JP2023116004A - Internal combustion engine control system - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の状態に応じて、ウェイストゲートバルブの制御と、回転電機の制御と、を組み合わせて効率のよい内燃機関の運転ができる内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】内燃機関の制御システムは、車両に搭載される内燃機関の排気が流れるタービンと、前記タービンと同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気を過給するコンプレッサと、前記タービン、およびコンプレッサを回転させる回転電機と、前記タービンに流れる排気の量を調整するウェイストゲートバルブと、前記回転電機と、前記ウェイストゲートバルブと、を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記車両の状態に応じて、前記回転電機および前記ウェイストゲートバルブのいずれか一方を優先して制御しつつ前記回転電機で発電する。【選択図】 図1An object of the present invention is to provide an internal combustion engine control system that can efficiently operate an internal combustion engine by combining control of a waste gate valve and control of a rotating electrical machine according to the state of a vehicle. A control system for an internal combustion engine includes: a turbine through which exhaust gas from an internal combustion engine mounted on a vehicle flows; a compressor disposed coaxially with the turbine and supercharging intake air of the internal combustion engine; It includes a rotating electrical machine that rotates a compressor, a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing into the turbine, and a control device that controls the rotating electrical machine and the wastegate valve. The control device generates power with the rotating electrical machine while controlling either the rotating electrical machine or the waste gate valve with priority, depending on the state of the vehicle. [Selection diagram] Figure 1
Description
本開示は、内燃機関の制御システムに関する。 The present disclosure relates to control systems for internal combustion engines.
従来から、タービンとコンプレッサを有する過給機に、モータ(回転電機)を取り付けた電動式過給機が知られている(例えば、特許文献1、および特許文献2参照)。このような電動式過給機は、回転電機によってタービンの回転をアシストし、タービンの回転数を制御する。 BACKGROUND ART Conventionally, an electric supercharger is known in which a motor (rotary electric machine) is attached to a supercharger having a turbine and a compressor (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Such an electric supercharger assists the rotation of the turbine with a rotating electrical machine to control the rotation speed of the turbine.
特許文献1は、このような電動式過給機を用いた内燃機関において、タービンが回収する排気エネルギによって回転電機を回生制御する内燃機関の制御システムを開示する。特許文献2は、回転電機による発電を行う場合、内燃機関の出力を増大させる内燃機関の制御システムを開示する。 Patent Literature 1 discloses a control system for an internal combustion engine that regenerates and controls a rotating electrical machine using exhaust energy recovered by a turbine in an internal combustion engine that uses such an electric supercharger. Patent Literature 2 discloses a control system for an internal combustion engine that increases the output of the internal combustion engine when electric power is generated by a rotating electrical machine.
このような電動式過給機では、タービンに流れる排気エネルギを調整するウェイストゲートバルブと、モータの回生または力行と、を組み合わせて制御することが好ましい。特許文献1および特許文献2は、この点について開示していない。 In such an electric supercharger, it is preferable to control a combination of a waste gate valve that adjusts the exhaust energy flowing to the turbine and regeneration or power running of the motor. Patent Document 1 and Patent Document 2 do not disclose this point.
本開示の課題は、車両の状態に応じて、ウェイストゲートバルブの制御と、回転電機の制御と、を組み合わせて効率のよい内燃機関の運転ができる内燃機関の制御システムを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide an internal combustion engine control system capable of efficiently operating the internal combustion engine by combining control of the wastegate valve and control of the rotating electric machine according to the state of the vehicle.
本開示に係る内燃機関の制御システムは、車両に搭載される内燃機関の排気が流れるタービンと、前記タービンと同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気を過給するコンプレッサと、前記タービン、およびコンプレッサを回転させる回転電機と、前記タービンに流れる排気の量を調整するウェイストゲートバルブと、前記回転電機と、前記ウェイストゲートバルブと、を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記車両の状態に応じて、前記回転電機および前記ウェイストゲートバルブのいずれか一方を優先して制御しつつ前記回転電機で発電する。 A control system for an internal combustion engine according to the present disclosure includes a turbine through which exhaust gas from an internal combustion engine mounted in a vehicle flows, a compressor arranged coaxially with the turbine for supercharging intake air of the internal combustion engine, the turbine, and A rotating electrical machine that rotates a compressor, a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing to the turbine, and a control device that controls the rotating electrical machine and the wastegate valve. The control device preferentially controls one of the rotating electric machine and the waste gate valve according to the state of the vehicle, and generates electric power with the rotating electric machine.
この内燃機関の制御システムによれば、車両の状態に応じて、回転電機およびウェイストゲートバルブのいずれか一方を優先して制御する。これによって、内燃機関の制御システムは、車両の状態に応じて、タービンの回転数を制御しつつ、回転電機によって発電する。この結果、この内燃機関は効率の良い運転ができる。 According to this internal combustion engine control system, one of the rotating electric machine and the waste gate valve is preferentially controlled according to the state of the vehicle. As a result, the control system of the internal combustion engine controls the number of revolutions of the turbine according to the state of the vehicle, and generates electric power using the rotating electric machine. As a result, the internal combustion engine can operate efficiently.
本開示によれば、車両の状態に応じて、ウェイストゲートバルブの制御と、回転電機の制御と、を組み合わせて効率のよい内燃機関の運転ができる内燃機関の制御システムを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an internal combustion engine control system capable of efficiently operating the internal combustion engine by combining the control of the wastegate valve and the control of the rotating electric machine according to the state of the vehicle.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、内燃機関の制御システム1は、エンジン(内燃機関の一例)2と、タービン4と、コンプレッサ6と、モータジェネレータ(回転電機の一例)8と、ウェイストゲートバルブ10と、蓄電装置12と、スロットルバルブ14と、アクセルポジションセンサ16と、触媒装置18と、制御装置20と、を備える。 As shown in FIG. 1, an internal combustion engine control system 1 includes an engine (an example of an internal combustion engine) 2, a turbine 4, a compressor 6, a motor generator (an example of a rotating electrical machine) 8, a waste gate valve 10, A power storage device 12 , a throttle valve 14 , an accelerator position sensor 16 , a catalyst device 18 , and a control device 20 are provided.
本実施形態の内燃機関2は、自動車などの車両に搭載され、シリンダ2aと、シリンダ2aを摺動するピストン2bと、燃料を噴射するインジェクタ2cと、混合気に点火する点火プラグ2dと、を有するレシプロ型のガソリン式内燃機関である。本実施形態では、内燃機関2は、シリンダ2aが一列に並んで配置される直列型の内燃機関2である。また、本実施形態の内燃機関2は、シリンダ2aに直接燃料を噴射する直噴型内燃機関である。 The internal combustion engine 2 of this embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile, and includes a cylinder 2a, a piston 2b that slides in the cylinder 2a, an injector 2c that injects fuel, and a spark plug 2d that ignites the air-fuel mixture. It is a reciprocating gasoline internal combustion engine. In this embodiment, the internal combustion engine 2 is a serial internal combustion engine 2 in which the cylinders 2a are arranged in a row. Further, the internal combustion engine 2 of this embodiment is a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder 2a.
タービン4は、内燃機関2のシリンダ2aから排出される排気が流れる。タービン4は、タービンハウジング4aによって覆われ、タービンハウジング4aに流れる排気エネルギによって回転する。 The exhaust gas discharged from the cylinder 2 a of the internal combustion engine 2 flows through the turbine 4 . The turbine 4 is covered by a turbine housing 4a and is rotated by exhaust energy flowing into the turbine housing 4a.
コンプレッサ6は、タービン4と接続される回転軸4b上に配置される。コンプレッサ6は、コンプレッサハウジング6aに覆われ、エアクリーナ22からコンプレッサハウジング6aに供給された内燃機関2の吸気を過給する。コンプレッサ6の下流側は、内燃機関2の吸気ポートに接続される吸気通路24に接続される。吸気通路24上には、インタークーラ26が配置され、過給された吸気を冷却する。吸気通路24のインタークーラ26の下流には、スロットルバルブ14が配置される。スロットルバルブ14は、制御装置20と電気的に接続され、内燃機関2に供給する吸気の量を制御する。 Compressor 6 is arranged on rotating shaft 4 b connected to turbine 4 . The compressor 6 is covered with a compressor housing 6a and supercharges the intake air of the internal combustion engine 2 supplied from the air cleaner 22 to the compressor housing 6a. A downstream side of the compressor 6 is connected to an intake passage 24 that is connected to an intake port of the internal combustion engine 2 . An intercooler 26 is arranged on the intake passage 24 to cool the supercharged intake air. A throttle valve 14 is arranged downstream of the intercooler 26 in the intake passage 24 . The throttle valve 14 is electrically connected to the control device 20 and controls the amount of intake air supplied to the internal combustion engine 2 .
モータジェネレータ8は、出力軸がタービン4の回転軸4bと連結され、力行することによってタービン4およびコンプレッサ6を回転させる。本実施形態では、回転軸4bがモータジェネレータ8の出力軸である。モータジェネレータ8は、回生回路を有し、回生回路に負荷を与えることによって回生が可能である。モータジェネレータ8は、回生させることによってタービン4およびコンプレッサ6の回転数を低下させることができ、これを回生チャージ制御という。さらに、モータジェネレータ8は、タービン4によって回転軸4bが駆動されている間、タービン4の回転数を低下させることなく発電することもでき、これを発電チャージ制御という。言い換えるとモータジェネレータ8は、タービン4によって排気エネルギを回収し発電することもできる。なお、本明細書においては、タービン回転数を低下させる目的によって回生させる場合を回生(回生チャージ制御)と記す。また、蓄電装置12を充電する目的によって回生する場合を発電(発電チャージ制御)と記す。 The motor generator 8 has an output shaft coupled to the rotating shaft 4b of the turbine 4, and rotates the turbine 4 and the compressor 6 by power running. In this embodiment, the rotating shaft 4b is the output shaft of the motor generator 8. As shown in FIG. The motor generator 8 has a regeneration circuit, and can be regenerated by applying a load to the regeneration circuit. The motor generator 8 can reduce the rotational speeds of the turbine 4 and the compressor 6 by regenerating, which is called regenerative charge control. Furthermore, the motor-generator 8 can also generate power without lowering the rotational speed of the turbine 4 while the rotating shaft 4b is being driven by the turbine 4, which is called power generation charge control. In other words, the motor generator 8 can also recover exhaust energy by the turbine 4 and generate electric power. In this specification, regeneration (regenerative charge control) refers to regeneration for the purpose of reducing the turbine speed. Also, the case of regenerating for the purpose of charging the power storage device 12 is referred to as power generation (power generation charge control).
モータジェネレータ8は、蓄電装置12と電気的に接続される。蓄電装置12は、モータジェネレータ8が力行する場合に電力を放電しモータジェネレータ8に電力を供給する。一方、蓄電装置12は、モータジェネレータ8が回生および発電する場合に、電力が入力され蓄電する。本実施形態では、蓄電装置12は、リチウムイオン電池、ニカッド電池などで構成される。しかし、蓄電装置12は、電力を蓄電、放電できる装置であればよく、例えばキャパシタなどであってもよい。 Motor generator 8 is electrically connected to power storage device 12 . Power storage device 12 discharges electric power and supplies electric power to motor generator 8 when motor generator 8 is powered. On the other hand, power storage device 12 receives and stores electric power when motor generator 8 regenerates and generates electric power. In this embodiment, the power storage device 12 is composed of a lithium-ion battery, a Ni-Cd battery, or the like. However, the power storage device 12 may be any device as long as it can store and discharge electric power, and may be a capacitor or the like, for example.
ウェイストゲートバルブ10は、タービン4に流れる排気の量を調整する装置である。具体的には、タービンハウジング4aからタービン4をバイパスして排気通路28に接続されるウェイストゲート通路10aが設けられ、ウェイストゲートバルブ10は、ウェイストゲート通路10aを開閉するバルブである。ウェイストゲートバルブ10は、タービン4に流れる排気の量を調整することによって、タービン4のタービン回転数Trを上昇または低下させるために用いる。タービン4のタービン回転数Trが変化すると過給圧Prが上下する。このため、ウェイストゲートバルブ10の開度Wを制御することによって、過給圧Prを制御することができる。本実施形態のウェイストゲートバルブ10は、電動アクチュエータによってバルブを開閉操作する電磁弁である。また、本実施形態のウェイストゲートバルブ10は、制御されていない状態では、ウェイストゲート通路10aを開放状態にするノーマルオープン型のウェイストゲートバルブ10である。 The wastegate valve 10 is a device that adjusts the amount of exhaust gas flowing to the turbine 4 . Specifically, a wastegate passage 10a is provided that bypasses the turbine 4 from the turbine housing 4a and is connected to the exhaust passage 28, and the wastegate valve 10 is a valve that opens and closes the wastegate passage 10a. The wastegate valve 10 is used to increase or decrease the turbine rotation speed Tr of the turbine 4 by adjusting the amount of exhaust gas flowing through the turbine 4 . When the turbine rotation speed Tr of the turbine 4 changes, the supercharging pressure Pr rises and falls. Therefore, by controlling the opening W of the waste gate valve 10, the supercharging pressure Pr can be controlled. The wastegate valve 10 of this embodiment is an electromagnetic valve that is operated to open and close by an electric actuator. Further, the wastegate valve 10 of the present embodiment is a normally open type wastegate valve 10 that opens the wastegate passage 10a in an uncontrolled state.
制御装置20は、車両の状態に応じて、モータジェネレータ8およびウェイストゲートバルブ10のいずれか一方を優先して制御し、タービン4のタービン回転数Trを制御する装置である。本実施形態では制御装置20は、アクセルペダル16aに取り付けられたアクセルポジションセンサ16からアクセル開度Thを検知し、アクセル開度Thに応じて、インジェクタ2c、モータジェネレータ8、ウェイストゲートバルブ10などの内燃機関2の制御システムの各装置の制御を実行する。制御装置20は、実際には、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成されるECU(Electrоnic Control Unit)である。制御装置20は、メモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、内燃機関2が、所望の運転状態となるように各装置を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。 The control device 20 is a device that preferentially controls either the motor generator 8 or the waste gate valve 10 according to the state of the vehicle, and controls the turbine rotation speed Tr of the turbine 4 . In this embodiment, the control device 20 detects the accelerator opening Th from an accelerator position sensor 16 attached to an accelerator pedal 16a, and controls the injector 2c, the motor generator 8, the waste gate valve 10, etc. according to the accelerator opening Th. Control of each device of the control system of the internal combustion engine 2 is executed. The control device 20 is actually an ECU (Electronic Control Unit) configured by a microcomputer including an arithmetic device, a memory, an input/output buffer, and the like. The control device 20 controls each device based on the map and program stored in the memory so that the internal combustion engine 2 is in a desired operating state. Various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuits).
より具体的には、本実施形態の制御装置20は、アクセル開度Thを取得し、内燃機関2に要求される要求出力(トルク)ETqを決定し、要求出力(トルク)ETqに応じた目標過給圧Ptを決定する。制御装置20は、エアクリーナ22に取り付けられた大気圧センサ32、吸気通路24に取り付けられた圧力センサ34から実際の過給圧Prを取得し、過給圧Prが目標過給圧Ptとなるようにモータジェネレータ8の力行と回生の制御と、ウェイストゲートバルブ10の開度Wの制御と、を実行する。制御装置20は、このようにモータジェネレータ8と、ウェイストゲートバルブ10と、を制御することによってタービン4のタービン回転数Trを制御する。 More specifically, the control device 20 of the present embodiment acquires the accelerator opening Th, determines a required output (torque) ETq required of the internal combustion engine 2, and calculates a target output (torque) ETq corresponding to the required output (torque) ETq. Determine boost pressure Pt. The controller 20 acquires the actual boost pressure Pr from the atmospheric pressure sensor 32 attached to the air cleaner 22 and the pressure sensor 34 attached to the intake passage 24, and adjusts the boost pressure Pr to the target boost pressure Pt. , control of power running and regeneration of the motor generator 8 and control of the opening W of the waste gate valve 10 are executed. The control device 20 controls the turbine rotation speed Tr of the turbine 4 by controlling the motor generator 8 and the wastegate valve 10 in this manner.
なお、アクセル開度Thは車両の状態の一例である。車両の状態は、このほか加速度センサ(図示なし)から取得した車両の加減速の状態などであってもよい。 Note that the accelerator opening Th is an example of the state of the vehicle. The state of the vehicle may also be the acceleration/deceleration state of the vehicle acquired from an acceleration sensor (not shown).
次に、図2のフローチャートと、図3および図4を対応させながら、制御装置20が実行する制御手順について説明する。制御装置20は、図示しないイグニッションンスイッチがオンされると、制御手順を開始する。 Next, the control procedure executed by the control device 20 will be described with reference to the flow chart of FIG. 2 and FIGS. 3 and 4 . The control device 20 starts a control procedure when an ignition switch (not shown) is turned on.
ステップS1からステップS3は、図3の矢印Aに示すように、内燃機関2の最大出力付近で加速させる車両の状態を例に説明する。ステップS1では制御装置20は、アクセル開度Thを検知する。制御装置20は、アクセル開度Thに応じた目標過給圧Ptを決定する。本実施形態では、目標過給圧Ptが最大過給圧に決定される。最大過給圧は、タービン4の大きさと、コンプレッサ6の過給能力によって定まる値である。したがって、最大過給圧はタービン4とコンプレッサ6に応じて適宜変更可能な値である。 Steps S1 to S3 will be described as an example of the state of the vehicle that is accelerated near the maximum output of the internal combustion engine 2 as indicated by arrow A in FIG. In step S1, the control device 20 detects the accelerator opening Th. The control device 20 determines the target supercharging pressure Pt according to the accelerator opening Th. In this embodiment, the target supercharging pressure Pt is determined as the maximum supercharging pressure. The maximum supercharging pressure is a value determined by the size of the turbine 4 and the supercharging capacity of the compressor 6 . Therefore, the maximum supercharging pressure is a value that can be appropriately changed according to the turbine 4 and compressor 6 .
制御装置20は、過給圧Prが目標過給圧Ptになるように、ウェイストゲートバルブ10を閉じ、モータジェネレータ8を力行する制御を実行する。このように制御装置20が制御すると、図4の時刻t0から時刻t1に示すように、タービン回転数Trが上昇し、最終的には過給圧Prが目標過給圧Pt付近に到達する。 The control device 20 closes the waste gate valve 10 and executes control to power-run the motor generator 8 so that the boost pressure Pr becomes the target boost pressure Pt. When the controller 20 controls in this manner, the turbine rotation speed Tr increases as shown from time t0 to time t1 in FIG. 4, and finally the supercharging pressure Pr reaches near the target supercharging pressure Pt.
制御装置20は、過給圧Prが目標過給圧Pt付近に到達したと判断すると(ステップS2)、モータジェネレータ8をウェイストゲートバルブ10よりも優先して制御する(ステップS3)。具体的には、制御装置20は、目標過給圧Ptとなったタービン回転数Trを目標タービン回転数Trtとして決定する。制御装置20は、タービン回転数Trが目標タービン回転数Trtとなるようにモータジェネレータ8を回生させ、モータジェネレータ8の回転数Mrをフィードバック制御する。 When the controller 20 determines that the supercharging pressure Pr has reached the vicinity of the target supercharging pressure Pt (step S2), it controls the motor generator 8 with priority over the waste gate valve 10 (step S3). Specifically, the control device 20 determines the turbine rotation speed Tr at which the target supercharging pressure Pt is reached as the target turbine rotation speed Trt. The control device 20 regenerates the motor generator 8 so that the turbine rotation speed Tr becomes the target turbine rotation speed Trt, and feedback-controls the rotation speed Mr of the motor generator 8 .
図4の時刻t1から時刻t2のタービン回転数Trに実線で示すように、目標過給圧Pt付近でタービン回転数Trを制御する場合、ウェイストゲートバルブ10の開度Wを制御しても、過給圧Prがハンチングし、タービン回転数Trの追従性が悪い。したがって、制御装置20は、モータジェネレータ8の回転数Mrをフィードバックする制御を、ウェイストゲートバルブ10の開度Wの制御に優先して実行する。図4の時刻t1から時刻t2のタービン回転数Trに破線で示すように、これによってタービン回転数Trが、目標タービン回転数Trtに維持され、タービン回転数Trの変動が抑制される。この結果、制御装置20は、内燃機関2を効率よく運転でき、車両の動力性能も向上する。 As indicated by the solid line in the turbine rotation speed Tr from time t1 to time t2 in FIG. The supercharging pressure Pr hunts, and the followability of the turbine speed Tr is poor. Therefore, the control device 20 gives priority to the control of the rotation speed Mr of the motor generator 8 to the control of the opening W of the waste gate valve 10 . As indicated by the dashed line in FIG. 4, the turbine rotation speed Tr from time t1 to time t2, the turbine rotation speed Tr is maintained at the target turbine rotation speed Trt, and fluctuations in the turbine rotation speed Tr are suppressed. As a result, the control device 20 can efficiently operate the internal combustion engine 2, and the power performance of the vehicle is also improved.
次に、ステップS4からステップS8について説明する。ステップS4からステップS8は、図3の回生領域における制御である。 Next, steps S4 to S8 will be described. Steps S4 to S8 are controls in the regeneration region in FIG.
ステップS4では制御装置20は、過給圧Prを取得し、過給圧Prが所定値Prt以上であるか否か判断する。所定値Prtは、低中負荷領域における過給圧Prの値によって設定すればよい。一方で、本実施形態では過給圧Prが所定値Prt以上とは、例えば図3の回生領域における内燃機関2の運転状態のときの過給圧Prの値である。このように中回転高負荷から高回転高負荷領域では、内燃機関2の運転に過給が必要である。 In step S4, the control device 20 acquires the supercharging pressure Pr and determines whether or not the supercharging pressure Pr is equal to or higher than a predetermined value Prt. The predetermined value Prt may be set according to the value of the supercharging pressure Pr in the low-to-middle load range. On the other hand, in the present embodiment, the supercharging pressure Pr equal to or higher than the predetermined value Prt is the value of the supercharging pressure Pr when the internal combustion engine 2 is operating in the regeneration region shown in FIG. 3, for example. In this manner, supercharging is necessary for the operation of the internal combustion engine 2 in the medium-rotation/high-load to high-rotation/high-load range.
制御装置20は、過給圧Prが所定値Prt以上の場合(ステップS4 YES)、目標過給圧Ptが上昇しているか否か判断する(ステップS5)。目標過給圧Ptが上昇している場合とは、例えば図3の矢印Bに示すように、例えばアクセル開度Thがオフになりフューエルカット状態に移行し、過給圧Prが回生領域内で一旦低下した状態から、内燃機関2の最大出力付近で再加速させる状態である。制御装置20は、目標過給圧Ptが上昇している場合(ステップS5 YES)、ウェイストゲートバルブ10をモータジェネレータ8よりも優先して閉じる方に制御する(ステップS6)。このような車両の状態では、図4の時刻t3から時刻t4のウェイストゲートバルブ10の開度Wとモータジェネレータ8の作動状態に示すように、制御装置20がモータジェネレータ8を回生させ、ウェイストゲートバルブ10の開度Wは変化しない。このため、ウェイストゲートバルブ10が再び閉じる方向に制御される際に、ウェイストゲートバルブ10は、迅速に閉状態(例えば本実施形態では全閉状態)となる。さらに、ウェイストゲートバルブ10の開度Wが小さい状態を維持するため、排気によって触媒装置18に吸着される酸素量が少なく、吸着された酸素をパージする制御が抑制される。この結果、この内燃機関2の制御システム1によれば、燃料消費も抑制される。 When the supercharging pressure Pr is equal to or higher than the predetermined value Prt (step S4 YES), the control device 20 determines whether or not the target supercharging pressure Pt is increasing (step S5). The target supercharging pressure Pt is rising, for example, as indicated by arrow B in FIG. This is a state in which the engine is reaccelerated near the maximum output of the internal combustion engine 2 from a state in which it has once decreased. When the target supercharging pressure Pt has increased (step S5 YES), the control device 20 controls the waste gate valve 10 to be closed with priority over the motor generator 8 (step S6). In such a vehicle state, the controller 20 causes the motor generator 8 to regenerate, as shown in FIG. The opening W of the valve 10 does not change. Therefore, when the wastegate valve 10 is controlled to close again, the wastegate valve 10 is quickly closed (for example, fully closed in this embodiment). Furthermore, since the opening degree W of the waste gate valve 10 is kept small, the amount of oxygen adsorbed by the catalyst device 18 due to the exhaust gas is small, and control for purging the adsorbed oxygen is suppressed. As a result, according to this control system 1 for the internal combustion engine 2, fuel consumption is also suppressed.
図4の時刻t3から時刻t5のタービン回転数Trに示すように、本実施形態のタービン4は、回生領域では例えば15万回転から20万回転といった回転数で回転する。したがって、回生領域ではモータジェネレータ8を力行させると電力消費が大きい。このため、回生領域では、ウェイストゲートバルブ10を優先して閉じる方に制御する方が、より迅速に過給圧Prを目標過給圧Ptに近づけ、電力消費も抑制できる。本実施形態では、図4の時刻t4からt5のウェイストゲートバルブ10の開度Wに示すように、ウェイストゲートバルブ10の開度Wを全閉にする。これによって制御装置20は、排気エネルギをすべて使ってタービン回転数Trを上昇させる。この結果、迅速に過給圧Prが上昇し、制御装置20が内燃機関2を効率よく運転できる。 As indicated by the turbine rotation speed Tr from time t3 to time t5 in FIG. 4, the turbine 4 of the present embodiment rotates at a rotation speed of, for example, 150,000 to 200,000 rpm in the regeneration region. Therefore, power consumption is large when the motor generator 8 is powered in the regeneration region. Therefore, in the regeneration region, preferentially closing the wastegate valve 10 allows the supercharging pressure Pr to approach the target supercharging pressure Pt more quickly and reduces power consumption. In the present embodiment, the opening W of the wastegate valve 10 is fully closed as indicated by the opening W of the wastegate valve 10 from time t4 to time t5 in FIG. As a result, the control device 20 uses all the exhaust energy to raise the turbine speed Tr. As a result, the supercharging pressure Pr rises quickly, and the control device 20 can operate the internal combustion engine 2 efficiently.
制御装置20は、目標過給圧Ptが上昇していない場合(ステップS5 NO)、目標過給圧Ptに応じた目標タービン回転数Trtを決定する(ステップS7)。制御装置20は、目標タービン回転数Trtを目標過給圧Ptに対応させて予め記憶させておいてもよいし、係数等用いて演算してもよい。制御装置20は、目標タービン回転数Trtを決定すると、モータジェネレータ8を回生させ、タービン回転数Trが目標タービン回転数Trtとなるようにモータジェネレータ8の回転数Mrをフィードバック制御する(ステップS8)。このように、制御装置20は、回生領域においてはモータジェネレータ8の回生をウェイストゲートバルブ10よりも優先して制御し、過給圧Prを目標過給圧Ptに追従させる。これによって、制御装置20は、過給圧Prの変動を抑制し、無駄な過給と、それにともなって発生する燃料消費を抑制できる。この結果、制御装置20は、内燃機関2を効率よく運転できる。 If the target supercharging pressure Pt has not increased (step S5 NO), the control device 20 determines the target turbine speed Trt according to the target supercharging pressure Pt (step S7). The control device 20 may store the target turbine speed Trt in correspondence with the target supercharging pressure Pt in advance, or may calculate it using a coefficient or the like. After determining the target turbine rotation speed Trt, the control device 20 causes the motor generator 8 to regenerate, and feedback-controls the rotation speed Mr of the motor generator 8 so that the turbine rotation speed Tr becomes the target turbine rotation speed Trt (step S8). . In this manner, the control device 20 gives priority to regeneration of the motor generator 8 over the waste gate valve 10 in the regeneration region, and causes the boost pressure Pr to follow the target boost pressure Pt. As a result, the control device 20 can suppress fluctuations in the supercharging pressure Pr, thereby suppressing wasteful supercharging and fuel consumption that accompanies it. As a result, the control device 20 can operate the internal combustion engine 2 efficiently.
なお、制御装置20は、ステップS7において、目標タービン回転数Trtに代えて、内燃機関2の出力(トルク)の目標値である要求出力(トルク)ETqを用いてモータジェネレータ8の回転数Mrを制御してもよい。例えば、制御装置20は、出力の目標値、またはトルクの目標値に対応するモータジェネレータ8の目標回転数Mrtを予め記憶しておくことで、モータジェネレータ8の回転数Mrをフィードバック制御することができる。 In step S7, the control device 20 uses the required output (torque) ETq, which is the target value of the output (torque) of the internal combustion engine 2, instead of the target turbine rotation speed Trt, to set the rotation speed Mr of the motor generator 8. may be controlled. For example, the control device 20 can feedback-control the rotation speed Mr of the motor generator 8 by pre-storing the target rotation speed Mrt of the motor generator 8 corresponding to the output target value or the torque target value. can.
制御装置20は、ステップS6、またはステップS8の処理を実行すると、ステップS1に処理を進める。 After executing the process of step S6 or step S8, the control device 20 advances the process to step S1.
次に、ステップS9からステップS12について説明する。ステップS4からステップS8は、図3の発電領域における制御である。 Next, steps S9 to S12 will be described. Steps S4 to S8 are controls in the power generation region of FIG.
制御装置20は、過給圧Prが所定値Prt未満の場合(ステップS4 NO)、発電要求が有るか否か判断する(ステップS9)。制御装置20は、蓄電装置12の充電率SOCが低い場合、発電要求が有ると判断してもよい。あるいは、車両に搭載される電力を使用する機器からの要求によって、発電要求が有ると判断してもよい。なお、本実施形態では、所定値Prt未満は、例えば図3の矢印Cに示すように、発電領域における内燃機関2の運転状態のときの過給圧Prの値である。 When the supercharging pressure Pr is less than the predetermined value Prt (step S4 NO), the control device 20 determines whether or not there is a power generation request (step S9). Control device 20 may determine that there is a power generation request when the state of charge SOC of power storage device 12 is low. Alternatively, it may be determined that there is a power generation request based on a request from a vehicle-mounted device that uses electric power. In this embodiment, the value less than the predetermined value Prt is the value of the supercharging pressure Pr when the internal combustion engine 2 is operating in the power generation region, as indicated by arrow C in FIG. 3, for example.
制御装置20は、発電要求が有ると判断した場合(ステップS9 YES)、目標発電電流値Bpを決定する(ステップS10)。制御装置20は、目標発電電流値Bpを決定すると、目標発電電流値Bpをモータジェネレータ8が発電するために必要な、内燃機関2のトルクである目標発電トルクEetを決定する(ステップS11)。制御装置20は、目標発電トルクEetを、アクセル開度Thに基づいた要求出力ETqに加算して、内燃機関2を運転すると同時に、モータジェネレータ8の回転数Mrをフィードバック制御し、目標発電電流値Bpとなるようにモータジェネレータ8に発電させる(ステップS12)。 When determining that there is a power generation request (step S9 YES), the control device 20 determines a target generated current value Bp (step S10). After determining the target generated current value Bp, the control device 20 determines a target generated torque Eet, which is the torque of the internal combustion engine 2 required for the motor generator 8 to generate the target generated current value Bp (step S11). The control device 20 adds the target power generation torque Eet to the required output ETq based on the accelerator opening Th to operate the internal combustion engine 2, and at the same time, feedback-controls the rotation speed Mr of the motor generator 8 to obtain the target power generation current value. The motor generator 8 is caused to generate power so as to reach Bp (step S12).
このように、制御装置20は、過給圧Prが所定値Prt未満であり、かつタービン4の回転によってモータジェネレータ8に発電させる場合、モータジェネレータ8を優先して制御する。これによって、制御装置20は、排気エネルギを回収して蓄電装置12を充電できる。この結果、制御装置20は、内燃機関2を効率よく運転できる。また、本実施形態では、発電量の目標値をモータジェネレータ8の目標発電電流値Bpで決定している。これによって、制御装置20は、発電量の変動に起因して目標発電トルクEetが変動することを抑制している。 In this manner, the control device 20 preferentially controls the motor generator 8 when the supercharging pressure Pr is less than the predetermined value Prt and the motor generator 8 is caused to generate electric power by the rotation of the turbine 4 . This allows control device 20 to recover the exhaust energy and charge power storage device 12 . As a result, the control device 20 can operate the internal combustion engine 2 efficiently. Further, in this embodiment, the target value of the power generation amount is determined by the target power generation current value Bp of the motor generator 8 . Thereby, the control device 20 suppresses fluctuations in the target power generation torque Eet due to fluctuations in the power generation amount.
制御装置20は、ステップS12の処理を実行すると、ステップS1に処理を進める。また、制御装置20は、発電要求が無い場合(ステップS9 NO)も、ステップS1に処理を進める。制御装置20は、このような処理を所定期間毎に繰り返して実行する。 After executing the process of step S12, the control device 20 advances the process to step S1. Also, when there is no power generation request (step S9 NO), the control device 20 advances the process to step S1. The control device 20 repeatedly executes such processing at predetermined intervals.
以上説明した通り、本開示の内燃機関2の制御システム1によれば、車両の状態に応じて、モータジェネレータ8およびウェイストゲートバルブ10のいずれか一方を優先して制御する。これによって、内燃機関2の制御システム1は、車両の状態に応じて、タービンの回転数Trを制御しつつ、モータジェネレータ8によって発電する。この結果、制御装置20は、内燃機関2を効率よく運転できる。 As described above, according to the control system 1 of the internal combustion engine 2 of the present disclosure, one of the motor generator 8 and the waste gate valve 10 is preferentially controlled according to the state of the vehicle. As a result, the control system 1 of the internal combustion engine 2 generates power by the motor generator 8 while controlling the rotation speed Tr of the turbine according to the state of the vehicle. As a result, the control device 20 can operate the internal combustion engine 2 efficiently.
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
<Other embodiments>
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In particular, multiple modifications described herein can be arbitrarily combined as required.
(a)上記実施形態では、制御装置20が、すべての装置を制御する例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。モータジェネレータ8を制御する装置と、そのほかの装置を制御する装置と、を別体で設けてもよい。 (a) Although the control device 20 controls all the devices in the above embodiment, the present disclosure is not limited to this. A device for controlling motor generator 8 and a device for controlling other devices may be provided separately.
(b)上記実施形態では内燃機関2は、レシプロ型のガソリン式内燃機関を例に説明したが、本開示はこれに限定されない。内燃機関2は、ロータリ型内燃機関や、ディーゼル式内燃機関であってもよい。本実施形態では、内燃機関2は、直列型の内燃機関2を例に説明したが、内燃機関2は、直列型のほかV型、水平対向型の内燃機関であってもよい。また、本実施形態の内燃機関2は、直噴型内燃機関を例に説明したが、内燃機関2は、直噴型の他、各気筒の吸気通路にインジェクタ2cを配置するマルチポート型、直噴型とマルチポート型の併用型、または、セミダイレクトインジェクション型の内燃機関2であってもよい。 (b) In the above embodiment, the internal combustion engine 2 has been described as an example of a reciprocating gasoline internal combustion engine, but the present disclosure is not limited to this. The internal combustion engine 2 may be a rotary internal combustion engine or a diesel internal combustion engine. In the present embodiment, the internal combustion engine 2 has been described as an in-line internal combustion engine 2, but the internal combustion engine 2 may be an in-line internal combustion engine, a V-type internal combustion engine, or a horizontally opposed internal combustion engine. Further, the internal combustion engine 2 of the present embodiment has been described as an example of a direct injection type internal combustion engine, but the internal combustion engine 2 may be a direct injection type, a multi-port type in which an injector 2c is arranged in the intake passage of each cylinder, a direct injection type, or a direct injection type. The internal combustion engine 2 may be a combined injection type and multi-port type, or a semi-direct injection type internal combustion engine 2 .
1 :制御システム
2 :内燃機関
4 :タービン
6 :コンプレッサ
10 :ウェイストゲートバルブ
20 :制御装置
Bp :目標発電電流値
Mr :回転数
Pr :過給圧
Prt :所定値
Tr :タービン回転数
1: Control system 2: Internal combustion engine 4: Turbine 6: Compressor 10: Waste gate valve 20: Control device Bp: Target generated current value Mr: Rotational speed Pr: Boost pressure Prt: Predetermined value Tr: Turbine rotational speed
Claims (6)
前記タービンと同軸上に配置され、前記内燃機関の吸気を過給するコンプレッサと、
前記タービン、およびコンプレッサを回転させる回転電機と、
前記タービンに流れる排気の量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記回転電機と、前記ウェイストゲートバルブと、を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記車両の状態に応じて、前記回転電機および前記ウェイストゲートバルブのいずれか一方を優先して制御し、前記タービンの回転数を制御しつつ前記回転電機で発電する、
内燃機関の制御システム。 a turbine through which exhaust gas from an internal combustion engine mounted on a vehicle flows;
a compressor arranged coaxially with the turbine for supercharging the intake air of the internal combustion engine;
a rotating electrical machine that rotates the turbine and the compressor;
a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing to the turbine;
a control device that controls the rotating electric machine and the waste gate valve;
with
The control device preferentially controls either one of the rotating electric machine and the waste gate valve according to the state of the vehicle, and controls the rotation speed of the turbine while generating electric power with the rotating electric machine.
Control system for internal combustion engines.
請求項1に記載の内燃機関の制御システム。 When boost pressure by the compressor is equal to or higher than a predetermined value and the rotation speed of the turbine is increased, the control device controls the wastegate valve with priority over the rotating electric machine.
A control system for an internal combustion engine according to claim 1.
請求項1または2に記載の内燃機関の制御システム。 When boost pressure by the compressor is equal to or higher than a predetermined value and the rotation speed of the turbine is decreased, the control device controls the rotating electric machine with priority over the waste gate valve.
3. A control system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の内燃機関の制御システム。 The control device determines a target value of at least one of the output of the internal combustion engine, the torque of the internal combustion engine, and the rotation speed of the turbine when decreasing the rotation speed, and sets the desired value so that the target value is achieved. regenerating the rotating electric machine to
A control system for an internal combustion engine according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御システム。 The control device controls the rotating electrical machine with priority over the waste gate valve when the supercharging pressure by the compressor is less than a predetermined value and the rotating electrical machine is caused to generate power by the rotation of the turbine.
A control system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の内燃機関の制御システム。 When causing the rotating electric machine to generate power, the control device calculates a target generated current value to be generated by the rotating electric machine, and controls the internal combustion engine based on the target generated current value.
A control system for an internal combustion engine according to claim 5.
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