JP4561686B2 - Control device for an internal combustion engine with a supercharger - Google Patents

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Description

本発明は、ターボチャージャ等の過給機を備えた内燃機関に適用され、過給機に対する動力アシストを行う制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that is applied to an internal combustion engine having a supercharger such as a turbocharger and performs power assist for the supercharger.

排気動力を用いて吸入空気を過給する過給機としてターボチャージャが一般に知られている。近年では、ターボチャージャの回転軸に電動機等を取り付け、内燃機関の運転状態に応じてターボチャージャの動力をアシストする電動ターボチャージャが開発されている。この場合、電動機等による動力アシストを実施することで、ターボチャージャの過給が助勢され過給効果が向上する。また、この他に過給効果を向上させる方法として、吸気通路においてターボチャージャの上流側又は下流側に設けられ電動機等により作動する補助コンプレッサが開発されている。そして、これらターボチャージャの動力をアシストする動力アシスト装置の制御方法が提案されている。   A turbocharger is generally known as a supercharger that supercharges intake air using exhaust power. In recent years, an electric turbocharger has been developed that attaches an electric motor or the like to the rotating shaft of a turbocharger and assists the power of the turbocharger according to the operating state of the internal combustion engine. In this case, by performing power assist with an electric motor or the like, supercharging of the turbocharger is assisted and the supercharging effect is improved. As another method for improving the supercharging effect, an auxiliary compressor that is provided upstream or downstream of the turbocharger in the intake passage and is operated by an electric motor or the like has been developed. And the control method of the power assistance apparatus which assists the power of these turbochargers is proposed.

例えば特許文献１では、運転者による加速要求としてアクセルペダルの開度の変化に着目し、アクセルペダルの開度が変化している間にその変化態様に応じて電動機の通電量（アシスト動力）を補正している。かかる補正により、急に加速したい場合にアクセルペダルが一気に操作されたり、徐々に加速したい場合に緩やかにアクセルペダルに操作されるといったアクセルペダルの操作の緩急が電動機の通電量に反映される。しかしながら、実際の過給圧などの各種挙動は目標値に対して遅れを伴って変化するため、アクセル開度の変化が定常状態になっても実際の過給圧は目標とする過給圧に達していない場合がある。このため、特許文献１のようにアクセル開度が変化している間のみアシスト量を補正する構成では、運転者の加速要求が適正に反映されないおそれがあった。そして、実際の過給圧は目標とする過給圧に達していない場合にアシスト量の補正が終了すると、その目標とする過給圧が変化に起因してトルク変動が生じるおそれがあった。
特開平１１−２８０５１０号公報 For example, in Patent Document 1, attention is paid to the change in the opening degree of the accelerator pedal as an acceleration request by the driver, and the energization amount (assist power) of the motor is changed according to the change mode while the opening degree of the accelerator pedal is changing. It has been corrected. With this correction, the acceleration / deceleration of the operation of the accelerator pedal, such as when the accelerator pedal is suddenly operated or when the accelerator pedal is gradually accelerated, is reflected in the energization amount of the motor. However, since various behaviors such as actual supercharging pressure change with a delay with respect to the target value, the actual supercharging pressure becomes the target supercharging pressure even if the change in the accelerator opening reaches a steady state. It may not be reached. For this reason, there is a possibility that the driver's acceleration request may not be appropriately reflected in the configuration in which the assist amount is corrected only while the accelerator opening is changing as in Patent Document 1. Then, when the correction of the assist amount is completed when the actual supercharging pressure does not reach the target supercharging pressure, there is a possibility that torque fluctuation may occur due to the change in the target supercharging pressure.
JP-A-11-280510

本発明の目的は、過給機の動力をアシストする動力アシスト装置を備えた内燃機関において、運転者の加速要求を適正に反映して内燃機関の出力を制御することのできる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することである。   An object of the present invention is an internal combustion engine equipped with a supercharger capable of appropriately reflecting the driver's acceleration request and controlling the output of the internal combustion engine in an internal combustion engine provided with a power assist device for assisting the power of the supercharger. It is to provide an engine control device.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

本発明の過給機付き内燃機関の制御装置は、前提として、排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され同過給機の動力をアシストする動力アシスト装置とを有する内燃機関に適用される。ここで、動力アシスト装置とは、過給機に取り付けられ過給機の動力を直接アシストする装置や、吸気通路において過給機の上流側若しくは下流側に設けられ過給機の動力を間接アシストする装置が含まれる。そして、運転者のアクセル操作に対応する目標トルクを基に内燃機関の出力トルクを調整するとともに、そのトルク制御に際し、目標トルクに応じた前記過給機の目標動力と同過給機の実動力とに基づいて動力アシスト装置による動力アシストを実施する。   The control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to the present invention is premised on a supercharger that supercharges intake air by exhaust power and a power assist that is operated by power other than exhaust power and assists the power of the supercharger. The present invention is applied to an internal combustion engine having a device. Here, the power assist device is a device that is attached to the supercharger and directly assists the power of the supercharger, or indirectly assists the power of the supercharger provided upstream or downstream of the supercharger in the intake passage. Device to be included. And while adjusting the output torque of an internal combustion engine based on the target torque corresponding to a driver | operator's accelerator operation, in the torque control, the target power of the said supercharger according to the target torque, and the actual power of the same supercharger Based on the above, power assist by the power assist device is performed.

請求項１に記載の発明では、運転者のアクセル操作による加速要求時に、そのアクセル操作量に基づいて加速要求パラメータを算出する。そして、加速開始後、動力アシストによるトルク増加が可能である期間において、加速要求パラメータに基づいて目標トルクを増側に修正してトルク制御を実施する。   According to the first aspect of the present invention, the acceleration request parameter is calculated based on the accelerator operation amount when the driver requests acceleration due to the accelerator operation. Then, after the start of acceleration, during a period in which the torque can be increased by power assist, the target torque is corrected to the increased side based on the acceleration request parameter, and torque control is performed.

従来例（前記特許文献１）では、アクセル操作の変化時にのみ、そのアクセル操作の変化態様に応じた目標トルク（アシスト動力）の補正を行っていた。そのため、アクセル操作の変化が定常状態になった場合に目標トルクが変化することにより出力トルクの変動が生じるおそれがあった。   In the conventional example (Patent Document 1), only when the accelerator operation is changed, the target torque (assist power) is corrected according to the change mode of the accelerator operation. Therefore, when the change in the accelerator operation becomes a steady state, there is a possibility that the output torque varies due to the change in the target torque.

この点、本発明によれば、目標トルクを増側に修正したトルク制御が動力アシストによるトルク増加が可能である期間において実施される。すなわち、アクセル操作の変化が定常状態になった後も、加速要求時のアクセル操作量に基づく加速要求パラメータに従い目標トルクを増側に修正したトルク制御が継続的に実施される。これにより、従来例のようにアクセル操作の変化が定常状態になった時に出力トルクの変動が生じることがなく、運転者の加速要求を適正に反映したトルク制御が実施される。また、加速開始後に目標トルクが増側に修正されてトルク制御が実施されるため、加速初期の加速性が高められる。   In this regard, according to the present invention, the torque control in which the target torque is corrected to the increase side is performed in a period in which the torque can be increased by the power assist. That is, even after the change of the accelerator operation becomes a steady state, the torque control in which the target torque is corrected to the increase side according to the acceleration request parameter based on the accelerator operation amount at the time of the acceleration request is continuously performed. Thus, unlike the conventional example, when the change in the accelerator operation becomes a steady state, the output torque does not fluctuate, and the torque control appropriately reflecting the driver's acceleration request is performed. Further, since the target torque is corrected to the increasing side after the start of acceleration and the torque control is performed, the acceleration performance in the initial stage of acceleration is improved.

さらに、請求項１に記載の発明では、アクセル操作量の単位時間あたりの変化量を算出する手段を備え、その単位時間あたりの変化量の最大値を加速要求パラメータとして算出する。 Furthermore, the invention according to claim 1 includes means for calculating a change amount of the accelerator operation amount per unit time, and calculates a maximum value of the change amount per unit time as the acceleration request parameter.

すなわち、アクセル操作量に基づく加速要求パラメータとしてアクセル操作量の単位時間あたりの変化量を求めることにより、運転者のアクセル操作の緩急が定量化される。そして、アクセル操作量は逐次変化するものの、単位時間あたりの変化量の最大値が加速要求パラメータとして算出されることにより、運転者の加速要求としてアクセル操作が最も急に行われた時の単位時間あたりの変化量を知ることができる。これらにより、運転者の加速要求を適正に反映したトルク制御が実施されるため、良好なドライビングフィーリングが得られる。   That is, by determining the amount of change in the accelerator operation amount per unit time as an acceleration request parameter based on the accelerator operation amount, the driver's acceleration operation is quantified. Although the accelerator operation amount changes sequentially, the maximum value of the change amount per unit time is calculated as the acceleration request parameter, so that the unit time when the accelerator operation is most rapidly performed as the driver's acceleration request is calculated. You can know the amount of change. As a result, torque control that appropriately reflects the driver's acceleration request is performed, so that a good driving feeling can be obtained.

請求項２に記載の発明では、動力アシストによるトルク増加可能量を算出し、加速要求パラメータに基づいてトルク増加可能量をトルク制御に反映させることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that a torque increase possible amount by power assist is calculated and the torque increase possible amount is reflected in torque control based on an acceleration request parameter.

すなわち、目標トルクを増側に修正したトルク制御では、動力アシストによるトルク増加可能量が反映されることにより、加速初期の加速性が高められる。また、そのトルク増加可能量は加速要求パラメータに基づいて反映されるため、運転者の加速要求に応じたトルク制御が実施される。   That is, in the torque control in which the target torque is corrected to the increase side, the acceleration capability at the initial stage of acceleration is enhanced by reflecting the possible torque increase amount by the power assist. Further, since the torque increase possible amount is reflected based on the acceleration request parameter, torque control is performed according to the driver's acceleration request.

ここで、トルク増加可能量の反映の仕方は次のようにすると良い。すなわち、加速要求パラメータが比較的小さい場合には、速やかな加速が求められていないため、動力アシストによるトルク増加を図る必要が無い。したがって、加速要求パラメータが比較的小さい場合には、トルク増加可能分の反映量を少なくすると良い。一方で、加速要求パラメータが所定以上である場合には、速やかな加速が求められているため、トルク増加可能分の反映量を多くすると良い。かかるようにして目標トルクを算出することにより、運転者の加速要求を目標トルクに好適に反映することができる。   Here, the method of reflecting the possible increase in torque is preferably as follows. That is, when the acceleration request parameter is relatively small, since rapid acceleration is not required, it is not necessary to increase torque by power assist. Therefore, when the acceleration request parameter is relatively small, it is preferable to reduce the reflection amount for the torque increase possible. On the other hand, when the acceleration request parameter is equal to or greater than a predetermined value, prompt acceleration is required, and therefore, the amount of reflected torque can be increased. By calculating the target torque in this manner, the driver's acceleration request can be suitably reflected in the target torque.

請求項３に記載の発明では、アクセル操作量の変化が比較的大きい場合に、加速要求パラメータをアクセル急操作であることを表すパラメータ値とする。そして、加速要求パラメータがアクセル急操作であることを表すパラメータ値である場合に、動力アシスト装置による最大アシスト量に相当するトルク増加可能量をトルク制御に反映させる。 According to the third aspect of the present invention, when the change in the accelerator operation amount is relatively large, the acceleration request parameter is set to a parameter value indicating that the accelerator is suddenly operated. When the acceleration request parameter is a parameter value indicating that the accelerator is suddenly operated, a torque increase possible amount corresponding to the maximum assist amount by the power assist device is reflected in the torque control.

上記構成によれば、加速時のアクセル操作が比較的急に行われた場合、つまり急加速が要求された場合に、動力アシスト装置による動力アシストが最大に行われ、内燃機関の出力トルクとして最大トルクが得られる。したがって、運転者が所望とする加速が実現され、良好なドライビングフィーリングが得られる。   According to the above configuration, when the accelerator operation at the time of acceleration is performed relatively suddenly, that is, when sudden acceleration is requested, the power assist by the power assist device is maximized and the output torque of the internal combustion engine is maximized. Torque is obtained. Therefore, the acceleration desired by the driver is realized, and a good driving feeling is obtained.

請求項４に記載の発明では、動力アシストによるトルク増加が可能である期間が終了したか否かを判定する手段と、同トルク増加が可能である期間が終了した時点で目標トルクを増側に修正したトルク制御の実施を終了させる。 In the invention according to claim 4 , the means for determining whether or not the period during which the torque increase by power assist is possible has ended, and the target torque is increased when the period during which the torque increase is possible has ended. The execution of the corrected torque control is terminated.

上記構成によれば、トルク増加が可能である期間が終了するまで、目標トルクを増側に修正してトルク制御が継続して実施される。したがって、目標トルクを増側に修正したトルク制御が終了する際に、出力トルクの変動が生じることが回避される。   According to the above configuration, the torque control is continuously performed with the target torque corrected to the increasing side until the period during which the torque can be increased is completed. Therefore, it is avoided that the output torque fluctuates when the torque control with the target torque corrected to the increase side is completed.

請求項５に記載の発明では、目標トルクを増側に修正したトルク制御の終了時に、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させる。 According to the fifth aspect of the present invention, at the end of the torque control in which the target torque is corrected to the increase side, the increase correction amount of the target torque is gradually decreased.

目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることにより、その目標トルクを修正したトルク制御の終了前後における出力トルクの変化が滑らかになる。したがって、良好なドライビングフィーリングが確保される。   By gradually decreasing the increase correction amount of the target torque, the change in the output torque before and after the end of the torque control in which the target torque is corrected becomes smooth. Therefore, a good driving feeling is ensured.

加速要求パラメータの減少の仕方としては、請求項２を含む発明において、算出したトルク増加可能分が所定位置以下になった場合に、そのトルク増加可能分に応じて加速要求パラメータを減少させるようにすると良い。加速に伴って機関回転速度が上昇するにつれトルク増加可能分は次第に減少するため、そのトルク増加可能分に応じて加速要求パラメータを減少させることにより、加速要求パラメータを徐々に減少させることができる。 As a method of decreasing the acceleration request parameter, in the invention including claim 2 , when the calculated torque increase possible amount becomes equal to or less than a predetermined position, the acceleration request parameter is decreased according to the torque increase possible amount. Good. As the engine rotation speed increases with acceleration, the torque increaseable portion gradually decreases. Therefore, the acceleration request parameter can be gradually decreased by decreasing the acceleration request parameter according to the torque increaseable portion.

また、加速要求パラメータの減少の仕方としては、加速開始後の経過時間が所定以上になった場合に、その経過時間に応じて加速要求パラメータを減少させるようにしても良い。加速開始後には時間の経過とともに機関回転速度が上昇してトルク増加可能分が次第に減少するため、かかる構成においても加速要求パラメータを徐々に減少させることができる。   Further, as a method of decreasing the acceleration request parameter, when the elapsed time after the start of acceleration becomes a predetermined time or more, the acceleration request parameter may be decreased according to the elapsed time. After the acceleration starts, the engine rotational speed increases with time, and the amount of increase in torque gradually decreases. Therefore, even in such a configuration, the acceleration request parameter can be gradually decreased.

請求項６に記載の発明では、トルク増加が可能である期間内において、動力アシスト装置による動力アシストを中止する場合に、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the power assist by the power assist device is stopped within a period in which the torque can be increased, the increase correction amount of the target torque is gradually decreased.

排気動力以外の動力を利用して作動する動力アシスト装置は、その動力源の性能に依存して種々の制約を受ける。特に電動機により作動する動力アシスト装置においては、電動機の駆動に伴って熱を生じ、かかる発熱により温度が上昇すると駆動性能の劣化等が生じるため、駆動中止条件として電動機の上限温度や連続使用の制限時間などが設けられている。ここで、かかるような駆動中止条件が成立して動力アシストを中止する際に、加速時のトルク制御を中止すると、出力トルクの変動が生じてしまう。そこで、かかるような駆動中止条件が成立して動力アシストを中止する場合には、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させてトルク制御を実施すると良い。これにより、加速時のトルク制御を終了するのに際して出力トルクの変化が滑らかになるため、出力トルクの変動を抑制することができる。   A power assist device that operates using power other than exhaust power is subject to various restrictions depending on the performance of the power source. In particular, in a power assist device operated by an electric motor, heat is generated when the electric motor is driven, and when the temperature rises due to such heat generation, the driving performance deteriorates. Time is provided. Here, when such a drive stop condition is satisfied and the power assist is stopped, if the torque control during acceleration is stopped, the output torque fluctuates. Therefore, when such a driving stop condition is satisfied and the power assist is stopped, it is preferable to gradually decrease the target side torque increase correction amount and execute the torque control. As a result, the change in the output torque becomes smooth when the torque control at the time of acceleration is finished, so that fluctuations in the output torque can be suppressed.

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには過給機として電動アシスト式のターボチャージャ（以下、電動ターボチャージャとも言う）が設けられている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an engine control system is constructed for an in-vehicle multi-cylinder gasoline engine that is an internal combustion engine, and an electric assist type turbocharger (hereinafter referred to as an electric turbocharger) is used as a supercharger for the engine of the control system. Also called charger). First, an overall schematic configuration diagram of the engine control system will be described with reference to FIG.

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節される空気量調整手段としてのスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルアクチュエータ１５には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが内蔵されている。スロットルバルブ１４の上流側には、スロットル上流側の圧力（後述するターボチャージャによる過給圧）を検出する過給圧センサ１２と、スロットル上流側の吸気温を検出する吸気温センサ１３とが設けられている。   In the engine 10 shown in FIG. 1, the intake pipe 11 is provided with a throttle valve 14 as an air amount adjusting means whose opening is adjusted by a throttle actuator 15 such as a DC motor. The throttle actuator 15 incorporates a throttle opening sensor for detecting the throttle opening. An upstream side of the throttle valve 14 is provided with a boost pressure sensor 12 for detecting the pressure upstream of the throttle (a boost pressure by a turbocharger described later), and an intake air temperature sensor 13 for detecting the intake air temperature upstream of the throttle. It has been.

スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６にはスロットル下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ１７（吸気管圧力検出手段）が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。   A surge tank 16 is provided on the downstream side of the throttle valve 14, and the surge tank 16 is provided with an intake pressure sensor 17 (intake pipe pressure detecting means) for detecting the intake pressure on the downstream side of the throttle. The surge tank 16 is connected to an intake manifold 18 that introduces air into each cylinder of the engine 10. In the intake manifold 18, an electromagnetically driven fuel injection that injects fuel near the intake port of each cylinder. A valve 19 is attached.

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。   An intake valve 21 and an exhaust valve 22 are respectively provided in the intake port and the exhaust port of the engine 10, and an air / fuel mixture is introduced into the combustion chamber 23 by the opening operation of the intake valve 21, and the exhaust valve 22. By the opening operation, the exhaust gas after combustion is discharged to the exhaust pipe 24. A spark plug 25 is attached to the cylinder head of the engine 10 for each cylinder, and a high voltage is applied to the spark plug 25 at a desired ignition timing through an ignition device (not shown) including an ignition coil. By applying this high voltage, a spark discharge is generated between the opposing electrodes of each spark plug 25, and the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 23 is ignited and used for combustion.

エンジン１０のシリンダブロックには、エンジン１０の回転に伴い所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２６が取り付けられている。   A crank angle sensor 26 that outputs a rectangular crank angle signal is attached to the cylinder block of the engine 10 at every predetermined crank angle (for example, at a cycle of 30 ° CA) as the engine 10 rotates.

吸気管１１と排気管２４との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ３１と、排気管２４に設けられたタービンホイール３２とを有し、それらがシャフト３３にて連結されている。また、シャフト３３には、動力アシスト装置としてのモータ（電動機）３４が設けられており、モータ３４はバッテリ（図示せず）から供給される電力により作動しシャフト３３の回転をアシストする。モータ３４には、モータ温度を検出するための温度センサ３５が設けられている。   A turbocharger 30 is disposed between the intake pipe 11 and the exhaust pipe 24. The turbocharger 30 has a compressor impeller 31 provided in the intake pipe 11 and a turbine wheel 32 provided in the exhaust pipe 24, and these are connected by a shaft 33. The shaft 33 is provided with a motor (electric motor) 34 as a power assist device, and the motor 34 is operated by electric power supplied from a battery (not shown) to assist the rotation of the shaft 33. The motor 34 is provided with a temperature sensor 35 for detecting the motor temperature.

ターボチャージャ３０では、排気管２４を流れる排気によってタービンホイール３２が回転し、その回転力がシャフト３３を介してコンプレッサインペラ３１に伝達される。そして、コンプレッサインペラ３１により、吸気管１１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。ターボチャージャ３０にて過給された空気は、インタークーラ３７によって冷却された後、その下流側に給送される。インタークーラ３７によって吸入空気が冷却されることで、吸入空気の充填効率が高められる。   In the turbocharger 30, the turbine wheel 32 is rotated by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 24, and the rotational force is transmitted to the compressor impeller 31 via the shaft 33. The intake air flowing through the intake pipe 11 is compressed by the compressor impeller 31 to perform supercharging. The air supercharged by the turbocharger 30 is cooled by the intercooler 37 and then fed downstream. As the intake air is cooled by the intercooler 37, the charging efficiency of the intake air is increased.

吸気管１１の最上流部には図示しないエアクリーナが設けられ、このエアクリーナの下流側には吸入空気量を検出するエアフロメータ４１が設けられている。その他、本制御システムでは、アクセルペダルの踏み込み開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４３や、大気圧を検出する大気圧センサ４４が設けられている。   An air cleaner (not shown) is provided at the most upstream portion of the intake pipe 11, and an air flow meter 41 for detecting the intake air amount is provided downstream of the air cleaner. In addition, the present control system is provided with an accelerator opening sensor 43 that detects the depression degree of the accelerator pedal (accelerator opening) and an atmospheric pressure sensor 44 that detects atmospheric pressure.

エンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、エンジンＥＣＵ５０には、前述した各種センサから各々検出信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ５０は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算し、燃料噴射弁１９や点火プラグ２５の駆動を制御する。   As is well known, the engine ECU (electronic control unit) 50 is mainly composed of a microcomputer composed of a CPU, ROM, RAM, etc., and executes various control programs stored in the ROM, so that the engine operating state in each case. Various controls of the engine 10 are performed according to the above. That is, detection signals are input to the engine ECU 50 from the various sensors described above. The engine ECU 50 calculates the fuel injection amount, ignition timing, and the like based on various detection signals that are input as needed, and controls the drive of the fuel injection valve 19 and the spark plug 25.

また本実施の形態では、いわゆるトルクベース制御による電子スロットル制御を実施することとしており、エンジン１０で生じるトルクを基準にしてスロットル開度を目標値に制御する。簡単に説明すると、エンジンＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ４３の検出信号に基づいて目標トルク（要求トルク）を演算すると共に該目標トルクを満足する目標空気量を演算し、目標空気量、その都度のスロットル上流側及び下流側の圧力、吸気温度に基づいて目標スロットル開度を算出する。そして、エンジンＥＣＵ５０は、目標スロットル開度に基づく制御指令信号によりスロットルアクチュエータ１５を制御し、スロットル開度を目標スロットル開度に制御する。   In this embodiment, electronic throttle control by so-called torque base control is performed, and the throttle opening is controlled to a target value based on the torque generated in the engine 10. Briefly, the engine ECU 50 calculates a target torque (requested torque) based on a detection signal of the accelerator opening sensor 43 and calculates a target air amount that satisfies the target torque. The target throttle opening is calculated based on the upstream and downstream pressures and the intake air temperature. The engine ECU 50 controls the throttle actuator 15 with a control command signal based on the target throttle opening, and controls the throttle opening to the target throttle opening.

また、エンジンＥＣＵ５０は、トルクベース制御に連動してターボチャージャ３０のモータ３４の制御量を決定する。これにより、車両加速時においてターボチャージャ３０にアシスト動力（補助動力）を付加し、所望の過給圧がいち早く得られるようにしている。すなわち、エンジンＥＣＵ５０は、目標トルクに応じて算出される目標空気量や目標過給圧を基に、目標とするアシスト動力や動力アシストタイミングなどを演算し、それら演算結果をモータＥＣＵ６０に出力する。モータＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ５０からの信号を入力し、モータ効率等を考慮して所定の演算処理を行い、モータ３４への供給電力を制御する。   Further, the engine ECU 50 determines the control amount of the motor 34 of the turbocharger 30 in conjunction with the torque base control. Thereby, assist power (auxiliary power) is added to the turbocharger 30 during vehicle acceleration so that a desired supercharging pressure can be obtained quickly. That is, the engine ECU 50 calculates target assist power, power assist timing, and the like based on the target air amount and target boost pressure calculated according to the target torque, and outputs the calculation results to the motor ECU 60. The motor ECU 60 receives a signal from the engine ECU 50, performs a predetermined calculation process in consideration of the motor efficiency and the like, and controls the power supplied to the motor 34.

次に、エンジンＥＣＵ５０の制御の概要を図２に基づいて説明する。図２は、エンジンＥＣＵ５０の機能を説明するための制御ブロック図である。   Next, an outline of the control of the engine ECU 50 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a control block diagram for explaining the function of engine ECU 50.

図２に示す本システムでは、主要な機能として、運転者が要求する目標トルクを基に目標スロットル開度を算出するトルクベース制御部７０と、モータＥＣＵ６０に指令するモータ３４のアシスト動力を算出するアシスト制御部８０とを備える。以下、各制御部７０，８０について詳細を説明する。   In the present system shown in FIG. 2, as main functions, the assist power of the motor 34 commanded to the motor ECU 60 and the torque base controller 70 that calculates the target throttle opening based on the target torque requested by the driver is calculated. An assist control unit 80. Hereinafter, the details of the control units 70 and 80 will be described.

トルクベース制御部７０において、目標トルク算出部７１は、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標トルクを算出し、目標空気量算出部７２は、目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて目標空気量を算出する。この目標空気量が、運転者が要求する目標トルクを実現するために要する空気量に相当する。また、目標吸気圧算出部７３は、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標吸気圧（目標とするスロットル下流側の圧力）を算出し、目標過給圧算出部７４は、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標過給圧（目標とするスロットル上流側の圧力）を算出する。そして、目標スロットル開度算出部７５は、目標空気量、目標吸気圧、目標過給圧、実過給圧及びスロットル通過吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する。但しこの場合、目標吸気圧と目標過給圧の算出には目標空気量［ｇ／ｒｅｖ］が用いられ、目標スロットル開度の算出には、目標空気量［ｇ／ｒｅｖ］をエンジン回転速度により換算した単位時間当たりの目標空気量［ｇ／ｓｅｃ］が用いられる。   In the torque base controller 70, a target torque calculator 71 calculates a target torque based on the accelerator opening and the engine speed, and a target air amount calculator 72 calculates a target based on the target torque and the engine speed. Calculate the air volume. This target air amount corresponds to the air amount required for realizing the target torque required by the driver. The target intake pressure calculation unit 73 calculates a target intake pressure (target throttle downstream pressure) based on the target air amount and the engine speed, and the target boost pressure calculation unit 74 calculates the target air amount. And the target boost pressure (target throttle upstream pressure) is calculated based on the engine speed. Then, the target throttle opening calculation unit 75 calculates the target throttle opening based on the target air amount, the target intake pressure, the target boost pressure, the actual boost pressure, and the throttle passage intake air temperature. However, in this case, the target air amount [g / rev] is used for calculating the target intake pressure and the target supercharging pressure, and the target air amount [g / rev] is calculated based on the engine speed for calculating the target throttle opening. The converted target air amount [g / sec] per unit time is used.

なお、実過給圧は、過給圧センサ１２により検出される過給圧（スロットル上流圧）であり、スロットル通過吸気温は、吸気温センサ１３により検出されるスロットル上流側の吸気温である。   The actual supercharging pressure is the supercharging pressure (throttle upstream pressure) detected by the supercharging pressure sensor 12, and the throttle passing intake air temperature is the intake air temperature upstream of the throttle detected by the intake air temperature sensor 13. .

かかる場合、スロットル通過空気量Ｇａを算出するための次の基礎式をもとに目標スロットル開度が算出される。   In such a case, the target throttle opening is calculated based on the following basic formula for calculating the throttle passing air amount Ga.

Ｇａ＝ｆ（Ｔｈｒ）×Ｐｂ／√Ｔ×ｆ（Ｐｍ／Ｐｂ）
上式において、Ｔｈｒはスロットル開度、Ｐｂはスロットル上流圧、Ｐｍはスロットル下流圧、Ｔは吸気温である。本実施の形態では、前記基礎式のスロットル通過空気量Ｇａを目標空気量に、スロットル開度Ｔｈｒを目標スロットル開度に、スロットル上流圧Ｐｂを実過給圧に、スロットル下流圧Ｐｍを目標吸気圧にそれぞれ置き換えており、目標空気量、実過給圧、目標吸気圧等を基に目標スロットル開度が算出される。 Ga = f (Thr) × Pb / √T × f (Pm / Pb)
In the above equation, Thr is the throttle opening, Pb is the throttle upstream pressure, Pm is the throttle downstream pressure, and T is the intake air temperature. In the present embodiment, the basic type throttle passing air amount Ga is set as the target air amount, the throttle opening degree Thr is set as the target throttle opening degree, the throttle upstream pressure Pb is set as the actual boost pressure, and the throttle downstream pressure Pm is set as the target suction level. The target throttle opening is calculated based on the target air amount, the actual boost pressure, the target intake pressure, and the like.

一方、アシスト制御部８０において、目標タービン動力算出部８１は、前記トルクベース制御部７０で算出した目標空気量と目標過給圧とに基づいて目標タービン動力を算出する。また、実タービン動力算出部８２は、排気情報に基づいて実際のタービン動力（実タービン動力）を算出する。動力差算出部８３は、目標タービン動力と実タービン動力との動力差を算出する。そして、アシスト動力算出部８４は、前記算出した動力差を基にアシスト動力を算出し、そのアシスト動力をモータＥＣＵ６０に出力する。   On the other hand, in the assist control unit 80, the target turbine power calculation unit 81 calculates the target turbine power based on the target air amount and the target boost pressure calculated by the torque base control unit 70. In addition, the actual turbine power calculation unit 82 calculates actual turbine power (actual turbine power) based on the exhaust information. The power difference calculation unit 83 calculates a power difference between the target turbine power and the actual turbine power. The assist power calculation unit 84 calculates assist power based on the calculated power difference and outputs the assist power to the motor ECU 60.

かかる場合、モータ３４のアシスト動力は、目標タービン動力に対する実タービン動力の不足分として算出される。つまり、タービン動力の不足分がモータアシストにより補われるようになっている。アシスト制御部８０では、動力を統一のパラメータとしてモータアシスト量も動力で算出することとしている。このとき、現存する電動ターボシステムのモータＥＣＵ６０の指令値はモータ出力であるため、モータアシスト量を動力で算出するのが望ましいと考えられる。   In such a case, the assist power of the motor 34 is calculated as a shortage of the actual turbine power with respect to the target turbine power. That is, the shortage of turbine power is compensated by motor assist. In the assist control unit 80, the motor assist amount is also calculated by the power using the power as a unified parameter. At this time, since the command value of the motor ECU 60 of the existing electric turbo system is a motor output, it is considered desirable to calculate the motor assist amount by the power.

なお、アシスト動力の算出時には、モータ３４の性能や作動状態、エンジン運転状態等に基づいてアシスト動力を補正したり、上限ガードを設定したりするのが望ましい。本実施の形態では、モータ温度（温度センサ３５による検出値）をパラメータとしてアシスト動力の上限値を設定し、その上限値によりアシスト動力を上限ガードするようにしている。   When calculating the assist power, it is desirable to correct the assist power or set an upper limit guard based on the performance, operating state, engine operating state, and the like of the motor 34. In the present embodiment, the upper limit value of the assist power is set using the motor temperature (the value detected by the temperature sensor 35) as a parameter, and the upper limit value of the assist power is guarded by the upper limit value.

ここで、電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を図３を用いて説明する。   Here, the outline of the assist control of the electric turbocharger will be described with reference to FIG.

図３の（ａ）のようにアクセル開度が変化し加速が開始されると、（ｂ）のように加速要求に応じて目標タービン動力が増加し、実タービン動力（排気動力）は目標タービン動力に対して遅れて立ち上がる。そのため、（ｄ）に示すように実過給圧の立ち上がりが目標過給圧に対して遅れることとなる。そこで本実施の形態では、タービン動力の不足時にアシスト動力を（ｃ）のように加え、タービン動力をアシストする。このとき、アシスト動力は目標タービン動力と実タービン動力との差に基づいて算出される（詳細は後述）。つまりこの場合、排気によりタービンホイール３２を回す動力（実タービン動力）にモータ３４によるアシスト動力が加えられ、これら動力の和（実タービン動力＋アシスト動力）によってシャフト３３を介してコンプレッサインペラ３１が回転駆動される。これにより、（ｄ）に示すように過給圧が早期に立ち上げられる。   When the accelerator opening is changed and acceleration is started as shown in FIG. 3A, the target turbine power is increased according to the acceleration request as shown in FIG. 3B, and the actual turbine power (exhaust power) is the target turbine. Stand up late for power. Therefore, as shown in (d), the rise of the actual boost pressure is delayed with respect to the target boost pressure. Therefore, in the present embodiment, when the turbine power is insufficient, the assist power is added as shown in (c) to assist the turbine power. At this time, the assist power is calculated based on the difference between the target turbine power and the actual turbine power (details will be described later). In other words, in this case, assist power by the motor 34 is added to the power (actual turbine power) for turning the turbine wheel 32 by exhaust, and the compressor impeller 31 rotates via the shaft 33 by the sum of these powers (actual turbine power + assist power). Driven. Thereby, as shown in (d), the supercharging pressure is raised at an early stage.

本実施の形態では、アシスト制御部８０におけるタービン動力（目標タービン動力、実タービン動力）の算出を電動ターボモデルを用いて行うこととしており、以下にその詳細を説明する。図４は電動ターボモデルＭ１０を示す制御ブロック図であり、同図ではターボチャージャ３０に付随して設けられるモータ３４とインタークーラ３７も併せて電動ターボモデルとしている。   In the present embodiment, the calculation of turbine power (target turbine power, actual turbine power) in the assist control unit 80 is performed using an electric turbo model, and details thereof will be described below. FIG. 4 is a control block diagram showing the electric turbo model M10. In FIG. 4, the motor 34 and the intercooler 37 provided along with the turbocharger 30 are also used as the electric turbo model.

図４では、タービンホイール３２、シャフト３３、コンプレッサインペラ３１、モータ３４及びインタークーラ３７をそれぞれモデル化してタービンモデルＭ１１、シャフトモデルＭ１２、コンプレッサモデルＭ１３、モータモデルＭ１４、インタークーラモデルＭ１５としており、それらターボチャージャの各パーツモデルに加え、排気の遅れなどを考慮した排気管モデルＭ１６と、吸気の遅れなどを考慮した吸気管モデルＭ１７とを備える。   In FIG. 4, the turbine wheel 32, the shaft 33, the compressor impeller 31, the motor 34, and the intercooler 37 are modeled as a turbine model M11, a shaft model M12, a compressor model M13, a motor model M14, and an intercooler model M15. In addition to each part model of the turbocharger, an exhaust pipe model M16 considering exhaust delay and the intake pipe model M17 considering intake delay and the like are provided.

因みに、本電動ターボモデルＭ１０では、タービンモデルＭ１１、シャフトモデルＭ１２、コンプレッサモデルＭ１３及びモータモデルＭ１４において、過給の原理に基づいてエネルギー（動力）の流れを統一のパラメータとしてモデルを構築しており、それによりモデルを再利用する際の利便性（再利用性）を高めるようにしている。すなわち、一度構築したモデルを他のシステムに容易に適用することが可能となる。また、本モデルをベースにすれば、冗長性も高く、電動化した過給機のモデル化なども容易に行え、汎用性の高いモデルが実現できるようになっている。   Incidentally, in the electric turbo model M10, the turbine model M11, the shaft model M12, the compressor model M13, and the motor model M14 are constructed based on the supercharging principle with the energy (power) flow as a unified parameter. Therefore, convenience (reusability) when reusing the model is improved. That is, the model once constructed can be easily applied to other systems. Moreover, if this model is used as a base, it is possible to realize a highly versatile model because of its high redundancy and easy modeling of an electrified supercharger.

タービンモデルＭ１１では、排気管モデルＭ１６にて算出したエンジン１０の排気パラメータ（排気流量ｍg、タービン上流圧Ｐtb＿in、タービン下流圧Ｐtb＿out、タービン上流温Ｔtb＿in、タービン断熱効率ηg）から式（１）を用いてタービン動力Ｌtを算出する。   In the turbine model M11, equation (1) is used from the exhaust parameters (exhaust flow rate mg, turbine upstream pressure Ptb_in, turbine downstream pressure Ptb_out, turbine upstream temperature Ttb_in, turbine adiabatic efficiency ηg) calculated in the exhaust pipe model M16. Then, the turbine power Lt is calculated.

Figure 0004561686
ここで、ｃgは排気の比熱、κgは比熱比である。
Figure 0004561686
 Here, cg is the specific heat of the exhaust, and κg is the specific heat ratio.

エンジン１０の排気パラメータである温度や圧力、流量は、センサ等による実測値でもモデルやマップによる推定値でも良い。一例として本実施の形態では、排気流量ｍgをエアフロメータ４１の実測値と噴射信号（又は空燃比）とから算出すると共に、予め作成しておいたテーブルを用いて排気流量ｍgからタービン上下流圧Ｐtbとタービン上下流温Ｔtbを算出するものとする。   The temperature, pressure, and flow rate, which are the exhaust parameters of the engine 10, may be measured values by sensors or estimated values by models or maps. As an example, in the present embodiment, the exhaust flow rate mg is calculated from the actually measured value of the air flow meter 41 and the injection signal (or air-fuel ratio), and the turbine upstream / downstream pressure is calculated from the exhaust flow rate mg using a table prepared in advance. It is assumed that Ptb and turbine upstream / downstream temperature Ttb are calculated.

なお、実際のターボシステムでは多くの遅れ要素が存在し、例えば排気流量ｍgをエアフロメータ４１の実測値を基に算出する構成において吸入空気量の計測時から実際にタービンでの排気流量に反映されるまでに遅れが生じる。そのため、排気管モデルＭ１６では、排気管２４の体積（排気ポートからタービンまでの排気管体積）や圧力、エンジン回転速度に起因する遅れ要素等を考慮して排気流量ｍgを算出することとしている。   In an actual turbo system, there are many delay elements. For example, in a configuration in which the exhaust flow rate mg is calculated based on the actual measurement value of the air flow meter 41, the actual exhaust system is reflected in the exhaust flow rate in the turbine from the time of measuring the intake air amount. A delay occurs. For this reason, in the exhaust pipe model M16, the exhaust flow rate mg is calculated in consideration of the volume of the exhaust pipe 24 (exhaust pipe volume from the exhaust port to the turbine), the pressure, the delay factor caused by the engine speed, and the like.

また、モータモデルＭ１４では、アシスト動力Ｌeを算出する。そして、タービンモデルＭ１１で算出したタービン動力Ｌtと、モータモデルＭ１４で算出したアシスト動力Ｌeとを加算した動力Ｌtcが次のシャフトモデルＭ１２の入力とされる。   In the motor model M14, the assist power Le is calculated. The power Ltc obtained by adding the turbine power Lt calculated by the turbine model M11 and the assist power Le calculated by the motor model M14 is input to the next shaft model M12.

シャフトモデルＭ１２では、式（２）によって動力Ｌtcをコンプレッサ動力Ｌcに変換し出力する。ηtは動力変換効率である。   In the shaft model M12, the power Ltc is converted into the compressor power Lc by the equation (2) and output. ηt is power conversion efficiency.

Figure 0004561686
式（２）で求めたコンプレッサ動力ＬcがコンプレッサモデルＭ１３の入力とされる。
Figure 0004561686
 The compressor power Lc obtained by Expression (2) is used as an input to the compressor model M13.

コンプレッサモデルＭ１３では、コンプレッサ動力Ｌcとコンプレッサ効率ηcとから過給エネルギーを算出する（式（３））。また、式（３）を変形することによって式（４）が得られ、過給エネルギーの算出値と吸気パラメータ（吸入空気量Ｇa、コンプレッサ上流圧（コンプレッサ入口圧）Ｐc＿in、吸気温Ｔc＿in）を用いてコンプレッサ下流圧（コンプレッサ出口圧）Ｐc＿outを算出する（式（４））。ここで、ｃaは吸気の比熱、κaは比熱比である。吸入空気量Ｇaはエアフロメータ４１の検出信号から、コンプレッサ上流圧Ｐc＿inは大気圧センサ４４の検出信号から、吸気温Ｔc＿inは吸気温センサ（例えばエアフロメータに付設した温度センサ）の検出信号から、それぞれ算出される。   In the compressor model M13, supercharging energy is calculated from the compressor power Lc and the compressor efficiency ηc (formula (3)). Further, the equation (4) is obtained by modifying the equation (3), and the calculated value of the supercharging energy and the intake air parameters (intake air amount Ga, compressor upstream pressure (compressor inlet pressure) Pc_in, intake air temperature Tc_in) are used. Then, the compressor downstream pressure (compressor outlet pressure) Pc_out is calculated (formula (4)). Here, ca is the specific heat of the intake air, and κa is the specific heat ratio. The intake air amount Ga is detected from the detection signal of the air flow meter 41, the compressor upstream pressure Pc_in is detected from the detection signal of the atmospheric pressure sensor 44, and the intake air temperature Tc_in is determined from the detection signal of the intake air temperature sensor (for example, a temperature sensor attached to the air flow meter). Calculated.

Figure 0004561686
Figure 0004561686

Figure 0004561686
なお、エンジン１０の吸気パラメータである空気量や圧力は、吸気管モデルＭ１７において、吸気管１１の体積（コンプレッサからスロットルまでの吸気管体積）や圧力等に起因する輸送遅れ等を考慮した値として算出されるようになっている。
Figure 0004561686
 Note that the air amount and pressure, which are the intake parameters of the engine 10, are values that take into account the transport delay caused by the volume of the intake pipe 11 (the intake pipe volume from the compressor to the throttle), the pressure, etc. in the intake pipe model M17. It is calculated.

上記式（１）〜（３）で用いる効率はそれぞれ入力の動力（エネルギー）に対するテーブルもしくは、計算から求められる。効率ηgとηcは、温度、圧力から求められる断熱効率を用いて求めることができる。動力Ｌtc→コンプレッサ動力Ｌcの動力変換効率ηt（式（２）参照）は、各断熱効率を求めた後、モデルを同定する際に、実際に過給に必要なエネルギーとその時の動力ＬtcからＬc／Ｌtcを求めて決定する。この逆モデル的な方法を用いることで、実際のターボチャージャの変換効率（機械効率など）が分からなくてもモデルを組むことができ、実機の定常値をモデルで再現することができる。   The efficiencies used in the above equations (1) to (3) can be obtained from a table or calculation for input power (energy). The efficiency ηg and ηc can be obtained using the adiabatic efficiency obtained from the temperature and pressure. The power conversion efficiency ηt (see equation (2)) of the power Ltc → the compressor power Lc is calculated from the energy required for supercharging and the power Ltc at that time when the model is identified after obtaining each adiabatic efficiency. / Ltc is determined and determined. By using this inverse model method, it is possible to construct a model without knowing the actual turbocharger conversion efficiency (mechanical efficiency, etc.), and to reproduce the steady state value of the actual machine.

ここで、コンプレッサ効率ηcは式（５）のように表される。   Here, the compressor efficiency ηc is expressed as shown in Equation (5).

Figure 0004561686
式（５）は、次の式（６）のように変形でき、コンプレッサ効率ηc、コンプレッサ上流圧力Ｐc＿in、コンプレッサ下流圧Ｐc＿out、吸気温Ｔc＿inが既知であれば、式（６）からコンプレッサ下流温Ｔc＿outが算出できる。
Figure 0004561686
 Equation (5) can be transformed into the following equation (6). If compressor efficiency ηc, compressor upstream pressure Pc_in, compressor downstream pressure Pc_out, and intake air temperature Tc_in are known, compressor downstream temperature Tc_out can be obtained from equation (6). Can be calculated.

Figure 0004561686
以上の流れにより、コンプレッサ下流圧Ｐc＿out及びコンプレッサ下流温Ｔc＿outが算出され、これらＰc＿out及びＴc＿outが次のインタークーラモデルＭ１５の入力とされる。
Figure 0004561686
 From the above flow, the compressor downstream pressure Pc_out and the compressor downstream temperature Tc_out are calculated, and these Pc_out and Tc_out are input to the next intercooler model M15.

インタークーラモデルＭ１５は、インタークーラ３７での圧力損失を算出する圧力損失モデル部及び冷却効果（温度効果）を算出する冷却効果モデル部からなる。これら各モデル部を用いることにより、インタークーラ３７入口におけるコンプレッサ下流圧Ｐc＿out及びコンプレッサ下流温Ｔc＿outからインタークーラ３７出口における過給圧Ｐth（スロットル上流圧）及び過給温Ｔth（スロットル上流温）を算出する。インタークーラ３７における圧力損失と冷却効果は、インタークーラ３７入口の圧力（コンプレッサ下流圧Ｐc＿out）及び温度（コンプレッサ下流温Ｔc＿out）の他、外気温Ｔａ及びインタークーラ３７を通過する風速（すなわち車速）をパラメータとして変化する。そこで、インタークーラモデルＭ１５では、これら各パラメータを基に、圧力損失と冷却効果を算出する。   The intercooler model M15 includes a pressure loss model portion that calculates a pressure loss in the intercooler 37 and a cooling effect model portion that calculates a cooling effect (temperature effect). By using these models, the supercharging pressure Pth (throttle upstream pressure) and supercharging temperature Tth (throttle upstream temperature) at the intercooler 37 outlet are calculated from the compressor downstream pressure Pc_out and the compressor downstream temperature Tc_out at the intercooler 37 inlet. To do. The pressure loss and the cooling effect in the intercooler 37 include not only the pressure at the inlet of the intercooler 37 (compressor downstream pressure Pc_out) and temperature (compressor downstream temperature Tc_out), but also the outside air temperature Ta and the wind speed passing through the intercooler 37 (that is, the vehicle speed). It changes as a parameter. Therefore, the intercooler model M15 calculates the pressure loss and the cooling effect based on these parameters.

前記図２のアシスト制御部８０における目標タービン動力算出部８１と実タービン動力算出部８２は、上記の電動ターボモデルＭ１０を基に構築されており、その概要を図５に制御ブロック図として示す。ここで、目標タービン動力算出部８１では、電動ターボモデルＭ１０の逆計算（逆モデル）により目標タービン動力Ｌt＿tを算出し、実タービン動力算出部８２では、同電動ターボモデルＭ１０の順計算（順モデル）により実タービン動力Ｌt＿rを算出する。なお、目標タービン動力Ｌt＿tは、前記図４においてシャフトモデルＭ１２の入力に相当し、実際にはタービン動力とアシスト動力の和（すなわちターボチャージャ３０の目標動力）である。   The target turbine power calculation unit 81 and the actual turbine power calculation unit 82 in the assist control unit 80 of FIG. 2 are constructed based on the electric turbo model M10, and an outline thereof is shown as a control block diagram in FIG. Here, the target turbine power calculation unit 81 calculates the target turbine power Lt_t by inverse calculation (inverse model) of the electric turbo model M10, and the actual turbine power calculation unit 82 performs forward calculation (forward model) of the electric turbo model M10. ) To calculate the actual turbine power Lt_r. The target turbine power Lt_t corresponds to the input of the shaft model M12 in FIG. 4 and is actually the sum of the turbine power and the assist power (that is, the target power of the turbocharger 30).

要するに、目標タービン動力算出部８１では、前記図４におけるシャフトモデルＭ１２、コンプレッサモデルＭ１３及びインタークーラモデルＭ１５の各々の逆モデルを用い、目標過給圧Ｐth＿t（目標スロットル上流圧）と目標空気量Ｇa＿tとを主たる演算パラメータとして目標タービン動力Ｌt＿tを算出する。かかる場合詳しくは、インタークーラ逆モデルでは、実機データに基づいたマップを用い、目標過給圧Ｐth＿tに基づいて目標過給温Ｔth＿tを算出する。そして、インタークーラモデルＭ１５の圧力損失モデル部及び冷却効果モデル部の逆モデルを用いて逆算式を組み立てることにより、目標過給圧Ｐth＿t（目標スロットル上流圧）、目標過給温Ｔth＿t（目標スロットル上流温）やその他目標空気量Ｇa＿t、外気温Ｔa（コンプレッサ上流温）、大気圧Ｐa（コンプレッサ上流圧）に基づいて目標コンプレッサ下流圧Ｐc＿out＿tを算出する。   In short, the target turbine power calculation unit 81 uses the inverse models of the shaft model M12, the compressor model M13, and the intercooler model M15 in FIG. 4, and uses the target boost pressure Pth_t (target throttle upstream pressure) and the target air amount Ga_t. The target turbine power Lt_t is calculated using as the main calculation parameters. In this case, in detail, in the intercooler inverse model, the target supercharging temperature Tth_t is calculated based on the target supercharging pressure Pth_t using a map based on actual machine data. Then, by constructing an inverse calculation formula using inverse models of the pressure loss model part and the cooling effect model part of the intercooler model M15, the target boost pressure Pth_t (target throttle upstream pressure), the target boost temperature Tth_t (target throttle upstream) Temperature), other target air amount Ga_t, outside air temperature Ta (compressor upstream temperature), and atmospheric pressure Pa (compressor upstream pressure), a target compressor downstream pressure Pc_out_t is calculated.

次に、コンプレッサの逆モデルでは、次の式（７）を用い、目標コンプレッサ下流圧Ｐc＿out＿t、目標空気量Ｇa＿t、外気温Ｔa、大気圧Ｐaから目標過給エネルギーＷc＿tを算出する。ここで、ｃaは空気の比熱、κaは空気の比熱比である。   Next, in the inverse model of the compressor, the following formula (7) is used to calculate the target supercharging energy Wc_t from the target compressor downstream pressure Pc_out_t, the target air amount Ga_t, the outside air temperature Ta, and the atmospheric pressure Pa. Here, ca is the specific heat of air, and κa is the specific heat ratio of air.

Figure 0004561686
更に、目標過給エネルギーＷc＿tをパラメータとして規定した効率マップからコンプレッサ効率ηc＿tを算出すると共に、次の式（８）により目標コンプレッサ動力Ｌc＿tを算出する。
Figure 0004561686
 Further, the compressor efficiency ηc_t is calculated from an efficiency map that defines the target supercharging energy Wc_t as a parameter, and the target compressor power Lc_t is calculated by the following equation (8).

Figure 0004561686
また、シャフトの逆モデルでは、次の式（９）を用い、目標コンプレッサ動力Ｌc＿tを目標タービン動力Ｌt＿tに変換する。ηtは動力変換効率である。
Figure 0004561686
 In the inverse model of the shaft, the target compressor power Lc_t is converted into the target turbine power Lt_t using the following equation (9). ηt is power conversion efficiency.

Figure 0004561686
なお、目標タービン動力算出部８１において、タービンイナーシャ逆モデル（タービンのイナーシャの１次遅れの逆モデル）を追加しても良い。このタービンイナーシャ逆モデルの追加により、目標タービン動力の算出精度向上が可能となる。
Figure 0004561686
 In the target turbine power calculation unit 81, a turbine inertia inverse model (an inverse model of a first-order lag of the turbine inertia) may be added. By adding this turbine inertia inverse model, the calculation accuracy of the target turbine power can be improved.

また、実タービン動力算出部８２では、上述したターボモデルの計算順と同様に、排気管モデル、タービンモデル（順モデル）を介して排気による実タービン動力Ｌt＿rを算出する。すなわち、排気管モデルにて算出したエンジン１０の排気パラメータ（排気流量ｍg、タービン上流圧Ｐtb＿in、タービン下流圧Ｐtb＿out、タービン上流温Ｔtb＿in、タービン断熱効率ηg）から上述の式（１）を用いて実タービン動力Ｌt＿rを算出する。   Further, the actual turbine power calculation unit 82 calculates the actual turbine power Lt_r due to the exhaust through the exhaust pipe model and the turbine model (forward model) in the same manner as the calculation order of the turbo model described above. That is, from the exhaust parameters (exhaust flow rate mg, turbine upstream pressure Ptb_in, turbine downstream pressure Ptb_out, turbine upstream temperature Ttb_in, turbine adiabatic efficiency ηg) calculated by the exhaust pipe model, the above equation (1) is used. Turbine power Lt_r is calculated.

動力差算出部８３では、上記の如く算出した目標タービン動力Ｌt＿tと実タービン動力Ｌt＿rとの動力差を算出し（動力差＝Ｌt＿t−Ｌt＿r）、その動力差から要求アシスト動力Ｗaを算出する。そして、この要求アシスト動力Ｗaに対して上限ガード等が適宜施され、その後、アシスト動力信号（モータ指令値）がモータＥＣＵ６０に出力される。   The power difference calculation unit 83 calculates a power difference between the target turbine power Lt_t calculated as described above and the actual turbine power Lt_r (power difference = Lt_t−Lt_r), and calculates the required assist power Wa from the power difference. An upper limit guard or the like is appropriately applied to the required assist power Wa, and then an assist power signal (motor command value) is output to the motor ECU 60.

さて、本実施の形態では、図２に示したトルクベース制御部７０の目標トルク算出部７１において、モータ３４によりターボチャージャ３０の動力をアシストすることによる過給効果の向上分を考慮しつつ、運転者の加速要求を適正に反映するべく、次のように目標トルクを算出する。   In the present embodiment, in the target torque calculation unit 71 of the torque base control unit 70 shown in FIG. 2, while considering the improvement in the supercharging effect by assisting the power of the turbocharger 30 by the motor 34, In order to appropriately reflect the driver's acceleration request, the target torque is calculated as follows.

従来、目標トルクはモータ３４による動力アシストを実施しない状態におけるターボチャージャ３０の過給効果に基づいて算出され、モータ３４による動力アシストは目標タービン動力に対する実タービン動力の不足分を補うために行われていた。しかしながら実際には、動力アシスト分以上にモータ３４を駆動させることにより、ターボチャージャ３０の過給効果をさらに向上させてより大きなトルクを得ることが可能である。したがって、本実施の形態では、モータ３４による過給効果の向上分、すなわちトルク増加分を加味して目標トルクを算出し、従来に比べてより大きなトルクを得られるようにする。   Conventionally, the target torque is calculated based on the supercharging effect of the turbocharger 30 in a state where the power assist by the motor 34 is not performed, and the power assist by the motor 34 is performed to compensate for the shortage of the actual turbine power relative to the target turbine power. It was. However, actually, by driving the motor 34 more than the power assist, it is possible to further improve the supercharging effect of the turbocharger 30 and obtain a larger torque. Therefore, in the present embodiment, the target torque is calculated by taking into account the improvement in the supercharging effect by the motor 34, that is, the torque increase, so that a larger torque can be obtained than in the conventional case.

ところで、運転者は、速やかに加速したい場合にアクセルペダルを一気に踏み込む一方、緩やかに加速したい場合にアクセルペダルを徐々に踏み込む。そこで、本実施の形態ではアクセル開度の変化に着目して目標トルクを算出する。すなわち、アクセル開度の単位時間あたりの変化量が大きいほど目標トルクを大きく算出する。ただし、実際のトルクや過給圧などの各種挙動は目標トルクや目標過給圧などに遅れを伴って変化するため、アクセル開度の変化量の最大値を保持し、その保持値に基づいて目標トルクを算出する。   By the way, the driver depresses the accelerator pedal all at once when he wants to accelerate quickly, and gradually depresses the accelerator pedal when he wants to accelerate slowly. Therefore, in the present embodiment, the target torque is calculated by paying attention to the change in the accelerator opening. That is, the larger the amount of change in the accelerator opening per unit time, the larger the target torque is calculated. However, since various behaviors such as actual torque and supercharging pressure change with a delay in the target torque and target supercharging pressure, etc., the maximum value of the change in accelerator opening is held and Calculate the target torque.

かかる目標トルクの算出を行う目標トルク算出部７１の構成を図６を用いて説明する。   The configuration of the target torque calculation unit 71 that calculates the target torque will be described with reference to FIG.

基準トルク算出部７１ａは、予め規定したトルクマップを用いアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転速度Ｎｅに応じて、目標トルクＴｒ＿tの基準となるトルクデータを算出する。すなわち、モータ３４を駆動させない場合におけるアシスト無目標トルクＴｒ＿nonを算出するとともに、モータ３４を最大限に駆動させた場合における最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxを算出する。   The reference torque calculation unit 71a calculates torque data serving as a reference for the target torque Tr_t according to the accelerator opening AP and the engine speed Ne using a torque map defined in advance. That is, the assist non-target torque Tr_non when the motor 34 is not driven is calculated, and the maximum assist target torque Tr_max when the motor 34 is driven to the maximum is calculated.

加速要求算出部７１ｂは、アクセル開度の単位時間あたりの変化量（微分値）ｄＡＰ／ｄｔに応じて「０〜１」の範囲の値をとる加速要求係数αを算出する。詳しくは、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが小さい場合には０を出力し、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが大きい場合に１を出力する。そして、その中域において、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔに略比例した値を出力する。ピークホールド部７１ｃは、加速要求算出部７１ｂにより算出された加速要求係数αの最大値を保持し、その最大加速要求係数α＿peakを出力する。   The acceleration request calculation unit 71b calculates an acceleration request coefficient α that takes a value in the range of “0 to 1” according to the change amount (differential value) dAP / dt of the accelerator opening per unit time. Specifically, 0 is output when the change amount dAP / dt of the accelerator opening is small, and 1 is output when the change amount dAP / dt of the accelerator opening is large. In the middle range, a value approximately proportional to the accelerator opening change dAP / dt is output. The peak hold unit 71c holds the maximum value of the acceleration request coefficient α calculated by the acceleration request calculation unit 71b, and outputs the maximum acceleration request coefficient α_peak.

目標トルク演算部７１ｄは、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒ及び最大加速要求係数α＿peakを基に、次の式により目標トルクＴｒ＿tを算出する。   The target torque calculation unit 71d calculates the target torque Tr_t according to the following equation based on the torque difference ΔTr between the assist-free target torque Tr_non and the maximum assist target torque Tr_max and the maximum acceleration request coefficient α_peak.

Ｔｒ＿t＝Ｔｒ＿non＋α＿peak×ΔＴｒ
ΔＴｒ ＝Ｔｒ＿max−Ｔｒ＿non
上式により加速要求に応じてモータ３４の駆動による過給効果の向上分を加味した目標トルクＴｒ＿tが得られる。 Tr_t = Tr_non + α_peak × ΔTr
ΔTr = Tr_max−Tr_non
The target torque Tr_t that takes into account the improvement of the supercharging effect by driving the motor 34 according to the acceleration request can be obtained from the above equation.

ところで、ピークホールド部７１ｃは、所定のリセット条件が成立した場合に、保持値をリセットする。詳しくは、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが負になるなどして加速要求が中止された場合に保持値をリセットする。また、エンジン回転速度Ｎｅの上昇に伴ってターボチャージャ３０の実タービン動力が増加し、目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonと同程度になった場合に、すなわち加速要求が満たされた場合に保持値をリセットする。   By the way, the peak hold unit 71c resets the hold value when a predetermined reset condition is satisfied. More specifically, the holding value is reset when the acceleration request is canceled because the change amount dAP / dt of the accelerator opening becomes negative. Also retained when the actual turbine power of the turbocharger 30 increases with the increase in the engine speed Ne and the target torque Tr_t becomes approximately equal to the assist non-target torque Tr_non, that is, when the acceleration request is satisfied. Reset the value.

かかる目標トルクＴｒ＿tを用いる場合の電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を図７を用いて説明する。図７の（ａ）のようにアクセル開度ＡＰが変化して加速が開始されると、（ｂ）のようにアクセル開度の変化量ΔＡＰが算出される。また、同変化量ΔＡＰに応じて加速要求係数αが算出されると共にその最大値が保持され、（ｂ）のように最大加速要求係数α＿peakが算出される。そして、（ｄ）に示すような目標トルクＴｒ＿tが求められ、（ｅ）に示すようなスロットル下流圧Ｐｍの目標値が設定される。この結果、従来制御に比べて実際のスロットル下流圧Ｐｍが速やかに上昇する。その後、（ｃ）に示すエンジン回転速度の上昇に伴って（ｄ）のように目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonに達すると、最大加速要求係数α＿peakがリセットされる。   An outline of assist control of the electric turbocharger when such target torque Tr_t is used will be described with reference to FIG. When the accelerator opening AP changes and acceleration starts as shown in FIG. 7A, the accelerator opening change ΔAP is calculated as shown in FIG. 7B. Further, the acceleration request coefficient α is calculated according to the change amount ΔAP and the maximum value is held, and the maximum acceleration request coefficient α_peak is calculated as shown in (b). Then, a target torque Tr_t as shown in (d) is obtained, and a target value of the throttle downstream pressure Pm as shown in (e) is set. As a result, the actual throttle downstream pressure Pm quickly increases as compared with the conventional control. Thereafter, when the target torque Tr_t reaches the assist non-target torque Tr_non as shown in (d) with the increase in the engine rotation speed shown in (c), the maximum acceleration request coefficient α_peak is reset.

次に、エンジンＥＣＵ５０による目標スロットル開度及びアシスト動力の算出処理の流れを図８〜図１５のフローチャートに基づいて説明する。図８は、ベースルーチンを示すフローチャートであり、本ルーチンはエンジンＥＣＵ５０により例えば４ｍｓｅｃ毎に実行される。そして、図８のベースルーチンにおいて、図９〜図１５のサブルーチンが適宜実行される。なお以下に説明する処理の流れは、基本的に前記図２の制御ブロック図に準ずるものであり、重複する説明については一部簡略化する。   Next, the flow of processing for calculating the target throttle opening degree and assist power by the engine ECU 50 will be described based on the flowcharts of FIGS. FIG. 8 is a flowchart showing the base routine, and this routine is executed by the engine ECU 50 every 4 msec, for example. In the base routine of FIG. 8, the subroutines of FIGS. 9 to 15 are appropriately executed. Note that the processing flow described below basically conforms to the control block diagram of FIG. 2, and a part of the overlapping description is simplified.

図８に示すように、ベースルーチンは、トルクベース制御ルーチン（ステップＳ１００）及びアシスト動力算出ルーチン（ステップＳ２００）を有してなり、図９にトルクベース制御ルーチンの詳細を、図１２にアシスト動力算出ルーチンの詳細を示している。   As shown in FIG. 8, the base routine includes a torque base control routine (step S100) and an assist power calculation routine (step S200). FIG. 9 shows details of the torque base control routine, and FIG. The details of the calculation routine are shown.

図９に示すトルクベース制御ルーチンでは、先ずエンジン回転速度及びアクセル開度の検出値を読み込む（ステップＳ１１０）。続いて、後述する図１０のサブルーチンを用い、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標トルクを算出する（ステップＳ１２０）。そして、後述する図１１のサブルーチンを用い、目標スロットル開度を算出する（ステップＳ１３０）
図１０に示す目標トルク算出ルーチンでは、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいてアシスト無目標トルクを算出すると共に最大アシスト目標トルクを算出する（ステップＳ１２１，Ｓ１２２）。次に、アクセル開度の単位時間あたりの変化量を求めて加速要求係数を算出するとともに、今回算出したもの及び過去に算出したものの中で最大値を最大加速要求係数として算出する（ステップＳ１２３）。そして、アシスト無目標トルク、最大アシスト目標トルク及び最大加速要求係数に基づいて目標トルクを算出する（ステップＳ１２４）。その後、算出した目標トルクがアシスト無目標トルクよりも大きいかを判定するとともに加速要求中であるかを判定する（ステップＳ１２５，Ｓ１２６）。ここで、アクセル開度が減少した場合に、加速要求中ではないと判定する。そして、いずれかの条件が不成立である場合に、最大加速要求係数の記憶値をリセットする（ステップＳ１２７）。 In the torque base control routine shown in FIG. 9, first, the detected values of the engine speed and the accelerator opening are read (step S110). Subsequently, a target torque is calculated based on the accelerator opening and the engine speed using a subroutine of FIG. 10 described later (step S120). Then, a target throttle opening is calculated using a subroutine of FIG. 11 described later (step S130).
In the target torque calculation routine shown in FIG. 10, the assist-free target torque is calculated based on the accelerator opening and the engine speed, and the maximum assist target torque is calculated (steps S121 and S122). Next, the acceleration request coefficient is calculated by obtaining the amount of change per unit time of the accelerator opening, and the maximum value among those calculated this time and those calculated in the past is calculated as the maximum acceleration request coefficient (step S123). . Then, the target torque is calculated based on the assist-free target torque, the maximum assist target torque, and the maximum acceleration request coefficient (step S124). Thereafter, it is determined whether the calculated target torque is greater than the assist-free target torque and whether acceleration is being requested (steps S125 and S126). Here, when the accelerator opening is decreased, it is determined that acceleration is not being requested. If any of the conditions is not satisfied, the stored value of the maximum acceleration request coefficient is reset (step S127).

図１１に示す目標スロットル開度算出ルーチンでは、目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて目標空気量を算出する（ステップＳ１３１）。次に、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標吸気圧（目標スロットル下流圧）を算出すると共に目標過給圧（目標スロットル上流圧）を算出する（ステップＳ１３２，Ｓ１３３）。そして、目標空気量、目標吸気圧、目標過給圧、実過給圧及びスロットル通過吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する（ステップＳ１３４）。   In the target throttle opening calculation routine shown in FIG. 11, the target air amount is calculated based on the target torque and the engine speed (step S131). Next, the target intake pressure (target throttle downstream pressure) is calculated based on the target air amount and the engine speed, and the target supercharging pressure (target throttle upstream pressure) is calculated (steps S132 and S133). Then, the target throttle opening is calculated based on the target air amount, the target intake pressure, the target boost pressure, the actual boost pressure, and the throttle passage intake air temperature (step S134).

また、図１２に示すアシスト動力算出ルーチンでは、先ず、後述する図１３のサブルーチンを用い、ターボモデルの逆モデルに基づいて目標タービン動力を算出し（ステップＳ２１０）、次に、後述する図１４のサブルーチンを用い、同ターボモデルの順モデルに基づいて実タービン動力を算出する（ステップＳ２２０）。また、目標タービン動力から実タービン動力を減算して動力差を算出する（ステップＳ２３０）。そして、後述する図１５のサブルーチンを用い、動力アシストの実施の可否を判定する（ステップＳ２４０）。   In the assist power calculation routine shown in FIG. 12, first, a target turbine power is calculated based on the inverse model of the turbo model using a subroutine shown in FIG. 13 described later (step S210). Using the subroutine, the actual turbine power is calculated based on the forward model of the turbo model (step S220). Further, the power difference is calculated by subtracting the actual turbine power from the target turbine power (step S230). Then, using a subroutine shown in FIG. 15 described later, it is determined whether or not the power assist can be performed (step S240).

ここで、図１３に示す目標タービン動力の算出サブルーチンでは、目標過給圧と目標空気量とを読み込み（ステップＳ２１１）、続いて例えば実記データに基づく過給圧−開度給温マップの関係を用い目標過給圧に基づいて目標過給温を算出する（ステップＳ２１２）。その後、インタークーラの逆モデルを用い、インタークーラでの圧力損失と冷却効果とを考慮しつつ目標コンプレッサ下流圧を算出する（ステップＳ２１３，Ｓ２１４）。また、コンプレッサの逆モデルを用いて目標過給エネルギーを算出すると共に、例えば目標過給エネルギーＷc＿tをパラメータとして規定した効率マップからコンプレッサ効率を算出する（ステップＳ２１５，Ｓ２１６）。そして、目標過給エネルギーとコンプレッサ効率とから目標コンプレッサ動力を算出し（ステップＳ２１７）、更にシャフトの逆モデルを用いて目標タービン動力を算出する（ステップＳ２１８）。   Here, in the target turbine power calculation subroutine shown in FIG. 13, the target supercharging pressure and the target air amount are read (step S211), and then, for example, the supercharging pressure-opening temperature map based on actual data is represented. A target supercharging temperature is calculated based on the used target supercharging pressure (step S212). Thereafter, using the inverse model of the intercooler, the target compressor downstream pressure is calculated in consideration of the pressure loss and the cooling effect in the intercooler (steps S213 and S214). Further, the target supercharging energy is calculated using an inverse model of the compressor, and the compressor efficiency is calculated from an efficiency map that defines the target supercharging energy Wc_t as a parameter, for example (steps S215 and S216). Then, the target compressor power is calculated from the target supercharging energy and the compressor efficiency (step S217), and further, the target turbine power is calculated using the inverse model of the shaft (step S218).

次に、図１４に示す実タービン動力の算出サブルーチンは、排気管モデル部とタービンモデル部とからなり、排気管モデル部では、エアフロメータ４１による空気量計測時からタービンでの排気流量として反映されるまでの遅れ等を考慮して排気流量を算出すると共に（ステップＳ２２１）、その排気流量に基づいて排気特性（タービン上流及び下流の圧力と温度）を算出する（ステップＳ２２２）。そして、タービンモデル部では、タービン断熱効率ηgを算出すると共に（ステップＳ２２３）、排気流量、排気圧力、排気温度等の排気パラメータとタービン断熱効率ηgとに基づいて実タービン動力を算出する（ステップＳ２２４）。   Next, the actual turbine power calculation subroutine shown in FIG. 14 includes an exhaust pipe model portion and a turbine model portion. In the exhaust pipe model portion, the air flow rate is measured by the air flow meter 41 and reflected as the exhaust flow rate in the turbine. The exhaust flow rate is calculated in consideration of the delay until the exhaust gas is discharged (step S221), and the exhaust characteristics (pressure and temperature upstream and downstream of the turbine) are calculated based on the exhaust flow rate (step S222). The turbine model unit calculates the turbine adiabatic efficiency ηg (step S223), and calculates the actual turbine power based on the exhaust parameters such as the exhaust flow rate, the exhaust pressure, the exhaust temperature, and the turbine adiabatic efficiency ηg (step S224). ).

次に、図１５に示すアシスト判定ルーチンでは、前記図１２のステップＳ２３０で算出した動力差に基づいてアシスト動力Ｗaを算出する（ステップＳ２４１）。このとき、モータ特性やモータ温度に基づく上限ガードが適宜施されてアシスト動力Ｗaが算出される。そしてその後、アシスト動力Ｗaが所定値Ｗa＿thよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２４２）、Ｗa＞Ｗa＿thであればアシスト許可フラグＦaに１を、Ｗa≦Ｗa＿thであればアシスト許可フラグＦaに０をセットする（ステップＳ２４３，Ｓ２４４）。これにより、Ｗa＞Ｗa＿thの場合（アシスト許可フラグＦa＝１の場合）にモータ３４による動力アシストが実行され、Ｗa≦Ｗa＿thの場合（アシスト許可フラグＦa＝０の場合）にモータ３４による動力アシストが停止される。   Next, in the assist determination routine shown in FIG. 15, the assist power Wa is calculated based on the power difference calculated in step S230 of FIG. 12 (step S241). At this time, the upper limit guard based on the motor characteristics and the motor temperature is appropriately applied to calculate the assist power Wa. Thereafter, it is determined whether or not the assist power Wa is greater than a predetermined value Wa_th (step S242). If Wa> Wa_th, the assist permission flag Fa is set to 1, and if Wa ≦ Wa_th, the assist permission flag Fa is set to 0. Is set (steps S243 and S244). Thus, power assist by the motor 34 is executed when Wa> Wa_th (assist permission flag Fa = 1), and power assist by the motor 34 is performed when Wa ≦ Wa_th (assist permission flag Fa = 0). Stopped.

図１６は、本実施の形態におけるアシスト制御時の各種挙動を示すタイムチャートである。図１６では、比較対象として、モータ３４の駆動によるトルク増加分を目標トルクに反映しない従来制御を併記しており、その挙動を破線にて示している。   FIG. 16 is a time chart showing various behaviors during assist control in the present embodiment. In FIG. 16, as a comparison target, conventional control that does not reflect the torque increase due to driving of the motor 34 in the target torque is also shown, and the behavior is indicated by a broken line.

さて、（ａ）のようにアクセル開度が比較的速やかに変化して加速が開始されると、（ｂ）、（ｃ）のように加速要求に応じてトルク及び過給圧の目標値が増加する。そして（ｅ）のように目標タービン動力が増加し、目標タービン動力と実タービン動力との動力差（（ｅ）の斜線部分）が算出されるとともに、この動力差がモータ３４のアシスト動力とされる。   When the accelerator opening changes relatively quickly as shown in (a) and acceleration starts, target values of torque and supercharging pressure are set according to the acceleration request as shown in (b) and (c). To increase. Then, as shown in (e), the target turbine power increases, the power difference between the target turbine power and the actual turbine power (the shaded portion in (e)) is calculated, and this power difference is used as the assist power of the motor 34. The

ここで、（ｂ）のトルクの目標値は、アクセル開度の変化に応じて算出されるようになっており、（ａ）のようにアクセル開度が比較的速やかに変化した場合、モータ３４の駆動によるトルク増加分が加味されて従来制御に比べて大きな値が算出される。これに伴って過給圧の目標値及び目標タービン動力が従来制御に比べて大きく算出されている。   Here, the target value of the torque in (b) is calculated according to the change in the accelerator opening, and when the accelerator opening changes relatively quickly as shown in (a), the motor 34 Considering the increase in torque due to the driving, a larger value is calculated than in the conventional control. Accordingly, the target value of the supercharging pressure and the target turbine power are largely calculated as compared with the conventional control.

この結果、本実施の形態では従来制御に比べ、（ｃ）、（ｂ）のように過給圧及びトルクが大きくなる。また、（ｅ）のように実タービン動力が速やかに上昇するとともに大きくなり、目標タービン動力に近づくにつれてアシスト動力が徐々に減少する。特に本実施の形態では、実タービン動力が目標タービン動力に速やかに達し、従来制御に比べて動力アシストが早く終了している。   As a result, in the present embodiment, the supercharging pressure and torque are increased as shown in (c) and (b) in comparison with the conventional control. Further, as shown in (e), the actual turbine power quickly increases and increases, and the assist power gradually decreases as the target turbine power is approached. In particular, in the present embodiment, the actual turbine power quickly reaches the target turbine power, and the power assist is finished earlier than in the conventional control.

また、加速開始時において（ｄ）のスロットル開度は、目標吸気圧と実過給圧との圧力比（＝目標吸気圧／実過給圧、スロットル下流圧と上流圧の比に相当）、及び目標空気量から算出されるようになっており、過渡時の実過給圧が目標値よりも低い場合は圧力比が目標値よりも小さくなるために、加速性能（過渡応答性）の向上が図るべく、その過給圧の不足分を補うようにスロットル開度が大きくなる。本実施の形態では従来制御に比べて過給圧が速やかに立ち上がるため、スロットル開度の変化が速やかに落ち着く。   At the start of acceleration, the throttle opening in (d) is the pressure ratio between the target intake pressure and the actual boost pressure (= corresponds to the ratio of target intake pressure / actual boost pressure, throttle downstream pressure and upstream pressure), The acceleration ratio (transient response) is improved because the pressure ratio is smaller than the target value when the actual supercharging pressure during transition is lower than the target value. Therefore, the throttle opening is increased so as to compensate for the shortage of the supercharging pressure. In the present embodiment, the boost pressure rises more quickly than in the conventional control, so that the change in the throttle opening settles quickly.

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   As described above, according to the embodiment described in detail, the following excellent effects can be obtained.

加速開始後、最大加速要求係数α＿peakに基づいてアシスト無目標トルクＴｒ＿nonを増補正して目標トルクＴｒ＿tを算出し、トルクベース制御を実施するようにした。これにより、アクセル開度ＡＰの変化が定常状態になった後も、加速要求時のアクセル開度ＡＰの変化に基づく目標トルクＴｒ＿tに基づいて出力トルクが制御される。したがって、アクセル開度ＡＰの変化時のみ目標トルクＴｒ＿tを補正する従来制御のようにその補正の終了に際して目標トルクＴｒ＿tが変化してトルク変動が生じることが回避される。   After the start of acceleration, the target torque Tr_t is calculated by increasing the assist non-target torque Tr_non based on the maximum acceleration request coefficient α_peak, and the torque base control is performed. Thereby, even after the change of the accelerator opening AP becomes a steady state, the output torque is controlled based on the target torque Tr_t based on the change of the accelerator opening AP at the time of the acceleration request. Therefore, it is avoided that the target torque Tr_t changes at the end of the correction and torque fluctuation occurs as in the conventional control in which the target torque Tr_t is corrected only when the accelerator opening AP changes.

ここで、最大加速要求係数α＿peakは、目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとが等しくなった場合に、０にクリアするようにした。これにより、動力アシストの終了時において、目標トルクＴｒ＿tが連続的に変化するため、トルク変動が生じることが回避される。   Here, the maximum acceleration request coefficient α_peak is cleared to 0 when the target torque Tr_t and the assist-free target torque Tr_non are equal. As a result, at the end of the power assist, the target torque Tr_t continuously changes, so that torque fluctuation is avoided.

また、動力アシストによるトルク増加可能量として、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒを算出し、そのトルク差ΔＴｒを最大加速要求係数α＿peakに基づいて目標トルクＴｒ＿tに反映させるようにした。かかるように動力アシストによるトルク増加可能量ΔＴｒが目標トルクＴｒ＿tに反映されることにより、加速初期の加速性が高められる。   Further, a torque difference ΔTr between the assist-free target torque Tr_non and the maximum assist target torque Tr_max is calculated as the amount of torque increase by power assist, and the torque difference ΔTr is reflected in the target torque Tr_t based on the maximum acceleration request coefficient α_peak. I did it. As described above, the torque increase possible amount ΔTr by the power assist is reflected in the target torque Tr_t, so that the acceleration performance at the initial stage of acceleration is improved.

さらに、目標トルクＴｒ＿tの算出に際し、アクセル開度ＡＰの単位時間あたりの変化量を加速要求係数αとして算出するとともに、その加速要求係数αに基づいて目標トルクＴｒ＿tを算出するようにした。これにより、運転者による加速要求の緩急が目標トルクＴｒ＿tに的確に反映される。特に、アクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔが比較的小さい場合に加速要求係数αを０とするとともに、同微分値ｄＡＰ／ｄｔが大きい場合に加速要求係数αを１とし、その中域において加速要求係数αをアクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔに略比例するようにした。このため、所定以上の加速要求がなされた場合にモータ３４の駆動に伴うトルク増加分が反映され、運転者の加速要求が目標トルクＴｒ＿tに的確に反映される。   Further, when calculating the target torque Tr_t, the amount of change per unit time of the accelerator opening AP is calculated as the acceleration request coefficient α, and the target torque Tr_t is calculated based on the acceleration request coefficient α. Thereby, the acceleration / deceleration of the acceleration request by the driver is accurately reflected in the target torque Tr_t. In particular, when the differential value dAP / dt of the accelerator pedal opening AP is relatively small, the acceleration request coefficient α is set to 0, and when the differential value dAP / dt is large, the acceleration request coefficient α is set to 1, The acceleration request coefficient α is made substantially proportional to the differential value dAP / dt of the accelerator pedal opening AP. For this reason, when an acceleration request greater than or equal to a predetermined value is made, the amount of torque increase associated with the driving of the motor 34 is reflected, and the driver's acceleration request is accurately reflected in the target torque Tr_t.

なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and may be implemented as follows.

上記実施の形態では目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonに達すると最大加速要求係数α＿peakをリセットする構成としたが、これに限らない。目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとの差が小さくなるにつれて最大加速要求係数α＿peakを減少させる構成としても良い。かかる構成によれば、モータ３４の駆動終了に際して目標トルクＴｒ＿tが比較的滑らかに変化するため、トルクの変動を軽減することができる。   In the above embodiment, the maximum acceleration request coefficient α_peak is reset when the target torque Tr_t reaches the assist non-target torque Tr_non. However, the present invention is not limited to this. The maximum acceleration request coefficient α_peak may be decreased as the difference between the target torque Tr_t and the assist non-target torque Tr_non decreases. According to such a configuration, the target torque Tr_t changes relatively smoothly when the driving of the motor 34 is finished, so that fluctuations in torque can be reduced.

また、加速開始後においては、時間の経過に伴い、目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとの差が小さくなる。このため、加速開始から所定時間経過後に最大加速要求係数α＿peakをリセットする構成としても良い。   In addition, after the acceleration starts, the difference between the target torque Tr_t and the assist non-target torque Tr_non decreases with time. For this reason, the maximum acceleration request coefficient α_peak may be reset after a predetermined time has elapsed from the start of acceleration.

また、モータ３４を駆動させる際には、駆動電流に伴って発熱するため、駆動時間やモータ温度などの制約を受ける。このため、駆動時間やモータ温度が許容範囲外になってモータ３４の駆動を中止する際に最大加速要求係数α＿peakを徐々に減少させる構成とする。これにより、モータ３４の駆動の中止に伴うトルクの変動を軽減することができる。   Further, when the motor 34 is driven, heat is generated with the drive current, and therefore, there are restrictions on drive time and motor temperature. Therefore, the maximum acceleration request coefficient α_peak is gradually reduced when the driving of the motor 34 is stopped when the driving time or the motor temperature is out of the allowable range. Thereby, the fluctuation | variation of the torque accompanying the cancellation of the drive of the motor 34 can be reduced.

上記実施の形態では、ターボチャージャ３０のシャフト３３に動力アシスト装置としてのモータ３４を設けた電動ターボチャージャを有する内燃機関を対象に説明したが、これに限らない。吸気管１１においてターボチャージャ３０の上流側若しくは下流側に補助過給機としての補助コンプレッサを有する内燃機関を対象としても良い。かかる内燃機関においても、運転者の加速要求に応じて目標トルクが算出され、その目標トルクに基づいてターボチャージャ３０の目標タービン動力が算出されると共に実タービン動力が算出され、それらの差に応じて補助コンプレッサのアシスト動力が求められる。このため、補助コンプレッサの駆動に伴うトルク向上分を加味して目標トルクを算出することとし、本実施の形態と同様にアクセル開度の単位時間あたりの変化量に応じて目標トルクを算出すると良い。これにより、加速性能の向上が図られるとともに、運転者の加速要求が的確に反映される。ただし、補助コンプレッサを有する内燃機関においては、図２に示したアシスト制御部としてターボチャージャ３０の目標タービン動力と実タービン動力との差に応じて補助コンプレッサの出力過給圧を調整する制御モデルを用い、同制御モデルを用いてアシスト動力を算出する。   In the embodiment described above, the internal combustion engine having the electric turbocharger in which the shaft 34 of the turbocharger 30 is provided with the motor 34 as a power assist device has been described. However, the present invention is not limited to this. The intake pipe 11 may be an internal combustion engine having an auxiliary compressor as an auxiliary supercharger upstream or downstream of the turbocharger 30. Also in such an internal combustion engine, the target torque is calculated according to the driver's acceleration request, the target turbine power of the turbocharger 30 is calculated based on the target torque, and the actual turbine power is calculated. Therefore, the assist power of the auxiliary compressor is required. For this reason, the target torque should be calculated by taking into account the torque improvement associated with the driving of the auxiliary compressor, and the target torque should be calculated according to the amount of change in the accelerator opening per unit time as in the present embodiment. . As a result, acceleration performance is improved, and the driver's acceleration request is accurately reflected. However, in an internal combustion engine having an auxiliary compressor, a control model for adjusting the output supercharging pressure of the auxiliary compressor according to the difference between the target turbine power of the turbocharger 30 and the actual turbine power is used as the assist control unit shown in FIG. The assist power is calculated using the control model.

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the engine control system in embodiment of invention. エンジンＥＣＵの機能を説明するための制御ブロック図である。It is a control block diagram for demonstrating the function of engine ECU. 電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the outline | summary of the assist control of an electric turbocharger. 電動ターボモデルを示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows an electric turbo model. アシスト制御部における目標タービン動力算出部、実タービン動力算出部の詳細を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the detail of the target turbine power calculation part in an assist control part, and an actual turbine power calculation part. 目標トルク算出部の詳細を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the detail of a target torque calculation part. モータの駆動に伴う過給効果の向上を考慮した電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the outline | summary of the assist control of the electric turbocharger which considered the improvement of the supercharging effect accompanying the drive of a motor. エンジンＥＣＵによるベースルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the base routine by engine ECU. トルクベース制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a torque base control routine. 目標トルク算出ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a target torque calculation routine. 目標スロットル開度の算出ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation routine of target throttle opening. アシスト動力の算出ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation routine of assist power. 目標タービン動力の算出ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation routine of target turbine power. 実タービン動力の算出ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation routine of real turbine power. アシスト判定ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an assist determination routine. 本実施の形態におけるアシスト制御時の各種挙動を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the various behavior at the time of assist control in this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０…エンジン、３０…ターボチャージャ、３４…動力アシスト装置としてのモータ、５０…エンジンＥＣＵ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 30 ... Turbocharger, 34 ... Motor as power assist apparatus, 50 ... Engine ECU.

Claims (6)

排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され前記過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置とを有する内燃機関に適用され、
運転者のアクセル操作に対応する目標トルクを基に前記内燃機関の出力トルクを制御するとともに、そのトルク制御に際し、前記目標トルクに応じた前記過給機の目標動力と同過給機の実動力とに基づいて前記動力アシスト装置による動力アシストを実施する制御装置であって、
アクセル操作量の単位時間あたりの変化量を算出する手段を備え、前記運転者のアクセル操作による加速要求時に、同単位時間あたりの変化量の最大値を加速要求パラメータとして算出する加速要求パラメータ算出手段と、
加速開始後、前記動力アシストによるトルク増加が可能である期間において、前記加速要求パラメータに基づいて前記目標トルクを増側に修正してトルク制御を実施する加速時トルク制御手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 Applied to an internal combustion engine having a supercharger that supercharges intake air by exhaust power and a power assist device that is operated by power other than exhaust power and assists the power of the supercharger directly or indirectly,
The output torque of the internal combustion engine is controlled based on the target torque corresponding to the driver's accelerator operation, and at the time of the torque control, the target power of the supercharger corresponding to the target torque and the actual power of the supercharger A control device for performing power assist by the power assist device based on
Acceleration request parameter calculating means for calculating a change amount per unit time of an accelerator operation amount, and calculating a maximum value of the change amount per unit time as an acceleration request parameter when the driver requests acceleration due to an accelerator operation When,
An acceleration torque control means for performing torque control by correcting the target torque to an increase side based on the acceleration request parameter in a period in which the torque increase by the power assist is possible after the start of acceleration;
A control device for an internal combustion engine with a supercharger. 前記加速時トルク制御手段は、前記動力アシストによるトルク増加可能量を算出する手段と、前記加速要求パラメータに基づいて前記トルク増加可能量をトルク制御に反映させる手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 The acceleration torque control means includes means for calculating a torque increase possible amount by the power assist, and means for reflecting the torque increase possible amount in torque control based on the acceleration request parameter. The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 1 . 前記加速要求パラメータ算出手段は、前記アクセル操作の変化が比較的大きい場合に、前記加速要求パラメータをアクセル急操作であることを表すパラメータ値とし、
前記加速時トルク制御手段は、前記加速要求パラメータが前記アクセル急操作であることを表すパラメータ値である場合に、前記動力アシスト装置による最大アシスト量に相当するトルク増加可能量をトルク制御に反映させることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 The acceleration request parameter calculation means, when the change in the accelerator operation is relatively large, the acceleration request parameter as a parameter value indicating that the accelerator is sudden operation,
The acceleration torque control means reflects a torque increase possible amount corresponding to the maximum assist amount by the power assist device to the torque control when the acceleration request parameter is a parameter value indicating that the accelerator is suddenly operated. The control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 2 . 前記加速時トルク制御手段は、前記動力アシストによるトルク増加が可能である期間が終了したか否かを判定する手段と、同トルク増加が可能である期間が終了した時点で前記目標トルクを増側に修正したトルク制御の実施を終了させる手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 The acceleration torque control means is configured to determine whether or not a period during which the torque increase by the power assist is possible has ended, and increase the target torque when the period during which the torque increase is possible has ended. The control device for an internal combustion engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 3 , further comprising means for terminating the execution of the torque control corrected in step (b). 前記加速時トルク制御手段は、前記目標トルクを増側に修正する加速時のトルク制御の終了に際し、前記目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 5. The acceleration torque control means gradually reduces the increase correction amount of the target torque when the acceleration torque control for correcting the target torque to the increase side is terminated. 5 . The control apparatus of the internal combustion engine with a supercharger in any one. 前記加速時トルク制御手段は、前記トルク増加が可能である期間内において前記動力アシスト装置による動力アシストを中止する場合に、前記目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 The acceleration torque control means gradually decreases an increase correction amount of the target torque when stopping power assist by the power assist device within a period in which the torque can be increased. Item 6. A control device for an internal combustion engine with a supercharger according to any one of Items 1 to 5 .
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