JP6702059B2 - Engine controller - Google Patents
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Description
この発明は、電動機で吸気を過給する電動式過給機と、排気ガスのエネルギをタービンで回収して吸気を過給する機械式過給機を備えるエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device including an electric supercharger that supercharges intake air with an electric motor and a mechanical supercharger that recovers exhaust gas energy by a turbine to supercharge intake air.
排気ガスのエネルギを利用して、燃焼室に導入される吸気を過給する機械式過給機を備えたエンジンが広く採用されている。 An engine equipped with a mechanical supercharger that supercharges intake air introduced into a combustion chamber by utilizing energy of exhaust gas is widely adopted.
この種の機械式過給機はターボチャージャとも呼ばれ、エンジンの吸気通路の途中にコンプレッサを配置し、排気通路の途中にタービンを配置し、排気通路を流れる排気ガスでタービンを回転させることによりコンプレッサを作動させ、燃焼室への吸入空気量を増大させて、エンジンのトルクの向上を図っている。 This type of mechanical supercharger is also called a turbocharger.By installing a compressor in the middle of the intake passage of the engine and a turbine in the middle of the exhaust passage, the turbine is rotated by the exhaust gas flowing through the exhaust passage. The torque of the engine is improved by operating the compressor and increasing the amount of intake air into the combustion chamber.
また、近年は、排気ガスのエネルギを利用した過給機以外にも、コンプレッサを電動機で駆動するようにした電動式過給機が種々提案されている。電動式過給機は、エンジンの運転状態によらず、電力を供給することで任意の時期に過給が出来るという利点がある。 Further, in recent years, in addition to the supercharger using the energy of exhaust gas, various electric superchargers in which a compressor is driven by an electric motor have been proposed. The electric supercharger has an advantage that it can be supercharged at any time by supplying electric power regardless of the operating state of the engine.
例えば、特許文献１に記載された技術では、エンジンの低回転時等、排気エネルギが少ない時には主として電動式過給機による過給を行い、その後、排気エネルギの増大とともに機械式過給機による過給の割合を徐々に増大させている。そして、排気エネルギが電動式過給機によるアシストなしに目標過給状態を実現するのに足る値に達した後、電動式過給機への電力供給を停止しつつ、機械式過給機に伝達される排気エネルギの比率を変化させる可変ノズル機構を制御する非アシスト制御手段を備えている。
For example, in the technique described in
特許文献１に記載された技術では、吸気の過給圧が目標値に到達した後に電動式過給機による過給を停止し、その後は、目標過給圧が維持できるまで非アシスト手段による可変ノズル機構の制御を継続している。
In the technique described in
しかし、電動式過給機による過給を停止した後、運転状況によっては吸気の過給圧が安定せず、吸気の過給圧がどんどん下がっていく状態、いわゆる失速状態となってしまう場合がある。このような場合、もはや可変ノズル機構の制御では過給圧の復帰に長い時間がかかり、目標吸気圧の達成には、排気エネルギの回復を待つか、再度の電動式過給機の駆動を行う必要がある。このため、目標吸気圧に到達するまで多大な時間がかかるという問題がある。また、可変ノズル機構を備えないエンジンでは、上記のような制御ができないという問題もある。 However, after stopping the supercharging by the electric supercharger, the supercharging pressure of the intake air may not be stable depending on the driving situation, and the supercharging pressure of the intake air may be gradually lowered, that is, the stall condition may occur. is there. In such a case, it takes a long time to return the boost pressure in the control of the variable nozzle mechanism, and in order to achieve the target intake pressure, the recovery of exhaust energy is waited for or the electric supercharger is driven again. There is a need. Therefore, there is a problem that it takes a lot of time to reach the target intake pressure. There is also a problem that the above control cannot be performed in an engine that does not have a variable nozzle mechanism.
そこで、この発明の課題は、コンプレッサを電動機で駆動するようにした電動式過給機と、排気エネルギでコンプレッサを駆動するようにした機械式過給機とを備えるエンジンの制御装置において、吸気の過給圧を早期に目標吸気圧に安定させることである。 Then, the subject of this invention is an engine control device provided with the electric supercharger which made the compressor drive with an electric motor, and the mechanical supercharger which made the compressor drive with exhaust energy. It is to stabilize the boost pressure to the target intake pressure early.
上記の課題を解決するために、この発明は、燃焼室に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路に配置され電動機の駆動によって前記燃焼室への吸気を過給する電動式過給機と、前記吸気通路に配置され排気エネルギを利用して前記燃焼室への吸気を過給する機械式過給機と、前記吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧まで高める際に、前記電動式過給機による過給と前記機械式過給機による過給とを行い、前記吸気圧が目標吸気圧を超えた後も前記電動式過給機による過給をディレー設定時間継続させて前記吸気圧を目標吸気圧以上に上昇させ、そのディレー設定時間の経過後に前記電動式過給機による過給を停止して前記機械式過給機のみによる過給状態へ移行するディレー制御を行う過給制御手段と、を備えるエンジンの制御装置を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention is directed to an electric supercharger for supercharging intake air to the combustion chamber by driving an electric motor arranged in the intake passage and an exhaust passage and the intake passage. And a mechanical supercharger arranged in the intake passage for supercharging intake air into the combustion chamber by utilizing exhaust energy, and the electric motor for increasing the intake pressure in the intake passage to a target intake pressure. Supercharging by the electric supercharger and supercharging by the mechanical supercharger, and even after the intake pressure exceeds the target intake pressure, the supercharge by the electric supercharger is continued for a delay setting time, and Increase the intake pressure above the target intake pressure, stop the supercharging by the electric supercharger after the delay setting time elapses, and perform delay control to shift to the supercharging state by the mechanical supercharger only. An engine control device including a feed control means is adopted.
このとき、前記ディレー制御で実行された前記ディレー設定時間と前記ディレー設定時間が実行された際における前記吸気圧の変化を制御例として記憶するディレー制御記憶手段を備え、前記過給制御手段は、前記ディレー制御記憶手段が記憶した前記制御例に基づいて最適な前記ディレー設定時間を決定する構成を採用することができる。 At this time, a delay control storage means for storing, as a control example, the delay setting time executed by the delay control and the change of the intake pressure when the delay setting time is executed, the supercharging control means, A configuration may be adopted in which the optimum delay setting time is determined based on the control example stored by the delay control storage means.
ここで、前記過給制御手段は、前記目標吸気圧を超えた後の前記吸気圧の最大値と前記目標吸気圧との差が予め決められた所定値である又はその所定値に最も近い制御例の前記ディレー設定時間を最適なものとして決定する構成を採用することができる。 Here, the supercharging control means controls the difference between the maximum value of the intake pressure after exceeding the target intake pressure and the target intake pressure to be a predetermined value or a value closest to the predetermined value. It is possible to adopt a configuration in which the delay setting time in the example is determined as the optimum one.
あるいは、前記過給制御手段は、前記吸気圧が前記目標吸気圧を超えてからその最大値を経て前記目標吸気圧に安定するまでの前記吸気圧の時間変化のグラフにおける前記目標吸気圧を超える部分の積分値が予め決められた所定値である又はその所定値に最も近い制御例の前記ディレー設定時間を最適なものとして決定する構成を採用することができる。 Alternatively, the supercharging control means exceeds the target intake pressure in the graph of the temporal change of the intake pressure from the time when the intake pressure exceeds the target intake pressure to the time when the intake pressure exceeds the maximum value and stabilizes at the target intake pressure. It is possible to employ a configuration in which the delay setting time of the control example in which the integral value of the part is a predetermined value or which is the closest to the predetermined value is determined as the optimum value.
さらには、前記過給制御手段は、前記吸気圧が前記目標吸気圧を超えてからその最大値を経て前記目標吸気圧に安定するまでの所要時間が最短の制御例の前記ディレー設定時間を最適なものとして決定する構成を採用することができる。 Furthermore, the supercharging control means optimizes the delay setting time in the control example in which the time required for the intake pressure to exceed the target intake pressure and then to reach the target intake pressure after reaching its maximum value is the shortest. It is possible to adopt a configuration that is determined to be an arbitrary one.
これらの各態様において、前記所定値は、エンジンの回転数、アクセル開度又は前記目標吸気圧に基づいて設定される構成を採用することができる。 In each of these aspects, it is possible to employ a configuration in which the predetermined value is set based on the engine speed, the accelerator opening, or the target intake pressure.
また、これらの各態様において、前記ディレー制御記憶手段による前記制御例の記憶は、エンジンの回転数、アクセル開度又は前記目標吸気圧に応じて記憶される構成を採用することができる。 Further, in each of these aspects, the storage of the control example by the delay control storage means may be configured to be stored according to the engine speed, the accelerator opening, or the target intake pressure.
この発明によれば、吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧まで高める際に、電動式過給機による過給と機械式過給機による過給とを行い、吸気圧が目標吸気圧を超えた後も電動式過給機による過給をディレー設定時間継続させ、そのディレー設定時間の経過後に電動式過給機による過給を停止して機械式過給機のみによる過給状態へ移行するディレー制御を行うようにしたので、吸気の過給圧を早期に目標吸気圧に安定させることができる。 According to the present invention, when increasing the intake pressure in the intake passage to the target intake pressure, supercharging by the electric supercharger and supercharging by the mechanical supercharger are performed, and the intake pressure exceeds the target intake pressure. After the delay time has elapsed, the supercharger with the electric supercharger continues for a set delay time, and after the delay time has elapsed, the supercharger with the electric supercharger is stopped and the supercharger with only the mechanical supercharger is entered. Since the delay control is performed, the supercharging pressure of the intake air can be quickly stabilized at the target intake pressure.
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態のエンジンの制御装置を概念的に示す模式図である。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the engine control system of this embodiment.
この実施形態のエンジン１は自動車用４サイクルガソリンエンジンである。エンジン１の構成は、図１に示すように、燃焼室２内に吸気を送り込む吸気ポート３、その吸気ポート３に通じる吸気通路４、排気ポート１３から引き出された排気通路１４、吸気ポート３又は燃焼室２内に燃料を噴射する燃料噴射装置等を備えている。吸気ポート３及び排気ポート１３は、それぞれバルブによって開閉される。
The
この実施形態では４つの気筒を備えた４気筒エンジンを想定しているが、気筒の数に関わらずこの発明を適用可能である。 Although a four-cylinder engine having four cylinders is assumed in this embodiment, the present invention is applicable regardless of the number of cylinders.
燃焼室２へ通じる吸気通路４には、燃焼室２への接続部である吸気ポート３から上流側に向かって、流路面積を調節するスロットルバルブ５、機械式過給機（ターボチャージャ）１０の機械式コンプレッサ１１、電動式過給機３０、エアクリーナ（図示せず）等が設けられる。
In the
排気通路１４には、燃焼室２への接続部である排気ポート１３から下流側に向かって、機械式過給機１０の排気タービン１２、排気中の有害物等を除去する触媒等を備えた排気浄化部、消音器等が設けられる。
The
機械式過給機１０は、図１に示すように、吸気通路４に配置され燃焼室へ導入される吸気を過給する機械式コンプレッサ１１と、排気通路１４に配置される排気タービン１２とで構成される。排気通路１４を流れる排気ガスによって排気タービン１２が回転すると、その回転が吸気通路４の機械式コンプレッサ１１に伝達される。機械式コンプレッサ１１の回転によって、吸気通路４内を流れる吸気に過給が行われる。
As shown in FIG. 1, the
また、排気通路１４における排気タービン１２の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路４１と、その排気バイパス通路４１を開閉する排気バイパスバルブ４２とを備えた排気バイパス装置４０、いわゆるウェイストゲートバルブ装置が設けられている。排気バイパスバルブ４２を開放すれば、排気タービン１２側に流れている排気ガスの一部が排気バイパス通路４１側に分流され、排気タービン１２に加わる排気エネルギが低減される。
Further, an
排気バイパスバルブ４２は、エンジンで発生する負圧によって動作する負圧式ウェイストゲートバルブとしてもよいし、電動機で開閉制御される電制式ウェイストゲートバルブとしてもよい。
The
さらに、吸気通路４の途中には、電動式過給機３０が配置されている。電動式過給機３０は、吸気通路４に配置され燃焼室への吸気を過給する電動式コンプレッサ３１を備える。電力を供給することにより電動式コンプレッサ３１を駆動すると、吸気通路４内を流れる吸気に過給が行われる。
Further, an
また、吸気通路４には、電動式コンプレッサ３１の上流側と下流側とを接続する吸気バイパス通路３２と、その吸気バイパス通路３２を開閉する吸気バイパスバルブ３３が設けられている。吸気バイパスバルブ３３を開放すれば、吸気の大部分は抵抗の少ない吸気バイパス通路３２側へ流れ、電動式コンプレッサ３１のある流路側へはほとんど流れなくなる。
Further, the
このエンジン１を搭載する車両は、エンジン１を制御するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０を備える。
A vehicle equipped with the
電子制御ユニット５０は、吸気ポート３又は燃焼室２内に設けた燃料噴射装置（図示せず）による燃料噴射や、スロットルバルブ５や吸排気バルブ等のバルブ類の開閉の制御、その他、エンジンの制御全般を行う。
The
さらに、吸気通路４には、吸気ポート３付近での吸気圧を検出する吸気圧センサ６等、エンジン１の制御に必要な情報を取得するセンサ類が設けられている。また、排気通路１４には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサや、排気ガスの成分を検知するセンサ等、エンジン１の制御に必要な情報を取得するセンサ類が設けられている。
Further, the
また、エンジン１には、シリンダブロック等を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサや、エンジン１のクランクシャフトの回転速度を検出する回転速度センサ等が設けられている。また、このエンジン１を搭載する車両の車体（図示せず）にはアクセルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ、車両の速度を検出する車速センサ等が設けられている。
The
これらの各種センサ類の情報は、ケーブルを通じて電子制御ユニット５０が取得できる
ようになっている。なお、図１では、主なセンサ類のみを図示し、それ以外のセンサ類の図示は省略している。
Information of these various sensors can be acquired by the
また、電子制御ユニット５０は、機械式過給機１０や排気バイパスバルブ４２を制御する機械式過給機制御手段５１、電動式過給機３０や吸気バイパスバルブ３３を制御する電動式過給機制御手段５２を備えている。
Further, the
さらに、電子制御ユニット５０は、機械式過給機制御手段５１と電動式過給機制御手段５２に対して、それぞれ制御の指令を発信する過給制御手段５３を備える。
Further, the
過給制御手段５３は、電動式過給機３０による過給と機械式過給機１０による過給との比率を制御する機能を有する。この比率の制御機能により、過給制御手段５３は、吸気通路４内の吸気圧を目標吸気圧まで高める際に、電動式過給機３０による過給と機械式過給機１０による過給とを行い、吸気圧が目標吸気圧を超えた後も電動式過給機３０による過給をディレー設定時間継続させて前記吸気圧を目標吸気圧以上に上昇させ、そのディレー設定時間の経過後に電動式過給機３０による過給を停止して機械式過給機１０のみによる過給状態へ移行するディレー制御を行う。
The supercharging control means 53 has a function of controlling the ratio between the supercharging by the
ここで、ディレー制御を行う運転状態とは、吸気通路４内の吸気圧を、目標吸気圧以下の状態から目標吸気圧まで高めようとする運転状態が該当する。例えば、アクセルを踏み込んで加速するような状態、すなわち、吸気圧を急速に目標吸気圧にまで高めるような運転状態がこれに該当する。特に、エンジン１が低回転状態であり、機械式過給機１０によって吸気に過給を行うには、まだ充分な排気エネルギが存在しない状態からの加速要求時がこれに該当する。
Here, the operating state in which the delay control is performed corresponds to an operating state in which the intake pressure in the
また、電子制御ユニット５０は、過給制御手段５３によって実行された制御例を、その時の運転状態とともに記憶するディレー制御記憶手段５４を備える。ディレー制御記憶手段５４は、ディレー制御で実行されたディレー設定時間と、ディレー設定時間が実行された際における吸気圧の変化を制御例として記憶する機能を有する。
The
過給制御手段５３は、ディレー制御記憶手段５４が記憶した制御例に基づいて、最適なディレー設定時間を決定する。 The supercharging control means 53 determines the optimum delay setting time based on the control example stored in the delay control storage means 54.
以下、このエンジン１の制御、特に、ディレー制御に関する学習の流れを、図４のフローチャートに基づいて説明する。
Hereinafter, the flow of learning regarding the control of the
まず、ステップＳ１において制御を開始し、ステップＳ２において、吸気通路４内の吸気圧を目標吸気圧まで高める要求、すなわち、加速要求を検出した場合において、実際の吸気通路４内の吸気圧（以下、実マニ圧と称する）が、吸気の目標吸気圧（以下、目標マニ圧と称する）よりも小さい場合、吸気圧をさらの高める必要があるので、ステップＳ３へ移行する。実マニ圧が目標マニ圧以上となっていれば、吸気圧をさらに高める必要がないので、ステップＳ１４へ移行し、電動式過給機３０の駆動を停止し、この制御を終了して、通常の運転制御に復帰する。
First, control is started in step S1, and in step S2, when a request to increase the intake pressure in the
ステップＳ３において、電動式過給機３０の駆動を開始する。このとき、加速要求に基づいて、電動式過給機３０による過給と、機械式過給機１０による過給とが並行して行われることとなる。ただし、エンジン１の回転数が低い場合には、排気エネルギが少ないので、機械式過給機１０による過給は駆動開始初期にはほとんど行われず、その後、排気エネルギの増大とともに徐々に機械式過給機１０による過給圧が増加していく。
In step S3, driving of the
ステップＳ４において、実マニ圧と目標マニ圧との大小関係の照査が行われる。実マニ圧が目標マニ圧未満である場合には、ステップＳ３の後段へ戻り、同様のマニ圧の照査を繰り返す。実マニ圧が目標マニ圧以上となった場合には、ステップＳ５へ移行する。 In step S4, the magnitude relationship between the actual manifold pressure and the target manifold pressure is checked. If the actual manifold pressure is less than the target manifold pressure, the process returns to the latter stage of step S3, and the same manifold pressure check is repeated. When the actual manifold pressure becomes equal to or higher than the target manifold pressure, the process proceeds to step S5.
ステップＳ５以下では、制御例の学習を行う。ステップＳ５において、加速要求に基づいて電動式過給機３０の駆動を開始した後、予め決められた所定時間に対して補正時間を加えた時間が経過しているかどうかが判別される。
In step S5 and thereafter, learning of the control example is performed. In step S5, it is determined whether or not the time obtained by adding the correction time to the predetermined predetermined time has elapsed since the driving of the
ここで、所定時間とは、ディレー制御を行わない通常の運転制御において、加速要求があった後に、電動式過給機３０の駆動を停止するまでの時間である。この時間は、アクセルの踏み込み量等に基づいて予め決められている。通常、この所定時間は、電動式過給機３０の駆動開始から、実マニ圧が目標マニ圧以上となるまで、又は、その直前までの時間に設定される場合が多い（図２参照）。
Here, the predetermined time is the time until the driving of the
また、補正時間とは、実マニ圧を目標マニ圧以上に意図的にオーバーシュートさせることを目的として、電動式過給機３０の駆動時間を延長するために、前述の所定時間に加えられる時間である（図２参照）。
Further, the correction time is a time added to the above-mentioned predetermined time in order to extend the driving time of the
この補正時間の設定により、実マニ圧が目標マニ圧を超えた後も、電動式過給機３０による過給が継続することとなる。実マニ圧が目標マニ圧を超えた後、電動式過給機３０の駆動を停止するまでの時間をディレー設定時間と称する。すなわち、所定時間と補正時間を加えた時間から、電動式過給機３０の駆動開始から実マニ圧が目標マニ圧以上となるまでの時間を引いたものが、ディレー設定時間である。ただし、所定時間の終期が、実マニ圧と目標マニ圧とが等しくなる時期とした場合には、補正時間とディレー設定時間とが等しくなる。
By setting this correction time, supercharging by the
ステップＳ６では、ディレー設定時間が経過した後、電動式過給機３０の駆動を停止し、機械式過給機１０のみによる過給状態へ移行する。このように、電動式過給機３０の駆動停止を補正時間だけ遅らせ、その後、機械式過給機１０のみによる過給状態へ移行する一連の制御を、ディレー制御と称する。
In step S6, after the delay setting time has elapsed, the driving of the
ステップＳ７では、このディレー制御で実行されたディレー設定時間（あるいは、補正時間。以下同じ。）と、ディレー設定時間が実行された際における実マニ圧の変化を、一つの制御例として記憶する。このとき、特に、実マニ圧の最大値を最大マニ圧として記憶する。 In step S7, the delay setting time (or the correction time; the same applies hereinafter) executed by the delay control and the change in the actual manifold pressure when the delay setting time is executed are stored as one control example. At this time, in particular, the maximum value of the actual manifold pressure is stored as the maximum manifold pressure.
つづくステップＳ８において、一定時間が経過すれば、ステップＳ９において、実行されたディレー設定時間に対応する最大マニ圧を確定させる。確定した最大マニ圧は、対応するディレー設定時間のほか、エンジン１の回転数、負荷、アクセル開度、あるいは、アクセル開度に基づく要求トルク、目標マニ圧等とともに記憶される。 In the subsequent step S8, if a predetermined time has elapsed, the maximum manifold pressure corresponding to the executed delay setting time is fixed in step S9. The determined maximum manifold pressure is stored together with the corresponding delay setting time, the engine speed, the load, the accelerator opening, the required torque based on the accelerator opening, the target manifold pressure, and the like.
ステップＳ８からステップＳ９での最大マニ圧の確定まで、一定時間の経過を待つのは、実マニ圧が、オーバーシュートの最大値の時期を通過して、減少傾向になるのを待つためである。一定時間が経過すれば、その後の実マニ圧には、既に記憶されている最大値を超えるような更新情報が現れないと判断できるからである。ここで、実マニ圧の時間変化の微分値がマイナスになることをもって、ステップＳ９での最大マニ圧の確定を行ってもよい。 The reason for waiting the elapse of a fixed time from the determination of the maximum manifold pressure in steps S8 to S9 is to wait for the actual manifold pressure to pass the time of the maximum value of the overshoot and become the decreasing tendency. .. This is because it is possible to determine that the updated information that exceeds the already stored maximum value does not appear in the actual manifold pressure after a certain period of time. Here, the maximum manifold pressure in step S9 may be determined by the fact that the differential value of the time variation of the actual manifold pressure becomes negative.
ステップＳ１０において、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が、予め決められた所定値以上であるかどうかが判別される。 In step S10, it is determined whether the difference between the determined maximum manifold pressure and the target manifold pressure is equal to or larger than a predetermined value.
ここで、所定値とは、目標マニ圧に対して一時的な超過を容認する、適切な実マニ圧のオーバーシュート量である。最大マニ圧と目標マニ圧との差が、この適切なオーバーシュート量である所定値未満であると、エンジン１の回転数は上がらず、車両は失速してしまう可能性がある（図２の符号ｂ，ｂ’，ｂ”参照）。最大マニ圧と目標マニ圧との差がこの所定値を超えていると、最大マニ圧をさらに低く抑えることができる可能性があると判断できる。
Here, the predetermined value is an appropriate overshoot amount of the actual manifold pressure that allows a temporary excess of the target manifold pressure. If the difference between the maximum manifold pressure and the target manifold pressure is less than the predetermined value that is the appropriate overshoot amount, the rotation speed of the
このため、ステップＳ１０では、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が、この所定値を超えていれば、ステップＳ１１へ移行し、次なる制御例では、電動式過給機３０の停止までの補正時間を減らす、すなわち、ディレー設定時間を短縮する制御を行う旨を記憶する。その後、ステップＳ２へ戻り、同様の制御、学習を繰り返す。ディレー設定時間の短縮量は適宜設定してよい。
Therefore, in step S10, if the difference between the determined maximum manifold pressure and the target manifold pressure exceeds this predetermined value, the process proceeds to step S11, and in the next control example, the
また、ステップＳ１０、Ｓ１２で、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が、所定値未満であれば、ステップＳ１３へ移行し、次なる制御例では、電動式過給機３０の停止までの補正時間を増やす、すなわち、ディレー設定時間を延長する制御を行う旨を記憶する。その後、ステップＳ２へ戻り、同様の制御、学習を繰り返す。ディレー設定時間の延長量は適宜設定してよい。
If the difference between the determined maximum manifold pressure and the target manifold pressure is less than the predetermined value in steps S10 and S12, the process proceeds to step S13, and in the next control example, the
ステップＳ１０、Ｓ１２で、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が、所定値に一致していれば、ステップＳ１５へ移行する。 If the difference between the determined maximum manifold pressure and the target manifold pressure matches the predetermined value in steps S10 and S12, the process proceeds to step S15.
ステップＳ１５では、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が所定値に一致する場合のディレー設定時間を、その運転条件に対する最適なものとして決定し、その情報を記憶して制御を終了する（ステップＳ１６）。 In step S15, the delay setting time when the difference between the determined maximum manifold pressure and the target manifold pressure matches a predetermined value is determined as the optimum one for the operating condition, the information is stored, and the control is ended. (Step S16).
このように記憶された最適なディレー設定時間は、エンジン１の回転数、負荷、アクセル開度、あるいは、アクセル開度に基づく要求トルク、目標マニ圧といった運転条件とともに記憶されているので、そのディレー設定時間は、以後のエンジン１の制御において、同一の又は近似する運転条件のもとで活用される。すなわち、記憶された制御例に基づいて、次なる運転状況における最適なディレー設定時間が決定されるようになる。
The optimum delay set time stored in this manner is stored together with operating conditions such as the engine speed, load, accelerator opening degree, required torque based on accelerator opening degree, and target manifold pressure. The set time is utilized under the same or similar operating conditions in the subsequent control of the
ここで、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が所定値に一致する制御例が記憶されていない場合には、確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差が所定値に最も近い制御例のディレー設定時間を最適なものとして決定する。 Here, when the control example in which the difference between the confirmed maximum manifold pressure and the target manifold pressure matches the predetermined value is not stored, the difference between the confirmed maximum manifold pressure and the target manifold pressure becomes the predetermined value. The delay setting time of the closest control example is determined as the optimum one.
確定された最大マニ圧と目標マニ圧との差を判定する基準となる所定値は、エンジン１の回転数、アクセル開度、アクセル開度に基づく要求トルクや、目標マニ圧等に基づいて、予め設定される。 The predetermined value serving as a reference for determining the difference between the determined maximum manifold pressure and the target manifold pressure is based on the engine speed, the accelerator opening, the required torque based on the accelerator opening, the target manifold pressure, and the like. It is set in advance.
このように、加速要求時等において、吸気の目標マニ圧を実現した後も、ある程度の時間だけ電動式過給機３０を止めないようにディレー制御することで、機械式過給機１０が充分な仕事を始めるための時間を確保することができる。このため、スムーズな実マニ圧の上昇が期待できる（図２の符号ａ，ａ’，ａ”参照）。
In this way, the
また、その時の制御例における電動式過給機３０の停止までの遅れ時間であるディレー設定時間と、目標マニ圧に対する吸気過給圧のオーバーシュート量を学習することにより、オーバーシュート量が大きい場合は電動式過給機３０の停止までの時間を短くし、オーバーシュート量が小さい場合は電動式過給機３０の停止までの時間を長くするように、徐々に補正を行うことで、最適な制御を実現することができる。すなわち、この発明では、過給圧を目標値以上に意図的にオーバーシュートさせることと、そのオーバーシュート量を学習制御する点が特徴である。
When the overshoot amount is large by learning the delay setting time, which is the delay time until the
一般に、電動式過給機３０は、ターボチャージャといった機械式過給機１０と比べてレスポンスがよいが、その電力消費量が大きいため、駆動時間を最低限度としたい要請がある。この発明によれば、排気エネルギの増加によって機械式過給機１０が仕事を始めるまでの間だけ電動式過給機３０を駆動し、機械式過給機１０が本格的に仕事を始めた頃の最適のタイミングで、電動式過給機３０の駆動を停止することができるので、電力消費量を的確に抑えることができる。
In general, the
実際のエンジン１の制御では、種々の運転状況が存在するので、例えば、排気バイパスバルブ４２を開放することで、排気タービン１２へ供給される排気エネルギが低下した場合にも、電動式過給機３０によるアシストで過給を補うことができる。このような状況下での加速要求においても、前述の学習した最適なディレー設定時間を活用することができる。電動式過給機３０を備えないエンジン１では、不必要なオーバーシュートを抑えるのが困難であるが、この発明の構成によれば、オーバーシュート量を適正なレベルに制御することができる。
In actual control of the
また、一般に、機械式過給機１０では、排気タービン１２に送られる排気の量で、過給に用いることができる排気エネルギの大きさが決定するが、その排気の量は、機械式コンプレッサ１１を通過する吸気の増加に対して、やや遅れて増える傾向がある。このため、電動式過給機３０の駆動を停止することで、機械式コンプレッサ１１の入口の圧力が下がり、同じ過給圧を維持するために必要なエネルギが増大し、失速状態が生じると考えられる。そこで、この発明のように、吸気の過給圧を意図的にオーバーシュートさせた後に低下させるようにし、その意図的なオーバーシュートを見越した分だけ長く、電動式過給機３０を駆動することが有効であると考えられる。
Further, generally, in the
なお、上記の実施形態では、図３（ａ）に示すように、吸気圧の最大値と目標吸気圧との差（オーバーシュート量）Ｌを適正なものにするディレー制御について説明したが、他の実施形態として、図３（ｂ）に示すように、目標吸気圧を超えた部分の面積Ｓや、図３（ｃ）に示すように、吸気圧が安定するまでの時間Ｔを適正なものにすることによって、最適なディレー設定時間を管理する制御方法、学習方法を採用することもできる。 Note that, in the above embodiment, as shown in FIG. 3A, the delay control that makes the difference (overshoot amount) L between the maximum value of the intake pressure and the target intake pressure appropriate is explained. As an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3(b), the area S of the portion exceeding the target intake pressure, and as shown in FIG. 3(c), the time T until the intake pressure stabilizes is set to an appropriate value. Therefore, a control method and a learning method for managing the optimum delay setting time can be adopted.
図３（ｂ）に示す手法では、過給制御手段５３は、ディレー制御記憶手段５４が記憶する制御例に基づいて、吸気圧が目標吸気圧を超えてからその最大値を経て目標吸気圧に安定するまでの吸気圧の時間変化のグラフにおける目標吸気圧を超える部分の積分値（面積Ｓ）が、予め決められた所定値であるか、あるいは、その所定値に最も近い制御例のディレー設定時間を最適なものとして決定するものである。 In the method shown in FIG. 3B, the supercharging control means 53, based on the control example stored in the delay control storage means 54, reaches the target intake pressure after the intake pressure exceeds the target intake pressure after reaching its maximum value. The integrated value (area S) of the portion that exceeds the target intake pressure in the graph of time-dependent change in intake pressure until it stabilizes is a predetermined value that is determined in advance, or the delay setting of the control example that is closest to the predetermined value. It determines the time as optimal.
すなわち、図３（ａ）の手法では、吸気圧の最大値と目標吸気圧との差（オーバーシュート量）Ｌと所定値との比較であったのに対し、図３（ｂ）の手法では、目標吸気圧を超える部分の積分値（面積Ｓ）と所定値との比較によって、最適なディレー設定時間を決定する。 That is, in the method of FIG. 3A, the difference (overshoot amount) L between the maximum value of the intake pressure and the target intake pressure is compared with a predetermined value, whereas in the method of FIG. 3B. The optimum delay setting time is determined by comparing the integral value (area S) of the portion exceeding the target intake pressure with a predetermined value.
図３（ｃ）に示す手法では、過給制御手段５３は、ディレー制御記憶手段５４が記憶する制御例に基づいて、吸気圧が目標吸気圧を超えてからその最大値を経て目標吸気圧に安定するまでの所要時間Ｔが、最短となっている制御例のディレー設定時間を最適なものとして決定するものである。 In the method shown in FIG. 3C, the supercharging control means 53, based on the control example stored in the delay control storage means 54, reaches the target intake pressure after the intake pressure exceeds the target intake pressure after reaching its maximum value. The required time T until stabilization is the optimum delay setting time of the control example that is the shortest.
すなわち、図３（ａ）の手法では、吸気圧の最大値と目標吸気圧との差（オーバーシュート量）Ｌと所定値との比較であったのに対し、図３（ｃ）の手法では、吸気圧が目標吸気圧を超えてから、最大値の山を通過して、その後、目標吸気圧に安定するまでの時間によって、最適なディレー設定時間を決定する。 That is, in the method of FIG. 3A, the difference (overshoot amount) L between the maximum intake pressure and the target intake pressure is compared with a predetermined value, whereas in the method of FIG. 3C. , The optimum delay setting time is determined by the time from when the intake pressure exceeds the target intake pressure, when it passes through the peak of the maximum value, and then until it stabilizes at the target intake pressure.
吸気圧が、目標吸気圧に安定したがどうかの判別は、例えば、フィードバック制御等により制御を行っている場合には、吸気圧が目標吸気圧に対してオーバーシュートとアンダーシュートとを繰り返す中で、その目標吸気圧に対する振れ幅が、所定幅未満となった時に、吸気圧が安定したと判別することができる。 Whether or not the intake pressure has stabilized at the target intake pressure can be determined by, for example, when feedback control or the like is being performed, while the intake pressure repeats overshoot and undershoot with respect to the target intake pressure. When the fluctuation range with respect to the target intake pressure is less than the predetermined range, it can be determined that the intake pressure is stable.
この実施形態のエンジン１は自動車用４サイクルガソリンエンジンとしたが、この実施形態には限定されず、他の形式のガソリンエンジンでも、この発明を適用できる。また、コンプレッサ３１を電動機で駆動するようにした電動式過給機３０と、排気エネルギで機械式コンプレッサ１１を駆動するようにした機械式過給機１０とを備えるエンジンであれば、ディーゼルエンジン等の他の方式のエンジンでもこの発明を適用できる。
Although the
１ エンジン
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
４ 吸気通路
５ スロットルバルブ
６ 吸気圧センサ
１０ 機械式過給機
１１ 機械式コンプレッサ
１２ 排気タービン
１３ 排気ポート
１４ 排気通路
３０ 電動式過給機
３１ 電動式コンプレッサ
３２ 吸気バイパス通路
３３ 吸気バイパスバルブ
４０ 排気バイパス装置
４１ 排気バイパス通路
４２ 排気バイパスバルブ
５０ 電子制御ユニット
５１ 機械式過給機制御手段
５２ 電動式過給機制御手段
５３ 過給制御手段
５４ ディレー制御記憶手段
1
Claims (7)
前記吸気通路に配置され電動機の駆動によって前記燃焼室への吸気を過給する電動式コンプレッサを備えた電動式過給機と、
前記排気通路に配置された排気タービンで回収された排気エネルギを利用して、前記吸気通路に前記電動式コンプレッサと直列に配置された機械式コンプレッサによって前記燃焼室への吸気を過給する機械式過給機と、
前記吸気通路内の吸気圧を目標吸気圧まで高める際に、前記電動式過給機による過給と前記機械式過給機による過給とを行い、前記吸気圧が目標吸気圧を超えた後も前記電動式過給機による過給をディレー設定時間継続させて前記吸気圧を目標吸気圧以上に上昇させ、そのディレー設定時間の経過後に前記電動式過給機による過給を停止して前記機械式過給機のみによる過給状態へ移行するディレー制御を行う過給制御手段と、
を備えるエンジンの制御装置。 An intake passage and an exhaust passage connected to the combustion chamber,
An electric supercharger having an electric compressor arranged in the intake passage to supercharge intake air into the combustion chamber by driving the electric motor,
By utilizing the exhaust energy recovered by the exhaust turbine disposed in the exhaust passage, wherein the supercharging the intake air to the combustion chamber the by motorized compressor and disposed in series mechanical compressor in the intake passage mechanical Supercharger,
After increasing the intake pressure in the intake passage to the target intake pressure, after supercharging by the electric supercharger and supercharging by the mechanical supercharger, and after the intake pressure exceeds the target intake pressure Also continues supercharging by the electric supercharger for a delay setting time to increase the intake pressure to a target intake pressure or higher, and after the delay setting time elapses, stops supercharging by the electric supercharger and Supercharging control means for performing delay control to shift to a supercharging state by only a mechanical supercharger,
A control device for the engine.
前記過給制御手段は、前記ディレー制御記憶手段が記憶した前記制御例に基づいて最適な前記ディレー設定時間を決定する
請求項１に記載のエンジンの制御装置。 A delay control storage means for storing, as a control example, the delay setting time executed by the delay control and the change of the intake pressure when the delay setting time is executed,
The engine control device according to claim 1, wherein the supercharging control means determines the optimum delay setting time based on the control example stored in the delay control storage means.
請求項２に記載のエンジンの制御装置。 The supercharging control means is a control example in which the difference between the maximum value of the intake pressure after exceeding the target intake pressure and the target intake pressure is a predetermined value or a value closest to the predetermined value. The engine control device according to claim 2, wherein the delay setting time is determined to be optimum.
請求項２に記載のエンジンの制御装置。 The supercharging control means controls the portion of the graph that exceeds the target intake pressure in the graph of the change over time of the intake pressure from the time when the intake pressure exceeds the target intake pressure to the time when the intake pressure stabilizes at the target intake pressure. The engine control device according to claim 2, wherein the delay setting time of the control example in which the integrated value is a predetermined value or which is closest to the predetermined value is determined as an optimum value.
請求項２に記載のエンジンの制御装置。 The supercharging control means optimizes the delay setting time of the control example in which the time required for the intake pressure to exceed the target intake pressure and stabilizes at the target intake pressure after passing through the maximum value is the shortest. The control device of the engine according to claim 2, wherein the control unit determines.
請求項３又は４に記載のエンジンの制御装置。 Wherein the predetermined value, the rotational speed of the engine, The engine control apparatus according to claim 3 or 4 is set based on the accelerator opening or the target intake pressure.
請求項３〜６の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。 The engine control device according to any one of claims 3 to 6, wherein the storage of the control example by the delay control storage unit is stored according to an engine speed, an accelerator opening, or the target intake pressure.
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