JP2003239754A - 過給圧制御装置 - Google Patents

過給圧制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、ターボチャージャのタービ
ンを回転駆動させる電動機を有する電動機ターボチャー
ジャにおいて、電動機を制御するための供給電力を学習
によって補正し、常に最適な過給圧制御を行うことので
きる過給圧制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明の過給圧制御装置は、ターボチャ
ージャ１１のコンプレッサ１１ａを回転させて過給圧を
変更し得る電動機１１ｂと、目標過給圧決定手段１６
と、実過給圧を検出する過給圧検出手段１９と、目標過
給圧、実過給圧及び電動機１１ｂへの供給電力の関係を
規定した所定の電力決定基準に基づいて電動機１１ｂへ
の供給電力を決定する供給電力決定手段１６と、電動機
１１ｂへの供給電力に対する実際の過給圧変動を学習し
て供給電力決定手段１６の電力決定基準を補正する学習
補正手段１６とを備えていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボチャージャ
のコンプレッサを電動機で駆動することができるように
した電動機付ターボチャージャを用いて過給圧を制御す
る過給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン（内燃機関）の吸入空気量をタ
ーボチャージャで過給して、高出力（あるいは、低燃
費）を得ようとする試みは以前から常用されている。タ
ーボチャージャの改善が要望されている点の一つとし
て、低回転域の過給圧の立ち上がりが悪く、低回転域で
のエンジン出力特性が良好でないというものがある。こ
れは、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給すると
いうターボチャージャの原理上、排気エネルギーの少な
い低回転域で発生する現象であった。これを改善するた
めに、ツインターボ化などが一般に行われているが、タ
ービン／コンプレッサに電動機（モータ）を組み込んで
強制的にタービン／コンプレッサを駆動して所望の過給
圧を得ようとする試みもなされている。このような場合
は、排気エネルギーを利用して電動機に回生発電を行わ
せることも可能である。このような電動機付ターボチャ
ージャとしては、特開平8-182382号公報に記載のような
ものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電動機付ターボチャー
ジャは、電動機の個体毎の性能差や温度などの環境差に
よって特性にバラツキが生じる。個体毎の初期性能差は
一回補正できればよいが、経年変化による特性の変化へ
の対応も必要である。また、環境差による特性のバラツ
キは温度などの環境が変化するために一回だけ補正すれ
ば済むというものではない。このような特性差があるの
で、同一電力を与えたとしても電動機の出力が一定とな
らずに、同一の過給アシスト量が得られない場合が多
い。上述した公報に記載されている電動機付ターボチャ
ージャにおいても、このような点に関する留意はなされ
ていない。
【０００４】従って、本発明の目的は、ターボチャージ
ャのタービンを回転駆動させる電動機を有する電動機タ
ーボチャージャにおいて、電動機を制御するための供給
電力を学習によって補正し、常に最適な過給圧制御を行
うことのできる過給圧制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の過給圧
制御装置は、ターボチャージャのコンプレッサを回転さ
せて過給圧を変更し得る電動機と、目標過給圧を決定す
る目標過給圧決定手段と、目標過給圧及び電動機への供
給電力の関係を規定した所定の電力決定基準に基づいて
電動機への供給電力を決定する供給電力決定手段と、実
過給圧を検出する実過給圧検出手段と、電動機への供給
電力に対する実際の過給圧変動を学習して供給電力決定
手段の電力決定基準を補正する学習補正手段とを備えて
いることを特徴としている。
【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の過給圧制御装置において、学習補正手段は、目標過給
圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定以上
のときに供給電力決定手段の電力決定基準を補正するこ
とを特徴としている。
【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の過給圧制御装置において、学習補正手段は、
目標過給圧と実過給圧との差が所定範囲外となる頻度が
所定連続期間内で所定以上のときにのみ供給電力決定手
段の電力決定基準を補正することを特徴としている。
【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
何れか一項に記載の過給圧制御装置において、供給電力
決定手段は、目標過給圧及び実過給圧の差と、所定の電
力決定基準とに基づいて電動機への供給電力を決定する
ことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の過給圧制御装置の一実施
形態について以下に説明する。本実施形態の過給圧制御
装置を有するエンジン１を図１に示す。
【００１０】なお、「過給圧」の語は大気圧に対しての
差圧を示すものを指す語として用いられる場合がある。
一方で、「過給圧」の語は吸気管内の絶対圧力を指す語
として用いられる場合もある。以下、両者を明確に分け
て説明する必要がある場合は、その指すところが明確と
なるような説明を行う。例えば、吸気管内圧力を検出す
る圧力センサの出力に基づいて過給圧制御を行う場合、
この圧力センサが大気圧に対する差圧を検出するセンサ
であれば過給圧制御は大気圧に対する差としての過給圧
に基づいて制御されることが容易であるし、圧力センサ
が絶対圧力を検出するセンサであれば過給圧制御は絶対
圧力としての吸気圧に基づいて制御されるのが容易であ
る。
【００１１】本実施形態で説明するエンジン１は、多気
筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが
断面図として図１に示されている。エンジン１は、イン
ジェクタ２によってシリンダ３内のピストン４の上面に
燃料を噴射するタイプのエンジンである。このエンジン
１は、成層燃焼が可能であり、いわゆるリーンバーンエ
ンジンである。後述するターボチャージャによってより
多くの吸入空気を過給してリーンバーンを行うことによ
って、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るもの
である。
【００１２】エンジン１は、吸気通路５を介してシリン
ダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、ピ
ストン４の上面に形成された窪みの内部に燃料を噴射し
て濃い混合気を点火プラグ７近傍に集め、これに点火プ
ラグ７で着火させて燃焼させる。シリンダ３の内部と吸
気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。
燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ
３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって
開閉される。吸気通路５上には、上流側からエアクリー
ナ１０、ターボユニット１１、インタークーラー１２、
スロットルバルブ１３などが配置されている。
【００１３】エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや
塵などを取り除くフィルタである。ターボユニット１１
は、吸気通路５と排気通路６との間に配され、過給を行
うものである。本実施形態のターボユニット１１におい
ては、タービン側インペラーとコンプレッサ側インペラ
ーとが回転軸で連結されている（以下、この部分を単に
タービン／コンプレッサ１１ａと言うこととする）。ま
た、本実施形態のターボチャージャは、タービン／コン
プレッサ１１ａの回転軸が出力軸となるように電動機１
１ｂが組み込まれている電動機付ターボチャージャであ
る。電動機１１ｂは、交流モータであり、発電機として
も機能し得る。ターボユニット１１は、排気エネルギー
によってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得
るが、電動機１１ｂによってタービン／コンプレッサ１
１ａを強制的に駆動することでさらなる過給を行うこと
もできる。
【００１４】また、排気エネルギーを利用して、タービ
ン／コンプレッサ１１ａを介して電動機１１ｂを回転さ
せることで回生発電させ、発電された電力を回収するこ
ともできる。図示されていないが、電動機１１ｂは、タ
ービン／コンプレッサ１１ａの回転軸に固定されたロー
タと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部
分として有している。吸気通路５上のターボユニット１
１の下流側には、ターボユニット１１による過給で圧力
上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空
冷式インタークーラ１２が配されている。インタークー
ラー１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向
上させる。
【００１５】インタークーラー１２の下流側には、吸入
空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されてい
る。本実施形態のスロットルバルブ１３は、いわゆる電
子制御式スロットルバルブであり、アクセルペダル１４
の操作量をアクセルポジショニングセンサ１５で検出
し、この検出結果と他の情報量とに基づいてＥＣＵ１６
がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。
スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたス
ロットルモータ１７によって開閉される。また、スロッ
トルバルブ１３に付随して、その開度を検出するスロッ
トルポジショニングセンサ１８も配設されている。
【００１６】スロットルバルブ１３の下流側には、吸気
通路５内の圧力（吸気圧）を検出する圧力センサ１９が
配設されている。これらのセンサ１５，１８，１９はＥ
ＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６
に送出している。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６に
は、上述したインジェクタ２、点火プラグ７や、電動機
１１ｂ、等が接続されており、これらはＥＣＵ１６から
の信号によって制御されている。ＥＣＵ１６には、この
ほかにも、吸気バルブ８の開閉タイミングを制御する可
変バルブタイミング機構２０の油圧や、電動機１１ｂと
接続されたコントローラ２１、バッテリ２２なども接続
されている。
【００１７】コントローラ２１は、電動機１１ｂの駆動
を制御するだけでなく、電動機１１ｂが回生発電した電
力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有してい
る。回生発電による電力は、コントローラ２１によって
電圧変換された後にバッテリ２２に充電される。
【００１８】一方、排気通路６上には、排気ガスを浄化
する排気浄化触媒２３がターボユニット１１の下流側に
取り付けられている。そして、排気通路６（ターボユニ
ット１１の上流部）から吸気通路５（圧力センサ１９の
下流側に形成されたサージタンク部）にかけて排気ガス
を還流させるためのＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculatio
n)通路２４が配設されている。ＥＧＲ通路２４上には、
排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２５が取り付け
られている。ＥＧＲバルブ２５の開度制御も上述したＥ
ＣＵ１６によって行われる。
【００１９】また、エンジン１のクランクシャフト近傍
には、エンジン回転数を検出する回転数センサ２６が取
り付けられている。さらに、図示されていないが、本実
施形態のターボユニット１１は、いわゆるバリアブルノ
ズルターボでもある。バリアブルノズルターボとは、排
気側のタービン／コンプレッサ１１ａの外方に位置する
ノズル部分に複数の可動ベーンを配置し、タービンノズ
ルからタービン／コンプレッサ１１ａに向けて流れる排
気流量を可変制御するものである。バリアブルノズルを
制御することによって過給圧を変更できる。
【００２０】バリアブルノズルを駆動するアクチュエー
タは、ＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６によっ
て制御されている。このバリアブルノズル機構は電動機
１１ｂ以外の過給圧変更手段として機能している。電動
機１１ｂ以外の過給圧制御手段となり得るものとして
は、ここで説明したバリアブルノズル機構の他、タービ
ン容量を可変制御する機構（Ａ／Ｒ可変機構）等が挙げ
られる。また、ＥＣＵ１６が目標過給圧決定手段や供給
電力決定手段、学習補正手段として機能している。ま
た、圧力センサ１９が実過給圧検出手段として機能して
いる。
【００２１】さらに、図示されていないが、排気通路６
上には、ターボユニット１１をバイパスする流路も設け
られており、この流路上にウェイストゲートバルブが配
されている。ウェイストゲートバルブは、過給圧が所定
圧力以上となると開かれ、タービン／コンプレッサ１１
ａへの排気流量を減じることによって過給圧を制御する
ものである。本実施形態のウェイストゲートバルブは吸
気圧を利用して開閉する受動的なものであるが、ソレノ
イドバルブなどにしてＥＣＵ１６によって積極的にその
開閉を制御しても良い。このような場合は、過給圧を積
極的に制御する手段（過給圧制御手段）の一つとなり得
る。
【００２２】上述した電動機１１ｂを用いた過給圧制御
の基本部分を説明する。図２に、制御の基本部分のフロ
ーチャートを示す。図２に示されるフローチャートの制
御は、所定時間毎（例えば、32ms毎）に繰り返し実行さ
れている。
【００２３】まず、エンジン回転数が回転数センサ２６
によって検出されると共に、エンジン負荷が吸入空気量
（圧力センサ１９から推定）やスロットル開度（スロッ
トルポジショニングセンサ１８によって検出）から推定
される（ステップ２００）。次に、エンジン回転数とエ
ンジン負荷とから、ベース目標過給圧Ｂが算出される
（ステップ２０５）。ベース目標過給圧Ｂとは、定常運
転時における所定エンジン回転数・所定エンジン負荷の
ときに予想される過給圧であり、予め実験などによって
取得されてＥＣＵ１６内のＲＯＭ内にマップとして格納
されている。上述したバリアブルノズルの制御は、この
ベース目標過給圧Ｂに基づいて行われる。
【００２４】次に、回転数センサ２６によって検出され
たエンジン回転数とアクセルポジショニングセンサ１５
によって検出されるアクセル開度とに基づいて、電動機
１１ｂによってかさ上げする分の過給圧Ｐを決定する
（ステップ２１０）。エンジン回転数とアクセル開度と
かさ上げ分の過給圧Ｐとの関係は、予め実験などを通じ
て決定されており、マップとしてＥＣＵ１６内のＲＯＭ
に格納されている。このマップを図３に示す。図３に示
されるように、ここでは、エンジン回転数が所定回転数
以下で、かつ、アクセル開度が所定開度以上である領域
が特定運転領域として設定されており、エンジン１の状
態がこの特定運転領域内で運転されているときにのみ、
上述したかさ上げ過給圧Ｐが正の値として設定され、電
動機１１ｂによるアシストが行われる。特定運転領域内
でも、より低回転、より大きなアクセル開度となるほど
かさ上げ過給圧Ｐが大きくなるようになされている。
【００２５】エンジン１の状態が特定運転領域外の状態
である場合には、上述したかさ上げ過給圧Ｐが０ではな
く負の値として設定されることによって電動機１１ｂに
よるアシストが実質的に禁止されている。かさ上げ過給
圧Ｐを負の値として設定することの意味は追って説明す
る。ステップ２１０の後、ベース目標過給圧Ｂに電動機
１１ｂによるかさ上げ分の過給圧Ｐを加えたものを目標
過給圧Ｔとして算出する（ステップ２１０）。この目標
過給圧Ｔは、電動機１１ｂによる過給制御のために設定
される制御上の目標値であり、本来欲しい過給圧と一致
しない場合もある。
【００２６】例えば、図３のマップから分かるように、
低回転でアクセル開度が大きいときには、かさ上げ分Ｐ
が大きく設定され、目標過給圧Ｔは大きく設定される。
しかし、このときの目標過給圧Ｔは実際には達成し得な
い過給圧となる場合もある。このように目標過給圧Ｔを
設定することで、電動機１１ｂによる過給圧のフルアシ
ストが確実に継続して行われるようにすることもでき
る。特に、かさ上げ分Ｐが正に設定される場合、即ち、
積極的に電動機１１ｂによる過給を行うべきと思われる
状況では、この目標過給圧Ｔは、かさ上げ分Ｐを介し
て、本来欲しいと思われる過給圧よりもやや大きめに設
定され、電動機１１ｂによる過給が確実に行われるよう
にされる。
【００２７】ステップ２１の後、圧力センサ１９によっ
て吸気管内圧力を実過給圧Ｃとして検出し（ステップ２
２０）、上述した目標過給圧Ｔと検出した実過給圧Ｃと
の差ΔＰを算出する（ステップ２２５）。次に、算出さ
れた差ΔＰが０より大きいか否かを判定し（ステップ２
３０）、差ΔＰが０以下であれば、電動機１１ｂによる
アシストの有無を示すアシストフラグFassistを０にし
て電動機１１ｂによる過給アシストを行わずに図２のフ
ローチャートを一旦抜ける。ここで、上述したかさ上げ
過給分Ｐが正の値であっても、差ΔＰが０以下であれ
ば、電動機１１ｂによる過給は行われない。一方、ステ
ップ２３０が肯定される場合、即ち、差ΔＰが０より大
きい場合は、電動機１１ｂによる過給アシストを行うた
めの指示値を差ΔＰに基づいて決定し、この指令値をコ
ントローラ２１に対して出力する（ステップ２３５）。
【００２８】差ΔＰとコントローラ２１に与える指令値
との関係を図４に示す。図４の実線で示されるように、
コントローラ２１への指令値は電圧値によって行われ
る。差ΔＰが大きいほど、大きな電圧値がコントローラ
２１に対して送出される。その電圧値の範囲は、ここで
は０〜４．３Ｖの範囲である。４．３Ｖの電圧がコント
ローラ２１に送出されると、コントローラ２１は電動機
１１ｂをフル駆動させて過給をフルアシストする。コン
トローラ２１への指示値の送出後、アシストフラグFass
istが１にされ（ステップ２４０）、コントローラ２１
が受け取った指示値に基づいて電動機１１ｂが制御され
る（ステップ２４５）。
【００２９】本実施形態では、コントローラ２１は、与
えられた指示値に基づいて決定される電流を電動機１１
ｂに対して送出している。電動機１１ｂは、与えられる
電流によって出力トルクを変化させるものであり、送出
する電流をを介して制御されている。なお、本実施形態
では指示値に基づく電流を電動機１１ｂに与えるだけで
電動機１１ｂのフィードバック制御は行われていない。
その後は図２のフローチャートの制御が繰り返し行われ
ることで電動機１１ｂに与えられる電流値が変化してい
くこととなる。ただし、電動機１１ｂのフィードバック
制御を行っても良く、例えば、タービン／コンプレッサ
１１ａに回転数センサを設け、タービン回転数に基づい
て電動機１１ｂに与える電流のフィードバック制御を行
うなどしても良い。
【００３０】このようにして電動機１１ｂで過給するこ
とによって、低回転域での過給圧の不足を補って過給圧
の立ち上がりを向上させ、ターボユニットによる高出力
あるいは高効率化を低回転域から高回転域まで得ること
ができるようになる。そして、ここでは、バリアブルノ
ズル機構による過給圧制御が、電動機１１ｂによる過給
圧制御よりも優先して行われることとなる。このため、
二つの過給圧制御に優先順位が設定されているので、両
方の過給圧制御が干渉してしまうことがなく、安定した
過給圧制御を行うことができる。
【００３１】さらに、ここでは、バリアブルノズル機構
は、ベース目標過給圧Ｂに基づいて制御され、一方、電
動機１１ｂはベース目標過給圧Ｂではなく、これにかさ
上げ分の過給圧Ｐを加えた目標過給圧Ｔに基づいて制御
される。このようにそれぞれの制御が異なる目標（制御
マップ）を有している。このため、電動機１１ｂによる
アシストが過剰になってしまっても、これとは独立して
いるもう一つの過給圧制御が働かなくなるようなことは
なく、この点からも、両者の過給圧制御が干渉しにくく
なっている。なお、本実施形態におけるバリアブルノズ
ル機構による過給圧制御は、実過給圧Ｃとの関係からＰ
ＩＤフィードバック制御等の公知の過給圧制御が行われ
ている。
【００３２】また、上述したように、ここでは、特定運
転領域外のときはかさ上げ過給分Ｐを負の値として設定
している。このようにすることで、算出される目標過給
圧Ｔがより少なく算出されることとなり、その結果、差
ΔＰもより小さく算出されることになる。電動機１１ｂ
による過給圧制御を行うか否かは、差ΔＰの大きさに基
づいて判定するので、差ΔＰがより小さく算出されると
いうことは、電動機１１ｂによる過給圧制御が行われに
くくなるということになる。差ΔＰは、実過給圧Ｃと小
さめに算出される目標過給圧Ｔとの差であるので、電動
機１１ｂによる過給圧制御の要否を判定する上で、結果
的に実過給圧Ｃに対してある程度の変動幅を確保するこ
とになる。
【００３３】このようにすると、外乱などに起因して実
過給圧Ｃが変動しただけのような、電動機１１ｂによる
アシストを始めたくないような場合に電動機１１ｂによ
る過給圧が行われにくくなり、過給圧制御を安定して行
うことができる。例えば、外乱などで実過給圧Ｃが微小
な増減を繰り返して変動するような場合に電動機１１ｂ
による過給の開始停止が頻繁に繰り返されてしまうと過
給圧制御がかえって荒れてしまう。即ち、電動機１１ｂ
による不要な過給圧制御が行われてしまう。そこで、電
動機１１ｂによる過給が必要ないと思われるとき（特定
運転領域外）のときは、電動機１１ｂによる過給が開始
されにくいようにしておくことによって過給圧制御の安
定化を図っている。
【００３４】さらに、電動機１１ｂを発電機として使用
すれば、電気エネルギーを回収することも可能となる。
電動機１１ｂから電力を回収している間は、電動機１１
ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するも
のとなる。即ち、電動機１１ｂは、それ自身が電気エネ
ルギーを消費してタービン／コンプレッサ１１ａの回転
を高回転化させるだけでなく、回生発電を行ってタービ
ン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止することもでき、
電動機１１ｂによるタービン／コンプレッサ１１ａの回
転制御（過給圧制御）の制御幅は広い。なお、電動機１
１ｂが回転駆動されておらず、かつ、回生発電も行って
いない（バッテリ２２と接続されていない）状態では、
タービン／コンプレッサ１１ａは排気エネルギーのみに
よって回転されることとなるが、この場合に電動機１１
ｂがタービン／コンプレッサ１１ａの回転を抑止するこ
とはない（コギングトルクは無視できるほどに小さ
い）。
【００３５】次に、上述した基本的な過給圧制御を補正
・学習する制御について説明する。
【００３６】既に説明したように、電動機１１ｂは、そ
の個体毎の性能差や温度などの環境差によって特性にバ
ラツキが生じる。これを補正・学習してやることで、よ
り正確な過給圧制御を行うことが可能となる。ここで説
明する制御のフローチャートを図５に示す。図５に示さ
れるフローチャートの制御も、図２のフローチャートの
制御と並行して同じ所定間隔毎（例えば、32ms毎）に繰
り返し実行されている。この制御は、繰り返し行われて
いる基本的制御が、過給圧を低めに制御する傾向となっ
ているのか、高めに制御する傾向となっているかを判定
するものである。
【００３７】そして、何れかの傾向が所定の頻度で発生
する場合は、実行されている制御の中で過給圧を補正す
る。それでもまだ同様の傾向が続き、更なる所定頻度に
達するような場合は、この学習を通して電動機１１ｂを
駆動する際の基準自体を補正する。図５に示されるよう
に、まず、電動機アシストフラグFassistが１か否か、
即ち、その時点で電動機１１ｂによる過給圧制御が行わ
れているか否かを判定する（ステップ５００）。電動機
アシストフラグFassistは、図２に示される過給圧の基
本制御中で設定される（図２中のステップ２４０，２５
０）。電動機１１ｂによる過給圧制御の傾向を見るので
あるから、ステップ５００が否定される場合は、そのま
ま図５に示されるフローチャートを抜ける。
【００３８】一方、ステップ５００が肯定され、電動機
１１ｂによる過給圧制御が行われている場合は、その時
点での差ΔＰが所定値α（例えば１０［ｋＰａ］）より
大きいか否かを判定する（ステップ５０５）。差ΔＰ
は、図２のフローチャートのステップ２２５で算出され
る毎にＥＣＵ１６内のメモリ内に保持・更新されるの
で、この値を読み出して判断する。差ΔＰは、目標過給
圧Ｔと実過給圧Ｃがどの程度乖離しているかを示すもの
であるので、ステップ５０５が肯定されるということ
は、目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低すぎる（なか
なか目標に達しない）傾向があるということである。こ
の場合は、まずカウンタＣｂをクリアし（ステップ５１
０）、カウンタＣａを＋１カウントアップする（ステッ
プ５１５）。
【００３９】カウンタＣａは、目標過給圧Ｔに対して実
過給圧Ｃが低すぎる状況が発生する頻度をカウントする
ためのカウンタで、カウンタＣｂは、目標過給圧Ｔに対
して実過給圧Ｃが高すぎる状況が発生する頻度をカウン
トするためのカウンタである。ステップ５１０では、目
標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低すぎる状況であるの
で、それ以前に目標過給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが高す
ぎる状況下でカウントアップされていたカウンタＣｂを
状況が変わったためクリアしている。
【００４０】ステップ５１５の後、目標過給圧Ｔに対し
て実過給圧Ｃが低すぎる状況の頻度が高いか否かを、カ
ウンタＣａが４０より大きいか否かで判定している（ス
テップ５２０）。ステップ５２０が否定される場合は、
とりあえずステップ５１５でカウンタＣａをカウントア
ップしただけで図５のフローチャートを一旦抜ける。し
かし、ステップ５２０が肯定される場合は、上述した図
２に示される過給圧制御において目標過給圧Ｔに対して
実過給圧Ｃが低くなる傾向があると判断できる、即ち、
思ったより電動機１１ｂによる過給が効いていないと判
断できる。
【００４１】このような場合は、図２に示される過給圧
制御で決定されるコントローラ２１への指令電圧を増や
す、即ち、電動機１１ｂに供給する電力を増加させて電
動機１１ｂによる過給効果を増強する補正を行う（ステ
ップ５２５）。ここでは、＋０．１［Ｖ］の補正をかけ
ている。なお、上述したようにコントローラ２１への指
令電圧値は０〜４．３Ｖの間であるので、補正後の指示
電圧が４．３［Ｖ］より大きいか否かを判定し（ステッ
プ５３０）、大きい場合には４．３［Ｖ］にするように
して（ステップ５３５）上限をガードしている。
【００４２】このように、過給圧制御の中で決定される
コントローラ２１への指令電圧値を補正しても、目標過
給圧Ｔに対して実過給圧Ｃが低くなる傾向が続くようで
あると、カウンタＣａはカウントアップされ続ける。ス
テップ５３０，５３５に続いて、カウンタＣａが１００
に達しているか否かを判定し（ステップ５４０）、この
ように補正を行ってもなお状況が改善されない状況にあ
るのか否かを判定する。ステップ５４０が否定されるの
であれば（カウンタＣａが４０より大きくかつ９９以下
である間）、補正を行ってもなお状況が改善されない状
況にあるとはまだ判断できないとして図５のフローチャ
ートを一旦抜ける。
【００４３】しかし、ステップ５４０が肯定されるよう
であれば（カウンタＣａが１００に達している）、上述
したように過給圧制御の中で決定されるコントローラ２
１への指令電圧値を補正するだけでは不十分であると判
断し、コントローラ２１への指令電圧値を決定するため
の基準自体を補正する（ステップ５４５）。このことを
ここでは学習に基づいて補正すると言う。
【００４４】具体的には、図４に示される差ΔＰとコン
トローラ２１への指令電圧値との関係を、図４中の実線
から点線（Ａ）で示されるように、より電動機１１ｂに
よる過給効果が顕著となるように補正する。点線（Ａ）
で示されるグラフは、実線の一部を上方に所定電圧分平
行移動させたものである（ただし上限は４．３Ｖ）。ス
テップ５４５の後、学習に基づいて基準自体を補正した
ので、新たに過給圧制御の傾向を見るためにカウンタＣ
ａをクリアして図５に示されるフローチャートを一旦抜
ける。
【００４５】一方、ステップ５０５が否定される場合
は、今度はその時点での差ΔＰが所定値β（例えば５
［ｋＰａ］）より小さいか否かを判定する（ステップ５
５５）。ステップ５５５が肯定されるということは、上
述した状況とは反対に、目標過給圧Ｔに対して実過給圧
Ｃが近接し過ぎている（電動機１１ｂによる過給の効果
が効き過ぎている）傾向があるということである。上述
したように、ここでは電動機１１ｂによる過給のために
設定される目標過給圧Ｔは、やや大きめになるように設
定されているので、実過給圧Ｃがこの目標過給圧Ｔに近
接しすぎているのは電動機１１ｂによる過給効果が効き
過ぎていると判断できる。即ち、ステップ５０５，５５
５の双方が否定される場合（β≦ΔＰ≦α）が、電動機
１１ｂによる過給が適切に行われていると判断できる。
【００４６】このため、ステップ５５５が肯定される場
合は、まずカウンタＣａをクリアし（ステップ５６
０）、カウンタＣｂを＋１カウントアップする（ステッ
プ５６５）。その後の各ステップは、傾向が逆なだけで
上述したステップ５１０〜５５０と同様であるため簡単
な説明にとどめる。ステップ５６５の後、目標過給圧Ｔ
に対して実過給圧Ｃが近接しており、電動機１１ｂによ
る過給効果が強すぎる状況の頻度が高いか否かを、カウ
ンタＣｂが２０より大きいか否かで判定している（ステ
ップ５７０）。ステップ５７０が否定される場合は、図
５のフローチャートを一旦抜ける。しかし、ステップ５
７０が肯定される場合は、電動機１１ｂによる過給効果
が効き過ぎる状況が継続していると判断できる。
【００４７】このような場合は、コントローラ２１への
指令電圧を減らす、即ち、電動機１１ｂに供給する電力
を減少させて電動機１１ｂによる過給効果を抑制する補
正を行う（ステップ５７５）。ここでは、−０．０２
［Ｖ］の補正をかけている。なお、補正後の指示電圧が
０［Ｖ］より小さいか否かを判定し（ステップ５８
０）、小さい場合には０［Ｖ］にするようにして（ステ
ップ５８５）下限をガードしている。ステップ５８０，
５８５に続いて、カウンタＣｂが１００に達しているか
否かを判定し（ステップ５９０）、このように補正を行
ってもなお状況が改善されない状況にあるのか否かを判
定する。
【００４８】ステップ５９０が否定されるのであれば
（カウンタＣｂが２０より大きくかつ９９以下である
間）、補正を行ってもなお状況が改善されない状況にあ
るとはまだ判断できないとして図５のフローチャートを
一旦抜ける。しかし、ステップ５９０が肯定されるよう
であれば（カウンタＣｂが１００に達している）、過給
圧制御の中で決定されるコントローラ２１への指令電圧
値を補正するだけでは不十分であると判断し、コントロ
ーラ２１への指令電圧値を決定するための基準自体を補
正する（ステップ５９５）。
【００４９】具体的には、図４に示される差ΔＰとコン
トローラ２１への指令電圧値との関係を、図４中の実線
から点線（Ｂ）で示されるように、より電動機１１ｂに
よる過給効果が抑制されるように補正する。点線（Ｂ）
で示されるグラフは、実線の一部を下方に所定電圧分平
行移動させたものである（ただし最終的にはその上限は
４．３Ｖに達する）。ステップ５９５の後、新たに過給
圧制御の傾向を見るためにカウンタＣｂをクリアして図
５に示されるフローチャートを一旦抜ける。
【００５０】なお、ステップ５５５が否定される場合、
即ち、差ΔＰが所定の範囲内（所定値β≦ΔＰ≦所定値
α）にある場合は、図２のフローチャートの過給圧制御
の効果が最適に発揮されていると判断できるので、その
まま図５に示されるフローチャートを抜ける。上述した
ように、電動機への供給電力を決定するための基準自体
を学習を通して補正することによって、常に最適な過給
圧制御を行うことができる。
【００５１】特に、上述したように、目標過給圧と実過
給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定以上である場
合にのみ（特に、所定連続期間内で所定以上である場合
にのみ）学習による補正が行われるようにし、不必要な
学習補正による制御精度悪化を抑制することができる。
【００５２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。上述した実施形態では、本発明の過
給圧制御装置を直噴ガソリンエンジンに適用したが、直
噴でないガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどに
適用することも可能である。また、過給圧決定手段や供
給電力決定手段などは、単一の部品で構成されなければ
ならないというものではなく、複数の部品（例えば、Ｅ
ＣＵ、アクチュエータ、センサ等）によって構成されて
構わない。
【００５３】また、上述した実施形態においては、ター
ビン側インペラとコンプレッサ側インペラとが回転軸で
一体化され、両者は必ず一体的に回転するものであっ
た。しかし、例えば、回転軸の途中にクラッチが配され
ているような形態のタービン／コンプレッサを有するタ
ーボチャージャに対しても本発明は適用し得る。この場
合、電動機による過給が行われる場合はコンプレッサ側
の回転軸が電動機によって回転駆動される状態となって
おり、電動機による回生発電が行われる場合はタービン
側の回転軸と電動機とが連結されている。あるいは、タ
ービン回転駆動用の電動機とコンプレッサ回転駆動用の
電動機とが併設される形態なども考えられる。
【００５４】また、上述した実施形態では、スロットル
バルブ１３が電子制御式スロットルバルブであったが、
必ずしも電子制御式でなくても良く、アクセルペダルと
ワイヤーで連結されている通常のスロットルバルブなど
の他の形態のスロットルバルブでも良い。さらに、上記
実施形態では、ターボチャージャがバリアブルノズル機
構を有していたが、必ずこのような機構を有していなけ
ればならないということではない。
【００５５】
【発明の効果】本発明に記載の過給圧制御装置によれ
ば、電動機への供給電力を決定するための基準自体を学
習を通して補正することによって、常に最適な過給圧制
御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過給圧制御装置を有するエンジンの構
成を示す構成図である。
【図２】過給圧制御の基本制御を示すフローチャートで
ある。
【図３】電動機による過給圧かさ上げ分を決定するため
のマップである。
【図４】電動機のコントローラへの指示値を決定するた
めのマップである。
【図５】学習補正制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、２…インジェクタ、３…シリンダ、４…
ピストン、５…吸気通路、６…排気通路、７…点火プラ
グ、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、１０…エアクリ
ーナ、１１…ターボユニット、１１ａ…タービン、１１
ｂ…電動機、１２…インタークーラー、１３…エアクリ
ーナ、１３…スロットルバルブ、１４…アクセルペダ
ル、１５…アクセルポジショニングセンサ、１６…ＥＣ
Ｕ、１７…スロットルモータ、１８…スロットルポジシ
ョニングセンサ、１９…圧力センサ、２０…可変バルブ
タイミング機構、２１…コントローラ、２２…バッテ
リ、２３…排気浄化触媒、２４…ＥＧＲ通路、２５…Ｅ
ＧＲバルブ、２６…回転数センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｎ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｚ (72)発明者 五十嵐 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 橋本 浩成 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 神庭 千佳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA16 EA20 FA06 GA00 GA04 GD14 GD17 GE03 GE09 JA02 JA06 JA24 JA39 JA40 JA45 JB02 JB25 3G092 AA01 AA06 AA09 AA18 BA02 DB03 DB04 DC03 DG08 EA09 EC01 EC05 FA48 HA05Z HA06Z HA16X HA16Z HE01Z HF00X HF08Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ターボチャージャのコンプレッサを回転
    させて過給圧を変更し得る電動機と、目標過給圧を決定
    する目標過給圧決定手段と、目標過給圧及び前記電動機
    への供給電力の関係を規定した所定の電力決定基準に基
    づいて前記電動機への供給電力を決定する供給電力決定
    手段と、実過給圧を検出する実過給圧検出手段と、前記
    電動機への供給電力に対する実際の過給圧変動を学習し
    て前記供給電力決定手段の電力決定基準を補正する学習
    補正手段とを備えていることを特徴とする過給圧制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記学習補正手段は、目標過給圧と実過
    給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定以上のときに
    前記供給電力決定手段の電力決定基準を補正することを
    特徴とする請求項１に記載の過給圧制御装置。
  3. 【請求項３】 前記学習補正手段は、目標過給圧と実過
    給圧との差が所定範囲外となる頻度が所定連続期間内で
    所定以上のときにのみ前記供給電力決定手段の電力決定
    基準を補正することを特徴とする請求項１または２に記
    載の過給圧制御装置。
  4. 【請求項４】 前記供給電力決定手段は、目標過給圧及
    び実過給圧の差と、所定の電力決定基準とに基づいて前
    記電動機への供給電力を決定することを特徴とする請求
    項１〜３の何れか一項に記載の過給圧制御装置。
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