JP6287979B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機のターボコンプレッサの上流に電動コンプレッサを備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、吸気通路に電動過給機を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置は、内燃機関の運転領域が中負荷領域であるときに、電動過給機を利用して吸気の運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ回生を行う。このエネルギ回生は、スロットル弁を全開としつつ、回生による発電電力を吸入空気流量が目標吸入空気流量となるように制御することによって行われる。

特開２００６−１０５０７５号公報 特開２０１２−０６７６１４号公報 特開平１１−３２４６８８号公報

電動過給機の電動コンプレッサよりも下流側の吸気通路にターボ過給機のターボコンプレッサを備える内燃機関が知られている。電動過給機を利用して回生を行っているときには、電動コンプレッサは吸気通路中の絞りとして機能する。このため、回生を行っているときには、電動コンプレッサの下流かつターボコンプレッサの上流の吸気圧力が負圧になる。回生時にこの吸気圧力が大きく負圧化すると、ターボコンプレッサの出口の吸気圧力も低下する。その結果、ターボコンプレッサの背面側に位置するオイルシール部からオイルが漏れる可能性がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電動コンプレッサの下流にターボコンプレッサを備える内燃機関において、ターボ過給機からのオイル漏れを抑制しつつ電動過給機を利用する回生を行えるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、気筒に吸入される吸気が流れる吸気通路と、前記気筒からの排気が流れる排気通路と、前記吸気通路に設けられ、前記気筒に吸入される空気の吸入空気流量を調整する吸入空気流量調整手段と、前記排気通路に配置されたタービンと、前記吸気通路に配置されたターボコンプレッサと、前記タービンと前記ターボコンプレッサとを連結する連結軸と、前記ターボコンプレッサのインペラの背面側の部位において前記連結軸上に設けられたオイルシール部と、を有するターボ過給機と、前記ターボコンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に配置された電動コンプレッサと、前記電動コンプレッサの駆動源であるとともに回生が行われる場合には発電機として機能するモータジェネレータと、を有する電動過給機と、前記電動コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と、前記電動コンプレッサよりも下流側であって前記ターボコンプレッサよりも上流側の前記吸気通路とを接続する吸気バイパス通路と、前記吸気バイパス通路を開閉する吸気バイパス弁と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置である。前記制御装置は、吸入空気流量、前記吸気バイパス弁の開度および前記モータジェネレータの発電負荷を制御することで、前記電動過給機による回生処理を実行する回生処理部を含む。前記回生処理部は、前記回生処理の実行時に、前記内燃機関の要求吸入空気流量と、前記ターボ過給機の回転速度と、前記ターボコンプレッサの出口の吸気圧力である第１吸気圧力の圧力値であって前記オイルシール部から前記ターボコンプレッサ側へのオイル漏れが生じない条件を満たす第１特定圧力値と、に基づいて、前記吸気バイパス弁の開度と前記モータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方を設定する。

前記内燃機関は、前記電動コンプレッサの下流かつ前記ターボコンプレッサの上流の吸気圧力である第２吸気圧力を取得する第２吸気圧力取得手段をさらに備えるものであってもよい。そして、前記回生処理部は、前記第１特定圧力値と、前記内燃機関の吸入空気流量と、前記ターボ過給機の回転速度とに基づいて前記第２吸気圧力の圧力値であって前記オイル漏れが生じない条件を満たす第２特定圧力値を算出し、算出した前記第２特定圧力値を前記第２吸気圧力が下回らないように、前記要求吸入空気流量と前記第２吸気圧力とに基づいて前記吸気バイパス弁の開度と前記モータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方を設定するものであってもよい。

前記回生処理部は、前記発電負荷を所定の制御範囲内の最大値とし、かつ前記吸気バイパス弁を全閉とした状態で前記第２吸気圧力が前記第２特定圧力値になるときの第１吸入空気流量よりも前記要求吸入空気流量が多い場合に、前記要求吸入空気流量が前記第１吸入空気流量よりも少ない場合と比べて前記吸気バイパス弁の開度を大きくし、もしくは前記発電負荷を低くするものであってもよい。

前記回生処理部は、前記要求吸入空気流量が前記第１吸入空気流量よりも多い場合には、前記要求吸入空気流量が多いほど、前記吸気バイパス弁の開度を大きくするものであってもよい。

前記回生処理部は、前記発電負荷を前記制御範囲内の最大値とし、かつ前記吸気バイパス弁を全開とした状態で前記第２吸気圧力が前記第２特定圧力値になるときの第２吸入空気流量よりも前記要求吸入空気流量が多い場合には、前記要求吸入空気流量が多いほど前記発電負荷を低くするものであってもよい。

本発明の制御によれば、電動過給機による回生処理の実行時に、内燃機関の要求吸入空気流量と、ターボ過給機の回転速度と、ターボコンプレッサの出口の吸気圧力である第１吸気圧力の圧力値であってオイルシール部からターボコンプレッサ側へのオイル漏れが生じない条件を満たす第１特定圧力値と、に基づいて、吸気バイパス弁の開度とモータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方が設定される。このように、本発明によれば、上記第１特定圧力値を考慮して、吸気バイパス弁の開度とモータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方が設定されるので、電動コンプレッサの下流にターボコンプレッサを備える内燃機関において電動過給機を利用する回生を行う場合に、ターボ過給機からのオイル漏れの抑制を図ることができる。

本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。 ターボ過給機のオイルシール構造を説明するための図である。 電動過給機を利用するエネルギ回生の実施の有無を判断するために本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 回生可能領域の一例を表した図である。 回生を実施するために、本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 吸気圧Ｐ３とターボ回転速度Ｎｔとの関係を表した図である。 ターボコンプレッサの圧力比（Ｐ３／Ｐ２）と、ターボコンプレッサを通過する空気流量との関係を表したコンプレッサマップである。 吸気圧Ｐ２および電動コンプレッサを通過する空気の流量（＝吸入空気流量Ｇａ）に対する回生デューティ比および吸気バイパス弁の開度のそれぞれの関係を表した図である。 回生デューティ比および吸気バイパス弁の操作ならびにこれに対応するスロットル弁の操作と、吸気圧Ｐ２および吸気マニホールド圧Ｐｂの変化との関係を表した図である。 回生を実施するために、本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 制御対象を吸気バイパス弁の開度とする例において、回生を実施するために実行されるルーチンのフローチャートである。 制御対象を回生デューティ比（発電負荷）とする例において、回生を実施するために実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、内燃機関本体１２を備えている。内燃機関１０は、火花点火式エンジン（一例として、ガソリンエンジン）であり、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。内燃機関本体１２の各気筒には、吸気通路１４および排気通路１６が連通している。

吸気通路１４の入口付近には、エアクリーナ１８が設けられている。エアクリーナ１８には、吸気通路１４を流れる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアクリーナ１８よりも下流側の吸気通路１４には、吸入空気を過給するために、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａ（以下、「ターボコンプレッサ２２ａ」と称する）が配置されている。ターボ過給機２２は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン２２ｂを排気通路１６に備えている。ターボコンプレッサ２２ａは、連結軸２２ｃを介してタービン２２ｂと一体的に連結されており、タービン２２ｂに入力される排気エネルギによって回転駆動される。また、ターボ過給機２２は、ターボコンプレッサ２２ａの回転速度（以下、「ターボ回転速度」とも称する）Ｎｔを検出するためのターボ回転速度センサ２２ｄを備えている。

ターボコンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１４には、電動過給機２４のコンプレッサ２４ａ（以下、「電動コンプレッサ２４ａ」と称する）が配置されている。電動コンプレッサ２４ａは、モータジェネレータ（ＭＧ）２４ｂを駆動源として利用する。ＭＧ２４ｂは、電動機としての機能と発電機としての機能とを併せ持っており、インバータ２６を介してバッテリ２８との間で電力のやり取りを行うものである。ＭＧ２４ｂは、一例として、３相交流を利用する永久磁石同期型のモータジェネレータ（より具体的には、一例として、永久磁石を有するロータ（界磁として機能）と回転磁界を形成する３相コイルが巻き付けられたステータ（電機子として機能）とを備えるモータジェネレータ）であるものとする。しかしながら、本発明の対象となるモータジェネレータの構成は、特に上記に限定されるものではない。

より具体的には、インバータ２６は、ＭＧ２４ｂを電動機として機能させる場合には、バッテリ（直流電源）２８からの直流電流を３相の交流電流に変換してＭＧ２４ｂに供給する。この場合には、ＭＧ２４ｂが発生させる駆動力によって電動コンプレッサ２４ａが回転駆動される。バッテリ２８に蓄えられる電力は、基本的には、内燃機関１０の動力を利用してオルタネータ３０によって発電される。

また、インバータ２６は、回転しているＭＧ２４ｂに発電負荷をかけることにより、ＭＧ２４ｂを発電機として機能させ、電動過給機２４を利用して吸気の運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ回生を行うことができる。ＭＧ２４ｂに発電負荷をかけることは、吸気の流れによってもたらされている電動コンプレッサ２４ａの回転に制動力を付与することに相当する。発電負荷を増やすと、電動コンプレッサ２４ａの回転に対する制動力（回生制動力）が増えるとともに、発電電力が増える。インバータ２６による発電負荷の大きさの調整は、ＭＧ２４ｂの電機子電流を調整することによって行うことができる。より具体的には、電機子電流を大きくするにつれて発電負荷を大きくすることができ、その結果として、回生による発電電力（単に、「回生電力」とも称する）を大きくすることができる。なお、上述のＭＧ２４ｂの構成とは異なり、例えば、界磁電流を調整可能に構成されたモータジェネレータであれば、界磁電流を調整することによって発電負荷を調整することができる。

バッテリ２８に蓄えられる電力には、上記の回生電力も含まれる。また、ＭＧ２４ｂには、ＭＧ２４ｂの回転軸２４ｃの回転速度（すなわち、電動コンプレッサ回転速度）Ｎｅｃを検出するための電動コンプレッサ回転速度センサ２４ｄを備えている。さらに、本実施形態のシステムは、バッテリ２８の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出するためのＳＯＣセンサ３２を備えている。

吸気通路１４には、電動コンプレッサ２４ａをバイパスする吸気バイパス通路３４が接続されている。より具体的には、吸気バイパス通路３４は、電動コンプレッサ２４ａよりも上流側の吸気通路１４と、電動コンプレッサ２４ａよりも下流側であってターボコンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１４とを接続するように構成されている。吸気バイパス通路３４には、吸気バイパス通路３４を開閉する吸気バイパス弁３６が配置されている。

より具体的には、吸気バイパス弁３６の開度は、最小開度から最大開度までの所定の開度制御範囲内で制御される。本実施形態では、一例として、最小開度は全閉開度（０％）であり、最大開度は全開開度（１００％）であるものとする。本実施形態の構成の吸気バイパス弁３６によれば、吸気バイパス弁３６の開度が全閉開度であると、吸入空気の全量が吸気バイパス通路３４を介さずに吸気通路１４を通って電動コンプレッサ２４ａに向かう。一方、吸気バイパス弁３６の開度が大きくなるにつれ、吸気バイパス通路３４を通ることで電動コンプレッサ２４ａを迂回する吸入空気の流量が多くなる。そして、吸気バイパス弁３６の開度が全開開度であると、電動コンプレッサ２４ａに向かう吸気通路１４とともに、最大の開度で開放された吸気バイパス通路３４が確保された状態となる。

ターボコンプレッサ２２ａよりも下流側の吸気通路１４には、ターボコンプレッサ２２ａ、もしくはターボコンプレッサ２２ａと電動コンプレッサ２４ａの双方によって圧縮された吸入空気を冷却するためのインタークーラ３８が配置されている。インタークーラ３８よりも下流側の吸気通路１４には、吸気通路１４を開閉することによって吸入空気流量Ｇａを制御する電子制御式のスロットル弁４０が配置されている。スロットル弁４０よりも下流側の吸気通路１４は、吸気マニホールド１４ａとして構成されており、吸気は、吸気マニホールド１４ａを介して各気筒に分配される。

電動コンプレッサ２４ａよりも下流側の吸気通路１４には、後述の吸気圧Ｐ２を検出するための吸気圧力センサ４２が取り付けられている。吸気マニホールド１４ａには、吸気圧力（より具体的には、吸気マニホールド圧）Ｐｂを検出する吸気圧力センサ４４が取り付けられている。

排気通路１６は、タービン２２ｂをバイパスする排気バイパス通路４６を備えている。排気バイパス通路４６には、排気バイパス通路４６を開閉する排気バイパス弁として、電子制御式のウェイストゲート弁（ＷＧＶ）４８が配置されている。ＷＧＶ４８の開度を変更してタービン２２ｂを通過する排気の流量を調整することにより、タービン２２ｂが回収する排気エネルギの量を調整することができ、その結果として、ターボコンプレッサ２２ａの駆動力を調整することができる。

さらに、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路（インバータ２６以外は図示省略）などを備えている。ＥＣＵ５０は、少なくとも入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備え、図１に示すシステム全体の制御を行うものである。入出力インターフェースは、内燃機関１０もしくはこれを搭載する車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備える各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。

ＥＣＵ５０が信号を取り込むセンサには、上述したエアフローメータ２０、ターボ回転速度センサ２２ｄ、電動コンプレッサ回転速度センサ２４ｄ、ＳＣＯセンサ３２ならびに吸気圧力センサ４２および４４に加え、クランク軸の回転位置およびエンジン回転速度Ｎｅを取得するためのクランク角センサ５２等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。上記センサには、内燃機関１０を搭載する車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセルポジションセンサ５４も含まれる。

ＥＣＵ５０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したＭＧ２４ｂ、吸気バイパス弁３６、スロットル弁４０およびＷＧＶ４８に加え、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁、および、各気筒内の混合気に点火するための点火装置等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータ（図示省略）が含まれる。

図２は、ターボ過給機２２のオイルシール構造を説明するための図であり、ターボコンプレッサ２２ａ周りの構成を表している。図２に示すように、ターボコンプレッサ２２ａのインペラ２２ａ１の背面側の連結軸２２ｃ上には、オイルシール部２２ｅが備えられている。ターボ過給機２２の内部には、連結軸２２ｃの軸受（図示省略）が設けられている。オイルシール部２２ｅは、この軸受に供給されるオイルがターボコンプレッサ２２ａのハウジング２２ａ２側に流れ出ることを防止するために備えられている。

ここで、図１および図２を参照して、吸気通路１４の各部（ターボコンプレッサ２２ａの内部吸気通路を含む）の圧力を以下のように称する。吸気圧Ｐ１は、電動コンプレッサ２４ａの入口圧（エアクリーナ１８の下流圧）である。吸気圧Ｐ２は、電動コンプレッサ２４ａの下流かつターボコンプレッサ２２ａの上流の吸気圧である。すなわち、吸気圧Ｐ２は、電動コンプレッサ２４ａの出口圧およびターボコンプレッサ２２ａの入口圧に相当する。吸気圧Ｐ３は、ターボコンプレッサ２２ａの出口圧（より具体的には、ハウジング２２ａ２を出たところの吸気圧）である。吸気圧Ｐｂは、上述のように吸気マニホールド圧である。また、図２に示すように、吸気圧Ｐｓは、ターボコンプレッサ２２ａの背面近傍であって連結軸２２ｃの近傍の吸気圧であり、基本的には吸気圧Ｐ３に等しい。ただし、後述のように吸気圧Ｐｓは吸気圧Ｐ３よりも低圧となることもある。Ｐ０は、ターボ内部圧（より具体的には、オイルシール部２２ｅに対してターボ過給機２２の内側の部位の圧力）であり、ほぼ大気圧である。

［前提とするエンジントルク制御］
内燃機関１０のエンジントルク制御では、アクセル開度に応じて要求トルクが算出され、算出された要求トルクが得られるようにエンジントルクが制御される。具体的には、要求トルクが算出されると、要求トルクを実現するために必要な吸入空気流量Ｇａが要求吸入空気流量ＧａＲとして算出される。

内燃機関１０の場合には、吸入空気流量Ｇａは、スロットル弁４０もしくはＷＧＶ４８を用いて調整することができる。本実施形態では、ポンピングロスの低減による燃費向上などを目的として、ＷＧＶ４８の制御として、一例として、いわゆるノーマルオープン制御が実施される。具体的には、エンジントルクとエンジン回転速度Ｎｅとで規定されるエンジン運転領域内の低負荷側の運転領域では、ＷＧＶ４８の開度を所定の開度制御範囲内の最大開度（以下、「全開開度」とも称する）にて開いた状態で、スロットル弁４０の開度調整によって要求吸入空気流量ＧａＲが得られるように吸入空気流量Ｇａが調整される。

一方、ＷＧＶ４８を全開開度とした状態でスロットル弁４０が全開開度に到達するときの流量よりも多くの吸入空気流量Ｇａを必要とする運転領域では、スロットル弁４０を全開開度に維持した状態で、要求吸入空気流量ＧａＲを実現するために必要とされる要求吸気圧（要求吸気マニホールド圧）ＰｂＲが得られるようにＷＧＶ４８の開度が調整される。これにより、この運転領域での吸入空気流量Ｇａが要求吸入空気流量ＧａＲとなるように調整される。なお、要求吸気マニホールド圧ＰｂＲは、要求吸入空気流量ＧａＲとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて算出することができる。

また、本実施形態の内燃機関１０は、上述したように電動コンプレッサ２４ａを備えている。このため、必要に応じて電動コンプレッサ２４ａを稼働させることによっても、ターボコンプレッサ２２ａによる過給をアシストすることを含めて吸入空気流量Ｇａを調整することができる。過給を行うために電動コンプレッサ２４ａを稼働させる場合には、吸気バイパス弁３６が閉じられる。

［実施の形態１の制御］
（電動コンプレッサを利用するエネルギ回生に関する課題）
過給のための作動が行われていない状態で電動コンプレッサ２４ａが吸気の流れを受けると、電動コンプレッサ２４ａは吸気から駆動力を受けて回転する。このため、このように電動コンプレッサ２４ａが作動していない状態において吸気バイパス弁３６を閉じつつスロットル弁４０が開かれた場合には、吸入空気流量Ｇａが増えるとともに、流量が増加することで吸気による駆動力が増えることに起因して電動コンプレッサ２４ａ（ＭＧ２４ｂ）の回転速度Ｎｅｃが上昇することになる。

一方、上記のように吸気の流れによって回転駆動されているＭＧ２４ｂに対して発電負荷を与えてエネルギ回生を行うようにすると、電動コンプレッサ２４ａの回転が制限されることで電動コンプレッサ２４ａが吸気通路１４中の絞りとして機能する。その結果、電動コンプレッサ２４ａが吸気の圧力損失を生じさせる。このことは、吸入空気流量Ｇａを減少させる要因となる。したがって、スロットル弁４０を開くことによる吸入空気流量Ｇａの増加分に相当する流量だけ吸入空気流量Ｇａが減少するようにＭＧ２４ｂに発電負荷を与えることで、吸入空気流量Ｇａの変化（すなわち、エンジントルクの変化）を抑制しつつ回生を行えるようになる。上述のように、電動コンプレッサ２４ａに供給されるバッテリ２８の電力は、基本的には、内燃機関１０の動力を利用してオルタネータ３０によって発電されるものである。このため、電動過給機２４を利用する回生により得られた電力をバッテリ２８に蓄えるようにすれば、オルタネータ３０による発電を減らすことができる。このことは、内燃機関１０の燃費向上に繋がる。

ここで、回生電力を最大限に高めるためには、スロットル弁４０を全開として電動コンプレッサ２４ａに供給される吸入空気の流量を最大限に増やすことが望ましいといえる。しかしながら、本実施形態の内燃機関１０のように電動コンプレッサ２４ａの下流にターボコンプレッサ２２ａを備える構成において回生を行う場合には、特別な配慮なしに常にスロットル弁４０を全開にすると（つまり、スロットル弁４０をできる限り開くようにすると）次のような問題がある。すなわち、スロットル弁４０の操作に対応してＭＧ２４ｂの発電負荷が増やされることになるので、電動コンプレッサ２４ａの下流かつターボコンプレッサ２２ａの上流の吸気圧である吸気圧Ｐ２が大きく負圧化することがある。吸気圧Ｐ２が大きく負圧化すると、吸気圧Ｐ３も低下する。その結果、ターボ過給機２２の連結軸２２ｃの近傍の吸気圧である吸気圧Ｐｓが、ほぼ大気圧であるターボ内部圧Ｐ０よりも低くなり、オイルシール部２２ｅからオイルが漏れる可能性がある。

（実施の形態１で行われるエネルギ回生の手法の概要）
本実施形態では、ターボ過給機２２のオイルシール部２２ｅからのオイル漏れを抑制しつつ、電動過給機２４を利用するエネルギ回生を行えるようにするために、次のような手法によってエネルギ回生を行うようにした。

ここでは、オイルシール部２２ｅからのオイル漏れ防止に関する限界（最低）の吸気圧Ｐ２として、限界圧Ｐ２Ｌが用いられる。限界圧Ｐ２Ｌは、オイルシール部２２ｅからターボコンプレッサ２２ａ側へのオイル漏れが生じない条件を満たす吸気圧Ｐ２の最小値である。オイル漏れは、吸気圧Ｐｓがターボ内部圧Ｐ０未満となることで発生する。したがって、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ以上であれば、吸気圧Ｐｓがターボ内部圧Ｐ０以上であるという条件を満たすといえる。

本実施形態では、エネルギ回生を行う場合には、内燃機関１０の要求吸入空気流量ＧａＲと限界圧Ｐ２Ｌとに基づいて、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないように、ＭＧ２４ｂの発電負荷と吸気バイパス弁３６の開度とが制御される。

より具体的には、吸気バイパス弁３６を全閉としつつ、所定の制御範囲内の最大値となるようにＭＧ２４ｂの発電負荷を制御するという態様で行われるエネルギ回生の動作を、ここでは「最大回生動作」と称する。エネルギ回生を行う要求（以下、「回生実行要求」と称する）が出された際に、現在の要求吸入空気流量ＧａＲの下で最大回生動作を行ったとしたときに吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ以上となる条件を満たす場合（後述の図８中の領域Ａに該当する場合に相当）であれば、最大回生動作が実行される。そして、これに対応して、スロットル弁４０は、吸気マニホールド圧Ｐｂが要求吸入空気流量ＧａＲに対応する要求吸気マニホールド圧ＰｂＲに近づくように開かれる。

また、回生実行要求が出された際に、現在の要求吸入空気流量ＧａＲの下で最大回生動作を行ったとしたときに吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ以上となる条件を満たさないときには、吸気バイパス弁３６を開くことによって上記条件を満たす場合（後述の領域Ｂに該当する場合に相当）であれば、上記条件を満たすように吸気バイパス弁３６が開かれる。一方、吸気バイパス弁３６の開度を全開開度（１００％開度）にしたとしても上記条件を満たせない場合（後述の領域Ｃに該当する場合に相当）には、吸気バイパス弁３６を全開としつつ、上記条件を満たすように発電負荷が上記制御範囲内で減らされる。そして、これらの場合のうちの何れにおいても、吸気バイパス弁３６の開度もしくは発電負荷の制御に対応して、スロットル弁４０は、吸気マニホールド圧Ｐｂが要求吸入空気流量ＧａＲに対応する要求吸気マニホールド圧ＰｂＲに近づくように開かれる。

ここで、本実施形態においては、ＭＧ２４ｂの発電負荷の上記制御範囲内の最大値は、次のような位置づけの値とされている。すなわち、ここでいう最大値は、回生を行うために現在（回生開始直前）の要求吸入空気流量ＧａＲの下で吸気バイパス弁３６の開度を全閉開度（０％開度）としつつスロットル弁４０の開度を全開開度としたとする場合に想定される電動コンプレッサ２４ａの回転速度Ｎｅｃの上昇分を打ち消すために必要な回生制動力を与えることのできる発電負荷に相当する。一方、上記制御範囲内の発電負荷の最小値は、本実施形態ではゼロとしている。したがって、最小値が使用される場合には、ＭＧ２４ｂには発電負荷が何ら付与されない。

また、本実施形態では、発電負荷の大きさを示す指標値として、回生デューティ比（％）が用いられる。回生デューティ比として１００％を使用することは、上記最大値の発電負荷をＭＧ２４ｂに付与することに相当する。回生デューティ比として０％を使用することは、上記最小値を使用すること、すなわち、回生を行わないことに相当する。このように、回生デューティ比を０％から１００％の間で変化させることは、発電負荷の大きさを上記制御範囲内で変化させることに相当し、さらに言い換えると、回生による電動コンプレッサ２４ａの回転の制動力のレベルを０レベルから最高レベルの間で変化させることに相当する。

（実施の形態１における具体的処理）
図３は、電動過給機２４を利用するエネルギ回生の実施の有無を判断するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図３に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、まず、回生実行要求があるか否かを判定する（ステップ１００）。回生実行要求があるか否かは、ここでは、ＳＯＣセンサ３２により検出されるバッテリ２８の充電率（ＳＯＣ）が所定の判定値以下であるか否かに基づいて判断される。

ステップ１００において回生実行要求があると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、現在の内燃機関１０の運転領域が回生可能領域であるか否かを判定する（ステップ１０２）。図４は、回生可能領域の一例を表した図である。図４では、エンジン負荷率（筒内空気充填率）ＫＬとエンジン回転速度Ｎｅとの関係でエンジン運転領域を表している。本実施形態のエネルギ回生を開始するためには、現在のエンジン運転領域がスロットル弁４０の開度調整によって吸入空気流量Ｇａを制御している運転領域であること、つまり、スロットル弁４０を開く余裕がある運転領域であることが必要である。また、エンジン負荷率ＫＬおよびエンジン回転速度Ｎｅが低い運転領域では、吸入空気流量Ｇａが少ないために回生効率が低くなる。したがって、本実施形態で一例として用いる回生可能領域は、これらの要件などを考慮して図４に示すように設定されている。

ステップ１０２において現在のエンジン運転領域が回生可能領域にあると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、電動過給機２４を利用する回生を実施する（ステップ１０４）。具体的には、ＥＣＵ５０は、以下に説明する図５に示すルーチンの処理を実行する。一方、ステップ１００において回生実行要求がないと判定した場合、もしくはステップ１０２において現在のエンジン運転領域が回生可能領域内にないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、回生を実施しない。

図５は、実施の形態１において、回生を実施するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図５に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、まず、限界圧Ｐ３Ｌを算出する（ステップ２００）。限界圧Ｐ３Ｌは、オイルシール部２２ｅからのオイル漏れ防止に関する限界（最低）の吸気圧Ｐ３（ターボコンプレッサ２２ａの出口圧）である。したがって、吸気圧Ｐ３が限界圧Ｐ３Ｌ以上であれば、吸気圧Ｐｓがターボ内部圧Ｐ０以上であるという条件を満たすといえる。

限界圧Ｐ３Ｌは、限界圧ＰｓＬとターボ回転速度Ｎｔとに基づいて、以下のように算出することができる。限界圧ＰｓＬは、吸気圧Ｐｓ（連結軸２２ｃの近傍の吸気圧力）がターボ内部圧Ｐ０以上であるという条件を満たす吸気圧Ｐｓの最小値と位置付けられる値であり、ターボ内部圧（≒大気圧）Ｐ０に所定の余裕代αを加えた値として設定されている。ここでは、ターボ内部圧Ｐ０を予め求めた定数として扱うものとする。その結果、限界圧ＰｓＬも定数となる。

図６は、限界圧Ｐ３Ｌとターボ回転速度Ｎｔとの関係を表した図である。ターボコンプレッサ２２ａの背面近傍であって連結軸２２ｃの近傍の部位における空気の密度は、ターボ回転速度Ｎｔが高いほど遠心力が大きくなることに起因して低くなる。このため、ターボコンプレッサ２２ａが回転していると、上記部位の圧力である吸気圧Ｐｓは、吸気圧Ｐｓに対応する上記部位よりもターボコンプレッサ２２ａの径方向外側の部位の圧力である吸気圧Ｐ３よりも低くなる。そして、吸気圧Ｐｓに対する吸気圧Ｐ３の差は、ターボ回転速度Ｎｔが高いほど大きくなる。したがって、図６に示すように、限界圧Ｐ３Ｌは、ターボ回転速度Ｎｔが高いほど高くなる。なお、ターボ回転速度Ｎｔがゼロであるときは、吸気圧Ｐ３と吸気圧Ｐｓとの間に差は生じない。このため、このときの限界圧Ｐ３Ｌは、限界圧ＰｓＬと等しくなる。

そこで、ＥＣＵ５０には、ターボ回転速度Ｎｔがゼロであるときの限界圧Ｐ３Ｌを限界圧ＰｓＬとしつつ、ターボ回転速度Ｎｔが高いほど限界圧Ｐ３Ｌが高くなるという特性（図６参照）でターボ回転速度Ｎｔと限界圧Ｐ３Ｌとの関係を定めたマップが記憶されている。本ステップ２００では、そのようなマップを参照して、ターボ回転速度センサ２２ｄにより検出される現在のターボ回転速度Ｎｔに基づいて、限界圧Ｐ３Ｌが算出される。なお、ターボ回転速度Ｎｔは、センサを利用する手法に限らず、例えば、ターボ回転速度Ｎｔに関係するパラメータ（例えば、吸入空気流量ＧａおよびＷＧＶ開度など）に基づく推定手法を利用して取得されるようになっていてもよい。

次に、ＥＣＵ５０は、オイル漏れが生じない条件を満たす限界圧Ｐ２Ｌを算出する（ステップ２０２）。図７は、ターボコンプレッサ２２ａの圧力比（Ｐ３／Ｐ２）と、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気流量との関係を表したコンプレッサマップである。図７に示すようなターボコンプレッサ２２ａのコンプレッサマップによれば、吸気圧Ｐ３とターボ回転速度Ｎｔと空気流量（＝吸入空気流量Ｇａ）とが分かれば、吸気圧Ｐ２を算出することができる。そこで、本ステップ２０２では、限界圧Ｐ２Ｌは、コンプレッサマップを用いて、ステップ２００にて算出した限界圧Ｐ３Ｌと、現在のターボ回転速度Ｎｔと、現在の吸入空気流量Ｇａとから算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、要求吸入空気流量ＧａＲに基づいて、回生デューティ比と吸気バイパス弁３６の開度（閉じ量）とを算出する（ステップ２０４）。ＥＣＵ５０は、この算出のために図８に示す関係を有するマップを参照する。図８は、吸気圧Ｐ２および電動コンプレッサ２４ａを通過する空気の流量（＝吸入空気流量Ｇａ）に対する回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度のそれぞれの関係を表している。このような関係は、電動コンプレッサ２４ａおよびＭＧ２４ｂの各仕様に応じて一意に定まるものである。また、本実施形態の上述のＷＧＶ４８の制御（ノーマルオープン制御）の下では回生可能領域でのＷＧＶ開度は全開開度とされるため、図８に示す関係は、ＷＧＶ開度が全開開度であるときの関係を示している。なお、図８においては、説明の便宜上、限界圧Ｐ２Ｌを吸入空気流量Ｇａによらずに一定で表しているが、限界圧Ｐ２Ｌはステップ２０２に関して説明したように、吸入空気流量Ｇａに応じて変化し得る。

図８中の各曲線が示すように、回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度の設定が同一であるときには、吸気圧Ｐ２は吸入空気流量Ｇａが多いほど低くなっていく。これらの曲線は、図８には、回生デューティ比が１００％であって吸気バイパス弁３６の開度が２０％刻みで変更された設定と、吸気バイパス弁３６の開度が全開開度（１００％開度）であって回生デューティ比が２０％刻みで変更された設定とを表している。特に、曲線Ｃ１は、回生デューティ比が１００％であって吸気バイパス弁３６の開度が全閉開度（０％開度）である設定に対応している。この設定が用いられているときに、発電負荷が最も高くなり、かつ、吸入空気の全量が電動コンプレッサ２４ａに向かうことになる。このため、この設定において、吸入空気流量Ｇａの増加に対する吸気圧Ｐ２の低下の度合いが最も大きくなる。

現在の要求吸入空気流量ＧａＲが、曲線Ｃ１で表された設定の下で吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌよりも低くなる流量であるにもかかわらず、この設定を用いることとすると、オイル漏れが生じてしまう。このため、図８に示す関係を参照して回生デューティ比と吸気バイパス弁３６の開度とを設定するときに、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回る場合には、回生デューティ比と吸気バイパス弁３６の開度の設定が次のように制限される。

回生デューティ比と吸気バイパス弁３６の開度は、図８中に太線で示す設定に従って、要求吸入空気流量ＧａＲに応じた値に決定される。図８中の領域Ａは、要求吸入空気流量ＧａＲがＧａ１以下となる空気流量領域である。空気流量Ｇａ１は、曲線Ｃ１の設定（回生デューティ比が１００％であって吸気バイパス弁３６の開度が全閉開度である設定）の下で吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌになるときの空気流量である。本ステップ２０４では、要求吸入空気流量ＧａＲが領域Ａ内の値である場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回ることがないため、回生デューティ比が１００％として算出されるとともに、吸気バイパス弁３６の開度が全閉開度として算出される。

図８中の曲線Ｃ２は、回生デューティ比が１００％であって吸気バイパス弁３６の開度が全開開度（１００％開度）である設定に対応している。また、空気流量Ｇａ２は、曲線Ｃ２の設定の下で吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌになるときの空気流量である。図８中の領域Ｂは、要求吸入空気流量ＧａＲがＧａ１よりも多くかつＧａ２以下となる空気流量領域である。本ステップ２０４では、要求吸入空気流量ＧａＲが領域Ｂ内の値である場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないようにするために、回生デューティ比は要求吸入空気流量ＧａＲに関係なく１００％として算出されるとともに、吸気バイパス弁３６の開度は要求吸入空気流量ＧａＲが多いほど大きい開度として算出される。

図８中の曲線Ｃ３は、回生デューティ比が０％であって吸気バイパス弁３６の開度が全開開度（１００％開度）である設定、すなわち、回生が行われない設定に対応している。また、空気流量Ｇａ３は、曲線Ｃ３の設定の下で吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌになるときの空気流量である。図８中の領域Ｃは、要求吸入空気流量ＧａＲがＧａ２よりも多くかつＧａ３以下となる空気流量領域である。本ステップ２０４では、要求吸入空気流量ＧａＲが領域Ｃ内の値である場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないようにするために、吸気バイパス弁３６の開度は要求吸入空気流量ＧａＲに関係なく全開開度（０％開度）として算出されるとともに、回生デューティ比は要求吸入空気流量ＧａＲが多いほど低い値として算出される。なお、この例では、吸入空気流量Ｇａが領域Ｃの境界である空気流量Ｇａ３よりも多い場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回ることを回避するために回生は実行されないものとする。

次に、ＥＣＵ５０は、スロットル弁４０の要求スロットル開度ＴＡＲを算出する（ステップ２０６）。図９は、回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の操作ならびにこれに対応するスロットル弁４０の操作と、吸気圧Ｐ２および吸気マニホールド圧Ｐｂの変化との関係を表した図である。なお、図９中の運転状態Ｓ１〜Ｓ３の間では要求吸気マニホールド圧ＰｂＲは変化していないものとする。図９中の運転状態Ｓ１は、回生を行っていない状態を示している。運転状態Ｓ２は、エンジン運転状態が運転状態Ｓ１にあるときに、回生のために回生デューティ比が０からある値に増やされ、かつ、吸気バイパス弁３６が閉じられたと仮定したときに得られる運転状態に相当する。運転状態Ｓ２では、電動コンプレッサ２４ａが絞りとなるため、運転状態Ｓ１と比べて吸気圧Ｐ２が低下し、これに伴い、吸気マニホールド圧Ｐｂも差分ΔＰｂだけ低下する。運転状態Ｓ３は、エンジン運転状態が運転状態Ｓ２にあるときに、差分ΔＰｂを解消させられる開度でスロットル弁４０が開かれたと仮定したときに得られる運転状態に相当する。

本ステップ２０６の処理における要求スロットル開度ＴＡＲの算出は、ステップ２０４にて算出された回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度で回生を行ったとした場合に想定される差分ΔＰｂ（図９参照）を解消するために必要とされるスロットル弁４０の開度を算出することに相当する。ＥＣＵ５０は、要求吸気マニホールド圧ＰｂＲ、回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度に基づいて要求スロットル開度ＴＡＲを予め定めたマップ（図示省略）を記憶している。本ステップ２０６では、そのようなマップを参照して要求スロットル開度ＴＡＲが算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、回生処理を実行する（ステップ２０８）。具体的には、ここでいう回生処理には、ステップ２０４にて算出された回生デューティ比が得られるようにインバータ２６を制御することだけでなく、回生に関連する処理である次の処理も含まれる。すなわち、ここでいう回生処理には、ステップ２０４にて算出された開度となるように吸気バイパス弁３６を制御すること、および、ステップ２０６にて算出された要求スロットル開度ＴＡＲとなるようにスロットル弁４０を制御することが含まれる。

次に、ＥＣＵ５０は、吸気圧力センサ４２により検出される実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ以上であるか否かを判定する（ステップ２１０）。その結果、本判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０は今回の処理サイクルを終了する。なお、実吸気圧Ｐ２の取得手法は、吸気圧力センサ４２による検出に限らず、例えば、吸入空気流量Ｇａ、回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度などの実吸気圧Ｐ２に関係する各種パラメータに基づく推定を利用したものであってもよい。

一方、実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ未満である場合には、ＥＣＵ５０は、実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ以上となる条件を満たすようにするための吸気バイパス弁３６の開度調整もしくは回生デューティ比の調整を実行する（ステップ２１２）。具体的には、現在の吸気バイパス弁３６の開度が全開開度でない場合には、吸気バイパス弁３６の開度が所定量だけ開かれる。一方、現在の吸気バイパス弁３６の開度が全開開度である場合には、回生デューティ比が所定量だけ減らされる。また、ステップ２１２では、吸気バイパス弁３６の開度もしくは回生デューティ比の調整に対応して、吸入空気流量Ｇａの変化が生じないようにスロットル弁４０の開度が調整される。ステップ２１２の処理は、ステップ２１０の判定が成立するまで繰り返し実行される。

以上説明した図３および図５に示すルーチンによれば、電動過給機２４を利用するエネルギ回生を行う場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないように、回生デューティ比と吸気バイパス弁３６の開度とが制御される。これにより、ターボ過給機２２の連結軸２２ｃの近傍の圧力である吸気圧Ｐｓがターボ内部圧Ｐ０未満に低下しないようにすることができる。このため、ターボコンプレッサ２２ａの上流に電動コンプレッサ２４ａを備える電動過給機２４を利用するエネルギ回生を行う場合に、オイルシール部２２ｅからターボコンプレッサ２２ａ側へのオイル漏れを抑制できるようになる。

より具体的には、図８に示すように、回生デューティ比を１００％としつつ、吸気バイパス弁３６を全閉とした状態で吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌとなるときの空気流量Ｇａ１よりも要求吸入空気流量ＧａＲが多い場合（すなわち、領域Ｂもしくは領域Ｃを使用する場合）には、要求吸入空気流量ＧａＲが空気流量Ｇａ１よりも少ない場合（すなわち、領域Ａを使用する場合）と比べて、吸気バイパス弁３６の開度が大きくされ、あるいは、吸気バイパス弁３６の開度が大きくされるとともに回生デューティ比が小さくされる（すなわち、発電負荷が低くされる）。これにより、要求吸入空気流量ＧａＲが多い状況下において回生を行うときに、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回ることを抑制することができる。

特に、要求吸入空気流量ＧａＲが空気流量Ｇａ１よりも多い場合（すなわち、領域Ｂを使用する場合）には、要求吸入空気流量ＧａＲが多いほど、吸気バイパス弁３６の開度が大きくされる。これにより、要求吸入空気流量ＧａＲが多くなっても電動コンプレッサ２４ａに向かう吸入空気の流量が増加するのを抑制することができる。このように、このような吸気バイパス弁３６の開度制御によれば、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないように吸気バイパス弁３６の開度を適切に設定することができる。

また、回生デューティ比を１００％としつつ、吸気バイパス弁３６を全開とした状態で吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌとなるときの空気流量Ｇａ２よりも要求吸入空気流量ＧａＲが多い場合（すなわち、領域Ｃを使用する場合）には、要求吸入空気流量ＧａＲが多いほど回生デューティ比が下げられる（すなわち、発電負荷が低くされる）。これにより、要求吸入空気流量ＧａＲが多くなっても電動コンプレッサ２４ａでの吸気の圧力損失が増加するのを抑制することができる。このように、このような回生デューティ比の制御によれば、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないように回生デューティ比を適切に設定することができる。

また、図５に示すルーチンによれば、限界圧Ｐ２Ｌを考慮しつつ要求吸入空気流量ＧａＲに基づいて決定した回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度を用いて回生を行った場合において、実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回るときには、実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌ以上となるように吸気バイパス弁３６の開度もしくは回生デューティ比を修正するフィードバック制御も実行されるようになっている。内燃機関の個体差もしくは経時変化などの要因により、事前に定めた関係に従って回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度を制御するだけでは、実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを確実に下回らないようにしつつ回生を行うことが難しい場合もあり得る。このため、上記のようなフィードバック制御を行うこと自体は必須ではないが、当該フィードバック制御を補助的に実行することにより、回生の実行中に実吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌをより確実に下回らないようにすることが可能となる。

なお、上述した実施の形態１においては、スロットル弁４０が本発明における「吸入空気流量調整手段」に、図３および図５に示すフローチャートに従う処理を実行するＥＣＵ５０が本発明における「回生処理部」に、吸気圧Ｐ３が本発明における「第１吸気圧力」に、吸気圧Ｐ２が本発明における「第２吸気圧力」に、吸気圧力センサ４２が本発明における「第２吸気圧力取得手段」に、限界圧Ｐ３Ｌが本発明における「第１特定圧力値」に、限界圧Ｐ２Ｌが本発明における「第２特定圧力値」に、空気流量Ｇａ１が本発明における「第１吸入空気流量」に、空気流量Ｇａ２が本発明における「第２吸入空気流量」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図１０を新たに参照して、本発明の実施の形態２について説明する。以下の説明では、実施の形態２のシステム構成の一例として、図１を参照して既述したシステム構成が用いられているものとする。

［実施の形態２の制御］
（実施の形態２で行われるエネルギ回生の手法の概要）
本実施形態では、回生実行要求がある場合には、当該回生を強化する回生強化要求があるか否かに基づいて回生処理が変更される。具体的には、回生強化要求を伴わない回生実行要求が出された場合の回生処理は、実施の形態１における図５に示すルーチンの処理によるものと同じである。一方、回生強化要求を伴う回生実行要求が出された場合には、次のような回生処理が実行される。

タービン２２ｂが回収する排気エネルギの量は、ＷＧＶ４８を閉じることによって増やすことができる。タービン２２ｂが回収する排気エネルギの量が増えると、タービン２２ｂによるターボコンプレッサ２２ａの駆動力が増えるので、ターボコンプレッサ２２ａによる過給がより積極的に行われるようになる。このことは、吸入空気流量Ｇａの増加に繋がる。したがって、回生時には、ＷＧＶ４８を閉じ、かつ、ＷＧＶ４８を閉じることに伴う吸入空気流量Ｇａの増加分の解消に必要な大きさだけＭＧ２４ｂに付与する発電負荷を増やすようにすることで、回生電力を高めることができる。

そこで、本実施形態では、回生強化要求を伴う回生実行要求が出された場合には、ＷＧＶ４８を所定量だけ閉じ、かつ、ＷＧＶ４８を所定量だけ閉じることに起因して吸入空気流量Ｇａの増加が生じないようにＭＧ２４ｂに付与する発電負荷を増やすこととした。このような制御によって回生強化が行われると、回生のための発電負荷の制御範囲の最大値（換言すると、回生デューティ比が１００％であるときの発電負荷）は、回生強化を伴わない場合の値と比べて大きくなる。

（実施の形態２における具体的処理）
本実施形態においても、電動過給機２４を利用するエネルギ回生の実施の有無の判断については、上記図３に示すルーチンの処理が用いられるものとする。図１０は、実施の形態２において、回生を実施するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。

図１０に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、ステップ２００において限界圧Ｐ３Ｌを算出した後に、今回の回生実行要求が回生強化要求を伴うものであるか否かを判定する（ステップ３００）。回生強化要求があるか否かは、ここでは一例として、バッテリ２８の充電率（ＳＯＣ）が上記ステップ１００の判定で用いられる判定値よりも小さな第２の判定値以下であるか否かに基づいて判断されるものとする。このような回生強化要求は、回生によって回収する電力を高める要求に相当する。

ステップ３００において回生強化要求がないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ２０２に進む。すなわち、この場合には、実施の形態１における回生と同じ処理が実行される。一方、ステップ３００において回生強化要求があると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、回生強化用のＷＧＶ開度Ｘをメモリから読み出す（ステップ３０２）。上述のノーマルオープン制御が用いられていると、回生のためにスロットル弁４０を開く余裕がある回生可能領域では、ＷＧＶ４８は全開開度とされている。本ルーチンで用いられるＷＧＶ開度Ｘは、回生強化のために全開開度に対して所定量だけ小さい開度（閉じ側の開度）として予め設定されたものである。なお、ＷＧＶ開度Ｘは、固定値とされるものに限られず、回生強化要求の度合いに応じて（例えば、回生強化要求の度合いが高いほど小さくなるという態様で）変更されるようになっていてもよい。

次に、ＥＣＵ５０は、回生強化要求がある場合の限界圧Ｐ２Ｌを算出する（ステップ３０４）。回生強化のためにＷＧＶ４８が閉じられると、タービン２２ｂが回収する排気エネルギの量が増えるため、吸気圧Ｐ３が上がり易くなる。したがって、限界圧Ｐ２Ｌは、ＷＧＶ開度が小さい場合の方がＷＧＶ開度が大きい場合と比べて低くすることができる。ＥＣＵ５０は、ＷＧＶ開度Ｘとエンジン運転条件（例えば、吸入空気流量とエンジン回転速度）との関係で限界圧Ｐ２Ｌを定めたマップ（図示省略）を記憶している。本ステップ３０４では、そのようなマップを参照して、ＷＧＶ４８が回生強化用のＷＧＶ開度Ｘとなるように閉じられた場合の限界圧Ｐ２Ｌが算出される。なお、限界圧Ｐ２Ｌは、マップではなく、周知のエンジンモデルを利用してＷＧＶ開度Ｘとエンジン運転条件とに基づいて推定されるものであってもよい。また、限界圧Ｐ２Ｌは、次のようなＷＧＶ４８の実際の動作を伴って算出されるものであってもよい。すなわち、この手法では、ＷＧＶ開度ＸとなるようにＷＧＶ開度４８が閉じられ、ＷＧＶ開度Ｘの下でのターボ回転速度Ｎｔが計測されてＥＣＵ５０に記憶される。その後、ＷＧＶ開度が元の開度に速やかに戻される。このように記憶されたターボ回転速度Ｎｔによれば、ＷＧＶ開度Ｘの下でのターボコンプレッサ２２ａのコンプレッサマップ上でのターボ回転速度ラインが分かるようになる。したがって、コンプレッサマップを用いて、得られたターボ回転速度ラインと、ステップ２００にて算出された限界圧Ｐ３Ｌと、現在の吸入空気流量Ｇａとから限界圧Ｐ２Ｌを算出することができる。

次に、ＥＣＵ５０は、要求吸入空気流量ＧａＲに基づいて、回生デューティ比と吸気バイパス弁３６の開度（閉じ量）とを算出する（ステップ３０６）。ＥＣＵ５０は、この算出のために、図８に示す関係と類似する関係を有するマップを参照する。より具体的には、本ステップ３０６において参照するマップは、ＷＧＶ開度Ｘを前提として設定されているという点において、全開開度を前提として設定されている図８に示す関係を有するマップと相違している。

次に、ＥＣＵ５０は、スロットル弁４０の要求スロットル開度ＴＡＲ’を算出する（ステップ３０８）。本ステップ３０８の処理における要求スロットル開度ＴＡＲ’の算出は、ステップ３０６にて算出された回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度で回生を行ったとした場合に想定される差分ΔＰｂを解消するために必要とされるスロットル弁４０の開度を算出することに相当する。ＥＣＵ５０は、回生強化を伴う場合の要求スロットル開度ＴＡＲ’を算出するために、要求吸気マニホールド圧ＰｂＲ、回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度に基づいて要求スロットル開度ＴＡＲ’を予め定めたマップ（図示省略）を記憶している。本ステップ３０８では、そのようなマップを参照して、回生強化要求があるときの要求スロットル開度ＴＡＲ’が算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、回生強化要求があるときのための回生処理を実行する（ステップ３１０）。ここでいう回生処理には、具体的には、ステップ３０６にて算出された回生デューティ比が得られるようにインバータ２６を制御すること、ステップ３０６にて算出された開度となるように吸気バイパス弁３６を制御すること、および、ステップ３０８にて算出された要求スロットル開度ＴＡＲ’となるようにスロットル弁４０を制御することに加え、ステップ３０２にて読み出されたＷＧＶ開度ＸとなるようにＷＧＶ４８を制御することが含まれる。ＥＣＵ５０は、ステップ３１０の処理を実行した後にはステップ２１０に進む。

以上説明した図１０に示すルーチンによれば、回生強化要求を伴う回生実行要求が出された場合には、ＷＧＶ４８をＷＧＶ開度Ｘになるように閉じる処理を含む回生処理が実行される。この回生処理では、ＷＧＶ４８をＷＧＶ開度Ｘになるように閉じることに起因して吸入空気流量Ｇａの増加が生じないようにＭＧ２４ｂに付与する発電負荷が増やされる。そして、ステップ３０６の処理に従って限界圧Ｐ２Ｌを考慮して算出される回生デューティ比および吸気バイパス弁３６の開度が用いられるので、この回生処理においても、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないように配慮されている。このため、オイルシール部２２ｅからターボコンプレッサ２２ａ側へのオイル漏れを抑制しつつ、エネルギ回生により回収される電力を高めることが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、電動過給機２４を利用するエネルギ回生を行う場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないように、吸気バイパス弁３６の開度と回生デューティ比（ＭＧ２４ｂの発電負荷）の双方を制御することとしている。しかしながら、本発明における回生は、以下に図１１および図１２を参照して説明するそれぞれの例のように、吸気バイパス弁の開度とモータジェネレータの発電負荷のうちの何れか一方のみを制御するものであってもよい。なお、図１１および図１２を参照する以下の例のそれぞれは、実施の形態１の図５に示すルーチンを基礎としているが、これに代え、実施の形態２の図１０に示すルーチンを基礎としてもよい。

図１１は、制御対象を吸気バイパス弁３６の開度とする例において、回生を実施するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図１１に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、ステップ２０２において限界圧Ｐ２Ｌを算出した後に、要求吸入空気流量ＧａＲに基づいて、吸気バイパス弁３６の開度（閉じ量）を算出する（ステップ４００）。ＥＣＵ５０は、この算出のために、図８に示す関係と類似する関係を有するマップを参照する。より具体的には、本ステップ４００において参照するマップの設定は、図８に示す関係から領域Ｃを削除したものに相当する。なお、この例では、吸入空気流量Ｇａが領域Ｂの境界である空気流量Ｇａ２よりも多い場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回ることを回避するために回生は実行されないものとする。

次に、ＥＣＵ５０は、要求吸気マニホールド圧ＰｂＲおよび吸気バイパス弁３６の開度に基づいて要求スロットル開度ＴＡＲを予め定めたマップ（図示省略）を参照して、要求スロットル開度ＴＡＲを算出する（ステップ４０２）。次いで、ＥＣＵ５０は、ステップ４００にて算出された開度となるように吸気バイパス弁３６を制御し、かつ、ステップ４０２にて算出された要求スロットル開度ＴＡＲとなるようにスロットル弁４０を制御することにより、回生処理を実行する（ステップ４０４）。

また、図１１に示すルーチンでは、ステップ２１０の判定が不成立となった場合には、ＥＣＵ５０は、吸気バイパス弁３６の開度を所定量だけ開くとともに、この吸気バイパス弁３６の開度の変更に伴って吸入空気流量Ｇａの変化が生じないようにスロットル弁４０の開度を調整する（ステップ４０６）。

図１２は、制御対象を回生デューティ比（ＭＧ２４ｂに付与する発電負荷）とする例において、回生を実施するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図１２に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、ステップ２０２において限界圧Ｐ２Ｌを算出した後に、要求吸入空気流量ＧａＲに基づいて、回生デューティ比を算出する（ステップ５００）。ＥＣＵ５０は、この算出のために、図８に示す関係と類似する関係を有するマップを参照する。より具体的には、本ステップ５００において参照するマップの設定は、図８に示す関係から領域Ｂを削除し、領域Ａに続く領域として領域Ｃが備えられたものに相当する。なお、この例では、吸入空気流量Ｇａが領域Ｃの高吸入空気流量側の境界よりも多い場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回ることを回避するために回生は実行されないものとする。

次に、ＥＣＵ５０は、要求吸気マニホールド圧ＰｂＲおよび回生デューティ比に基づいて要求スロットル開度ＴＡＲを予め定めたマップ（図示省略）を参照して、要求スロットル開度ＴＡＲを算出する（ステップ５０２）。次いで、ＥＣＵ５０は、ステップ５００にて算出された回生デューティ比が得られるようにインバータ２６を制御し、かつ、ステップ４０２にて算出された要求スロットル開度ＴＡＲとなるようにスロットル弁４０を制御することにより、回生処理を実行する（ステップ５０４）。

また、図１２に示すルーチンでは、ステップ２１０の判定が不成立となった場合には、ＥＣＵ５０は、回生デューティ比を所定量だけ下げるとともに、この回生デューティ比の変更に伴って吸入空気流量Ｇａの変化が生じないようにスロットル弁４０の開度を調整する（ステップ５０６）。

また、上述した実施の形態１および２においては、電動過給機２４を利用するエネルギ回生を行う場合には、吸気圧Ｐ２が限界圧Ｐ２Ｌを下回らないようにＭＧ２４ｂの発電負荷および吸気バイパス弁３６の開度を設定することとしている。上述のように、限界圧Ｐ２Ｌは、限界Ｐ３Ｌに基づいて算出されるため、このように限界圧Ｐ２Ｌに基づいてＭＧ２４ｂの発電負荷等を設定することは、結果的には、吸気圧Ｐ３が限界圧Ｐ３Ｌを下回らないようにＭＧ２４ｂの発電負荷等を設定することに相当するといえる。しかしながら、本発明における回生実行時の吸気バイパス弁の開度とモータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方の制御は、これらの制御パラメータの制御目標値が図８に示すように吸気圧Ｐ２との関係で定められた上記の例に代え、吸気圧Ｐ３との関係で制御目標値を定めて実行されるものであってもよい。具体的には、例えば、要求吸入空気流量ＧａＲと、ターボ回転速度Ｎｔと、吸気圧Ｐ３との関係で吸気バイパス弁３６の開度とＭＧ２４ｂの発電負荷のうちの少なくとも一方の制御目標値を定めたマップをＥＣＵ５０に記憶させておく。そのうえで、そのようなマップを参照することによって、要求吸入空気流量ＧａＲとターボ回転速度Ｎｔと吸気圧Ｐ３とに基づいて、吸気バイパス弁３６の開度とＭＧ２４ｂの発電負荷のうちの少なくとも一方が設定され、吸気圧Ｐ３が限界圧Ｐ３Ｌを下回らないように、吸気バイパス弁３６の開度とＭＧ２４ｂの発電負荷のうちの少なくとも一方が制御されるようになっていてもよい。ただし、本発明の制御に用いられる制御パラメータは、上述のように、吸気バイパス弁の開度およびモータジェネレータの発電負荷の少なくとも一方であり、当該制御パラメータの制御量の変更は、吸気圧Ｐ２に対して直接的に影響する。したがって、当該制御パラメータの制御は、実施の形態１および２のように吸気圧Ｐ３ではなく吸気圧Ｐ２と関連付けて実施される方が、より精度の高い吸気圧力の制御を実現できるようになる。

また、上述した実施の形態１および２、ならびに上述の変形例においては、オイルシール部２２ｅからターボコンプレッサ２２ａ側へのオイル漏れが生じない条件を満たす「第１特定圧力値」および「第２特定圧力値」として「限界圧Ｐ３Ｌ」および「限界圧Ｐ２Ｌ」をそれぞれ用いる例について説明を行った。しかしながら、本発明における「第１特定圧力値」は、上記条件を満たす圧力値であれば、当該条件を満たす第１吸気圧力の下限値に相当する限界圧Ｐ３Ｌに限らず、例えば、限界圧Ｐ３Ｌよりも高い任意の圧力値であってもよい。このことは、「第２特定圧力値」についても同様である。

また、回生強化を行う場合に用いられる機構であってタービンが回収する排気エネルギの量を調整する排気エネルギ調整機構には、ウェイストゲート以外にも、例えば、ターボ過給機に組み合わされる可変ノズル機構が該当する。可変ノズル機構を用いて回生強化を行う場合には、タービンが回収する排気エネルギの量を増やすために可変ノズルが閉じられることになる。

また、上述した実施の形態１等においては、回生の実施に伴う吸入空気流量Ｇａの変化（エンジントルクの変化）を抑制するための吸入空気流量の調整をスロットル弁４０を用いて行うようにしている。しかしながら、このような吸入空気流量の調整に用いることのできる吸入空気流量調整手段には、スロットル弁だけでなく、例えば、吸気弁の開弁特性（作用角、リフト量、開き時期および閉じ時期のうちの少なくとも１つ）を変更可能とする可変動弁機構も含まれる。

１０ 内燃機関
１４ 吸気通路
１６ 排気通路
２０ エアフローメータ
２２ ターボ過給機
２２ａ ターボコンプレッサ
２２ｂ タービン
２２ｃ 連結軸
２２ｄ ターボ回転速度センサ
２２ｅ オイルシール部
２４ 電動過給機
２４ａ 電動コンプレッサ
２４ｂ モータジェネレータ（ＭＧ）
２４ｄ 電動コンプレッサ回転速度センサ
２６ インバータ
２８ バッテリ
３０ オルタネータ
３２ ＳＯＣセンサ
３４ 吸気バイパス通路
３６ 吸気バイパス弁
４０ スロットル弁
４２ 吸気圧力センサ
４４ 吸気圧力センサ
４６ 排気バイパス通路
４８ ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５２ クランク角センサ
５４ アクセルポジションセンサ

Claims (5)

1. 気筒に吸入される吸気が流れる吸気通路と、
   前記気筒からの排気が流れる排気通路と、
   前記吸気通路に設けられ、前記気筒に吸入される空気の吸入空気流量を調整する吸入空気流量調整手段と、
   前記排気通路に配置されたタービンと、前記吸気通路に配置されたターボコンプレッサと、前記タービンと前記ターボコンプレッサとを連結する連結軸と、前記ターボコンプレッサのインペラの背面側の部位において前記連結軸上に設けられたオイルシール部と、を有するターボ過給機と、
   前記ターボコンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に配置された電動コンプレッサと、前記電動コンプレッサの駆動源であるとともに回生が行われる場合には発電機として機能するモータジェネレータと、を有する電動過給機と、
   前記電動コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と、前記電動コンプレッサよりも下流側であって前記ターボコンプレッサよりも上流側の前記吸気通路とを接続する吸気バイパス通路と、
   前記吸気バイパス通路を開閉する吸気バイパス弁と、
   を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記制御装置は、吸入空気流量、前記吸気バイパス弁の開度および前記モータジェネレータの発電負荷を制御することで、前記電動過給機による回生処理を実行する回生処理部を含み、
   前記回生処理部は、前記回生処理の実行時に、前記内燃機関の要求吸入空気流量と、前記ターボ過給機の回転速度と、前記ターボコンプレッサの出口の吸気圧力である第１吸気圧力の圧力値であって前記オイルシール部から前記ターボコンプレッサ側へのオイル漏れが生じない条件を満たす第１特定圧力値と、に基づいて、前記吸気バイパス弁の開度と前記モータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記電動コンプレッサの下流かつ前記ターボコンプレッサの上流の吸気圧力である第２吸気圧力を取得する第２吸気圧力取得手段をさらに備え、
   前記回生処理部は、前記第１特定圧力値と、前記内燃機関の吸入空気流量と、前記ターボ過給機の回転速度とに基づいて前記第２吸気圧力の圧力値であって前記オイル漏れが生じない条件を満たす第２特定圧力値を算出し、算出した前記第２特定圧力値を前記第２吸気圧力が下回らないように、前記要求吸入空気流量と前記第２吸気圧力とに基づいて前記吸気バイパス弁の開度と前記モータジェネレータの発電負荷のうちの少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記回生処理部は、前記発電負荷を所定の制御範囲内の最大値とし、かつ前記吸気バイパス弁を全閉とした状態で前記第２吸気圧力が前記第２特定圧力値になるときの第１吸入空気流量よりも前記要求吸入空気流量が多い場合に、前記要求吸入空気流量が前記第１吸入空気流量よりも少ない場合と比べて前記吸気バイパス弁の開度を大きくし、もしくは前記発電負荷を低くすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記回生処理部は、前記要求吸入空気流量が前記第１吸入空気流量よりも多い場合には、前記要求吸入空気流量が多いほど、前記吸気バイパス弁の開度を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記回生処理部は、前記発電負荷を前記制御範囲内の最大値とし、かつ前記吸気バイパス弁を全開とした状態で前記第２吸気圧力が前記第２特定圧力値になるときの第２吸入空気流量よりも前記要求吸入空気流量が多い場合には、前記要求吸入空気流量が多いほど前記発電負荷を低くすることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

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