JP4314995B2 - 電動過給器付きエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行状態に応じて過給を行う、電動過給器付きエンジンの制御装置に関する。

従来より、排気圧やクランク回転等に影響されない電動機のみで駆動される電動コンプレッサ（電動過給器）により必要に応じてエンジンへの過給を行うとともに、電子制御スロットルバルブ（ＥＴＶ）によりスロットル弁を開閉し、エンジンへの吸気量を制御する吸気系システムが開発されている。
このような吸気系システムにおいては、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）がドライバのアクセル踏込み量に応じたアクセル開度を検出し、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により検出されたアクセル開度情報に基づいて、エンジンへ吸入されるべき吸気空気量が演算され、必要とされる吸入空気量に見合うように電動コンプレッサの作動や電子制御スロットルバルブの開度が制御されて、エンジンへ吸入される吸入空気量が制御されるようになっている。もちろん、操作フィーリングの観点から、電子制御スロットルバルブの開閉は、基本的にはアクセル開度に対応して制御される。

また、電子制御スロットルバルブの上流には、電動コンプレッサをバイパスするバイパス通路が電動コンプレッサと並列に設けられ、エンジンへの過給が必要な時には電動コンプレッサを作動させて過給を行い、エンジンへの過給が必要でない時（自然吸気時）には電動コンプレッサを作動させずバイパス通路からの自然吸気を行うことができるようになっている。

ところで、一般にこのような従来の吸気系システムでは、図６にそのスロットル特性を示すように、高負荷低速走行（登坂・積載荷重大）時等のエンジン回転数が低い状態では吸気慣性が小さく、また、エンジン回転数が高い状態と比較して吸気開弁時間が長いため、吸気行程で一旦筒内に吸入された空気が圧縮行程で吸気ポートへ戻されたり、ピストンの間隙よりクランクケースへ漏洩する空気漏れ量が多い。そのため、電子制御スロットルバルブをある程度以上開放したとしても、吸入できる空気量が増加しにくく、ドライバによってアクセルペダルが大きく踏込まれたとしても、エンジンへの吸入空気量が増加しにくく、十分な加速応答性能を得られないことがある。

一方、このようにエンジン吸気能力が低い状態において電動コンプレッサを作動させて過給を行い、エンジン吸気能力を補うように働かせることも考えられる。しかし、電動コンプレッサによる過給時には、電子制御スロットルバルブが吸気路上の物理的な抵抗となる。この抵抗が吸気の圧力損失を招くが、電子制御スロットルバルブの開度が小さいほど抵抗が大きくなり、吸気の圧力損失も大きくなって、エンジンへの吸気量が制限されてしまう。この結果、エンジン低回転時に加速操作を行った場合等に十分な過給効果が得られないことがある。

これらのような課題に対し、例えば、特許文献１には、電動ポンプを吸入空気の過給器として搭載した内燃機関の制御装置において、過給器を介装した吸気通路をバイパスして開閉弁を介装したバイパス通路を接続するとともに、その下流側の吸気通路にスロットル弁を備え、アクセル操作量をはじめとする各種センサ類からの入力に基づいて算出される内燃機関の目標吸入空気量ｔＱａが過給を要する量のときには、スロットル弁を全開近傍に保持する構成が記載されている。この技術によれば、過給器による空気吸入時にスロットル弁を全開近傍に保持することで、スロットル弁によるフリクション損失を低減させることができ、燃費を節減しつつ最大限出力を高めることができるようになっている。

また、特許文献２には、アクセルペダルの加速操作による要求負荷変化が基準値よりも小さいとき（つまり、定常的な運転状態のとき）に、電動過給器を迂回するバイパス通路に設けられたバイパスバルブをある程度開いた状態で、目標過給圧が得られるように電動過給器の回転速度を制御し、要求負荷変化が基準値を超えたとき（つまり、急加速や急減速が必要であると判定されたとき）には、バイパスバルブの開度を減少させるとともに、目標過給圧を達成できるように電動過給器の回転速度を制御する技術が開示されている。この技術によれば、バイパスバルブ開度の増減制御によって速やかに過給圧を上昇，低下させることができ、電動過給器の回転速度の応答遅れにかかわらず良好なエンジントルクの応答性能を得ることができる。

なお、電動過給器による吸入空気量の設定に関して、特許文献３には、エンジン回転数及びアクセル開度のデータから、ターボチャージャによって過給すべき目標過給圧を演算する構成が記載されている。
特開２００２−３６４５７１号公報 特開２００１−２８０１４５号公報 特開平８−１２１１８３号公報

しかし、上述の特許文献１では、任意に設定されたテーブルデータに基づいて目標吸入空気量ｔＱａから目標過給圧ｔＰｃが演算され、その目標過給圧ｔＰｃの大きさに応じて過給を要するか否かが判定されるようになっている。つまり、過給を開始する目標吸入空気量ｔＱａを大きく設定すると、内燃機関が過給を要すると判定され難く（すなわち、過給を開始し難く）なるため、自然吸気による運転領域が拡大してしまい、十分な加速応答性能が得られない場合が生じる。また一方、過給を開始する目標吸入空気量ｔＱａを小さく設定すると、過吸気による運転領域が拡大してしまい、頻繁に過給器が作動することになって、過給器の電力消費量が増加し、バッテリ充電量の低下を招くおそれがある。

また、上述の特許文献２においても、回転速度を制御することで常に電動過給器を作動させているため、エンジンへの過給が必要でない場合であっても過給器が作動していることになり、電動過給器の電力消費量が増加し、バッテリ充電量の低下を招くおそれがあるという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、ドライバのアクセル操作に対して応答遅れなく良好な加速応答性能を確保できるようにするとともに、省電力性に優れた、電動過給器付きエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項１）は、車両に搭載されたエンジンの吸気系に設けられ電動機により駆動されて吸気を過給する電動過給器と、上記エンジンの吸気系に設けられて、運転者のアクセル操作とは独立して制御可能な電子制御スロットル弁と、上記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、上記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、上記車両の加速状態を判定する加速状態判定手段と、上記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷と上記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度とに基づき上記電動過給器の目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、上記加速状態判定手段により車両が加速状態であることが判定され、かつ、上記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が予め設定された第１過給域判定負荷を超えると、上記目標過給圧となるように上記電動機を駆動するとともに上記電子制御スロットル弁をほぼ全開とする制御手段とを備え、上記制御手段が、上記加速状態判定手段により車両が加速状態でないことが判定され、かつ、上記エンジン負荷検出手段によりエンジン負荷が上記第１過給域判定負荷よりも高負荷の値として予め設定された第２過給域判定負荷を超えたことが検出されると、上記目標過給圧となるように上記電動機を駆動するとともに、上記電子制御スロットル弁を全開又はほぼ全開とすることを特徴としている。

また、上記エンジン負荷検出手段は、運転者によるアクセル操作量を上記エンジン負荷の状態に対応するパラメータとして検出するアクセル操作量検出手段であることが好ましい（請求項２）。
また、上記エンジン負荷の情報として、上記電子制御スロットル弁の開度や上記エンジンへの吸入空気量を用いてもよい。

加えて、上記加速状態判定手段は、運転者によるアクセル操作量に基づいて上記車両の加速状態を判定することが好ましい（請求項３）。

また、上記エンジン負荷と上記エンジン回転速度とに基づき上記エンジンの過給域と自然吸気域とを設定する過給域設定手段をさらに備え、上記電動機は上記過給域設定手段によって設定された上記エンジンの過給域において上記電動過給器を駆動するとともに、上記加速状態判定手段により車両が加速状態であることが判定されると、上記過給域設定手段の設定に基づき上記電動機を駆動することが好ましい（請求項４）。

また、上記制御手段は、フィードバック制御により上記電動機を上記目標過給圧となるように駆動することが好ましい（請求項５）。
なお、上記第１過給域判定負荷及び／又は第２過給域判定負荷は、上記過給域設定手段において、上記過給域と上記自然吸気域との境界値として設定されていることが好ましい（請求項６）。
また、上記第１過給域判定負荷及び／又は第２過給域判定負荷が、上記エンジン回転速度検出手段で検出された上記エンジンの回転速度の関数として設定された上記境界値であって、上記エンジンの回転数が小さいほど小さい値をとるように設定されていることが好ましい（請求項７）。

本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項１）によれば、加速状態において第１過給域判定負荷を超えたエンジン負荷が検出されると、過給器の電動機が駆動されて電子制御スロットル弁がほぼ全開に制御されるため、車両加速時の過給圧上昇の応答性能を向上させることができる。また、エンジン負荷が第１過給判定負荷以下の場合には過給器の電動機が駆動されないため、頻繁に過給器が作動しすぎることなく適正な作動頻度が保たれ、過給器駆動にかかる電力の省力化をはかることができる。
また、通常運転状態において、エンジン負荷に対する過給圧上昇の応答性能を向上させることができ、過給器駆動にかかる電力の省力化をはかることができる。また、加速状態においては、通常運転状態と比較して小さいエンジン負荷で過給器を駆動することができるため、より良好な応答性能を得ることができる。

また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項２）によれば、運転者によるアクセル操作量がエンジン負荷の状態に対応するパラメータとされるため、適切にエンジン負荷を把握することができる。
また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項３）によれば、車両の加速状態の判定が運転者によるアクセル操作量に基づいているため、運転者の加速意思に基づく判定を行うことができ、フィーリングの良好な制御を実現できる。

また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項４，６）によれば、運転者
の要求トルクを直接反映できるアクセル操作量に基づいた過給域の判定を行うことができ、過給制御の信頼性を向上させることができる。
また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項５）によれば、実過給圧を目標過給圧に素早く近づけることでき、加速応答性を向上させることができる。
また、本発明の電動過給器付きエンジンの制御装置（請求項７）によれば、登坂時などエンジンの低回転時における加速時に、比較的エンジン負荷の小さい領域でも「過給域」に設定されやすくすることができるだけでなく、通常運転時と比較してよりその傾向を強くすることができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６は、本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置を示すもので、図１はその全体構成を示す模式図、図２は本装置にかかる電動コンプレッサの構成を示す断面図、図３はそのエンジン低回転時のスロットル特性を示すマップで、（ａ）は通常運転時のスロットル特性図であり、（ｂ）は加速時のスロットル特性図、図４は本装置において過給を行うか否かを判定するための特性マップで、（ａ）は通常運転時における特性マップ、（ｂ）は加速時における特性マップ、図５は本装置における過給制御を説明するためのフローチャート、図６は従来例としての電動過給器付きエンジンの制御装置においてエンジン低回転時のスロットル特性を示すマップである。

本実施形態の電動過給器付きエンジンの制御装置１は、図１に示すように、エンジン９を備えた車両において、エンジン９への吸気通路上に設けられた電動コンプレッサ（電動過給器）３及び電子制御スロットル弁（ＥＴＶ）４と、これらの動作を制御する制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）２０と、電動コンプレッサ３の駆動電力を供給するバッテリ１０と、運転者によるアクセルペダル６の踏込み操作量を検知するアクセルポジションセンサ（アクセル操作量検出手段，エンジン負荷検出手段）７と、エンジン９の回転数を検出するエンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）１３と、電動コンプレッサ３によって過給された吸気の過給圧（吸気管内の吸気圧）を検出する過給圧センサ１２とを備えて構成されている。

アクセルポジションセンサ７は、運転者によるアクセルペダル６の踏込み量に応じたアクセル開度情報を検出するようになっている。このアクセルポジションセンサ７が検出するアクセル開度情報は、運転者が車両に要求している出力を代表するパラメータとして扱われる。つまり、このアクセル開度情報の時間変化量（時間増加量）から、運転者が車両を加速しようとしているか否かの判定（加速判定）を行うようになっている。また、アクセルポジションセンサ７は、このアクセル開度情報をエンジン９の負荷の状態に対応するパラメータの一つとして検出するようになっている。

なお、本実施形態には、電子制御スロットル弁４の開度を検出するスロットルポジションセンサ５が備えられている。このスロットルポジションセンサ５は、電子制御スロットル弁４のスロットル弁開度情報を検出するようになっている。したがって、ここで検出されるスロットル弁開度情報をエンジン９の負荷の状態に対応するパラメータとしてもよい。

また、エンジン回転数センサ１３は、エンジン９の回転数情報を検知するようになっている。
エンジン９の吸気通路上に設けられた電子制御スロットル弁４は、後述するＥＣＵ２０によってその開度を調節されて、エンジン９へ吸入される吸気空気量や過給圧を調節する。このエンジン９へ吸入される吸気空気量や過給圧は、後述するＥＣＵ２０において、アクセルポジションセンサ７で検出されたアクセル開度情報等に基づいて演算されるようになっている。なお、このとき、ＥＣＵ２０は、運転者のアクセル操作とは独立して電子制御スロットル弁４の開度を制御することもできるようになっている。

電動コンプレッサ３は電子制御スロットル弁４の上流に設けられて、エンジン９への過給が必要なときに吸気を過給することができるようになっている。この電動コンプレッサ３は電動モータ（電動機）３１を備えており、電動モータ３１の駆動電力は過給器ドライバ１１を介してバッテリ１０から供給される。そして、後述するＥＣＵ２０によって、過給器ドライバ１１を通じて電動モータ３１の作動回転数が制御されて、吸気の過給圧を調整しながら過給できるようになっている。なお、過給器ドライバ１１では、バッテリ１０の電圧を制御することによって電動モータ３１の回転数を制御するようになっている。

なお、本実施形態においては、図２に示すように、電動コンプレッサ３は、電動モータ３１によってタービンホイール３２を回転させて過給を行う遠心コンプレッサ型の過給器となっている。
また、電子制御スロットル弁４の上流には、電動コンプレッサ３と並列に、電動コンプレッサ３をバイパスするバイパス通路１４が設けられ、このバイパス通路１４上にリードバルブ２が備えられている。これにより、エンジン９への過給が必要な時には上述の電動コンプレッサ３が作動して過給を行う一方、エンジンへ９の過給が必要でない時（すなわち、自然吸気時）には電動コンプレッサ３が作動せずに、リードバルブ２を介して自然吸気が行われるようになっている。なお、電動コンプレッサ３，リードバルブ２の上流には、エアクリーナ８が備えられており、これにより、エンジン９へ吸気される空気中のダスト分が除去されるようになっている。

過給圧センサ１２は、電動コンプレッサ３によって過給された吸気の過給圧を検知することができるようになっている。ここで検知された過給圧に応じて、ＥＣＵ２０は電動コンプレッサ３による過給圧のフィードバック制御を行うことができるようになっている。なお、本実施形態では、過給圧センサ１２がエンジン９の吸気側に設けられて、吸気管内の空気圧を検出するようになっている。

上述のスロットルポジションセンサ５，アクセルポジションセンサ７，過給圧センサ１２及びエンジン回転数センサ１３といった各種センサの検出情報は、ＥＣＵ２０に入力されて演算処理されるようになっている。このＥＣＵ２０は、目標吸気圧設定部（目標過給圧設定手段）２１と、過給域設定部（過給域設定手段）２２と、加速状態判定部（加速状態判定手段）２３とを備えて構成されている。

加速状態判定部２３は、運転者によるアクセル操作量に基づき、アクセルペダル６の踏込み操作量の変化度合から、車両の加速状態を判定するようになっている。すなわち、アクセルポジションセンサ７によって検出されるアクセル開度情報の時間変化量（時間増加量）から、運転者が車両を加速させようとしているか否かを判定するようになっている。具体的には、アクセル開度情報から演算されるアクセル開度ＡＰＳの単位時間（または、単位サイクル）あたりの変化量ΔＡＰＳを算出し、その変化量が予め設定された加速判定閾値Ｋよりも大きいか否かを判定する。

ΔＡＰＳ＞Ｋの場合には、運転者が車両を加速させようとしているものとして、「加速状態である」と判定し、ΔＡＰＳ≦Ｋの場合には、運転者が車両を加速させようとしていないものとして、「通常運転状態である」と判定する。
過給域設定部２２は、アクセルポジションセンサ７によって検出されたアクセル開度ＡＰＳと、エンジン回転数センサ１３によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、吸気制御が過給域にあるか自然吸気域（ＮＡ域）にあるか（つまり、エンジン９に過給が必要か否か）を判定し、各々の領域に対応した制御を設定するようになっている。

具体的には、過給域設定部２２が予め記憶している、図４（ａ），（ｂ）に示すマップに基づいて、エンジン９の運転状態に応じて過給域と自然吸気域とが判定される。まず、加速状態判定部２３において「通常運転状態である」と判定されている場合には、図４（ａ）に示すマップに基づいた設定がなされる。このマップでは、過給域と自然吸気域との境界（判定条件）となるアクセル開度の閾値ａ１（第２過給域判定負荷）が、エンジン回転数Ｎｅに対応して変動する値として与えられている。そして、あるエンジン回転数Ｎｅの状態において、アクセル開度ＡＰＳが閾値ａ１よりも大きい場合には、エンジン９に過給が必要な状態である過給域」と判定され、アクセル開度ＡＰＳが閾値ａ１以下の場合には、過給が必要でない状態である「自然吸気域」と判定される。

この閾値ａ１は、エンジン回転数Ｎｅが小さいほど小さく設定されている。したがって、始動時などエンジン９の低回転時には比較的エンジン負荷（アクセル開度）が小さい領域から「過給域」に設定され、エンジン９の高回転時には比較的エンジン負荷（アクセル開度）が大きい領域まで「自然吸気域」に設定される。また、ここでは、エンジン回転数Ｎｅが小さいほど、設定されるアクセル開度ＡＰＳの閾値ａ１の値の減少率が大きくなるように設定されている。これは、エンジン回転数Ｎｅが小さくなるほどエンジンへの吸気量が小さくなるだけでなく、エンジンへの吸気慣性効果が小さくなるため、エンジン負荷（アクセル開度）がより小さい領域から「過給域」に設定されることが好ましいからである。一方、エンジン回転数Ｎｅが大きくなると、アクセル開度の増加量に対する吸気量の増加が大きくなるとともに、吸気慣性効果によってさらに吸気量の増加が期待できるため、エンジン回転数Ｎｅが大きいほど、設定される閾値ａ１の増加率が小さくなるようになっている。

また、加速状態判定部２３において「加速状態である」と判定されている場合には、図４（ｂ）に示すマップに基づいた設定がなされる。このマップでは、過給域と自然吸気域との境界（判定条件）となるアクセル開度の閾値ｂ１（第１過給域判定負荷）が、常に閾値ａ１よりも小さい値をとるように、エンジン回転数に対応して変動する値として与えられている。つまり、「加速状態である」と判定されている場合には、「通常運転状態である」と判定されている場合（閾値ａ１）よりも小さい閾値ｂ１によって、「過給域」と「自然吸気域」との判定がなされるように設定されている。ここでは、通常運転時の閾値ａ１の特性曲線をエンジン負荷の低い方にシフトさせることにより、加速時の閾値ｂ１の特性曲線を設定している。

したがって、この閾値ｂ１も、エンジン回転数Ｎｅが小さいほど小さく設定されている。つまり、登坂時などエンジン９の低回転時における加速時には、比較的エンジン負荷の小さい領域でも「過給域」に設定されやすいだけでなく、通常運転時と比較してよりその傾向が強くなるようになっている。
この過給域設定部２２において「過給域」であると判定されると、ＥＣＵ２０は過給器ドライバ１１を介して電動モータ３１を駆動して電動コンプレッサ３を作動させ、エンジン９への過給を行う。また、「自然吸気域」であると判定されると、ＥＣＵ２０はエンジン９への過給を行わず、自然吸気を行う。

なお、本実施形態においては、アクセル開度に基づいて「過給域」と「自然吸気域」との判定を行うようになっているが、この「過給域」と「自然吸気域」との判定は、スロットルポジションセンサ５によって検出される電子制御スロットル弁４のスロットル弁開度情報に基づいて行ってもよい。
具体的には、上記の閾値ａ１に対応する閾値ａ２と上記の閾値ｂ１に対応する閾値ｂ２とを設定し、スロットル弁開度情報に基づいて算出されるスロットル開度ＴＰＳが、通常運転状態においては閾値ａ２よりも大きい場合、加速状態においては閾値ｂ２よりも大きい場合に「過給域」であると判定され、それ以外の場合に「自然吸気域」であると判定される（ただし、これらの判定は、電子制御スロットル弁４が全開に制御されていない場合に限られている）。これらのスロットル開度ＴＰＳの閾値ａ２，ｂ２は、アクセル開度ＡＰＳの閾値ａ１，ｂ１と同様に、エンジン回転数Ｎｅに対応して変動する値として与えられている。このように、「過給域」と「自然吸気域」との判定は、エンジンの負荷状況に基づいて行えばよく、アクセルポジションセンサ７や、スロットルポジションセンサ５以外のエンジン負荷に応じたパラメータを検出する手段（エンジン負荷検出手段）からの検出情報に基づいて行ってもよい。

目標吸気圧設定部２１は、図３に示すように、アクセルポジションセンサ７で検出されたアクセル開度ＡＰＳに基づいて、エンジン９へ吸入すべき吸入空気量及び目標過給圧Ｐｔを算出する。この吸入空気量及び目標過給圧Ｐｔの算出にあたって、加速状態判定部２３において「通常運転状態である」と判定されている場合には、図３（ａ）に示すマップを用い、「加速状態である」と判定されている場合には、図３（ｂ）に示すマップを用いる。なお、図３（ａ），（ｂ）において過給域と自然吸気域との境界を示す閾値ａ１，ｂ１は、そのエンジン回転数Ｎｅに対応する図４（ａ），（ｂ）に示された閾値ａ１，ｂ１に対応するものである。また、本実施形態においては、図３（ａ），（ｂ）に示すように、閾値ａ１，ｂ１を境界として、これらの閾値よりも大きなアクセル開度ＡＰＳの時には、アクセル開度ＡＰＳの増加に比例して吸入空気量も増加するように設定されている。

まず、過給域設定部２２において「自然吸気域」と判定されている場合（すなわち、図３（ａ）においてはアクセル開度ＡＰＳが閾値ａ１以下の場合、図３（ｂ）においてはアクセル開度ＡＰＳが閾値ｂ１以下の場合）は、電動コンプレッサ３による過給は行わず、この目標吸気圧設定部２１で設定された吸入空気量の吸気が自然吸気によって確保できるように、ＥＣＵ２０によって電子制御スロットル弁４の開度制御が実施される。

また、過給域設定部２２において「過給域」に設定されている場合（すなわち、図３（ａ）においてはアクセル開度ＡＰＳが閾値ａ１よりも大きい場合、図３（ｂ）においてはアクセル開度ＡＰＳが閾値ｂ１よりも大きい場合）は、目標吸気圧設定部２１において、この目標吸気圧設定部で設定された吸入空気量を確保するための目標過給圧Ｐｔがさらに算出される。そしてＥＣＵ２０において、その目標過給圧Ｐｔが達成されるように電動コンプレッサ３の電動モータ３１を回転させるとともに、電子制御スロットル弁４を全開にし、過給を行う。そして、目標過給圧Ｐｔが電動コンプレッサ３による過給圧と等しくなるように、過給圧センサ１２の検出情報に基づいてフィードバック制御を行う。つまり、ＥＣＵ２０は、フィードバック制御により電動コンプレッサ３を目標過給圧Ｐｔとなるように駆動するようになっている。

つまり、目標吸気圧設定部２１は、アクセルポジションセンサ７の検出情報（すなわち、アクセル開度ＡＰＳ）もしくはスロットルポジションセンサ５の検出情報（すなわち、スロットル弁開度情報）とエンジン回転数センサ１３によって検出されるエンジン回転数情報（すなわち、エンジン回転数Ｎｅ）とに基づいて、電動コンプレッサ３の目標過給圧Ｐｔを設定する目標過給圧設定手段として機能している。

また、ＥＣＵ２０は、加速状態判定部２３により車両が加速状態であることが判定され、かつ、アクセルポジションセンサ７により閾値ｂ１（第１過給域判定負荷）を超えたエンジン負荷が検出されると、目標過給圧となるように電動モータ３１を駆動するとともに、電子制御スロットル弁４をほぼ全開とする制御手段として機能している。
本実施形態にかかる電動過給器付きエンジンの制御装置は上述のように構成され、図５に示すフローチャートに従って、以下のように制御が行われる。なお、本フローは、エンジン９の起動時にはＥＣＵ２０において所定のサイクルで適宜実行されている。

まず、ステップＳ１０では、スロットルポジションセンサ５，アクセルポジションセンサ７，過給圧センサ１２及びエンジン回転数センサ１３から、各々、スロットル弁開度ＴＰＳ，アクセル開度ＡＰＳ，過給圧（吸気通路内の空気圧）Ｐ及びエンジン回転数Ｎｅが入力される。
次にステップＳ２０へ進んで、アクセル開度ＡＰＳの時間変化ΔＡＰＳが演算され、このΔＡＰＳが加速判定閾値Ｋよりも大きいか否かが判定される。これは、ＥＣＵ２０の加速状態判定部２３において判定される。つまり、このステップでは、車両が加速状態にあるか否かを判定している。

ここで、ΔＡＰＳ＞Ｋの（加速状態である）場合にはステップＳ３０へ進み、アクセル開度ＡＰＳが閾値ｂ１よりも大きいか否か（または、スロットル開度ＴＰＳが閾値ｂ２よりも大きいか否か）が判定される。これは、ＥＣＵ２０の過給域判定部２２において判定される。つまり、このステップでは、実施すべき吸気制御が過給制御であるか自然吸気制御であるかを判定しており、この判定にあたっては、「加速状態」における判定条件が用いられている。

ここで、ＡＰＳ＞ｂ１（またはＴＰＳ＞ｂ２）である場合は、ステップＳ４０へ進んで過給制御を開始する。まず、ステップＳ５０では、図３（ｂ）に示されたマップに基づいて吸入空気量が算出され、その吸入空気量の空気を吸気するために必要な過給圧を目標過給圧Ｐｔとして算出する。これは、ＥＣＵ２０の目標吸気圧設定部２１において算出される。次に、ステップＳ６０において、ＥＣＵ２０によって電動モータ３１の回転数が目標過給圧Ｐｔを達成するように制御されて、電動コンプレッサ３の制御が実施されるとともに、電子制御スロットル弁４が全開に制御され、ステップＳ７０へ進む。

ステップＳ７０では、ＥＣＵ２０において、過給圧センサ１２で検出された過給圧Ｐが目標過給圧Ｐｔに等しいか否かが判定される。Ｐ≠Ｐｔの場合には、エンジン９に必要な目標過給圧が達成されていないため、このステップを繰り返して目標過給圧Ｐｔが達成されるまで電動コンプレッサ３による過給を継続する。そして、目標過給圧が達成されてＰ＝Ｐｔ、または、目標過給圧Ｐｔと略一致するようになったときに、この制御を終了する。

一方、ステップＳ２０においてΔＡＰＳ≦Ｋの（通常運転状態である）場合には、ステップＳ８０へ進む。ステップＳ８０においてもステップＳ３０と同様に、実施すべき吸気制御が過給制御であるか自然吸気制御であるかを判定するようになっているが、ここでは、「自然吸気状態」における判定条件が用いられ、アクセル開度ＡＰＳが閾値ａ１よりも大きいか否か（または、スロットル開度ＴＰＳが閾値ａ２よりも大きいか否か）が判定される。

ここで、ＡＰＳ＞ａ１（またはＴＰＳ＞ａ２）である場合は、ステップＳ９０へ進んで、過給制御を開始する。ステップＳ１００では、図３（ａ）に示すマップに基づいて吸入空気量が算出され、その吸入空気量の空気を吸気するために必要な吸気圧を目標過給圧Ｐｔとして算出する。なお、ここで算出される目標過給圧Ｐｔは、ステップＳ５０で算出される目標空気圧とは異なるマップに基づいて設定される。そして、ステップＳ６０へ進んで、過給制御を行う。

また、ステップＳ８０において、ＡＰＳ＞ａ１（またはＴＰＳ＞ａ２）でない場合には、ステップＳ１１０へ進んで自然吸気制御を行い、この制御を終了する。なお、ステップＳ３０においてＡＰＳ＞ｂ１（またはＴＰＳ＞ｂ２）でない場合にも、ステップＳ８０へ進んで上述の制御を行う。
以上のような制御により、具体的には以下のような効果を奏する。

まず、運転者によってアクセルペダル６が強く踏込まれてアクセル開度ＡＰＳの時間変化ΔＡＰＳが加速判定閾値Ｋよりも大きくなった場合、つまり、車両が加速するときには、加速状態における判定条件が用いられて過給を行うか否かの判定を行う。この加速状態における判定条件は、図３（ｂ），図４（ｂ）に示すように、通常運転状態における判定条件よりも過給域が広く（すなわち、過給域であると判定されやすく）設定されているため、通常運転状態よりも加速状態の方が過給しやすくなる。したがって、電子制御スロットルバルブ４の開動作の応答遅れが少なくなり、車両加速時の過給圧上昇の応答性能と車両の加速性能を向上させることができる。

また、過給を開始すると、電子制御スロットル弁４を全開に制御するようになっているため、電子制御スロットル弁４による圧力損失が発生せず、吸入空気量を増大させることができ、エンジン９の出力を向上させることができる。
また、過給時には電子制御スロットル弁４を全開にするため、ドライバの要求出力を代表するアクセル開度ＡＰＳにて目標過給圧Ｐｔを早期に設定することができ、その後、フィードバック制御にて目標過給圧へ素早く収束させることができるため、加速応答性能をより向上させることができる。

また、本制御装置においては、車両の加速時に直ちに過給を行うのではなく、通常運転時の過給条件が拡大するように設定されて、その条件が満たされたときのみ過給を行うようになっているため、電動コンプレッサ３の電動モータ３１が過剰に作動してバッテリ１０を消耗させてしまうことがなく、電力消費量を抑制することができ、上記の加速条件が満たされた時には、応答性能の良好な加速を行うことができる。

一方、運転者によるアクセルペダル６の踏込みがそれほど強くなくアクセル開度ＡＰＳの時間変化ΔＡＰＳが加速判定条件Ｋ以下の場合、つまり、車両が通常運転状態の場合には、上述の加速状態よりも過給域が狭く（すなわち、自然吸気域であると判定されやすく）設定されているため、過剰にエンジン９への過給が行われることがなく、電動コンプレッサ３の頻繁な作動によるバッテリ１０の消費を抑制することができる。

また、このような通常運転時であっても、一旦過給域に設定されると、電子制御スロットル弁４の開度を全開にするため、電子制御スロットル弁４による圧力損失を低減させることができ、ドライバの要求出力を代表するアクセル開度ＡＰＳにて目標過給圧Ｐｔを早期に設定することができ、その後、フィードバック制御にて目標過給圧へ素早く収束させることができるため、加速応答性能をより向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上述の実施形態において、電動コンプレッサ３は、電動モータ３１によってタービンホイール３２を回転させて過給を行う遠心コンプレッサ型の過給器となっているが、例えば、ルーツ型の過給器を用いて構成されてもよい。

また、上述の実施形態では過給域設定部２２において、アクセル開度ＡＰＳとａ１，ｂ１との比較によって過給制御または自然吸気制御の設定を行うように構成されているが、自然吸気制御時にはアクセル開度ＡＰＳと電子制御スロットル弁４の開度との間には相関関係が成立するため、アクセル開度ＡＰＳのかわりにスロットル開度ＴＰＳを用いてこの判定を行うように構成してもよい。

本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置にかかる電動コンプレッサの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置のエンジン低回転時のスロットル特性を示すマップで、（ａ）は通常運転時のスロットル特性図であり、（ｂ）は加速時のスロットル特性図である。 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置において過給を行うか否かを判定するための特性マップで、（ａ）は通常運転時における特性マップ、（ｂ）は加速時における特性マップである。 本発明の一実施形態としての電動過給器付きエンジンの制御装置における過給制御を説明するためのフローチャートである。 従来例としての電動過給器付きエンジンの制御装置において、エンジン低回転時のスロットル特性を示すマップである。

符号の説明

１ 電動過給器付きエンジンの制御装置
２ リードバルブ
３ 電動コンプレッサ（電動過給器）
４ 電子制御スロットル弁
５ スロットルポジションセンサ（エンジン負荷検出手段）
６ アクセルペダル
７ アクセルポジションセンサ（アクセル操作量検出手段，エンジン負荷検出手段）
８ エアクリーナ
９ エンジン
１０ バッテリ
１１ 過給器ドライバ
１２ 過給圧センサ
１３ エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
１４ バイパス通路
２０ ＥＣＵ（電子制御ユニット，制御手段）
２１ 目標吸気圧設定部（目標過給圧設定手段）
２２ 過給域設定部（過給域設定手段）
２３ 加速状態判定部（加速状態判定手段）
３１ 電動モータ（電動機）
３２ 遠心コンプレッサ

Claims (7)

1. 車両に搭載されたエンジンの吸気系に設けられ電動機により駆動されて吸気を過給する電動過給器と、
   上記エンジンの吸気系に設けられて、運転者のアクセル操作とは独立して制御可能な電子制御スロットル弁と、
   上記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
   上記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
   上記車両の加速状態を判定する加速状態判定手段と、
   上記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷と上記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度とに基づき上記電動過給器の目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
   上記加速状態判定手段により車両が加速状態であることが判定され、かつ、上記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が予め設定された第１過給域判定負荷を超えると、上記目標過給圧となるように上記電動機を駆動するとともに上記電子制御スロットル弁をほぼ全開とする制御手段とを備え、
   上記制御手段が、上記加速状態判定手段により車両が加速状態でないことが判定され、かつ、上記エンジン負荷検出手段によりエンジン負荷が上記第１過給域判定負荷よりも高負荷の値として予め設定された第２過給域判定負荷を超えたことが検出されると、上記目標過給圧となるように上記電動機を駆動するとともに、上記電子制御スロットル弁を全開又はほぼ全開とする
   ことを特徴とする、電動過給器付きエンジンの制御装置。
2. 上記エンジン負荷検出手段は、運転者によるアクセル操作量を上記エンジン負荷の状態に対応するパラメータとして検出するアクセル操作量検出手段である
   ことを特徴とする、請求項１記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。
3. 上記加速状態判定手段は、運転者によるアクセル操作量に基づいて上記車両の加速状態を判定する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。
4. 上記エンジン負荷と上記エンジン回転速度とに基づき上記エンジンの過給域と自然吸気域とを設定する過給域設定手段をさらに備え、
   上記電動機は上記過給域設定手段によって設定された上記エンジンの過給域において上記電動過給器を駆動するとともに、
   上記加速状態判定手段により車両が加速状態であることが判定されると、上記過給域設定手段の設定に基づき上記電動機を駆動する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。
5. 上記制御手段は、フィードバック制御により上記電動機を上記目標過給圧となるように駆動する
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。
6. 上記第１過給域判定負荷及び／又は第２過給域判定負荷は、上記過給域設定手段において、上記過給域と上記自然吸気域との境界値として設定されている
   ことを特徴とする、請求項４記載の電動過給器付きエンジンの制御装置。
7. 上記第１過給域判定負荷及び／又は第２過給域判定負荷が、上記エンジン回転速度検出手段で検出された上記エンジンの回転速度の関数として設定された上記境界値であって、上記エンジンの回転数が小さいほど小さい値をとるように設定されている
   ことを特徴とする、請求項６記載の電動過給機付きエンジンの制御装置。

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