧検出手段と、目標過給圧を求める目標過給圧決定手段と、実過給圧を目標過給圧に近づけるように、第1過給圧制御手段への制御入力である第1制御要求値を算出する第1制御要求値算出手段と、第1制御要求値の目標値を求める第1目標値決定手段と、第1制御要求値を第1目標値に近づけるように、第2過給圧制御手段への制御入力である第2制御要求値を算出する第2制御要求値算出手段と、を有する。   The supercharging pressure control device for an internal combustion engine provided by the present invention controls the supercharging pressure by a method other than the first supercharging pressure control means for controlling the supercharging pressure using an electric motor and the first supercharging pressure control means. A second supercharging pressure control means, a supercharging pressure detecting means for detecting the actual supercharging pressure, a target supercharging pressure determining means for obtaining the target supercharging pressure, and the actual supercharging pressure to be brought close to the target supercharging pressure In addition, a first control request value calculation unit that calculates a first control request value that is a control input to the first supercharging pressure control unit, a first target value determination unit that calculates a target value of the first control request value, Second control request value calculation means for calculating a second control request value that is a control input to the second supercharging pressure control means so that the first control request value approaches the first target value.

本発明の一実施形態によれば、通常運転時には、第1目標値は０に設定される。第2制御要求値は第1制御要求値を０に収束するように算出される。   According to one embodiment of the present invention, the first target value is set to 0 during normal operation. The second control request value is calculated so that the first control request value converges to zero.

この発明により、過給圧制御の開始当初では、第１過給圧制御手段が優先的に実行され、第1制御要求値が第1目標値に収束するにつれて、第２過給圧制御手段が主導的に実行されるようになるので、複数の過給圧手段制御手段の間の干渉を防ぎつつ、各制御器の動作分配を容易に調整することができる。また、エネルギー消費の大きい電動機を用いる第1過給圧制御手段の使用を徐々に少なくするので、装置のエネルギー消費を抑制することができる。   According to this invention, at the beginning of the supercharging pressure control, the first supercharging pressure control means is preferentially executed, and as the first control request value converges to the first target value, the second supercharging pressure control means Since the control is executed mainly, it is possible to easily adjust the operation distribution of each controller while preventing interference between the plurality of supercharging pressure means control means. In addition, since the use of the first supercharging pressure control means that uses a motor with high energy consumption is gradually reduced, the energy consumption of the apparatus can be suppressed.

本発明の一実施形態によれば、加速時には、第1目標値は所定値に設定される。第2過給圧制御手段は第1制御要求値が所定値に収束するように過給圧を制御する。   According to an embodiment of the present invention, the first target value is set to a predetermined value during acceleration. The second boost pressure control means controls the boost pressure so that the first control request value converges to a predetermined value.

本発明の一実施形態によれば、この過給圧制御装置は電動機を駆動するためのバッテリをさらに有する。このバッテリの充電状態が所定値以下の場合、第1過給圧制御手段による制御を停止する。   According to one embodiment of the present invention, the supercharging pressure control device further includes a battery for driving the electric motor. When the state of charge of the battery is less than or equal to a predetermined value, the control by the first boost pressure control means is stopped.

本発明の一実施形態によれば、第1過給圧制御手段は、電動機付過給機とスロットルバルブとを含む。この第1過給圧制御手段は、実過給圧が目標過給圧よりも低い場合には、実過給圧および目標過給圧の差分が大きい程電動機付過給機への制御入力を増加させて実過給圧を増加させる。また、第1過給圧制御手段は、実過給圧が目標過給圧よりも高い場合には、差分が大きい程スロットルバルブの開度を閉じ側に設定させて実過給圧を減少させる。   According to one embodiment of the present invention, the first supercharging pressure control means includes a supercharger with an electric motor and a throttle valve. When the actual supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the first supercharging pressure control means outputs a control input to the supercharger with an electric motor as the difference between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure increases. Increase the actual supercharging pressure. Further, the first supercharging pressure control means reduces the actual supercharging pressure by setting the throttle valve opening to the close side as the difference increases when the actual supercharging pressure is higher than the target supercharging pressure. .

本発明の一実施形態によれば、第1過給圧制御手段は、電動機付過給機とスロットルバルブとを含む。この第1過給圧制御手段は、実過給圧が目標過給圧よりも低い場合には、実過給圧および目標過給圧の差分が大きい程電動機付過給機への制御入力を増加させると共に、スロットルバルブの開度を全開近傍に設定して、実過給圧を増加させる。また、第1過給圧制御手段は、実過給圧が目標過給圧よりも高い場合には、差分が大きい程スロットルバルブの開度を閉じ側に設定すると共に、電動機付過給機への制御入力は所定の最小値近傍に設定して、実過給圧を減少させる。   According to one embodiment of the present invention, the first supercharging pressure control means includes a supercharger with an electric motor and a throttle valve. When the actual supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the first supercharging pressure control means outputs a control input to the supercharger with an electric motor as the difference between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure increases. At the same time, increase the actual supercharging pressure by setting the opening of the throttle valve near the fully open position. Further, the first supercharging pressure control means sets the throttle valve opening to the closed side as the difference is larger when the actual supercharging pressure is higher than the target supercharging pressure, and to the supercharger with electric motor. Is set in the vicinity of a predetermined minimum value to reduce the actual supercharging pressure.

次に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第1の実施形態による内燃機関（以下「エンジン」という）、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”), a turbocharger, and a control device according to a first embodiment of the present invention.

エンジン１は、たとえば4気筒を備えるディーゼルエンジンである。吸気管２および排気管３がエンジン１に連結されている。   The engine 1 is a diesel engine having four cylinders, for example. An intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 are connected to the engine 1.

ターボチャージャ４は、吸気管内に設けられたコンプレッサ５、排気管内に設けられたタービン６、およびコンプレッサ５とタービン６を連結する回転軸７を備える。タービン６は、排気ガスのエネルギーにより回転駆動される。タービン６の回転によりコンプレッサ５が回転し、コンプレッサ５は吸気を圧縮する。   The turbocharger 4 includes a compressor 5 provided in the intake pipe, a turbine 6 provided in the exhaust pipe, and a rotating shaft 7 that connects the compressor 5 and the turbine 6. The turbine 6 is rotationally driven by the energy of the exhaust gas. The compressor 5 is rotated by the rotation of the turbine 6, and the compressor 5 compresses the intake air.

本実施形態において、ターボチャージャ４は、回転軸に駆動力を与えるための電動機８をさらに備える電動アシストターボである。また、このターボチャージャ４は、タービン６の回転速度を開度可変のノズルによって調整可能とする可変形状ターボ（Variable Geometry Turbo、以下「ＶＧＴ」という）である。ＶＧＴは、排気ガスの流量が少ない場合に、タービンホイール外側の可動ベーン１２の角度を変えることにより、タービンにガスを吹き込む通路（ノズル）を絞ってタービンホイールにガスをより強く吹き付けてタービンの加速性能を向上させる。   In the present embodiment, the turbocharger 4 is an electrically assisted turbo that further includes an electric motor 8 for applying a driving force to the rotating shaft. The turbocharger 4 is a variable geometry turbo (hereinafter referred to as “VGT”) that allows the rotational speed of the turbine 6 to be adjusted by a nozzle having a variable opening. VGT accelerates the turbine by reducing the angle of the movable vane 12 outside the turbine wheel when the flow rate of the exhaust gas is small, thereby narrowing the passage (nozzle) for blowing the gas into the turbine and blowing the gas more strongly on the turbine wheel. Improve performance.

コンプレッサ５の下流には、過給圧センサ９が設けられる。過給圧センサ９は、コンプレッサ５によって圧縮された吸気の圧力、すなわち過給圧を検出する。   A boost pressure sensor 9 is provided downstream of the compressor 5. The supercharging pressure sensor 9 detects the pressure of the intake air compressed by the compressor 5, that is, the supercharging pressure.

排気管３内にはタービン６をバイパスする流路が設けられており、この流路上にウェイストゲートバルブ１０が設置されている。ウェイストゲートバルブは過給圧が所定値以上になると開かれ、タービンへの排気流量を減らすことによって過給圧を制御する。なお、ＶＧＴおよびウェイストゲートバルブ１０は、タービン６への排気流量を調整する機能が同じであり、どちらか一方のみを備えていても良い。   A flow path that bypasses the turbine 6 is provided in the exhaust pipe 3, and a waste gate valve 10 is installed on the flow path. The waste gate valve is opened when the supercharging pressure exceeds a predetermined value, and controls the supercharging pressure by reducing the exhaust flow rate to the turbine. Note that the VGT and the waste gate valve 10 have the same function of adjusting the exhaust flow rate to the turbine 6 and may include only one of them.

電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１１は、車両各部から送られてくるデータを受け入れる入力インタフェース１１ａ、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１１ｂ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）および一時記憶用のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１１ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インタフェース１１ｄを備えるコンピュータである。メモリ１１ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納される。この発明に従う過給圧制御を実施するためのプログラム、および該プログラムの実行の際に用いるデータおよびテーブルは、このＲＯＭに格納されている。読取り専用メモリは、ＥＥＰＲＯＭのような書替え可能なＲＯＭであっても良い。ＲＡＭには、ＣＰＵ１１ｂによる演算の作業領域が設けられ、車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号が一時的に記憶される。   An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 11 includes an input interface 11a that receives data sent from each part of the vehicle, a CPU 11b that executes calculations for controlling each part of the vehicle, a read-only memory (ROM), and a temporary The computer includes a memory 11c having a random access memory (RAM) for storage, and an output interface 11d that sends a control signal to each part of the vehicle. The ROM of the memory 11c stores a program for controlling each part of the vehicle and various data. A program for performing supercharging pressure control according to the present invention, and data and tables used in executing the program are stored in this ROM. The read-only memory may be a rewritable ROM such as an EEPROM. The RAM is provided with a work area for calculation by the CPU 11b, and temporarily stores data sent from each part of the vehicle and control signals sent to each part of the vehicle.

本実施形態では、エンジン１の排気ガスによってタービン６が回転し、連結される回転軸７によって吸気管内のコンプレッサ５も回転する。コンプレッサの回転によって吸入空気は圧縮されてエンジンへ導入される。この圧縮された吸入空気の実過給圧は過給圧センサ９で計測されてＥＣＵ１１の入力インタフェース１１ａへと送られる。ＥＣＵ１１において、実過給圧と目標過給圧が比較され、この結果、排気ガスによる回転だけでは所望の過給圧を実現できていないと判断された場合、ＥＣＵ１１は、目標過給圧に必要なコンプレッサ５の回転を実現できるように、出力インタフェース１１ｄから電動機８へ制御入力を与える。これと並行して、ＥＣＵ１１は、タービン６が現在の排気流量でも目標過給圧に必要な回転を得られるように、タービン内の可動ベーン１２の角度を決める制御入力を出力インタフェース１１ａからタービン６へ送る。   In the present embodiment, the turbine 6 is rotated by the exhaust gas of the engine 1, and the compressor 5 in the intake pipe is also rotated by the connected rotary shaft 7. The intake air is compressed by the rotation of the compressor and introduced into the engine. The actual supercharging pressure of the compressed intake air is measured by the supercharging pressure sensor 9 and sent to the input interface 11a of the ECU 11. In the ECU 11, the actual boost pressure is compared with the target boost pressure. As a result, if it is determined that the desired boost pressure cannot be realized only by the rotation by the exhaust gas, the ECU 11 is necessary for the target boost pressure. A control input is given from the output interface 11d to the electric motor 8 so that the compressor 5 can be rotated properly. In parallel with this, the ECU 11 receives a control input for determining the angle of the movable vane 12 in the turbine from the output interface 11a so that the turbine 6 can obtain the rotation required for the target supercharging pressure even at the current exhaust gas flow rate. Send to.

図２は、本発明の第2の実施形態によるエンジン、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。エンジン１，ＥＣＵ１１，過給圧センサ９、およびウェイストゲートバルブ１０は、図１に示した実施形態と同一であるので説明は省略する。   FIG. 2 is a configuration diagram of an engine, a turbocharger, and a control device according to the second embodiment of the present invention. The engine 1, ECU 11, supercharging pressure sensor 9, and waste gate valve 10 are the same as those in the embodiment shown in FIG.

ターボチャージャ４は、吸気管２内に設けられたコンプレッサ５、排気管３内に設けられたタービン６、およびコンプレッサ５とタービン６を連結する回転軸７を備える。タービン６は、排気ガスのエネルギーにより回転駆動される。タービン６の回転によりコンプレッサ５が回転し、コンプレッサ５は吸気を圧縮する。   The turbocharger 4 includes a compressor 5 provided in the intake pipe 2, a turbine 6 provided in the exhaust pipe 3, and a rotating shaft 7 that connects the compressor 5 and the turbine 6. The turbine 6 is rotationally driven by the energy of the exhaust gas. The compressor 5 is rotated by the rotation of the turbine 6, and the compressor 5 compresses the intake air.

本実施形態において、吸気管２内にコンプレッサ５とは別の電動コンプレッサ１３が設置されている。電動コンプレッサ１３には電動機８が連結されている。電動機８は、ＥＣＵからの指令値に応じて電動コンプレッサ１３の回転軸に駆動力を与える。電動コンプレッサ１３を駆動することにより、過給圧が調整される。なお、図２において、電動コンプレッサ１３はコンプレッサ５の上流側に設置されているが、吸気管２内であればコンプレッサ５の下流側に設置しても良い。   In the present embodiment, an electric compressor 13 different from the compressor 5 is installed in the intake pipe 2. An electric motor 8 is connected to the electric compressor 13. The electric motor 8 gives a driving force to the rotating shaft of the electric compressor 13 in accordance with a command value from the ECU. The supercharging pressure is adjusted by driving the electric compressor 13. In FIG. 2, the electric compressor 13 is installed on the upstream side of the compressor 5, but may be installed on the downstream side of the compressor 5 as long as it is in the intake pipe 2.

本実施形態では、エンジン１の排気ガスによってタービン６が回転し、連結される回転軸７によって吸気管内のコンプレッサ５も回転する。コンプレッサ５の回転によって吸入空気は圧縮されてエンジン１へ導入される。この圧縮された吸入空気の実過給圧は過給圧センサ９で計測されてＥＣＵ１１の入力インタフェース１１ａへと送られる。ＥＣＵ１１において、実過給圧と目標過給圧が比較される。この結果、排気ガスによる回転だけでは所望の過給圧を実現できていないと判断された場合、ＥＣＵ１１は、目標過給圧を実現するのに必要な電動コンプレッサ１３の駆動のための制御入力を、出力インタフェース１１ｄから電動機８へ与える。これと並行して、ＥＣＵ１１は、タービン６が現在の排気流量でも目標過給圧に必要な回転を得られるように、タービン内の可動ベーン１２の角度を決める制御入力を出力インタフェース１１ａからタービン６へ送る。   In the present embodiment, the turbine 6 is rotated by the exhaust gas of the engine 1, and the compressor 5 in the intake pipe is also rotated by the connected rotary shaft 7. The intake air is compressed by the rotation of the compressor 5 and introduced into the engine 1. The actual supercharging pressure of the compressed intake air is measured by the supercharging pressure sensor 9 and sent to the input interface 11a of the ECU 11. In the ECU 11, the actual boost pressure and the target boost pressure are compared. As a result, when it is determined that the desired boost pressure cannot be realized only by the rotation by the exhaust gas, the ECU 11 gives a control input for driving the electric compressor 13 necessary to realize the target boost pressure. The output interface 11d supplies the electric motor 8. In parallel with this, the ECU 11 receives a control input for determining the angle of the movable vane 12 in the turbine from the output interface 11a so that the turbine 6 can obtain the rotation required for the target supercharging pressure even at the current exhaust gas flow rate. Send to.

このように、本発明の第１および第2の実施形態では、過給圧を制御する手法として、電動アシストターボまたは電動コンプレッサ１３を例示した電動機８を用いる手法と、ＶＧＴを例示した電動機以外の手法とを組み合わせて適用している。しかし、電動機以外の過給圧制御手法はＶＧＴに限定されることはなく、たとえば、排気管３内でタービンをバイパスする経路上に設置されるウェイストバルブ１０の開度をＥＣＵによって電気的に制御して、タービンへの排気ガスの流量を調整することにより過給圧を制御する手法も適用可能である。また、本実施形態では、過給圧制御手法としてＶＧＴを用いているので、エンジン１はＶＧＴと相性の良いディーゼルエンジンである。しかし、他の過給圧制御手法を用いるならば、エンジン１はガソリンエンジンでも良い。
本発明の実施形態では、過給圧制御手段として電動機８およびＶＧＴを適用している。電動機８を用いた過給圧制御は応答性が良いが、エネルギー消費が大きくなるという問題がある。一方、ＶＧＴによる過給圧制御は、応答性は悪いが、排気のエネルギーを利用することができるので、エネルギー消費は少ない。過給圧制御の良好な応答特性を維持しつつ、エネルギー消費を低く抑えるために、目標過給圧が変動した直後には応答性の良い電動機８を用い、その後、電動機８の使用を極力減らして、エネルギー消費の少ないＶＧＴに制御の主導を移行するのが望ましい。 Thus, in the first and second embodiments of the present invention, as a method for controlling the supercharging pressure, a method using the electric motor 8 illustrating the electric assist turbo or the electric compressor 13 and a method other than the electric motor illustrating the VGT are used. Applied in combination with methods. However, the supercharging pressure control method other than the electric motor is not limited to VGT. For example, the opening degree of the waste valve 10 installed on the exhaust pipe 3 on the path bypassing the turbine is electrically controlled by the ECU. A method for controlling the supercharging pressure by adjusting the flow rate of the exhaust gas to the turbine is also applicable. Moreover, in this embodiment, since VGT is used as a supercharging pressure control method, the engine 1 is a diesel engine having good compatibility with VGT. However, if another supercharging pressure control method is used, the engine 1 may be a gasoline engine.
In the embodiment of the present invention, the electric motor 8 and the VGT are applied as the supercharging pressure control means. Although the supercharging pressure control using the electric motor 8 has good responsiveness, there is a problem that energy consumption increases. On the other hand, the supercharging pressure control by VGT has poor responsiveness, but it can use the energy of the exhaust gas, so that the energy consumption is small. In order to keep energy consumption low while maintaining good response characteristics of supercharging pressure control, the motor 8 having good response is used immediately after the target supercharging pressure fluctuates, and thereafter the use of the motor 8 is reduced as much as possible. Therefore, it is desirable to shift the control initiative to VGT with low energy consumption.

図３は、本発明の第１および第2の実施形態で用いる過給圧制御装置のブロック線図である。この制御装置は、電動機８およびＶＧＴを同時に操作して制御対象であるエンジン１の目標過給圧を実現する。さらに、ＶＧＴコントローラ２２によって電動機８への制御入力を電動機入力目標値（通常運転時は０）に収束させる。これにより、過給圧制御の開始当初では、電動機８が優先的に実行され、制御が進むにつれて、ＶＧＴが主導的に制御を実行するようになる。   FIG. 3 is a block diagram of the supercharging pressure control device used in the first and second embodiments of the present invention. This control device simultaneously operates the electric motor 8 and the VGT to realize a target supercharging pressure of the engine 1 that is a control target. Further, the VGT controller 22 causes the control input to the motor 8 to converge to the motor input target value (0 during normal operation). Thereby, at the beginning of the supercharging pressure control, the electric motor 8 is preferentially executed, and as the control proceeds, the VGT leads the control.

まず、エンジン１の運転状態から目標過給圧Pb_objが決定され、過給圧センサ９で実過給圧Pb_actが計測される。目標過給圧Pb_objと実過給圧Pb_actの誤差に基づいて、電動機コントローラ２１は電動機入力要求値Ueb_dmdを算出する。この電動機コントローラ２１は本実施形態ではＰＩ制御器を用い、次式のように電動機入力要求値Ueb_dmdを計算する。

Figure 0004295753
First, the target boost pressure Pb_obj is determined from the operating state of the engine 1, and the actual boost pressure Pb_act is measured by the boost pressure sensor 9. Based on the error between the target boost pressure Pb_obj and the actual boost pressure Pb_act, the motor controller 21 calculates the motor input request value Ueb_dmd. In this embodiment, the motor controller 21 uses a PI controller and calculates a motor input request value Ueb_dmd as shown in the following equation.
Figure 0004295753

ここで、Kｐ1は比例ゲイン、ＫI1は積分ゲインである。上式より、目標過給圧Pb_objが実過給圧Pb_actより大きいほど電動機入力要求値Ueb_dmdも大きくなるように設定されており、特に目標過給圧がステップ状に増加したときに電動機入力要求値Ueb_dmdは大きな値となる。 Here, K p1 is a proportional gain, and K I1 is an integral gain. From the above equation, the motor input request value Ueb_dmd is set to increase as the target boost pressure Pb_obj is larger than the actual boost pressure Pb_act, especially when the target boost pressure increases stepwise. Ueb_dmd is a large value.

電動機入力要求値は、電動機８の制御入力となるのと併せて、ＶＧＴコントローラ２２への入力としても用いられる。   The electric motor input request value is used as an input to the VGT controller 22 together with the control input of the electric motor 8.

電動機入力目標値Ueb_objは、エンジン１の運転状態に応じて設定される。この電動機入力目標値は、本実施形態では、通常走行時の場合０であり、加速時はアクセル開度に応じた正の値である。   The electric motor input target value Ueb_obj is set according to the operating state of the engine 1. In the present embodiment, this electric motor input target value is 0 for normal travel, and is a positive value corresponding to the accelerator opening during acceleration.

電動機入力目標値Ueb_objと電動機入力要求値Ueb_dmdの誤差に基づいて、ＶＧＴコントローラ２２はＶＧＴ入力要求値Utb_dmdを算出する。このＶＧＴコントローラ２２は本実施形態ではＰＩ制御器を用い、次式のようにＶＧＴ入力要求値Utb_dmdを計算する。

Figure 0004295753
Based on the error between the electric motor input target value Ueb_obj and the electric motor input request value Ueb_dmd, the VGT controller 22 calculates the VGT input request value Utb_dmd. In this embodiment, the VGT controller 22 uses a PI controller and calculates a VGT input request value Utb_dmd as shown in the following equation.
Figure 0004295753

ここで、Kｐ2は比例ゲイン、ＫI2は積分ゲインである。上式より、電動機入力要求値Ueb_dmdが電動機入力目標値Ueb_objより大きいほどＶＧＴ入力要求値Utb_dmdも大きくなるように設定されている。 Here, Kp2 is a proportional gain, and KI2 is an integral gain. From the above equation, the VGT input request value Utb_dmd is set to increase as the motor input request value Ueb_dmd is larger than the motor input target value Ueb_obj.

ＶＧＴ入力要求値Utb_dmdは、ターボチャージャ４のタービン６内の可動ベーン１２の制御入力となる。ＶＧＴ入力要求値の増減は、可動ベーン１２の角度、すなわちノズル開度に対応する。ＶＧＴ入力要求値が増えると、可動ベーン１２はノズルを閉じる方向に回転する。これによりタービンの回転数も増加する。これに伴い、電動機が回転軸７を駆動させる割合も減少する。   The VGT input request value Utb_dmd is a control input for the movable vane 12 in the turbine 6 of the turbocharger 4. The increase / decrease in the VGT input request value corresponds to the angle of the movable vane 12, that is, the nozzle opening. When the VGT input request value increases, the movable vane 12 rotates in the direction to close the nozzle. This also increases the rotational speed of the turbine. Accordingly, the rate at which the electric motor drives the rotating shaft 7 also decreases.

図４は、本発明の第１および第2の実施形態にステップ状の目標過給圧Pb_objを入力した場合の電動機入力要求値Ueb_dmd、ＶＧＴ入力要求値Utb_dmd、および実過給圧Pb_actの挙動を示すグラフである。また、本実施形態では、電動機およびＶＧＴへの制御入力はデューティー比であり、図４（ａ）、（ｂ）の縦軸もデューティー比で表されている。   FIG. 4 shows the behavior of the motor input request value Ueb_dmd, the VGT input request value Utb_dmd, and the actual boost pressure Pb_act when the step-like target boost pressure Pb_obj is input to the first and second embodiments of the present invention. It is a graph to show. In the present embodiment, the control input to the electric motor and the VGT is a duty ratio, and the vertical axes in FIGS. 4A and 4B are also represented by the duty ratio.

時刻Taにおいて目標過給圧３１がステップ状に増加すると、実過給圧３２との誤差を解消するために電動機入力要求値３３が増大する。さらに、電動機入力要求値３３と電動機入力目標値Ueb_objとの誤差を解消するために、ＶＧＴ入力要求値３４も増大する。   When the target boost pressure 31 increases stepwise at the time Ta, the motor input request value 33 increases in order to eliminate the error from the actual boost pressure 32. Furthermore, the VGT input request value 34 also increases in order to eliminate the error between the motor input request value 33 and the motor input target value Ueb_obj.

電動機入力要求値３３およびＶＧＴ入力要求値３４によって、時刻Ta直後では電動機８およびＶＧＴが同時に駆動する。これにより充分な回転力がコンプレッサ５に与えられ、実過給圧３２は目標過給圧３１に素早く追従する。   The electric motor 8 and VGT are driven simultaneously by the electric motor input request value 33 and the VGT input request value 34 immediately after the time Ta. Thereby, sufficient rotational force is given to the compressor 5, and the actual supercharging pressure 32 quickly follows the target supercharging pressure 31.

その後、過給圧が定常状態に安定するにつれて、電動機８への制御入力である電動機入力要求値３３は徐々に減少して電動機入力目標値Ueb_objに収束し、ＶＧＴが主導的に過給圧を制御するようになる。電動機入力目標値Ueb_objは通常走行時は０であり、電動機入力要求値３３が電動機入力目標値Ueb_objに収束すると電動機８は停止する。ここで、図２に示した電動コンプレッサ１３のようにタービン６と連動しないタイプの場合、電動機８が停止するとコンプレッサの回転も停止して吸気管２内に吸気が導入されなくなるので、例えば電動コンプレッサ１３を迂回するバイパス通路（図示せず）を設ける手法などで吸気を導入する。   Thereafter, as the supercharging pressure stabilizes in a steady state, the motor input request value 33 that is a control input to the motor 8 gradually decreases and converges to the motor input target value Ueb_obj, and the VGT leads the supercharging pressure. Come to control. The motor input target value Ueb_obj is 0 during normal running, and the motor 8 stops when the motor input request value 33 converges to the motor input target value Ueb_obj. Here, in the case of a type that is not interlocked with the turbine 6 such as the electric compressor 13 shown in FIG. 2, when the electric motor 8 stops, the rotation of the compressor also stops and intake air is not introduced into the intake pipe 2. Intake air is introduced by, for example, a method of providing a bypass passage (not shown) that bypasses 13.

一方、ＶＧＴ入力要求値３４は、目標過給圧を維持できるような値に収束する。このＶＧＴ入力要求値はタービン内の可動ベーン１２の角度に対応している。   On the other hand, the VGT input request value 34 converges to a value that can maintain the target boost pressure. This VGT input request value corresponds to the angle of the movable vane 12 in the turbine.

図５および図６は、本発明の第１および第2の実施形態の過給圧制御装置による電動機８とＶＧＴの協調制御のフローチャートである。なお、以下の説明で用いるｋは今回値を表す。また、ｋ−１は1ステップ前の前回値である。   5 and 6 are flowcharts of cooperative control of the electric motor 8 and the VGT by the supercharging pressure control device of the first and second embodiments of the present invention. Note that k used in the following description represents the current value. Further, k−1 is the previous value one step before.

ステップＳ１０１において、車両の運転状態に応じて目標過給圧Pb_obj(k)を決定する。目標過給圧は、たとえばエンジン速度とエンジントルク（負荷）により作成されたマップを検索して決定される。   In step S101, the target boost pressure Pb_obj (k) is determined according to the driving state of the vehicle. The target boost pressure is determined, for example, by searching a map created based on engine speed and engine torque (load).

ステップＳ１０２において、過給圧センサ９から吸気管内の実過給圧Pb_act(k)を検出する。   In step S102, the actual boost pressure Pb_act (k) in the intake pipe is detected from the boost pressure sensor 9.

ステップＳ１０３において、目標過給圧から実過給圧を減算して電動機コントローラ２１の制御誤差Eeb(k)を演算する。演算は次式のとおりである。   In step S103, the control error Eeb (k) of the motor controller 21 is calculated by subtracting the actual boost pressure from the target boost pressure. The calculation is as follows.

Eeb(k) = Pb_obj(k) − Pb_act(k)
ステップＳ１０４において、制御誤差Eeb(k)の積分値ＳEeb(k)を演算する。演算は次式の通りである。ここで、ｈはサンプリング時間を表す。 Eeb (k) = Pb_obj (k) − Pb_act (k)
In step S104, an integral value SEeb (k) of the control error Eeb (k) is calculated. The calculation is as follows. Here, h represents a sampling time.

SEeb(k) = SEeb(k-1) + h*Eeb(k)
ステップＳ１０５において、電動機コントローラ２１で電動機入力要求値Ueb_dmd(k)を決定する。本実施形態において、電動機コントローラ２１はＰＩ制御器であるので、次式のように電動機入力要求値Ueb_dmd(k)が計算される。 SEeb (k) = SEeb (k-1) + h * Eeb (k)
In step S105, the motor controller 21 determines the motor input request value Ueb_dmd (k). In the present embodiment, since the motor controller 21 is a PI controller, the motor input request value Ueb_dmd (k) is calculated as in the following equation.

Ueb_dmd(k) = Kp1*Eeb(k) + Ki1*SEeb(k)
ここで、Kp1は電動機コントローラ２１の比例ゲインであり、Ki1は電動機コントローラ２１の積分ゲインを表す。この電動機入力要求値Ueb_dmd(k)は、ターボチャージャ４内の電動機８へと入力されるのと併せて、ＶＧＴコントローラ２２への入力としても用いられる。 Ueb_dmd (k) = Kp1 * Eeb (k) + Ki1 * SEeb (k)
Here, Kp1 is a proportional gain of the motor controller 21, and Ki1 represents an integral gain of the motor controller 21. The electric motor input request value Ueb_dmd (k) is used as an input to the VGT controller 22 as well as being input to the electric motor 8 in the turbocharger 4.

ステップＳ１０６において、電動機入力目標値Ueb_obj(k)を決定する。電動機入力目標値は、図６に示すサブルーチンを用いて、車両の運転状態によって決定される。   In step S106, the motor input target value Ueb_obj (k) is determined. The motor input target value is determined by the driving state of the vehicle using the subroutine shown in FIG.

電動機入力目標値を決定するサブルーチンでは、まずステップＳ１０７において、エンジンの運転状態（例えばエンジン回転数）に応じて要求トルクTq_dmdが求められる。そして、この要求トルクTq_dmdが所定の加速判断トルクTq_accと比較される。要求トルクTq_dmdが加速判断トルクTq_accより小さい場合、車両は通常運転中と判定され、ステップＳ１０８へ進む。一方、要求トルクTq_dmdが加速判断トルクTq_accより大きい場合、車両は加速運転中と判定され、ステップＳ１０９へ進む。   In the subroutine for determining the electric motor input target value, first, in step S107, the required torque Tq_dmd is obtained according to the operating state of the engine (for example, the engine speed). Then, this required torque Tq_dmd is compared with a predetermined acceleration judgment torque Tq_acc. If the required torque Tq_dmd is smaller than the acceleration determination torque Tq_acc, it is determined that the vehicle is in normal operation, and the process proceeds to step S108. On the other hand, when the required torque Tq_dmd is larger than the acceleration determination torque Tq_acc, it is determined that the vehicle is in an acceleration operation, and the process proceeds to step S109.

ステップＳ１０８において、電動機入力目標値Ueb_obj(k)が０と設定される。そしてメインルーチンへ戻り、ステップＳ１１１へ進む。   In step S108, the electric motor input target value Ueb_obj (k) is set to zero. Then, the process returns to the main routine and proceeds to step S111.

ステップＳ１０９において、ＳＯＣ（state of charge：バッテリ充電状態）が所定値以上であるかがチェックされる。ＳＯＣが所定値以上の場合、ステップＳ１１０に進み、電動機入力目標値Ueb_obj(k)は、アクセル開度に応じた正の値Ueb_accと設定されてメインルーチンへ戻る。ＳＯＣが所定値以下の場合、バッテリの電力消費を抑えるために、エネルギー消費の大きい電動機８の駆動を少なくするため電動機入力目標値Ueb_obj(k)が０と設定される。   In step S109, it is checked whether the SOC (state of charge) is equal to or greater than a predetermined value. If the SOC is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S110, and the motor input target value Ueb_obj (k) is set to a positive value Ueb_acc corresponding to the accelerator opening, and the process returns to the main routine. When the SOC is less than or equal to a predetermined value, the motor input target value Ueb_obj (k) is set to 0 in order to reduce the drive of the motor 8 with large energy consumption in order to suppress the power consumption of the battery.

図５のメインルーチンへ戻り、ステップＳ１１１において、サブルーチンで決定された電動機入力目標値Ueb_obj(k)を電動機入力要求値Ueb_dmd(k)から減算してＶＧＴコントローラ２２の制御誤差Etb(k)を演算する。演算は次式のとおりである。   Returning to the main routine of FIG. 5, in step S111, the motor input target value Ueb_obj (k) determined in the subroutine is subtracted from the motor input request value Ueb_dmd (k) to calculate the control error Etb (k) of the VGT controller 22. To do. The calculation is as follows.

Etb(k) = Ueb_dmd(k) −Ueb_obj(k)
ステップＳ１１２において、制御誤差Etb(k)の積分値ＳEtb(k)を演算する。演算は次式の通りである。ここで、ｈはサンプリング時間を表す。 Etb (k) = Ueb_dmd (k) −Ueb_obj (k)
In step S112, an integral value SEtb (k) of the control error Etb (k) is calculated. The calculation is as follows. Here, h represents a sampling time.

SEtb(k) = SEtb(k-1) + h*Etb(k)
ステップＳ１１３において、ＶＧＴコントローラ２２でＶＧＴ入力要求値Utb_dmd(k)を決定する。本実施形態において、ＶＧＴコントローラ２２はＰＩ制御器であるので、次式のようにＶＧＴ入力要求値Utb_dmd(k)が計算される。 SEtb (k) = SEtb (k-1) + h * Etb (k)
In step S113, the VGT controller 22 determines the VGT input request value Utb_dmd (k). In the present embodiment, since the VGT controller 22 is a PI controller, the VGT input request value Utb_dmd (k) is calculated as in the following equation.

Utb_dmd(k) = Kp2*Etb(k) + Ki2*SEtb(k)
ここで、Kp2はＶＧＴコントローラ２２の比例ゲインであり、Ki2はＶＧＴコントローラ２２の積分ゲインを表す。このＶＧＴ入力要求値Utb_dmd(k)は、ターボチャージャ４のタービン６内の可動ベーン１２へと入力される。 Utb_dmd (k) = Kp2 * Etb (k) + Ki2 * SEtb (k)
Here, Kp2 is a proportional gain of the VGT controller 22, and Ki2 represents an integral gain of the VGT controller 22. This VGT input request value Utb_dmd (k) is input to the movable vane 12 in the turbine 6 of the turbocharger 4.

続いて、本発明の第3および第４の実施形態について説明する。   Subsequently, third and fourth embodiments of the present invention will be described.

図７は、本発明の第３の実施形態によるエンジン、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。この実施形態は、第１の実施形態の構成にスロットルバルブ１５を追加したものである。エンジン１，ＥＣＵ１１，ターボチャージャ４，過給圧センサ９、およびウェイストゲートバルブ１０は、第１の実施形態と同一であるので説明は省略する。   FIG. 7 is a configuration diagram of an engine, a turbocharger, and a control device according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, a throttle valve 15 is added to the configuration of the first embodiment. Since the engine 1, the ECU 11, the turbocharger 4, the supercharging pressure sensor 9, and the waste gate valve 10 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

スロットルバルブ１５は、吸気管２内のコンプレッサ５の下流側および過給圧センサ９の上流側の任意の位置に設置される。本実施形態では、スロットルバルブ１５は、ＥＣＵ１１からの制御信号に従ってアクチュエータ（図示せず）によって駆動される電制スロットルである。スロットルバルブ１５は、エンジン１の通常運転時には最大の開度に保たれており、排気系のディーゼルパティキュレートフィルタ（図示せず）の再生処理などの特定用途では、閉じ側に制御されて吸気を絞る働きをする。   The throttle valve 15 is installed at an arbitrary position in the intake pipe 2 downstream of the compressor 5 and upstream of the supercharging pressure sensor 9. In the present embodiment, the throttle valve 15 is an electric throttle that is driven by an actuator (not shown) in accordance with a control signal from the ECU 11. The throttle valve 15 is kept at the maximum opening degree during normal operation of the engine 1, and is controlled to the closed side to take in the intake air for specific applications such as regeneration processing of an exhaust diesel particulate filter (not shown). Work to squeeze.

図８は、本発明の第４の実施形態によるエンジン、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。この実施形態は、第２の実施形態にスロットルバルブ１５をさらに加えたものである。エンジン１，ＥＣＵ１１，ターボチャージャ４，過給圧センサ９、ウェイストゲートバルブ１０、および電動コンプレッサ１３は、第２の実施形態と同一であり、スロットルバルブ１５は第3の実施形態と同一であるので説明は省略する。   FIG. 8 is a configuration diagram of an engine, a turbocharger, and a control device according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a throttle valve 15 is further added to the second embodiment. The engine 1, ECU 11, turbocharger 4, supercharging pressure sensor 9, waste gate valve 10, and electric compressor 13 are the same as those in the second embodiment, and the throttle valve 15 is the same as that in the third embodiment. Description is omitted.

本発明の第3および第４の実施形態では、エンジン１の排気ガスによってタービン６が回転し、連結される回転軸７によって吸気管２内のコンプレッサ５も回転する。コンプレッサ５の回転によって吸入空気は圧縮されてエンジンへ導入される。   In the third and fourth embodiments of the present invention, the turbine 6 is rotated by the exhaust gas of the engine 1, and the compressor 5 in the intake pipe 2 is also rotated by the connected rotary shaft 7. The intake air is compressed by the rotation of the compressor 5 and introduced into the engine.

圧縮された吸入空気の実過給圧は、過給圧センサ９で計測されてＥＣＵ１１の入力インタフェース１１ａへと送られる。ＥＣＵ１１において、実過給圧と目標過給圧が比較される。この結果、排気ガスによるコンプレッサ５の回転だけでは所望の過給圧を実現できていないと判断された場合、ＥＣＵ１１は、目標過給圧を実現できるように、出力インタフェース１１ｄから電動機８またはスロットルバルブ１５へ制御入力を与える。   The actual supercharging pressure of the compressed intake air is measured by the supercharging pressure sensor 9 and sent to the input interface 11a of the ECU 11. In the ECU 11, the actual boost pressure and the target boost pressure are compared. As a result, when it is determined that the desired boost pressure cannot be realized only by the rotation of the compressor 5 by the exhaust gas, the ECU 11 can connect the motor 8 or the throttle valve from the output interface 11d so that the target boost pressure can be realized. 15 gives a control input.

ＥＣＵ１１は、電動機８またはスロットルバルブ１５の制御と並行して、タービン６が現在の排気流量でも目標過給圧に必要な回転を得られるように、タービン内の可動ベーン１２の角度を決める制御入力を出力インタフェース１１ａからタービン６へ送る。   In parallel with the control of the electric motor 8 or the throttle valve 15, the ECU 11 determines the angle of the movable vane 12 in the turbine so that the turbine 6 can obtain the rotation required for the target boost pressure even at the current exhaust flow rate. To the turbine 6 from the output interface 11a.

このように、本発明の第３および第４の実施形態では、過給圧を制御する手法として、応答性は速いがエネルギー消費が大きい、２つ以上のアクチュエータ群（電動機８およびスロットルバルブ１５。以下「高域側アクチュエータ」と呼ぶ）による高域制御手法と、応答性は遅いがエネルギー消費は少ない、１つ以上のアクチュエータ群（ＶＧＴ。以下「低域側アクチュエータ」と呼ぶ）による低域制御手法と、を組み合わせて適用している。   As described above, in the third and fourth embodiments of the present invention, as a method for controlling the supercharging pressure, two or more actuator groups (the electric motor 8 and the throttle valve 15) that have quick response but large energy consumption. Low-frequency control method using one or more actuator groups (VGT; hereinafter referred to as “low-frequency side actuator”), and high-frequency control method based on “high-frequency side actuator”) and low response but low energy consumption The method is applied in combination.

ここで、低域制御手法の対象となるアクチュエータはＶＧＴに限定されることはなく、たとえば、排気管３内でタービンをバイパスする経路上に設置されるウェイストバルブ１０の開度をＥＣＵによって電気的に制御して、タービンへの排気ガスの流量を調整することにより過給圧を制御する手法も適用可能である。また、本実施形態では、過給圧制御手法としてＶＧＴを用いているので、エンジン１はＶＧＴと相性の良いディーゼルエンジンである。しかし、他の過給圧制御手法を用いるならば、エンジン１はガソリンエンジンでも良い。   Here, the actuator that is the target of the low-frequency control method is not limited to the VGT. For example, the opening degree of the waste valve 10 installed on the path that bypasses the turbine in the exhaust pipe 3 is electrically controlled by the ECU. It is also possible to apply a method of controlling the supercharging pressure by adjusting the flow rate of the exhaust gas to the turbine. Moreover, in this embodiment, since VGT is used as a supercharging pressure control method, the engine 1 is a diesel engine having good compatibility with VGT. However, if another supercharging pressure control method is used, the engine 1 may be a gasoline engine.

図９は、本発明の第３および第４の実施形態で用いる過給圧制御装置のブロック線図である。この制御装置は、過給圧制御において、高域側アクチュエータおよび低域側アクチュエータを同時に操作することにより、制御対象であるエンジンの目標過給圧Pb_objを実現する。   FIG. 9 is a block diagram of a supercharging pressure control device used in the third and fourth embodiments of the present invention. This control device realizes a target boost pressure Pb_obj of the engine to be controlled by simultaneously operating the high-frequency side actuator and the low-frequency side actuator in the supercharging pressure control.

この制御装置は、低域側アクチュエータのコントローラ（以下「低域側コントローラ」と呼ぶ）３２によって高域側アクチュエータへの制御入力UH_cmdを高域制御入力目標値UH_obj（通常運転時は０）に収束させることを特徴とする。これにより、当初、高域側アクチュエータ（電動機８およびスロットルバルブ１５）が優先的に駆動され、高域側アクチュエータへの制御入力UH_cmdが目標値UH_objへ収束するにつれて、低域側アクチュエータ（ＶＧＴ）が主導的に駆動されるようになる。 This control device converts a control input U H _cmd to a high frequency side actuator into a high frequency control input target value U H _obj (during normal operation) by a low frequency side actuator controller (hereinafter referred to as “low frequency side controller”) 32. 0). Thereby, initially, the high-frequency side actuator (the electric motor 8 and the throttle valve 15) is preferentially driven, and as the control input U H _cmd to the high-frequency side actuator converges to the target value U H _obj, the low-frequency side actuator (VGT) is driven in a leading manner.

以下、図９を参照して本実施形態による過給圧制御を説明する。まず、エンジン１の運転状態から目標過給圧Pb_objが決定され、過給圧センサ９で実過給圧Pb_actが計測される。目標過給圧Pb_objと実過給圧Pb_actの誤差に基づいて、高域側アクチュエータのコントローラ（以下「高域側コントローラ」と呼ぶ）３１は高域側制御入力UH_cmdを算出する。この高域側コントローラ３１は本実施形態ではＰＩ制御器を用い、次式のように高域側制御入力UH_cmdを計算する。

Figure 0004295753
Hereinafter, the supercharging pressure control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the target boost pressure Pb_obj is determined from the operating state of the engine 1, and the actual boost pressure Pb_act is measured by the boost pressure sensor 9. Based on the error between the target boost pressure Pb_obj and the actual boost pressure Pb_act, the high-frequency actuator controller (hereinafter referred to as “high-frequency controller”) 31 calculates the high-frequency control input U H _cmd. In this embodiment, the high frequency side controller 31 uses a PI controller and calculates a high frequency side control input U H _cmd as shown in the following equation.
Figure 0004295753

ここで、KpHは比例ゲイン、ＫIHは積分ゲインである。上式より、目標過給圧Pb_objが実過給圧Pb_actより大きいほど高域側制御入力UH_cmdが正方向に増大し、目標過給圧Pb_objが実過給圧Pb_actより小さいほど高域側制御入力UH_cmdが負方向に増大するように設定されている。特に目標過給圧がステップ状に増加または減少したときに高域側制御入力UH_cmdは大きく変動する。 Here, K pH is a proportional gain, and K IH is an integral gain. From the above equation, as the target boost pressure Pb_obj is larger than the actual boost pressure Pb_act, the high-frequency side control input U H _cmd increases in the positive direction, and as the target boost pressure Pb_obj is smaller than the actual boost pressure Pb_act, the higher frequency side The control input U H _cmd is set to increase in the negative direction. In particular, when the target supercharging pressure increases or decreases stepwise, the high-frequency side control input U H _cmd varies greatly.

高域側コントローラ３１で算出された高域側制御入力UH_cmdは、高域制御入力分配器３３を介して、高域側アクチュエータ群（電動機８およびスロットルバルブ１５）に分配される。高域制御入力分配器３３は、各アクチュエータ間の干渉が発生しないように、高域側制御入力UH_cmdに応じて各アクチュエータへの制御入力を決定する。 The high band side control input U H _cmd calculated by the high band side controller 31 is distributed to the high band side actuator group (the electric motor 8 and the throttle valve 15) via the high band control input distributor 33. The high frequency control input distributor 33 determines a control input to each actuator according to the high frequency control input U H — cmd so that interference between the actuators does not occur.

高域制御入力分配器３３は、例えば図１０に示すような制御入力分配テーブルを備えており、このテーブルによって電動機８およびスロットルバルブ１５への制御入力を決定する。本実施形態では、電動機８およびスロットルバルブ１５への制御入力Ueb、Uthはデューティー比である。   The high frequency control input distributor 33 is provided with a control input distribution table as shown in FIG. 10, for example, and the control input to the electric motor 8 and the throttle valve 15 is determined by this table. In the present embodiment, the control inputs Ueb and Uth to the electric motor 8 and the throttle valve 15 are duty ratios.

図１０（ａ）は、電動機付過給機を駆動させる電動機８の制御入力Uebを決定するためのテーブルを、高域側制御入力UH_cmdを横軸、電動機８への制御入力Uebを縦軸に取って表したグラフである。本実施形態では、電動機８への制御入力Uebはデューティー比であり、図１０（ａ）の縦軸もデューティー比で表されている。 FIG. 10A shows a table for determining the control input Ueb of the electric motor 8 that drives the supercharger with electric motor. The high-frequency side control input U H _cmd is the horizontal axis, and the control input Ueb to the electric motor 8 is vertical. It is the graph which took and represented on the axis | shaft. In the present embodiment, the control input Ueb to the electric motor 8 is the duty ratio, and the vertical axis in FIG. 10A is also represented by the duty ratio.

図１０（ａ）を参照すると、電動機８の制御入力Uebは、高域側制御入力UH_cmdが正の値の場合、高域側制御入力UH_cmdの大きさに応じて単調増加していく。このような制御入力Uebの単調増加は、電動機８の回転数が所定の最大回転数（例えば200,000rpm）となる最大値Ueb_maxに達するまで続き、それ以降は最大値Ueb_maxで一定となる。また、高域側制御入力UH_cmdが０以下の場合、電動機８の制御入力Uebは、最小値Ueb_minで一定となる。電動機８への制御入力の最小値Ueb_minは、本実施形態では０であり、制御入力が０のとき電動機８は停止する。ここで、図８に示した電動コンプレッサ１３のようにタービン６と連動しないタイプの場合、電動機８が停止するとコンプレッサの回転も停止して吸気管２内に吸気が導入されなくなるので、例えば電動コンプレッサ１３を迂回するバイパス通路（図示せず）を設ける手法などで吸気を導入する。 Referring to FIG. 10 (a), the control input Ueb of the electric motor 8 increases monotonously according to the magnitude of the high frequency control input U H _cmd when the high frequency control input U H _cmd is a positive value. Go. Such a monotonous increase in the control input Ueb continues until the rotational speed of the electric motor 8 reaches a maximum value Ueb_max that becomes a predetermined maximum rotational speed (for example, 200,000 rpm), and thereafter becomes constant at the maximum value Ueb_max. When the high frequency side control input U H _cmd is 0 or less, the control input Ueb of the electric motor 8 is constant at the minimum value Ueb_min. The minimum value Ueb_min of the control input to the electric motor 8 is 0 in this embodiment, and the electric motor 8 stops when the control input is 0. Here, in the case of a type that does not interlock with the turbine 6 such as the electric compressor 13 shown in FIG. 8, when the electric motor 8 stops, the rotation of the compressor also stops and intake air is not introduced into the intake pipe 2. Intake air is introduced by, for example, a method of providing a bypass passage (not shown) that bypasses 13.

一方、図１０（ｂ）は、スロットルバルブ１５の制御入力Uthを決定するためのテーブルをグラフ形式で表した図である。グラフの横軸は高域側制御入力UH_cmdであり、縦軸はスロットルバルブ１５の開度θthを表している。 On the other hand, FIG. 10B is a diagram showing a table for determining the control input Uth of the throttle valve 15 in a graph format. The horizontal axis of the graph represents the high frequency side control input U H _cmd, and the vertical axis represents the opening θth of the throttle valve 15.

図１０（ｂ）を参照すると、スロットルバルブ１５の開度θthは、高域側制御入力UH_cmdが負の値の場合、高域側制御入力UH_cmdの大きさに応じて単調減少していく。このようなスロットル開度θthの単調減少は、エンジン１の回転数がアイドル回転数を維持できる最小の開度θth_minまで続き、それ以降は最小値θth_minで一定となる。また、高域側制御入力UH_cmdが０以上の場合、スロットルバルブ１５の開度θthは最大値θth_maxで一定となる。 Figure 10 (b), the opening degree θth of the throttle valve 15, when the high frequency side control input U H _cmd is negative, monotonically decreasing in accordance with the magnitude of the high frequency side control input U H _cmd To go. Such a monotonous decrease in the throttle opening θth continues until the minimum opening θth_min at which the engine 1 can maintain the idle rotation speed, and thereafter becomes constant at the minimum value θth_min. When the high frequency side control input U H — cmd is 0 or more, the opening θth of the throttle valve 15 is constant at the maximum value θth_max.

スロットルバルブ１５の制御入力Uthは、スロットルバルブの開度θthに応じて算出される。本実施形態のスロットルバルブ１５は、制御入力が０のとき最大開度θth_maxとなる形式である。従って、スロットルバルブ１５の開度θthが全開（θth_max）のとき制御入力Uthは０と算出され、スロットルバルブ１５の開度θthが閉じ側へ移行するにつれて制御入力Uthは増大していく。   The control input Uth of the throttle valve 15 is calculated according to the opening degree θth of the throttle valve. The throttle valve 15 according to the present embodiment has a maximum opening degree θth_max when the control input is zero. Accordingly, when the opening degree θth of the throttle valve 15 is fully open (θth_max), the control input Uth is calculated as 0, and the control input Uth increases as the opening degree θth of the throttle valve 15 shifts to the closing side.

このように、本実施形態では、電動機付過給機の電動機８と、スロットルバルブ１５を、高域側制御入力UH_cmdの正負に応じて使い分けている。高域側制御入力UH_cmdが正の場合、電動機付き過給機が、コンプレッサの回転を調整することによって、主に過給圧を制御する。一方、高域側制御入力UH_cmdが負の場合、スロットルバルブ１５が、スロットル開度を調整して吸気を絞ることによって、主に過給圧を制御する。このような設定により、電動機付過給機およびスロットルバルブの間の干渉が発生するのを回避することが可能となる。 Thus, in this embodiment, the electric motor 8 of the supercharger with electric motor and the throttle valve 15 are selectively used according to the positive / negative of the high-frequency side control input U H _cmd. When the high-frequency side control input U H _cmd is positive, the supercharger with electric motor mainly controls the supercharging pressure by adjusting the rotation of the compressor. On the other hand, when the high frequency side control input U H _cmd is negative, the throttle valve 15 mainly controls the supercharging pressure by adjusting the throttle opening to throttle the intake air. Such a setting makes it possible to avoid the occurrence of interference between the supercharger with electric motor and the throttle valve.

再び図９に戻り説明を続けると、高域側制御入力UH_cmdは、高域側アクチュエータの制御入力となるのと併せて、低域側コントローラ３２への入力としても用いられる。 Returning to FIG. 9 again and continuing the description, the high-frequency side control input U H — cmd is used as an input to the low-frequency side controller 32 in addition to being a control input for the high-frequency side actuator.

高域制御入力目標値UH_objは、エンジン１の運転状態に応じて設定される。この高域制御入力目標値UH_objは、本実施形態では、通常走行時の場合０であり、加速時はアクセル開度に応じた正の値である。 The high-frequency control input target value U H — obj is set according to the operating state of the engine 1. In the present embodiment, the high-frequency control input target value U H — obj is 0 during normal traveling, and is a positive value corresponding to the accelerator opening during acceleration.

高域制御入力目標値UH_objと高域側制御入力UH_cmdの誤差に基づいて、低域側コントローラ３２は低域側制御入力UL_cmdを算出する。この低域側コントローラ３２は本実施形態ではＰＩ制御器を用い、次式のように低域側制御入力UL_cmdを計算する。

Figure 0004295753
Based on the error between the high frequency control input target value U H — obj and the high frequency control input U H — cmd, the low frequency controller 32 calculates the low frequency control input U L — cmd. In this embodiment, the low frequency side controller 32 uses a PI controller and calculates a low frequency side control input U L _cmd as shown in the following equation.
Figure 0004295753

ここで、KpLは比例ゲイン、ＫILは積分ゲインである。上式より、高域側制御入力UH_cmdが高域制御入力目標値UH_objより大きいほど低域側制御入力UL_cmdが正方向に増大し、高域側制御入力UH_cmdが高域制御入力目標値UH_objより小さいほど低域側制御入力UL_cmdが負方向に増大するように設定されている。 Here, K pL is a proportional gain, and K IL is an integral gain. From the above equation, the higher frequency side control input U H _cmd is greater than the high-frequency control input target value U H _obj lower frequency control input U L _cmd increases in the positive direction, the high high frequency side control input U H _cmd The lower band control input U L _cmd is set to increase in the negative direction as it is smaller than the band control input target value U H _obj.

低域側制御入力UL_cmdは、本実施形態では、ターボチャージャ４のタービン６内の可動ベーン１２の制御入力となる。低域側制御入力UL_cmdの増減は、可動ベーン１２の角度、すなわちノズル開度に対応する。低域側制御入力UL_cmdが正方向に増大すると、可動ベーン１２はノズルを閉じる方向に回転して、タービンの回転数は増加する。また、低域側制御入力UL_cmdが負方向に増大すると、可動ベーン１２はノズルを閉じる方向に回転して、タービンの回転数は減少する。 The low frequency side control input U L _cmd, in this embodiment, the control input of the variable vane 12 of the turbine 6 of the turbocharger 4. Increase or decrease in the low frequency side control input U L _cmd, the angle of the movable vane 12, i.e. corresponding to the nozzle opening. When the low-frequency side control input U L — cmd increases in the positive direction, the movable vane 12 rotates in the direction to close the nozzle, and the turbine speed increases. Further, the low frequency side control input U L _cmd increases in the negative direction, the movable vane 12 is rotated in the direction of closing the nozzle, the rotation speed of the turbine is reduced.

図１１および図１２は、本発明の第３および第４の実施形態の過給圧制御装置による電動機８、スロットルバルブ１５、およびＶＧＴの協調制御のフローチャートである。なお、以下の説明で用いるｋは今回値を表す。また、ｋ−１は1ステップ前の前回値である。   11 and 12 are flowcharts of cooperative control of the electric motor 8, the throttle valve 15, and the VGT by the supercharging pressure control device of the third and fourth embodiments of the present invention. Note that k used in the following description represents the current value. Further, k−1 is the previous value one step before.

ステップＳ２０１において、車両の運転状態に応じて目標過給圧Pb_obj(k)を決定する。目標過給圧は、たとえばエンジン速度とエンジントルク（負荷）により作成されたマップを検索して決定される。   In step S201, the target boost pressure Pb_obj (k) is determined according to the driving state of the vehicle. The target boost pressure is determined, for example, by searching a map created based on engine speed and engine torque (load).

ステップＳ２０２において、過給圧センサ９から吸気管２内の実過給圧Pb_act(k)を検出する。   In step S202, the actual boost pressure Pb_act (k) in the intake pipe 2 is detected from the boost pressure sensor 9.

ステップＳ２０３において、目標過給圧から実過給圧を減算して高域側コントローラ３１の制御誤差EH(k)を演算する。演算は次式のとおりである。 In step S203, a control error E H (k) of the high frequency side controller 31 is calculated by subtracting the actual boost pressure from the target boost pressure. The calculation is as follows.

EH (k) = Pb_obj(k) − Pb_act(k)
ステップＳ１０４において、制御誤差EH (k)の積分値ＳEH (k)を演算する。演算は次式の通りである。ここで、ｈはサンプリング時間を表す。 E H (k) = Pb_obj (k) − Pb_act (k)
In step S104, it computes the integral value SE H of the control error E H (k) a (k). The calculation is as follows. Here, h represents a sampling time.

SEH (k) = SEH (k-1) + h*EH (k)
ステップＳ２０５において、高域側コントローラ３１で高域側制御入力UH_cmd (k)を決定する。本実施形態において、高域側コントローラ３１はＰＩ制御器であるので、次式のように高域側制御入力UH_cmd (k)が計算される。 SE H (k) = SE H (k-1) + h * E H (k)
In step S205, the high frequency side controller 31 determines the high frequency side control input U H — cmd (k). In the present embodiment, since the high band side controller 31 is a PI controller, the high band side control input U H — cmd (k) is calculated as follows.

UH_cmd (k) = KpH*Eeb(k) + KiH*SEeb(k)
ここで、KpHは高域側コントローラ３１の比例ゲインであり、KiHは高域側コントローラ３１の積分ゲインを表す。この高域側制御入力UH_cmd (k)は、ターボチャージャ４内の電動機８およびスロットルバルブ１５への制御入力として用いられると併せて、低域側コントローラ３２への入力としても用いられる。 U H _cmd (k) = K pH * Eeb (k) + K iH * SEeb (k)
Here, K pH is a proportional gain of the high frequency controller 31, and KiH represents an integral gain of the high frequency controller 31. The high frequency side control input U H — cmd (k) is used as a control input to the electric motor 8 and the throttle valve 15 in the turbocharger 4 and also used as an input to the low frequency side controller 32.

ステップＳ２０６において、高域制御入力目標値UH_obj (k)を決定する。高域制御入力目標値UH_objは、図１２に示すサブルーチンを用いて、車両の運転状態によって決定される。 In step S206, a high frequency control input target value U H — obj (k) is determined. The high frequency control input target value U H — obj is determined by the driving state of the vehicle using the subroutine shown in FIG.

電動機入力目標値を決定するサブルーチンでは、まずステップＳ２０７において、エンジンの運転状態（例えばエンジン回転数）に応じて要求トルクTq_dmdが求められる。そして、この要求トルクTq_dmdが所定の加速判断トルクTq_accと比較される。要求トルクTq_dmdが加速判断トルクTq_accより小さい場合、車両は通常運転中と判定され、ステップＳ２０８へ進む。一方、要求トルクTq_dmdが加速判断トルクTq_accより大きい場合、車両は加速運転中と判定され、ステップＳ２０９へ進む。   In the subroutine for determining the motor input target value, first, in step S207, the required torque Tq_dmd is obtained according to the engine operating state (for example, the engine speed). Then, this required torque Tq_dmd is compared with a predetermined acceleration judgment torque Tq_acc. If the required torque Tq_dmd is smaller than the acceleration determination torque Tq_acc, it is determined that the vehicle is in normal operation, and the process proceeds to step S208. On the other hand, when the required torque Tq_dmd is larger than the acceleration determination torque Tq_acc, it is determined that the vehicle is in an acceleration operation, and the process proceeds to step S209.

ステップＳ２０８において、高域制御入力目標値UH_obj (k)が０と設定される。そしてメインルーチンへ戻り、ステップＳ２１１へ進む。 In step S208, the high frequency control input target value U H — obj (k) is set to zero. Then, the process returns to the main routine and proceeds to step S211.

ステップＳ２０９において、ＳＯＣ（state of charge：バッテリ充電状態）が所定値以上であるかがチェックされる。ＳＯＣが所定値以上の場合、ステップＳ２１０に進み、高域制御入力目標値UH_obj (k)は、アクセル開度に応じた正の値UH_accと設定されてメインルーチンへ戻る。ＳＯＣが所定値以下の場合、バッテリの電力消費を抑えるために、エネルギー消費の大きい電動機の駆動を少なくするため高域制御入力目標値UH_obj (k)が０と設定される。 In step S209, it is checked whether the SOC (state of charge) is equal to or greater than a predetermined value. When the SOC is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S210, where the high-frequency control input target value U H — obj (k) is set to a positive value U H — acc according to the accelerator opening, and the process returns to the main routine. When the SOC is equal to or lower than a predetermined value, the high-frequency control input target value U H — obj (k) is set to 0 in order to reduce the drive of the motor that consumes a large amount of energy in order to suppress the power consumption of the battery.

図１１のメインルーチンへ戻り、ステップＳ２１１において、高域制御入力分配器３３で、高域側制御入力UH_cmd (k)に応じた電動機８の制御入力Ueb(k)およびスロットルバルブ１５の制御入力Uth(k)を決定する。高域制御入力分配器３３は、例えば図１０に示したような電動機８およびスロットルバルブ１５のそれぞれに対応する制御入力分配テーブルを備えており、これらのテーブルを用いて高域側制御入力UH_cmd (k)に応じた各制御入力を決定する。 Returning to the main routine of FIG. 11, in step S211, the high frequency control input distributor 33 controls the control input Ueb (k) of the motor 8 and the throttle valve 15 according to the high frequency control input U H — cmd (k). Determine the input Uth (k). The high frequency control input distributor 33 includes a control input distribution table corresponding to each of the electric motor 8 and the throttle valve 15 as shown in FIG. 10, for example, and the high frequency side control input U H is used using these tables. Determine each control input according to _cmd (k).

ステップＳ２１２において、サブルーチンで決定された高域制御入力目標値UH_obj (k)を高域側制御入力UH_cmd (k)から減算して低域側コントローラ３２の制御誤差EL(k)を演算する。演算は次式のとおりである。 In step S212, the control error E L (k) of the low frequency controller 32 is obtained by subtracting the high frequency control input target value U H — obj (k) determined in the subroutine from the high frequency control input U H — cmd (k). Is calculated. The calculation is as follows.

EL (k) = UH_cmd (k) −UH_obj (k)
ステップＳ２１３において、制御誤差EL (k)の積分値ＳEL (k)を演算する。演算は次式の通りである。ここで、ｈはサンプリング時間を表す。 E L (k) = U H _cmd (k) −U H _obj (k)
In step S213, it computes the integral value SE L of control error E L (k) a (k). The calculation is as follows. Here, h represents a sampling time.

SEL (k) = SEL (k-1) + h*EL (k)
ステップＳ２１４において、低域側コントローラ３２で低域側制御入力UL_cmd (k)を決定する。本実施形態において、低域側コントローラ３２はＰＩ制御器であるので、次式のように低域側制御入力UL_cmd (k)が計算される。 SE L (k) = SE L (k-1) + h * E L (k)
In step S214, the determining at the low-band-side controller 32 the low frequency side control input U L _cmd (k). In the present embodiment, the low-side controller 32 are the PI controller, the low-side control input U L _cmd (k) is calculated as follows.

UL_cmd (k) = KpL*Etb(k) + KiL*SEtb(k)
ここで、KpLは低域側コントローラ３２の比例ゲインであり、KiLは低域側コントローラ３２の積分ゲインを表す。この低域側制御入力UL_cmd (k)は、ターボチャージャ４のタービン６内の可動ベーン１２へと入力される。 U L _cmd (k) = K pL * Etb (k) + K iL * SEtb (k)
Here, K pL is a proportional gain of the low frequency side controller 32, and K iL represents an integral gain of the low frequency side controller 32. The low frequency side control input U L — cmd (k) is input to the movable vane 12 in the turbine 6 of the turbocharger 4.

本発明の第1の実施形態による内燃機関、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an internal combustion engine, a turbocharger, and a control device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態による内燃機関、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an internal combustion engine, a turbocharger, and a control device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第１および第２の実施形態による過給圧制御装置のブロック線図である。It is a block diagram of the supercharging pressure control apparatus by the 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第１および第２の実施形態による過給圧制御装置にステップ状の目標過給圧を入力した場合の電動機入力要求値、ＶＧＴ入力要求値、および実過給圧の挙動を示すグラフである。The graph which shows the behavior of the motor input request value, the VGT input request value, and the actual supercharging pressure when the stepwise target supercharging pressure is input to the supercharging pressure control device according to the first and second embodiments of the present invention. It is. 本発明の第１および第２の実施形態による過給圧制御装置における電動機とＶＧＴの協調制御のフローチャートである。It is a flowchart of the cooperative control of the electric motor and VGT in the supercharging pressure control apparatus by the 1st and 2nd embodiment of this invention. 図５のフローチャート内の電動機入力目標値を決定するサブルーチンである。6 is a subroutine for determining a motor input target value in the flowchart of FIG. 5. 本発明の第３の実施形態による内燃機関、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。It is a block diagram of the internal combustion engine, turbocharger, and control apparatus by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態による内燃機関、ターボチャージャ、および制御装置の構成図である。It is a block diagram of the internal combustion engine, turbocharger, and control apparatus by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第３および第４の実施形態による過給圧制御装置のブロック線図である。It is a block diagram of the supercharging pressure control apparatus by the 3rd and 4th embodiment of this invention. 高域制御入力分配器の備える制御入力分配テーブルを示す図である。It is a figure which shows the control input distribution table with which a high region control input distributor is provided. 本発明の第３および第４の実施形態による過給圧制御装置における電動機とＶＧＴの協調制御のフローチャートである。It is a flowchart of the cooperative control of the electric motor and VGT in the supercharging pressure control apparatus by the 3rd and 4th embodiment of this invention. 図１１のフローチャート内の電動機入力目標値を決定するサブルーチンである。12 is a subroutine for determining a motor input target value in the flowchart of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 内燃機関
２ 吸気管
３ 排気管
４ ターボチャージャ
５ コンプレッサ
６ タービン
７ 回転軸
８ 電動機
９ 過給圧センサ
１０ ウェイストゲートバルブ
１１ ＥＣＵ
１２ 可動ベーン
１３ 電動コンプレッサ
１５ スロットルバルブ
２１ 電動機コントローラ
２２ ＶＧＴコントローラ
３１ 高域側コントローラ
３２ 低域側コントローラ
３３ 高域制御入力分配器

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake pipe 3 Exhaust pipe 4 Turbocharger 5 Compressor 6 Turbine 7 Rotating shaft 8 Electric motor 9 Supercharging pressure sensor 10 Wastegate valve 11 ECU
12 Movable vane 13 Electric compressor 15 Throttle valve 21 Motor controller 22 VGT controller 31 High frequency side controller 32 Low frequency side controller 33 High frequency control input distributor

Claims (6)

内燃機関の過給圧制御装置であって、
電動機を用いて過給圧を制御する第1過給圧制御手段と、
前記第1過給圧制御手段以外の手法により過給圧を制御する第2過給圧制御手段と、
実過給圧を検出する過給圧検出手段と、
目標過給圧を求める目標過給圧決定手段と、
前記実過給圧を前記目標過給圧に近づけるように、前記第1過給圧制御手段への制御入力である第1制御要求値を算出する第1制御要求値算出手段と、
前記第1制御要求値の目標値を求める第1目標値決定手段と、
前記第1制御要求値を前記第1目標値に近づけるように、前記第2過給圧制御手段への制御入力である第2制御要求値を算出する第2制御要求値算出手段と、
を有する過給圧制御装置。 A supercharging pressure control device for an internal combustion engine,
First supercharging pressure control means for controlling the supercharging pressure using an electric motor;
Second boost pressure control means for controlling the boost pressure by a method other than the first boost pressure control means;
Supercharging pressure detecting means for detecting the actual supercharging pressure;
A target boost pressure determining means for obtaining a target boost pressure;
First control request value calculation means for calculating a first control request value that is a control input to the first boost pressure control means so that the actual boost pressure approaches the target boost pressure;
First target value determining means for determining a target value of the first control request value;
Second control request value calculation means for calculating a second control request value that is a control input to the second supercharging pressure control means so that the first control request value approaches the first target value;
A supercharging pressure control device. 通常運転時には、前記第1目標値は０に設定され、前記第2制御要求値は前記第1制御要求値が０に収束するように過給圧を制御する、請求項１に記載の過給圧制御装置。   2. The supercharging according to claim 1, wherein during normal operation, the first target value is set to 0, and the second control request value controls a supercharging pressure so that the first control request value converges to 0. Pressure control device. 加速時には、前記第1目標値は所定値に設定され、前記第2過給圧制御手段は前記第1制御要求値が所定値に収束するように過給圧を制御する、請求項１に記載の過給圧制御装置。   2. The acceleration control device according to claim 1, wherein at the time of acceleration, the first target value is set to a predetermined value, and the second supercharging pressure control unit controls the supercharging pressure so that the first control request value converges to the predetermined value. Supercharging pressure control device. 前記電動機を駆動するためのバッテリをさらに有し、該バッテリの充電状態が所定値以下の場合、第1過給圧制御手段による制御を停止する、請求項１に記載の過給圧制御装置。   The supercharging pressure control device according to claim 1, further comprising a battery for driving the electric motor, wherein the control by the first supercharging pressure control means is stopped when the state of charge of the battery is not more than a predetermined value. 前記第1過給圧制御手段は、電動機付過給機とスロットルバルブとを含み、
前記実過給圧が前記目標過給圧よりも低い場合には、該実過給圧および該目標過給圧の差分が大きい程該電動機付過給機への制御入力を増加させて該実過給圧を増加させ、
該実過給圧が該目標過給圧よりも高い場合には、該差分が大きい程該スロットルバルブの開度を閉じ側に設定させて該実過給圧を減少させる、
請求項１に記載の過給圧制御装置。 The first supercharging pressure control means includes a supercharger with a motor and a throttle valve,
When the actual supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the control input to the supercharger with electric motor is increased as the difference between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure increases. Increase the boost pressure,
When the actual supercharging pressure is higher than the target supercharging pressure, the larger the difference is, the closer the throttle valve opening is set to the close side, and the actual supercharging pressure is reduced.
The supercharging pressure control device according to claim 1. 前記第1過給圧制御手段は、電動機付過給機とスロットルバルブとを含み、
前記実過給圧が前記目標過給圧よりも低い場合には、該実過給圧および該目標過給圧の差分が大きい程該電動機付過給機への制御入力を増加させると共に、該スロットルバルブの開度を全開近傍に設定して、該実過給圧を増加させ、
該実過給圧が該目標過給圧よりも高い場合には、該差分が大きい程該スロットルバルブの開度を閉じ側に設定すると共に、該電動機付過給機への制御入力は所定の最小値近傍に設定して、該実過給圧を減少させる、
請求項１に記載の過給圧制御装置。

The first supercharging pressure control means includes a supercharger with a motor and a throttle valve,
When the actual supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the greater the difference between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure, the more the control input to the supercharger with motor is increased, and Set the throttle valve opening in the vicinity of full open, increase the actual boost pressure,
When the actual supercharging pressure is higher than the target supercharging pressure, the larger the difference is, the more the throttle valve opening is set to the closed side, and the control input to the motor-equipped supercharger is a predetermined value. Set near the minimum value to reduce the actual boost pressure,
The supercharging pressure control device according to claim 1.

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