JP2018003726A - 内燃機関の過給システム - Google Patents

Abstract

【課題】目的は、簡易な構成でコンプレッサの正逆判別が可能な内燃機関の過給システムを提供すること。【解決手段】過給システムは、コンプレッサに接続されたサンギヤと、エンジンの出力軸に接続されたキャリアと、ＳＣモータの出力軸に接続されたリングギヤと、を備え、これらギヤの各々の回転数が共線関係を有するように構成された遊星歯車機構と、エンジン回転数ＮＥを取得する内燃機関回転数取得手段と、ＳＣモータの回転数ＮＭを取得する電動発電機回転数取得手段と、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭと共線関係とを用いることによって正転時には正値とし逆転時には負値としたコンプレッサの回転数の推定値ＮＳＣ＿ｈａｔを算出する回転数推定手段と、ＮＳＣ＿ｈａｔが正である場合にはコンプレッサ４は正転していると判定し、ＮＳＣ＿ｈａｔが負である場合にはコンプレッサ４は逆転していると判定する正逆判定手段と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の過給システムに関する。より詳しくは、コンプレッサに接続された第１回転要素と、内燃機関の出力軸に接続された第２回転要素と、電動発電機の出力軸に接続された第３回転要素と、第２回転要素と内燃機関の出力軸との間で動力を伝達する内燃機関動力伝達機構と、を備えた内燃機関の過給システムに関する。

特許文献１には、遊星歯車機構を備えたスーパチャージャに関する発明が示されている。特許文献１の発明では、コンプレッサの回転数と、電動発電機の回転数と、内燃機関の回転数との間で共線関係が成立するようにコンプレッサと内燃機関及び電動発電機の出力軸とを遊星歯車機構やベルト等を介して接続する。これにより、内燃機関の出力を利用してコンプレッサを回転駆動しつつ、内燃機関の回転数によらず電動発電機によってコンプレッサの回転数を変更することができる。

このようなスーパチャージャを備える過給システムにおいて、安定した過給圧制御を行うためには、コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサの回転数センサが必要となる。またこのような回転数センサには、コンプレッサの回転角度に応じてパルス信号を発生する所謂ロータリエンコーダが用いられる場合が多い。

特開２００４−３６０４８７号公報

ところでコンプレッサは正転時に吸気を圧縮する機能を発揮するが、正転のみを許容し逆転を阻害するように構成されていない場合が多い。したがってコンプレッサは意図に反して逆転している場合もあることから、適切な過給圧制御を行うためには、コンプレッサの回転数は正逆を区別して把握する必要がある。これを実現するためには、回転数センサとして、コンプレッサの回転数の絶対値を検出する機能だけでなく正転と逆転とを判別する機能を備えたものを用いることが考えられる。しかしながら、上記のようなロータリエンコーダに正逆判別機能を付与すると、装置が大きくかつ高価になるおそれがある。

本発明は、各々の回転数が共線関係を有する第１〜第３回転要素にコンプレッサ、内燃機関、電動発電機が接続されたスーパチャージャを備えるものであって、簡易な構成でコンプレッサの正逆判別が可能な内燃機関の過給システムを提供することを目的とする。

（１）内燃機関の過給システム（例えば、後述の過給システムＳ）は、内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の吸気通路（例えば、後述の吸気管２）に設けられたコンプレッサ（例えば、後述のコンプレッサ４）に接続された第１回転要素（例えば、後述のサンギヤ５１）と、前記内燃機関の出力軸（例えば、後述の出力軸１ａ）に接続された第２回転要素（例えば、後述のキャリア５３）と、電動発電機（例えば、後述のＳＣモータ６）の出力軸（例えば、後述の出力軸６ａ）に接続された第３回転要素（例えば、後述のリングギヤ５４）と、を備え、前記第１、第２、及び第３回転要素の各々の回転数が共線関係を有するように構成されたスーパチャージャ（例えば、後述のスーパチャージャ３）と、前記内燃機関の回転数（ＮＥ）を取得する内燃機関回転数取得手段（例えば、後述のクランク角センサ９１、及びＥＣＵ８）と、前記電動発電機の回転数（ＮＭ）を取得する電動発電機回転数取得手段（例えば、後述のＳＣモータ回転数センサ９６、及びＥＣＵ８）と、前記取得した内燃機関回転数と前記取得した電動発電機回転数と前記共線関係とを用いることによって正転時には正値とし逆転時には負値とした前記コンプレッサの回転数の推定値（ＮＳＣ＿ｈａｔ）を算出する回転数推定手段（例えば、後述のＥＣＵ８）と、前記推定値が正である場合には前記コンプレッサは正転していると判定し、前記推定値が負である場合には前記コンプレッサは逆転していると判定する正逆判定手段（例えば、後述のＥＣＵ８）と、を備える。

（２）この場合、前記過給システムは、前記コンプレッサの回転数を正逆区別せずに検出する回転数センサ（例えば、後述のコンプレッサ回転数センサ９３）と、前記回転数センサの検出値と前記正逆判定手段による判定結果とを用いることによって、正転時には正値とし逆転時には負値とした前記コンプレッサの回転数の測定値（ＮＳＣ＿ｄｅｔ）を算出する回転数測定手段（例えば、後述のＥＣＵ８）と、を備え、前記回転数測定手段は、前記正逆判定手段によって正転していると判定された場合には前記回転数センサの検出値（ＮＳＣ＿ａｂｓ）に値“１”を乗じたものを前記測定値とし、前記正逆判定手段によって逆転していると判定された場合には前記回転数センサの検出値に値“−１”を乗じたものを前記測定値とすることが好ましい。

（３）この場合、前記過給システムは、前記第２回転要素と前記内燃機関の出力軸との間で動力を伝達する内燃機関動力伝達機構（例えば、後述のエンジン動力伝達機構７）と、前記回転数測定手段による測定値と前記回転数推定手段による推定値との比又は差を用いることによって前記内燃機関動力伝達機構の劣化度合いを推定する劣化推定手段（例えば、後述のＥＣＵ８）と、をさらに備えることが好ましい。

（４）この場合、前記過給システムは、前記吸気通路内において前記コンプレッサを回転可能状態又は回転不可能状態にするコンプレッサ制動手段（例えば、後述のＳＣクラッチ４１）をさらに備えることが好ましい。

（５）この場合、前記過給システムは、前記吸気通路内において前記コンプレッサを回転可能状態又は回転不可能状態にするコンプレッサ制動手段と、前記コンプレッサ制動手段によって前記コンプレッサが回転不可能状態になっている間に所定のコンプレッサ予回転実行条件が満たされた場合には、前記コンプレッサ制動手段によって前記コンプレッサを回転可能状態にし、前記測定値が所定の目標回転数になるように前記電動発電機を制御する電動発電機制御手段と、をさらに備えることが好ましい。

（１）本発明では、各々の回転数が共線関係を有する第１〜第３回転要素にコンプレッサ、内燃機関の出力軸、及び電動発電機の出力軸を接続する。このようなスーパチャージャを用いることにより、内燃機関及び電動発電機の出力の両方を用いてコンプレッサの回転数や過給圧を制御することができる。またこのような共線関係が規定されたスーパチャージャを用いると、理論的には内燃機関回転数と電動発電機回転数と共線関係とを用いてコンプレッサの回転数を正逆区別して推定することができる。このようにして得られたコンプレッサの回転数の推定値の絶対値は、実際には様々な機械要素に滑りがあることを考慮すると誤差が大きく信頼性が低い。しかしながらこの推定値の正負、すなわち正逆の区別については、信頼性が高いと考えられる。本発明ではこれを利用して、上記のように算出したコンプレッサの回転数の推定値が正である場合には、コンプレッサは正転していると判定し、負である場合には逆転していると判定する。したがって本発明によれば、内燃機関回転数取得手段や電動発電機回転数取得手段等、通常の車両であれば搭載されている装置を用いた簡易な演算によりコンプレッサの正逆を判定することができる。

（２）上述のように共線関係を用いて算出される回転数の推定値の絶対値は誤差が多く信頼性が低い。そこで本発明では、コンプレッサの回転数を正逆区別せずに検出する回転数センサを設け、この回転数センサの検出値に、正転判定時には値“１”を乗じ、逆転判定時には値“−１”を乗じたものを回転数の測定値とする。これにより、正逆を区別する機能を備えない簡易な回転数センサを用いながら、正転時には正値とし逆転時には負値としたコンプレッサの回転数の測定値を精度良く算出することができる。

（３）上述のように共線関係を用いて算出される回転数の推定値は、様々な機械要素、とりわけ内燃機関の出力軸と第２回転要素との間で動力を伝達する内燃機関動力伝達機構における滑りに起因する誤差が大きい。したがって、内燃機関動力伝達機構が劣化し、滑りが大きくなると、測定値と推定値とのずれも大きくなると考えられる。本発明ではこれを利用して、測定値と推定値との比又は差を用いることによって内燃機関動力伝達機構の劣化度合いを推定する。これにより、簡易な構成で内燃機関動力伝達機構の劣化度合いを推定できる。

（４）コンプレッサ制動手段を用いてコンプレッサを回転不可能状態から回転可能状態に切り替えた直後であって、コンプレッサの回転数が０に近い状態では、コンプレッサは正転又は逆転の何れの状態にも転じ得る。したがって本発明では、このようなコンプレッサ制動手段と正逆判定手段とを組み合わせることにより、コンプレッサを回転不可能状態から回転可能状態に切り替えた直後の低回転領域からコンプレッサの正逆を判定できるので、応答性の高い過給圧制御を実現することができる。

（５）本発明では、コンプレッサが回転不可能状態である間に所定のコンプレッサ予回転実行条件が満たされた場合には、コンプレッサを回転不可能状態から回転可能状態に切り換え、さらに上述のように正逆区別して算出されたコンプレッサ回転数の測定値が所定の目標回転数になるように電動発電機を制御する。上記のようにコンプレッサを回転不可能状態から回転可能状態に切り替えた直後、すなわちコンプレッサの予回転を開始する直後は、コンプレッサは正転又は逆転の何れの状態にも転じ得る。これに対し本発明では、コンプレッサの予回転を実行する際には、正逆区別して算出される測定値を用いて電動発電機を制御することにより、コンプレッサが逆転していた場合であってもコンプレッサの回転数を速やかに上昇させることができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の過給システムの構成を示す図である。 スーパチャージャの作動領域を示す図である。 自然吸気領域において実現される共線関係の例を示す図である。 過給発電領域において実現される共線関係の例を示す図である。 過給アシスト領域において実現される共線関係の例を示す図である。 吸気制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 コンプレッサ回転数の測定値を算出する手順を示すフローチャートである。 ＥＣＵにおいて定義されている複数の制御モードと、各制御モード間の移行条件とを示した制御モード遷移図である。 過給時ＳＣモータ駆動制御の手順を説明するためのブロック図である。 規範モデル演算部において目標圧力比から修正目標圧力比を算出する手順を示すフローチャートである。 基準伝達許容トルクを算出するマップの一例である。 補正係数を算出するマップの一例である。 スリップ判定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関の過給システムＳの構成を示す図である。過給システムＳは、動力発生源であるエンジン１と、エンジン１の吸気を過給するスーパチャージャ３と、エンジン１及びスーパチャージャ３に設けられる各種装置を電子制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８と、を備える。過給システムＳは、エンジン１のクランクシャフトと連結された出力軸１ａで発生した動力を変速機ＴＭで変速し、駆動輪Ｗ，Ｗを回転することによって走行する車両に搭載される。

エンジン１は、例えばガソリンを燃料とする多気筒のガソリンエンジンである。エンジン１には、気筒毎に燃料噴射弁及び点火プラグが設けられている。ＥＣＵ８は、後述の吸気制御を実行することによってエンジン１の吸気管２を介して各気筒に導入される吸気量を制御しつつ、燃料噴射弁による燃料噴射量及び噴射時期並びに点火プラグによる点火時期を制御する。

吸気管２は、上流側であるエアクリーナ２１から下流側であるエンジン１の各気筒の吸気ポートに至る配管であり、エアクリーナ２１を介して外気を導入し、これを吸気としてエンジン１の各気筒に供給する。この吸気管２には、上流側から下流側へ向かって順に、吸気を過給するスーパチャージャ３のコンプレッサ４と、過給された吸気を冷却するインタークーラ２２と、吸気流量を制御するスロットル弁２３と、が設けられている。また吸気管２には、コンプレッサ４の入口側である上流側と出口側である下流側とを接続し、コンプレッサ４を迂回する吸気の流路を構成する吸気バイパス管２４が設けられている。そしてこの吸気バイパス管２４には、吸気バイパス弁２５が設けられている。

スロットル弁２３は、吸気管２内において開閉自在に設けられている。吸気管２を介してエンジン１に供給される吸気の流量は、このスロットル弁２３の開度を調整することによって変化させることができる。スロットル弁２３は、これを開閉駆動する図示しないアクチュエータ及びその駆動回路を介してＥＣＵ８に接続されており、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。

吸気バイパス弁２５は、吸気バイパス管２４内において開閉自在に設けられている。吸気バイパス管２４を介してコンプレッサ４の入口側から出口側へ向かって流れる吸気の流量又は吸気バイパス管２４を介してコンプレッサ４の出口側から入口側へ還流される吸気の流量は、この吸気バイパス弁２５の開度を調整することによって変化させることができる。吸気バイパス弁２５は、これを開閉駆動する図示しないアクチュエータ及びその駆動回路を介してＥＣＵ８に接続されており、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。

次に、スーパチャージャ３の構成について説明する。スーパチャージャ３は、コンプレッサ４と、ＳＣクラッチ４１と、遊星歯車機構５と、ＳＣモータ６と、ＰＤＵ６１と、バッテリ６２と、エンジン動力伝達機構７と、を備える。

コンプレッサ４は、例えば容量式のものであり、吸気管２内において回転軸５５を中心として回転自在に設けられている。コンプレッサ４は、エンジン１及びＳＣモータ６の出力によって回転軸５５を中心として回転し、吸気管２を流れる吸気を圧縮する。

ＳＣクラッチ４１は、コンプレッサ４の回転軸５５と固定壁との接続を断続する。ＳＣクラッチ４１は、例えば電磁クラッチであり、図示しない駆動装置を介してＥＣＵ８に接続されており、ＥＣＵ８からの制御信号に応じてＯＮ／ＯＦＦする。ＳＣクラッチ４１がＯＮになると、回転軸５５と固定壁とが接続され、回転軸５５及びコンプレッサ４は回転不可能状態になる。またＳＣクラッチ４１がＯＦＦになると、回転軸５５と固定壁とが切断され、回転軸５５及びコンプレッサ４は回転可能状態になる。ＥＣＵ８によって、ＳＣクラッチ４１を用いてコンプレッサ４を回転不可能状態又は回転可能状態にする具体的な手順については、後に図４を参照して説明する。

遊星歯車機構５は、例えばシングルプラネタリ式のものが用いられる。遊星歯車機構５は、第１回転要素としてのサンギヤ５１と、複数（例えば、３つ）のプラネタリギヤ５２と、第２回転要素としてのキャリア５３と、第３回転要素としてのリングギヤ５４と、を備える。これらサンギヤ５１、キャリア５３、及びリングギヤ５４は、互いに同心に設けられており、各々の回転数は、図３を参照して説明するように共線関係を有する。

サンギヤ５１は回転軸５５によってコンプレッサ４と接続されている。サンギヤ５１はコンプレッサ４と同心である。したがって、サンギヤ５１が回転すると、これと同じ速度でコンプレッサ４も回転する。すなわち、コンプレッサ４の回転数をＮＳＣとし、サンギヤ５１の回転数をＮｓとすると、これらの間には等式、ＮＳＣ＝Ｎｓ、が成立する。

リングギヤ５４は、遊星歯車機構５の外周側に回転自在に設けられており、その内周面及び外周面には、内歯車及び外歯車がそれぞれ形成されている。このリングギヤ５４の外歯車は、ＳＣモータ６の出力軸６ａに取り付けられたモータギヤ６ｂと接続されている。すなわち、ＳＣモータ６の回転数をＮＭとし、モータギヤ６ｂとリングギヤ５４の外歯車とのギヤ比をＲＧ１とし、リングギヤ５４の回転数をＮｒとすると、これらの間には等式、ＮＭ＝−Ｎｒ・ＲＧ１、が成立する。

複数のプラネタリギヤ５２は、サンギヤ５１及びリングギヤ５４の内歯車に噛み合っているとともにキャリア５３によって回転自在に支持されている。このキャリア５３は、エンジン動力伝達機構７を介してエンジン１の出力軸１ａと接続されている。

エンジン動力伝達機構７は、エンジン側プーリ７１と、キャリア側プーリ７２と、これらプーリ７１，７２の間に巻きかけられた合成ゴム製のエンジンベルト７３と、を備える。エンジン側プーリ７１は、エンジン１の出力軸１ａと同心にして設けられている。キャリア側プーリ７２は、例えばエンジン側プーリ７１と同径である。キャリア側プーリ７２は、回転軸５６によってキャリア５３と接続されている。エンジン動力伝達機構７は、これらプーリ７１，７２及びエンジンベルト７３によって、エンジン１の出力軸１ａとキャリア５３との間で動力を伝達する。なお、プーリ７１，７２を同径とすることにより、ベルト７３のスリップを考慮しなければ、キャリア５３の回転数とエンジン１の回転数とは同じになる。すなわち、エンジン１の回転数をＮＥとし、キャリア５３の回転数をＮｃとし、ベルト７３のスリップを無視すると、これらの間には等式、ＮＥ＝Ｎｃ、が成立する。

ＳＣモータ６は、電気エネルギーを用いて出力軸６ａを回転させる機械エネルギーに変換する電動機の機能と、出力軸６ａに作用する機械エネルギーを用いて電気エネルギーに変換する電動機の機能とを兼ね備えた電動発電機であり、ＰＤＵ６１を介してバッテリ６２に接続されている。ＰＤＵ６１は、インバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等によって構成され、ＥＣＵ８から送信されるトルク指令信号に応じてＳＣモータ６とバッテリ６２との間の電力の授受を制御する。このトルク指令信号とは、ＳＣモータで発生させるべきトルクに対する指令に相当し、後述のＳＣモータ駆動制御（図４のＳ１０、Ｓ１１）において、ＥＣＵによって生成される。

図２は、以上のように構成されたスーパチャージャの作動領域を示す図である。図２では、横軸はエンジンの運転状態を特定するパラメータの１つであるエンジン回転数であり、縦軸はエンジンの運転状態を特定するパラメータの１つであるエンジン要求トルクである。図２に示すように、エンジンの運転領域は、負荷が低くスーパチャージャによる過給が要求されていない自然吸気領域と、負荷が高くスーパチャージャによる過給が要求されている過給領域とに分けられる。また過給領域はさらに、相対的に負荷が低くＳＣモータによる発電が実行可能である過給発電領域と、相対的に負荷が高くＳＣモータによるアシストが要求される過給アシスト領域と、に分けられる。

図３は、各運転領域において実現される遊星歯車機構の共線関係の典型的な例を示す図である。図３Ａは、自然吸気領域において実現される共線関係の例を示し、図３Ｂは、過給領域中の過給発電領域において実現される共線関係の例を示し、図３Ｃは、過給領域中の過給アシスト領域において実現される共線関係の例を示す。

図３Ａに示すように、自然吸気領域では、スーパチャージャによる過給が要求されていないことから、ＳＣクラッチはＯＮにされ、コンプレッサは回転不可能状態になり、したがってサンギヤの回転数Ｎｓは０になる。この場合、リングギヤの回転数Ｎｒは、キャリアの回転数Ｎｃ、すなわちエンジン回転数ＮＥに比例する。したがって自然吸気領域では、ＳＣモータでリングギヤの回転数Ｎｒを減少させる向きのトルクを発生することにより、発電し、バッテリを充電することができる。またこの自然吸気領域では、スロットル弁の開度を調整することにより、過給圧を制御することが可能となっている。

図３Ｂに示すように、過給発電領域では、スーパチャージャによる過給が要求されていることから、ＳＣクラッチはＯＦＦにされ、コンプレッサは回転可能状態になる。コンプレッサが回転可能状態になると、エンジンの出力がコンプレッサに作用し、コンプレッサの回転数ＮＳＣ、すなわちサンギヤの回転数Ｎｓが上昇する。なお過給発電領域では、負荷がそれほど高くなく、コンプレッサの回転数ＮＳＣをさほど上昇させる必要がないことから、リングギヤの回転数Ｎｒは正である。したがって過給発電領域では、コンプレッサを回転させて過給を実行しながら、自然吸気領域と同様にＳＣモータでリングギヤの回転数Ｎｒを減少させる向きのトルクを発生することにより、発電し、バッテリを充電することができる。また過給発電領域では、ＳＣモータで適切な向き及び大きさのトルクを発生させることにより、コンプレッサの回転数ＮＳＣ及び過給圧を制御することが可能となっている。

図３Ｃに示すように、過給アシスト領域では、スーパチャージャによる過給が要求されていることから、ＳＣクラッチはＯＦＦにされ、コンプレッサは回転可能状態になる。過給アシスト領域は、上記過給発電領域よりも負荷が高く、目標過給圧も高く設定されるため、これを実現するためにコンプレッサ回転数ＮＳＣは過給発電領域よりも高くする必要がある。この場合、図３Ｃに示すように、リングギヤの回転数Ｎｒを反転させる向きのトルクをＳＣモータで発生させ、リングギヤを反転させることによって実現される。またこの過給アシスト領域においても、ＳＣモータで適切な向き及び大きさのトルクを発生させることにより、コンプレッサの回転数ＮＳＣ及び過給圧を制御することが可能となっている。

図２に戻り、例えばエンジンの加速時において、エンジンの運転状態が自然吸気領域から過給領域に移行した場合を検討する。上述のように過給領域では、ＳＣモータを用いてコンプレッサの回転数ＮＳＣ、ひいては過給圧を制御することが可能である。しかしながら過給領域内において過給圧を運転者の要求に応じた大きさにするためには、コンプレッサの回転数をある程度まで上昇させる必要がある。このため、運転状態が過給領域に移行した時からコンプレッサを回転し始めると、過給遅れが生じてしまう。そこで、図２において太線で示す自然吸気領域と過給領域との境界付近には、コンプレッサを予回転させる予回転領域が規定される。このように、スーパチャージャによる過給が行われる蓋然性が高い運転領域に予回転領域を規定し、この予回転領域内ではコンプレッサの予回転を要求することにより、過給遅れを解消することができる。

図１に戻り、ＥＣＵ８は、各種センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、及び後述の図４に示す吸気制御や図７のブロック図に示す各種演算処理を実行するＣＰＵ等で構成される。

またＥＣＵ８には、エンジン１やスーパチャージャ３等の状態を検出するための複数のセンサ９１〜９６が接続されている。

クランク角センサ９１は、クランクシャフトに固定された図示しないパルサの回転に応じて、所定のクランク角毎にパルス信号をＥＣＵ８へ送信する。ＥＣＵ８では、このクランク角センサ９１からのパルス信号に基づいてエンジン回転数ＮＥが算出される。内燃機関回転数取得手段は、クランク角センサ９１及びＥＣＵ８によって構成される。アクセルペダルセンサ９２は、車両の運転者が操作するアクセルペダルの操作量ＡＰを検出し、これに応じた検出信号をＥＣＵ８へ送信する。

コンプレッサ回転数センサ９３は、コンプレッサ４に固定された図示しないパルサの回転に応じて、所定の回転角毎にパルス信号をＥＣＵ８へ送信する。なお、コンプレッサ回転数センサ９３は、コンプレッサ４の正転時と逆転時とで同じ波形のパルス信号を発生する。すなわち、コンプレッサ回転数センサ９３は、コンプレッサ４の回転数を正逆区別せずに検出する。ＥＣＵ８は、この回転数センサ９３からのパルス信号を用いた演算処理によって、コンプレッサ４の正転時には正値とし逆転時には負値としたコンプレッサ回転数を算出する。

過給圧センサ９４は、吸気管２のうちコンプレッサ４及びスロットル弁２３より下流側のインテークマニホルド内の圧力である過給圧を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。ＥＣＵ８では、この過給圧センサ９４からの検出信号に基づいてエンジン１の過給圧と大気圧との比である圧力比ＰＲが算出される。外気温センサ９５は、外気温を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。ＥＣＵ８では、この外気温センサ９５からの検出信号に基づいて外気温ＴＡが算出される。

ＳＣモータ回転数センサ９６は、ＳＣモータ６の出力軸６ａに固定された図示しないパルサの回転に応じて、所定の回転角毎にパルス信号をＥＣＵ８へ送信する。ＥＣＵ８では、このＳＣモータ回転数センサ９６からのパルス信号に基づいてＳＣモータ６の回転数ＮＭが算出される。なお、ＳＣモータ回転数センサ９６から送信されるパルス信号は、ＳＣモータ６の正転時と逆転時とで異なっている。このためＥＣＵ８では、ＳＣモータ８の正逆を区別してモータ回転数ＮＭを算出することができる。以下では、モータ回転数ＮＭは、ＳＣモータ６の正転時には正値とし、逆転時には負値とする。電動発電機回転数取得手段は、ＳＣモータ回転数センサ９６及びＥＣＵ８によって構成される。

図４は、吸気制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。この吸気制御処理は、ＥＣＵにおいて所定の制御周期で実行される。

始めにＳ１では、ＥＣＵは、エンジン回転数ＮＥ及びアクセルペダルの操作量ＡＰを取得し、これらを用いて図示しないマップを検索することにより、エンジンの要求トルクＴＲＱ＿Ｅを算出する。

次にＳ２では、ＥＣＵは、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱ＿Ｅを用いて、図示しない圧力比マップを検索することにより、圧力比ＰＲに対する目標に相当する目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆを算出する。

次にＳ３では、ＥＣＵは、コンプレッサ回転数の測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔを算出する。上述のようにコンプレッサ回転数センサから送信されるパルス信号はコンプレッサの正逆を区別していないため、これをそのまま用いることはできない。そこでＳ３では、ＥＣＵは、コンプレッサ回転数センサから送信されるパルス信号を用いてコンプレッサの正転時には正値となり逆転時には負値となるように定義されたコンプレッサ回転数の測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔを算出する。

図５は、測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔを算出する手順を示すフローチャートである。
始めにＳ３１では、ＥＣＵは、コンプレッサ回転数センサから送信されるパルス信号の単位時間当たりのパルス数を計数することによって、コンプレッサ回転数の絶対値ＮＳＣ＿ａｂｓを算出する。

Ｓ３２では、ＥＣＵは、エンジン回転数ＮＥとＳＣモータ回転数ＮＭと遊星歯車機構の共線関係とを用いることによって、正転時には正値とし逆転時には負値としたコンプレッサの回転数の推定値ＮＳＣ＿ｈａｔを算出する。上述のように、エンジン動力伝達機構におけるスリップを無視するとキャリアの回転数Ｎｃとエンジン回転数ＮＥは等しく、またリングギヤの回転数ＮｒとＳＣモータ回転数ＮＭとの間には既知の比例関係がある。また、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの各々の回転数の間には既知の共線関係があり、さらにサンギヤの回転数とコンプレッサの回転数とは等しい。したがって、ＥＣＵは、エンジン回転数ＮＥとモータ回転数ＮＭと共線関係とを用いることにより、コンプレッサの回転数の推定値ＮＳＣ＿ｈａｔを算出することができる。

Ｓ３３では、ＥＣＵは、推定値ＮＳＣ＿ｈａｔが正であるか否かを判定する（ＮＳＣ＿ｈａｔ＞０）。Ｓ３３の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、コンプレッサは正転していると判定し、コンプレッサ回転数センサからのパルス信号を用いて算出された絶対値ＮＳＣ＿ａｂｓに値“１”を乗じたものを測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔとする（Ｓ３４参照）。またＳ３３の判定がＮＯである場合には、ＥＣＵは、コンプレッサは逆転していると判定し、絶対値ＮＳＣ＿ａｂｓに値“−１”を乗じたものを測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔとする（Ｓ３５参照）。

次にＳ４では、ＥＣＵは、コンプレッサを回転させると仮定した場合に、この目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆを実現するための回転数の測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔに対する目標である目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆを、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆに基づいて算出する。

次にＳ５では、ＥＣＵは、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ、目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ、及び回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔに基づいて、現在のエンジンの運転状態に適した制御モードを決定する。

図６は、ＥＣＵにおいて定義されている複数の制御モードと、各制御モード間の移行条件とを示した制御モード遷移図である。図６に示すように、ＥＣＵには、自然吸気制御モードと、予回転制御モードと、過給移行モードと、過給制御モードと、自然吸気移行モードと、の５つの制御モードが定義されている。Ｓ５では、ＥＣＵは、エンジンを始動するイグニッションスイッチがＯＮにされた直後の初期制御モードは自然吸気制御モードであるとして、その後の制御モードを図６の遷移図に従って決定する。

先ず、自然吸気制御モードとは、コンプレッサによる過給を行わず、自然吸気によってエンジンに吸気を供給する制御モードである。エンジンの運転状態が自然吸気領域内である場合には、原則として自然吸気制御モードが選択される。過給制御モードとは、コンプレッサによる過給を実行しながら、エンジンに吸気を供給する制御モードである。エンジンの運転状態が過給領域内である場合には、原則として過給制御モードが選択される。

予回転制御モードとは、過給制御モードへの移行に備えてコンプレッサの予回転を実行する制御モードである。自然吸気制御モードから過給制御モードへ移行する際には、必ず予回転制御モードが実行される。過給移行モードとは、コンプレッサの予回転が実質的に完了した後、過給制御モードへの移行に備えて予回転の状態を維持する制御モードである。過給移行モードは、エンジンの運転状態が自然過給領域内に留まりながら長時間にわたって予回転制御モードが実行された場合に実行される。自然吸気移行モードとは、自然吸気制御モードに移行する前に、回転中のコンプレッサを減速させる制御モードである。過給制御モードから自然吸気制御モードへ移行する際には、必ず自然吸気移行モードが実行される。

自然吸気制御モードから予回転制御モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給領域と自然吸気領域とを分ける過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮ（例えば、ＰＲ＿ＯＮ＝１．０）よりもやや小さな値に設定された予回転開始閾値ＰＲ＿ＴＲ＿ｓ（例えば、ＰＲ＿ＴＲ＿ｓ＝０．９）以上であること（ＰＲ＿ｒｅｆ≧ＰＲ＿ＴＲ＿ｓ）、である。また予回転制御モードから自然吸気制御モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが、予回転開始閾値ＰＲ＿ＴＲ＿ｓよりもやや小さな値に設定された予回転終了閾値ＰＲ＿ＴＲ＿ｅ（例えば、ＰＲ＿ＴＲ＿ｅ＝０．７５）以下であること（ＰＲ＿ｒｅｆ≦ＰＲ＿ＴＲ＿ｅ）、である。

次に、予回転制御モードから過給制御モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮ以上であり（ＰＲ＿ｒｅｆ≧ＰＲ＿ＯＮ）、すなわちエンジンの運転状態が過給領域内であり、かつ、回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔが目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆよりも小さな値に設定された予回転終了回転数ＮＳＣ＿ＴＲ（例えば、ＮＳＣ＿ＴＲ＝１０００）以上であること、である。なお、過給制御モードから予回転制御モードへ移行することはない。

次に、予回転制御モードから過給移行モードへの移行条件は、目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆと回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔとの差の絶対値が十分に小さな閾値ΔＮ（例えば、ΔＮ＝５００）より小さいこと（｜ＮＳＣ＿ｒｅｆ−ＮＳＣ＿ｄｅｔ｜＜ΔＮ）、である。また過給移行モードから予回転制御モードへの移行条件は、目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆと回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔとの差の絶対値が閾値ΔＮより大きいこと（｜ＮＳＣ＿ｒｅｆ−ＮＳＣ＿ｄｅｔ｜＞ΔＮ）、である。

次に、過給移行モードから過給制御モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮ以上であること（ＰＲ＿ｒｅｆ≧ＰＲ＿ＯＮ）、すなわちエンジンの運転状態が過給領域内であること、である。なお、過給制御モードから過給移行モードへ移行することはない。

次に、過給制御モードから自然吸気移行モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮよりも小さな値に設定された過給終了閾値ＰＲ＿ＯＦＦ（例えば、ＰＲ＿ＯＦＦ＝０．７５）以下であること（ＰＲ＿ｒｅｆ≦ＰＲ＿ＯＦＦ）、である。また、自然吸気移行モードから過給制御モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮと過給終了閾値ＰＲ＿ＯＦＦとの間に設定された過給再開閾値ＰＲ＿ＲＳＴ（例えば、ＰＲ＿ＲＳＴ＝０．９）以上であること（ＰＲ＿ｒｅｆ≧ＰＲ＿ＲＳＴ）、である。

次に、自然吸気移行モードから自然吸気制御モードへの移行条件は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給終了閾値ＰＲ＿ＯＦＦ以下であり、かつ、回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔが予回転終了回転数ＮＳＣ＿ＴＲ以下であること（ＮＳＣ＿ｄｅｔ≦ＮＳＣ＿ＴＲ）、である。なお、自然吸気制御モードから自然吸気移行モードへ移行することはない。

図４に戻り、Ｓ６では、ＥＣＵは、選択されている制御モードに応じたスロットル弁の開度制御を実行する。より具体的には、現在選択されている制御モードが、自然吸気制御モード、予回転制御モード、及び自然過給移行モードのうちの何れかである場合には、ＥＣＵは、圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆになるように所定のフィードバック制御則に従ってスロットル弁の開度の目標を設定し、この目標が実現されるようにスロットル弁を駆動する。また現在選択されている制御モードが過給制御モード又は過給移行モードである場合には、ＥＣＵは、エンジンの運転状態によらず、スロットル弁の開度が全開になるようにスロットル弁を駆動する。

Ｓ７では、ＥＣＵは、選択されている制御モードに応じた吸気バイパス弁の開度制御を実行する。より具体的には、現在選択されている制御モードが、自然吸気制御モード、予回転制御モード、及び自然吸気移行モードのうちの何れかである場合には、ＥＣＵは、エンジンの運転状態によらず、吸気バイパス弁の開度が全開になるように吸気バイパス弁を駆動する。また現在選択されている制御モードが、過給移行モード又は過給制御モードである場合には、ＥＣＵは、エンジンの運転状態によらず、吸気バイパス弁の開度が全閉になるように吸気バイパス弁を駆動する。

Ｓ８では、ＥＣＵは、選択されている制御モードに応じたＳＣクラッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する。より具体的には、現在選択されている制御モードが、自然吸気制御モードである場合、ＥＣＵは、ＳＣクラッチをＯＮにし、コンプレッサを回転不可能状態にする。また現在選択されている制御モードが、予回転制御モード、過給移行モード、過給制御モード、及び自然吸気移行モードのうちの何れかである場合、ＥＣＵは、ＳＣクラッチをＯＦＦにし、コンプレッサを回転可能状態にする。

Ｓ９では、ＥＣＵは、現在選択されている制御モードは自然吸気制御モードであるか否かを判定する。Ｓ９の判定がＹＥＳである場合、すなわち、上述のようにＳＣクラッチがＯＮになっており、コンプレッサが回転不可能状態である場合には、ＥＣＵは、自然吸気時ＳＣモータ駆動制御を実行し（Ｓ１０参照）、この処理を終了する。図３Ａを参照して説明したように、エンジンの運転状態が自然吸気領域内である場合には、ＳＣモータでリングギヤの回転数を減少させる向きのトルクを発生することにより、発電し、バッテリを充電することができる。この自然吸気時ＳＣモータ駆動制御では、ＥＣＵは、バッテリの状態に応じて適切なトルク指令信号を生成し、ＰＤＵへ入力する。またＳ９の判定がＮＯである場合、すなわち、ＳＣクラッチがＯＦＦになっており、コンプレッサが回転可能状態である場合には、ＥＣＵは、過給時ＳＣモータ駆動制御を実行し（Ｓ１１参照）、この処理を終了する。

図７は、Ｓ１１における過給時ＳＣモータ駆動制御の手順を説明するためのブロック図である。
図７に示す制御系は、ＥＣＵからＰＤＵへのトルク指令信号の入力からコンプレッサ回転数センサの出力までのダイナミクスを表した第１プラントＰｓｃと、コンプレッサ回転数センサの出力から過給圧センサの出力までのダイナミクスを表した第２プラントＰｐｉｐｅと、コンプレッサ回転数センサの出力に相当する回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔ及びその目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆとを用いてモータトルク指令信号を生成するＳＣ回転数制御系８１と、過給圧センサの出力である圧力比ＰＲ及びその目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆを用いてモータトルク指令信号を生成する過給圧制御系８３と、ＳＣ回転数制御系８１及び過給圧制御系８３の何れかの出力を選択するセレクタ８５と、ＳＣ回転数制御系８１又は過給圧制御系８３によって生成されたモータトルク指令信号を所定の上限又は下限で制限し、これをトルク指令信号としてＰＤＵへ入力するリミッタ８７と、によって構成される。図７に示す制御系のうち、ＳＣ回転数制御系８１、過給圧制御系８３、セレクタ８５、及びリミッタ８７は、ＥＣＵにおける演算によって実現される。

セレクタ８５は、現在選択されている制御モードに応じて、ＳＣ回転数制御系８１の出力によって算出されるトルク指令信号又は過給圧制御系８３によって算出されるモータトルク指令信号を選択し、これをリミッタ８７へ入力する。セレクタ８５における選択手順については、後に説明する。リミッタ８７は、モータトルク指令信号が所定の上限（例えば、３０Ｎｍ）を超える場合にはこの上限をトルク指令信号としてＰＤＵへ入力し、モータトルク指令信号が所定の下限（例えば、−３０Ｎｍ）を下回る場合にはこの下限をトルク指令信号としてＰＤＵへ入力し、モータトルク指令信号が上記上限と下限の範囲内である場合にはこのモータトルク指令信号をトルク指令信号としてＰＤＵへ入力する。

過給圧制御系８３は、規範モデル演算部８３１と、ＦＦ演算部８３２と、遅延部８３３と、ＰＩＤ制御器８３４と、アンチワインドアップコントローラ８３５と、加算部８３６と、を備える。

規範モデル演算部８３１は、過給システムの現在の状態、特にエンジン動力伝達機構の状態を反映させた規範モデルを用いることによって目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆを修正し修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´を算出する。この規範モデル演算部８３１における具体的な演算手順については、後に図８を参照して説明する。

ＦＦ演算部８３２は、修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´を、予め同定された第１プラントＰｓｃ及び第２プラントＰｐｉｐｅの逆モデルに入力し、この逆モデルの出力をＦＦ制御入力とし、これを加算部８３６へ入力する。

遅延部８３３は、所定の制御周期分（例えば、第１プラントへの入力から第２プラントにおける出力までの遅れに相当する周期分）だけ修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´を遅延させてＰＩＤ制御器８３４へ入力する。ＰＩＤ制御器８３４は、遅延された修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´と圧力比ＰＲとの偏差に基づいてＰＩＤ制御則に従ってこの偏差を無くすようなＦＢ制御入力を算出し、これを加算部８３６へ入力する。アンチワインドアップコントローラ８３５は、リミッタ８７の出力を用いることによって、ＰＩＤ制御器８３４の出力を補正する。

加算部８３６は、以上のようにして算出されたＦＦ制御入力とＦＢ制御入力とを合算することにより、圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ又は修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´になるようなモータトルク指令信号を生成し、セレクタ８５へ入力する。

図８は、規範モデル演算部８３１において目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆから修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´を算出する手順を示すフローチャートである。

Ｓ２１では、ＥＣＵは、外気温ＴＡに基づいて、図９に示すような基本マップを検索することによって、基準伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒ＿ｂｓを算出する。この基準伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒ＿ｂｓは、エンジン動力伝達機構の２つのプーリ７１，７２の間で伝達可能なトルクである伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒの基準値に相当する。図９の例によれば、基準伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒ＿ｂｓは、外気温ＴＡが低いほど、より小さな値に設定される。これは、外気温ＴＡが低いほど、合成ゴム製のエンジンベルト７３とプーリ７１，７２との間での摩擦抵抗が小さくなることに伴い、伝達可能なトルクが低下することを反映している。

Ｓ２２では、ＥＣＵは、エンジン回転数ＮＥに基づいて、図１０に示すような補正係数マップを検索することにより、補正係数Ｋｔｒを算出する。この補正係数Ｋｔｒは、エンジン回転数ＮＥの変化に伴う伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒの変動を補正するためのものである。図１０の例によれば、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より小さな値に設定される。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、エンジンベルト７３とプーリ７１，７２との間で伝達可能なトルクが減少することを反映している。

Ｓ２３では、ＥＣＵは、基準伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒ＿ｂｓに補正係数Ｋｔｒを乗算し、これを伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒとする。Ｓ２４では、ＥＣＵは、伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒが要求トルクＴＲＱ＿Ｅより大きいか否か（ＴＲＱ＿ｔｒ＞ＴＲＱ＿Ｅ）を判定する。Ｓ２４の判定がＹＥＳである場合、要求トルクＴＲＱ＿Ｅをエンジン動力伝達機構で伝達しても、スリップは発生しないと判断し、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆをそのまま修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´とする（Ｓ２５参照）。

またＳ２４の判定がＮＯである場合、要求トルクＴＲＱ＿Ｅをエンジン動力伝達機構で伝達すると、スリップが発生するおそれがあると判断し、エンジン回転数ＮＥ及び伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒを用いて、図４のＳ２で参照した圧力比マップを検索することより、修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´を算出する（Ｓ２６参照）。ここで、修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆを算出するために用いられた要求トルクＴＲＱ＿Ｅよりも小さい伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒを用いて算出されることから、修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´は、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆよりも小さい。

Ｓ２７では、ＥＣＵは、エンジン動力伝達機構におけるスリップの有無を判定するスリップ判定処理を実行し、図８の処理を終了する。

図１１は、図８のＳ２７におけるスリップ判定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
Ｓ５１では、図５のＳ３４又はＳ３５で算出した回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔと図５のＳ３２で算出した回転数推定値ＮＳＣ＿ｈａｔとを用いることによって、エンジン動力伝達機構におけるスリップ率を算出する。上述のように推定値ＮＳＣ＿ｈａｔは、エンジン動力伝達機構におけるスリップは無く、エンジン回転数ＮＥとキャリアの回転数Ｎｃとが等しいものと仮定して導出されたものである。このため、コンプレッサ回転数センサを用いて算出される測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔは推定値ＮＳＣ＿ｈａｔよりも小さく、またその差はエンジン動力伝達機構におけるスリップが大きいほど大きくなる。したがって、Ｓ５１では、ＥＣＵは、測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔを推定値ＮＳＣ＿ｈａｔで除算したものの絶対値を値“１”から減算したものをスリップ率Ｒｓｌｉｐと定義し、このスリップ率Ｒｓｌｉｐを算出する（Ｒｓｌｉｐ＝１−｜ＮＳＣ＿ｄｅｔ／ＮＳＣ＿ｈａｔ｜）。

Ｓ５２では、ＥＣＵは、スリップ率Ｒｓｌｉｐが、０から１の間で設定された所定の劣化判定閾値Ｒ＿ＮＧよりもより大きいか否かを判定する（Ｒｓｌｉｐ＞Ｒ＿ＮＧ）。Ｓ５２の判定がＮＯである場合、ＥＣＵは、スリップ率は低く、したがってエンジン動力伝達機構は劣化していないと判断し、エンジン動力伝達機構に劣化が生じたことを示すための劣化フラグＦ＿ＮＧを０にし（Ｓ５３参照）、図１１の処理を終了する。

Ｓ５２の判定がＹＥＳである場合、ＥＣＵは、スリップ率は高く、したがってエンジン動力伝達機構は劣化していると判断し、劣化フラグＦ＿ＮＧを１にする（Ｓ５４参照）。またＳ５５では、ＥＣＵは、スリップ率Ｒｓｌｉｐを用いることにより、伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒを算出する際に用いられる基本マップ（図９参照）及び補正係数マップ（図１０参照）を補正する。

より具体的には、ＥＣＵは、スリップ率Ｒｓｌｉｐを用いて予め定められたマップを検索することによって補正値を算出し、この補正値分だけ基本マップにおける基準伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒ＿ｂｓを、その勾配を概ね維持しながら下方側へ補正する。また補正係数マップについても同様に、ＥＣＵは、スリップ率Ｒｓｌｉｐを用いて予め定められたマップを検索することによって補正値を算出し、この補正値分だけ補正係数における補正係数を、その勾配を概ね維持しながら下方側へ補正する。これにより、スリップ率Ｒｓｌｉｐが大きくなるほど、これら基本マップ及び補正係数マップを用いて算出される伝達許容トルクＴＲＱ＿ｔｒは小さな値に見積もられるため、修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´も目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆに対し小さな値に見積もられる。このため、エンジン動力伝達機構が劣化し、スリップが生じやすくなったとしても、スリップが生じないように目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが修正されるため、車両全体でのエネルギー効率を向上することができる。

図７に戻り、ＳＣ回転数制御系８１は、規範モデル演算部８１１と、ＦＦ演算部８１２と、遅延部８１３と、ＰＩＤ制御器８１４と、加算部８１５と、を備える。

規範モデル演算部８１１は、過給圧制御系８３の規範モデル演算部８３１と同様の手順により、目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆを修正することによって修正目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ´を算出する。

ＦＦ演算部８１２は、修正目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ´を、予め同定された第１プラントＰｓｃの逆モデルに入力し、この逆モデルの出力をＦＦ制御入力とし、これを加算部８１５へ入力する。

遅延部８１３は、所定の制御周期分（例えば、第１プラントへの入力から第１プラントにおける出力までの遅れに相当する周期分）だけ修正目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ´を遅延させてＰＩＤ制御器８１４へ入力する。ＰＩＤ制御器８１４は、遅延された修正目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ´と回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔとの偏差に基づいてＰＩＤ制御則に従ってこの偏差を無くすようなＦＢ制御入力を算出し、これを加算部８１５へ入力する。

加算部８１５は、以上のようにして算出されたＦＦ制御入力とＦＢ制御入力とを合算することにより、回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔが目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ又は修正目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ´になるようなモータトルク指令信号を生成し、セレクタ８５へ入力する。

セレクタ８５は、現在選択されている制御モードが、過給移行モード又は過給制御モードである場合には、圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ（又は修正目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ´）になるように過給圧制御系８３によって算出されたモータトルク指令信号を選択し、これをリミッタ８６へ入力する。

またセレクタ８５は、現在選択されている制御モードが、予回転制御モード又は自然吸気移行モードである場合には、回転数測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔが目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ（又は修正目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ´）になるようにＳＣ回転数制御系８１によって算出されたモータトルク指令信号を選択し、これをリミッタ８６へ入力する。上述のように予回転制御モード又は自然吸気移行モード時には、スロットル弁を用いて圧力比ＰＲを目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆに制御する過給圧制御が実行される。そこでセレクタ８５は、このスロットル弁を用いた過給圧制御と干渉しないようにするため、制御モードが予回転制御モード又は自然吸気移行モードである場合には、ＳＣ回転数制御系８１を用いてコンプレッサの回転数制御を実行する。

本実施形態の過給システムＳによれば、以下の効果を奏する。
（１）過給システムＳでは、各々の回転数が共線関係を有するサンギヤ５１、キャリア５３、及びリングギヤ５４にコンプレッサ４、エンジン１の出力軸１ａ、及びＳＣモータ６の出力軸６ａを接続する。このようなスーパチャージャ３を用いることにより、エンジン１及びＳＣモータ６の出力の両方を用いてコンプレッサ４の回転数や圧力比を制御することができる。またこのような共線関係が規定されたスーパチャージャ３を用いると、理論的にはエンジン回転数ＮＥとＳＣモータ回転数ＮＭと共線関係とを用いてコンプレッサ４の回転数を正逆区別して推定することができる。このようにして得られたコンプレッサ４の回転数の推定値ＮＳＣ＿ｈａｔの絶対値は、実際には様々な機械要素、特にエンジン動力伝達機構７に大きな滑りがあることを考慮すると誤差が大きく信頼性が低い。しかしながらこの推定値ＮＳＣ＿ｈａｔの正負、すなわち正逆の区別については、信頼性が高いと考えられる。過給システムＳではこれを利用して、上記のように算出した推定値ＮＳＣ＿ｈａｔが正である場合には、コンプレッサ４は正転していると判定し、負である場合には逆転していると判定する。したがって過給システムＳによれば、クランク角センサ９１やＳＣモータ回転数センサ９６等、通常の車両であれば搭載されている装置を用いた簡易な演算によりコンプレッサ４の正逆を判定することができる。

（２）過給システムＳでは、コンプレッサ４の回転数を正逆区別せずに検出するコンプレッサ回転数センサ９３を設け、このコンプレッサ回転数センサ９３の検出値ＮＳＣ＿ａｂｓに、正転判定時には値“１”を乗じ、逆転判定時には値“−１”を乗じたものを回転数の測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔとする。これにより、正逆を区別する機能を備えない簡易なコンプレッサ回転数センサ９３を用いながら、正転時には正値とし逆転時には負値としたコンプレッサ４の回転数の測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔを精度良く算出することができる。

（３）過給システムＳでは、測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔと推定値ＮＳＣ＿ｈａｔとの比を用いることによってエンジン動力伝達機構７のスリップ率Ｒｓｌｉｐを算出し、このスリップ率Ｒｓｌｉｐを用いてエンジン動力伝達機構７の劣化度合いを推定する。これにより、簡易な構成でエンジン動力伝達機構７の劣化度合いを推定できる。

（４）過給システムＳでは、ＳＣクラッチ４１と、上述のようにコンプレッサ４の正逆判定機能を備えたＥＣＵ８とを組み合わせることにより、コンプレッサ４を回転不可能状態から回転可能状態に切り替えた直後の低回転領域からコンプレッサ４の正逆を判定できるので、応答性の高い過給圧制御を実現することができる。

（５）過給システムＳでは、コンプレッサ４が回転不可能状態である間に所定のコンプレッサ予回転実行条件が満たされたことに応じて制御モードが自然吸気制御モードから予回転制御モードに移行した場合には、ＳＣクラッチ４１をＯＦＦにし、コンプレッサ４を回転不可能状態から回転可能状態に切り換え、さらに上述のように正逆区別して算出されたコンプレッサ回転数の測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔが所定の目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆになるようにＳＣ回転数制御系８１を利用してＳＣモータ６を制御する。上記のようにコンプレッサ４を回転不可能状態から回転可能状態に切り替えた直後、すなわち予回転制御モードへの移行直後は、コンプレッサ４は正転又は逆転の何れの状態にも転じ得る。これに対し過給システムＳでは、コンプレッサ４の予回転を実行する際には、正逆区別して算出される測定値ＮＳＣ＿ｄｅｔを用いてＳＣモータ６を制御することにより、コンプレッサ４が逆転していた場合であっても、コンプレッサ４の回転数を速やかに上昇させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

例えば上記実施形態では、遊星歯車機構５のサンギヤ５１にコンプレッサ４を接続し、キャリア５３にエンジン１の出力軸６ａを接続し、リングギヤ５４にＳＣモータ６の出力軸６ａを接続したが、本発明はこの組み合わせに限らず、他の組み合わせとしてもよい。

Ｓ…過給システム
１…エンジン（内燃機関）
１ａ…出力軸
２…吸気管（吸気通路）
３…スーパチャージャ
４…コンプレッサ
４１…ＳＣクラッチ（コンプレッサ制動手段）
５１…サンギヤ（第１回転要素）
５３…キャリア（第２回転要素）
５４…リングギヤ（第３回転要素）
６…ＳＣモータ（電動発電機）
６ａ…出力軸
７…エンジン動力伝達機構（内燃機関動力伝達機構）
８…ＥＣＵ（内燃機関回転数取得手段、電動発電機回転数取得手段、回転数推定手段、正逆判定手段、回転数測定手段、劣化推定手段、電動発電機制御手段）
９１…クランク角センサ（内燃機関回転数取得手段）
９３…コンプレッサ回転数センサ（回転数センサ）
９６…ＳＣモータ回転数センサ（電動発電機回転数取得手段）

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサに接続された第１回転要素と、前記内燃機関の出力軸に接続された第２回転要素と、電動発電機の出力軸に接続された第３回転要素と、を備え、前記第１、第２、及び第３回転要素の各々の回転数が共線関係を有するように構成されたスーパチャージャを備えた内燃機関の過給システムであって、
   前記内燃機関の回転数を取得する内燃機関回転数取得手段と、
   前記電動発電機の回転数を取得する電動発電機回転数取得手段と、
   前記取得した内燃機関回転数と前記取得した電動発電機回転数と前記共線関係とを用いることによって正転時には正値とし逆転時には負値とした前記コンプレッサの回転数の推定値を算出する回転数推定手段と、
   前記推定値が正である場合には前記コンプレッサは正転していると判定し、前記推定値が負である場合には前記コンプレッサは逆転していると判定する正逆判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給システム。
2. 前記コンプレッサの回転数を正逆区別せずに検出する回転数センサと、
   前記回転数センサの検出値と前記正逆判定手段による判定結果とを用いることによって、正転時には正値とし逆転時には負値とした前記コンプレッサの回転数の測定値を算出する回転数測定手段と、を備え、
   前記回転数測定手段は、前記正逆判定手段によって正転していると判定された場合には前記回転数センサの検出値に値“１”を乗じたものを前記測定値とし、前記正逆判定手段によって逆転していると判定された場合には前記回転数センサの検出値に値“−１”を乗じたものを前記測定値とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
3. 前記第２回転要素と前記内燃機関の出力軸との間で動力を伝達する内燃機関動力伝達機構と、
   前記回転数測定手段による測定値と前記回転数推定手段による推定値との比又は差を用いることによって前記内燃機関動力伝達機構の劣化度合いを推定する劣化推定手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の過給システム。
4. 前記吸気通路内において前記コンプレッサを回転可能状態又は回転不可能状態にするコンプレッサ制動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の過給システム。
5. 前記吸気通路内において前記コンプレッサを回転可能状態又は回転不可能状態にするコンプレッサ制動手段と、
   前記コンプレッサ制動手段によって前記コンプレッサが回転不可能状態になっている間に所定のコンプレッサ予回転実行条件が満たされた場合には、前記コンプレッサ制動手段によって前記コンプレッサを回転可能状態にし、前記測定値が所定の目標回転数になるように前記電動発電機を制御する電動発電機制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の過給システム。

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