WO2008075593A1

WO2008075593A1 - 内燃機関の過給制御システム

Info

Publication number: WO2008075593A1
Application number: PCT/JP2007/073923
Authority: WO
Inventors: Osamu Igarashi; Masakazu Tabata
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2008-06-26
Also published as: US8051661B2; US20100326407A1; CN101563532A; EP2101050A4; CN101563532B; EP2101050B1; JP4760914B2; EP2101050A1; JPWO2008075593A1

Abstract

　この発明は、VN等の機構と、アシスト力を発生する電動機とを併用する過給制御システムに関し電動機によるアシストを停止させる際に過給機の円滑な動作を維持することを目的とする。低回転領域で加速要求が生じたら、過給機の状態が目標状態に達するまで（時刻t1）、VNをオープン制御しつつ（図２（Ｄ））、十分なアシスト力が生ずるように電動機をフィードバック制御する（図２（Ａ）及び図２（Ｂ））。時刻t1に、電動機の制御をオープン制御に、VNの制御をフィードバック制御に、それぞれ切り換える。時刻t2まで、目標状態を維持するうえで必要な補完トルクが発生するように、電動機のオープン制御を継続する。時刻t2以後はVNのフィードバック制御のみで目標状態を維持する。

Description

明細書

内燃機関の過給制御システム

技術分野

[0001] この発明は、内燃機関の過給制御システムに係り、特に、電動アシスト機能を備え、車載用内燃機関の過給状態を制御するシステムとして好適な過給制御システムに関する。

背景技術

[0002] 従来、日本特開 2003— 239755号公報に開示されるように、電動アシスト機能を備えた内燃機関の過給機 (ターボチャージャ）が知られている。上記従来の過給機は、更に、タービンを流れる排気ガスの流速を変化させる可動ノズル (VN)を備えている

[0003] ターボチャージャを備える内燃機関においては、低回転領域において、所謂ターボラグの問題が生ずる。上記従来の過給機によれば、低回転領域において、過給機の回転を電動機でアシストすることにより、ターボラグの発生を抑制することができる。また、この過給機によれば、低回転領域において、 VNを閉じることによつてもターボラグの発生を抑制することが可能である。

[0004] 上記従来の過給機を備えるシステムは、具体的には、内燃機関の加速要求が生じた際に、目標過給圧に対して実過給圧が十分に低い間は、電動機によるアシストを併用しつつ VNをフィードバック制御することで過給を行う。その後、実過給圧が目標過給圧に近づくと、電動機によるアシストを停止して、 VNのフィードバック制御だけで目標過給圧の実現を図る。このような動作によれば、電動機による消費電力を抑制しつつ、効果的にターボラグを抑制することができる。

[0005] 特許文献 1 :日本特開 2003— 239755号公報

特許文献 2 :日本特開平 5— 280365号公報

特許文献 3 :日本特開平 5— 280363号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0006] しかしながら、上述した従来のシステムでは、実過給圧が目標過給圧に近づいた時点で、電動機によるアシスト力が突然消滅する事態が生ずる。電動機によるアシスト力が突然消滅すれば、過給機の回転が一時的に落ち込み、その落ち込みを解消するべく VN開度は、過度にフィードバック制御される。このため、上記従来のシステムでは、電動機によるアシストが消滅する直後において、過給圧の落ち込み、並びに VN 開度のハンチングが生じ易い。

[0007] 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、過給機の回転に変換される排気エネルギの比率を変化させる VN等の機構と、アシスト力を発生する電動機とを併用するシステムにおいて、電動機によるアシストを停止させる際に過給機の円滑な動作を維持することのできる内燃機関の過給制御システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 第 1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の過給制御システムであつて、

内燃機関の排気エネルギを利用して吸気を過給する過給機と、

前記過給機の回転をアシストする電動機と、

過給機の回転に変換される排気エネルギの比率を変化させる駆動比率可変機構と前記過給機の状態値が、目標過給状態に対応する目標値またはその近傍値にまで上昇してくる切換時点まで、前記駆動比率可変機構を既定パターンで制御しつつ、前記目標過給状態の実現を目標として前記電動機を制御するアシスト制御手段と前記切換時点の後、所定期間に渡って、前記目標過給状態の実現を目標として前記駆動比率可変機構を制御しつつ、前記目標過給状態を実現するのに必要な補完トルクの発生、又は、前記過給機の回転数の維持を目標として前記電動機を制御する補完制御手段と、

排気エネルギが、前記電動機によるアシストなしに前記目標過給状態を実現するのに足る値に達した後に、前記電動機への電力供給を停止しつつ、前記目標過給状態の実現を目標として前記駆動比率可変機構を制御する非アシスト制御手段と、を備えることを特徴とする。

[0009] また、第 2の発明は、第 1の発明において、

前記状態値を検知する状態値検知手段を備え、

前記アシスト制御手段は、前記状態値が前記目標値と一致するように前記電動機をフィードバック制御する手段を含み、

前記補完制御手段は、前記状態値が前記目標値と一致するように前記駆動比率可変機構をフィードバック制御する手段と、前記補完トルクを発生させるものとして予め定められたパターンで前記電動機を制御する手段とを含み、

前記非アシスト制御手段は、前記状態値が前記目標値と一致するように前記駆動比率可変機構をフィードバック制御する手段を含むことを特徴とする。

[0010] また、第 3の発明は、第 1又は第 2の発明において、前記補完制御手段は、前記電動機が発するアシスト力が、前記所定期間の終了時点でゼロになるように、前記電動機に対する指令を予め定められたパターンで減少させる手段を含むことを特徴とする

[0011] また、第 4の発明は、第 1乃至第 3の発明の何れかにおいて、

内燃機関を流れるガス量を検出するガス量検出手段、及び前記過給機による過給圧の上昇速度を検出する過給圧上昇速度検出手段の少なくとも一方と、

前記切換時点及び前記所定期間の少なくとも一方を、前記ガス量および前記上昇速度の少なくとも一方に基づいて設定するアシスト変数設定手段と、

を備えることを特徴とする。

[0012] また、第 5の発明は、第 1乃至第 4の発明の何れかにおいて、

前記駆動比率可変機構の制御が、前記既定パターンによる制御から、前記目標過給状態の実現を目標とした制御に切り替わる際の制御変数初期値を、前記ガス量および前記上昇速度の少なくとも一方に基づいて設定する制御変数初期値設定手段と、を備えることを特徴とする。

[0013] また、第 6の発明は、第 1乃至第 5の発明の何れかにおいて、

前記切換時点におけるガス量が判定値を超えている場合、或いは前記切換時点における過給圧の上昇速度が判定値を超えている場合に、当該切換時点の直後に、前記補完制御手段による制御を禁止して、前記非アシスト制御手段による制御を開始させる制御内容切換手段と、

を備えることを特徴とする。

[0014] また、第 7の発明は、第 1乃至第 5の発明の何れかにおいて、

前記切換時点は、内燃機関を流れるガス量、或いは過給圧の上昇速度が最小要求量を超える状況が形成された時点で判定され、

前記最小要求量は、前記補完制御手段による制御の終了時点に、前記電動機によるアシストなしに前記目標過給状態を実現するのに足る排気エネルギを発生させるために、前記切換時点において確保されている必要のある前記ガス量又は前記上昇速度の最小値であることを特徴とする。

[0015] また、第 8の発明は、内燃機関の過給制御システムであって、

前記過給機の回転をアシストする電動機と、

過給機の回転に変換される排気エネルギの比率を変化させる駆動比率可変機構と前記過給機の状態値が、目標過給状態に対応する目標値またはその近傍値にまで上昇してくる切換時点まで、前記駆動比率可変機構を既定パターンで制御しつつ、前記目標過給状態の実現を目標として前記電動機を制御するアシスト制御手段と前記切換時点の後に、前記電動機への電力供給を停止しつつ、前記目標過給状態の実現を目標として前記駆動比率可変機構を制御する非アシスト制御手段と、内燃機関を流れるガス量を検出するガス量検出手段、及び前記過給機による過給圧の上昇速度を検出する過給圧上昇速度検出手段の少なくとも一方と、

前記駆動比率可変機構の制御が、前記既定パターンによる制御から、前記目標過給状態の実現を目標とした制御に切り替わる際の制御変数初期値を、前記ガス量および前記上昇速度の少なくとも一方に基づいて設定する制御変数初期値設定手段と、

を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0016] 第 1の発明によれば、切換時点までは、目標過給状態の実現を目標として電動機が制御される。この際、駆動比率可変機構は既定パターンで制御され、両者の制御の結果として目標過給状態の実現が図られる。切換時点に達した後、所定期間は、駆動比率可変機構が目標過給状態の実現を目標として制御され、かつ、電動機が、補完トルクの発生、又は、過給機の回転数の維持を目標として制御される。この際、排気エネルギが不十分であっても、電動機がトルクを補完するため過給機の回転に落ち込みは生じない。排気エネルギが十分に立ち上がると、電動機への電力供給が停止され、駆動比率可変機構の制御のみで目標過給状態の実現が図られる。この段階では、駆動比率可変機構の状態変化に対して過給機の回転数が感度良く応答するため、電動機のアシストが停止されても、過給機の円滑な動作が損なわれることがない。

[0017] 第 2の発明によれば、切換時点までは、過給機の状態値が目標値と一致するように電動機がフィードバック制御される。この際、駆動比率可変機構は既定パターンで制御されるため、双方の制御の干渉を避けることができる。また、切換時点の後、所定期間は、過給機の状態値が目標値と一致するように駆動比率可変機構がフィードバック制御される。この時点では、電動機が予め定められたパターンで制御されるため、やはり双方の制御の干渉は避けることができる。排気エネルギが十分に立ち上がつた後は、電動機の制御が停止されるため、双方の制御の干渉は生じない。このため、本発明によれば、過給機の円滑な動作を損なうことなぐ制御の切り換えを進めることができる。

[0018] 第 3の発明によれば、切換時点の後に、所定期間に渡って、電動機が発するアシストカ、つまり、補完トルクをゼロにまで減少させることができる。排気エネルギは、切換時点の後、時間の経過に伴って増大する。その結果、電動機が発生するべき補完トルクは徐々に小さくなる。本発明によれば、電動機によるアシスト力をスムーズに減少させることにより、目標の過給状態で過給機を円滑に動作させつつ、制御の切り換えを進めることができる。

[0019] 第 4の発明によれば、切換時点及び所定期間の少なくとも一方を、ガス量および過給圧の上昇速度の少なくとも一方に基づいて設定することができる。ガス量および過給圧の上昇速度は、排気エネルギの大きさと相関を有しており、ガス量が多いほど、或いは、過給圧の上昇速度が速いほど、電動機によるアシストを早期に消滅させ得る、つまり、切換時点を速く設定し得る、或いは所定期間を短く設定し得ると判断できる。本発明によれば、その傾向に従って切換時点および所定期間の少なくとも一方を設定することにより、電動機による電力消費量を削減することができる。

[0020] 第 5の発明によれば、駆動比率可変機構の制御を既定パターンによる制御から、目標過給状態の実現を目標とした制御に切り換える際の制御変数初期値を、ガス量および過給圧の上昇速度の少なくとも一方に基づいて設定することができる。ガス量および過給圧の上昇速度は、排気エネルギの大きさと相関を有しており、ガス量が多いほど、或いは、過給圧の上昇速度が速いほど、目標の過給状態を実現するのに必要な排気エネルギが小さいと判断できる。本発明によれば、その傾向に従って駆動比率可変機構の制御変数初期値を設定することができるため、制御の切り換え直後から、排気エネルギを過不足なく過給機の駆動力として利用することができる。

[0021] 第 6の発明によれば、切換時点において、ガス量が判定値を超えている、或いは過給圧の上昇速度が判定値を超えてレ、ると判断される場合は、電動機に補完トルクを発生させる期間を省略して、切換時点の直後に電動機によるアシストを停止させることができる。このような状況下では、切換時点の段階で十分に排気エネルギが立ち上がっているため、電動機のアシストを即座に停止させても、以後、駆動比率可変機構を適切に制御することで、目標の過給状態を実現することができる。本発明によれば、そのような状況下で無駄な電力消費が生ずるのを有効に防ぐことができる。

[0022] 第 7の発明によれば、ガス量、又は過給圧の上昇速度が最小要求量に達した段階で切換時点の到来が判定される。切換時点の到来が、その段階で判定されると、電動機によるアシストを必要最小限に抑えつつ、排気エネルギだけで目標過給状態を実現する状態を速やかに作り出すことができる。このため、本発明によれば、消費電力を十分に抑えながら、内燃機関に対して優れた応答性を付与することができる。

[0023] 第 8の発明によれば、切換時点までは、目標過給状態の実現を目標として電動機が制御される。この際、駆動比率可変機構は既定パターンで制御され、両者の制御の結果として目標過給状態の実現が図られる。切換時点に達した後、電動機への電力供給が停止され、駆動比率可変機構の制御のみで目標過給状態の実現が図られる。排気エネルギが十分に立ち上がった段階で切換時点の到来が判定される場合は、この段階で、駆動比率可変機構の状態変化に対して過給機の回転数が感度良く応答するため、電動機のアシストが停止されても、過給機の円滑な動作が損なわれることがない。また、本発明によれば、切換時点の前後で、駆動比率可変機構の制御が、既定パターンによる制御から目標過給状態の実現を目標とした制御に切り換えられる際の制御変数初期値が、ガス量および過給圧の上昇速度の少なくとも一方に基づいて設定される。ガス量および過給圧の上昇速度は、排気エネルギの大きさと相関を有しており、ガス量が多いほど、或いは、過給圧の上昇速度が速いほど、目標の過給状態を実現するのに必要な排気エネルギが小さいと判断できる。本発明によれば、その傾向に従って駆動比率可変機構の制御変数初期値を設定することができるため、制御の切り換え直後から、排気エネルギを過不足なく過給機の駆動力として禾 IJ用することカでさる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明の実施の形態 1の構成を説明するための図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1において実行される特徴的な動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。

[図 3]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。

[図 4]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。

[図 5]本発明の実施の形態 3において実行されるルーチンのフローチャートである。

[図 6]本発明の実施の形態 4において実行されるルーチンのフローチャートである。 [図 7]本発明の実施の形態 5において実行されるルーチンのフローチャートである。符号の説明

[0025] 10 内燃機関

22 過給機

28 電動機

38 可動弁 (VN)

Nt 過給機回転数

NtO 目標回転数

発明を実施するための最良の形態

[0026] 実施の形態 1.

[実施の形態 1の構成]

図 1は、本発明の実施の形態 1の構成を説明するための図である。図 1に示すシステムは、内燃機関 10を備えている。内燃機関 10には、吸気通路 12と排気通路 14が連通している。吸気通路 12には、電子制御式のスロットル弁 16が配置されている。スロットル弁 16の開度は、スロットル開度センサ 18により検知することができる。また、吸気通路 12には、その内部の圧力を検知するための圧力センサ 19が配置されている

[0027] スロットル弁 16の上流側には、インタークーラ 20を介して、過給機（ターボチャージャ） 22のコンプレッサ 24が連通している。コンプレッサ 24の上流側は、エアフィルタ 2 6を介して大気に連通して!/、る。

[0028] 過給機 22は、上述したコンプレッサ 24と共に、電動機 28及びタービン 30を備えている。コンプレッサ 24、電動機 28及びタービン 30は、一体化された回転軸を有している。このため、コンプレッサ 24には、電動機 28及びタービン 30のそれぞれから、駆動力を与えることができる。

[0029] 電動機 28には、コントローラ 32が接続されている。電動機 28は、過給機 22の実回転数 Ntに応じた信号を発生する機能を有しており、その信号をコントローラ 32に供給する。コントローラ 32には、バッテリ 34から電力が供給されている。コントローラ 32は、外部から与えられる指令を受けて、実回転数 Ntが、その指令に応じた値に近づくように電動機 28に供給する電力をフィードバック制御する。

[0030] タービン 30は、その上流側において内燃機関 10の排気ポートに連通していると共に、その下流側において、排気浄化触媒 36に連通している。タービン 30は、排気ガスのェネルギを過給機 22の回転に変換するための機構である。タービン 30の内部には、排気ガスの流路面積を変化させるための可動弁 (VN) 38が組み込まれている。 VN38は、外部からの指令を受けて開度を変化させることができる。 VN開度が小さいほど、排気ガスの流路が絞られることから、過給機 22の回転に変換される排気エネルギの比率が高くなる。このため、過給機 22は、 VN38が閉じられるほど、高回転領域で作動し易い状態となる。

[0031] 内燃機関 10には、機関回転数 Neを検知するための回転数センサ 40が組み込まれている。回転数センサ 40の出力は、スロットル開度センサ 18や圧力センサ 19の出力と共に、 ECU (Electronic Control Unit)50に供給されている。 ECU50は、本実施形態のシステムを制御するためのユニットである。 ECU50は、コントローラ 32と同様に、電動機 28の機能を利用して過給機の実回転数 Ntを検知することができる。このため、 E CU50は、電動機 28及び VN38のそれぞれを対象として、実回転数 Ntを目標回転数 NtOに一致させるためのフィードバック制御を実行することができる。

[0032] ECU50による電動機 38のフィードバック制御は、具体的には、以下の処理により実現される。

1.過給機 22の実回転数 Ntを検知する。

2.検知した実回転数 Ntに基づいて、実回転数 Ntを目標回転数 NtOに近づけるための指令を設定する。

3.設定した指令をコントローラ 32に供給する。

[0033] また、 ECU50による VN38のフィードバック制御は、具体的には、以下の処理により実現される。

1.過給機 22の実回転数 Ntを検知する。

2.検知した実回転数 Ntと目標回転数 NtOとの差に基づいて、比例 ·積分 ·微分制御（

PID制御）の手法により VN38に与えるべき開度変化量を設定する（この点は、後により詳しく説明する)。

3.設定した開度変化量が生ずるように VN38を駆動する。

[0034] 本実施形態において、 ECU50は、電動機 28及び VN38のそれぞれを、オープン制御することもできる。すなわち、 ECU50は、コントローラ 32に対する指令、並びに VN3 8に対する指令を、過給機 22の実回転数 Ntに関わりなく設定することもできる。

[0035] コントローラ 32は、 ECU50がフィードバック制御を実行して!/、るかオープン制御を実行しているかに関わらず、常に、実回転数 Ntを ECU50からの指令に一致させるベく、電動機 28に対する電力をフィードバック制御する（この制御は、 ECU50の処理周期に対して 100倍程度の速さで実行される）。以下、 ECU50によるフィードバック制御と、コントローラ 32によるフィードバック制御との混同を避けるために、「フィードバック制御」及び「オープン制御」は、何れも ECU50の制御内容を指すものとして使用する。換言すると、コントローラ 32がフィードバック制御を実行していても、 ECU50がォープン制御を行って!/、る場合には、「電動機 28がオープン制御されて!/、る」と説明することとする。

[0036] [実施の形態 1の特徴]

過給機 22は、排気エネルギを利用してコンプレッサ 24を駆動することで吸入空気の過給を実現する。低回転領域では、排気エネルギが少ないことから、加速要求の発生後、過給圧が立ち上がるまでに遅延が生じ易い。本実施形態のシステムでは、このような状況下で電動機 28によるアシストを行うことにより、過給の応答性を高めること力 Sでさる。

[0037] また、本実施形態のシステムでは、低回転領域で VN開度を小さくすることにより、小さな排気エネルギで大きな過給圧を発生させるのに適した状況を作り出すことができる。他方、高回転領域では、 VN開度を大きくすることで、過給機の回転数 Ntが不必要に上昇するのを避けることが可能である。このため、本実施形態のシステムによれば、電動機 28及び VN38を適切に制御することにより、内燃機関 10の全運転領域にぉレ、て、良好な応答性を確保することが可能である。

[0038] より具体的には、本実施形態のシステムは、排気エネルギが十分に小さい低回転領域で加速の要求が生じた場合に、先ず、 VN38を所定の開度に固定し、過給機 22 の実回転数 Ntが目標回転数 NtOに達するように、電動機 28によるアシスト力を制御する。排気エネルギが十分に小さい領域では、 VN開度を如何に小さくしても、実回転数 Ntを目標回転数 NtOまで即座に上昇させることは困難である。本実施形態のシステムによれば、このような状況下で、電動機 28によるアシストを利用することにより、優れた立ち上がりを実現することができる。

[0039] 過給機 22の回転数 Ntが上昇すると、過給圧が上昇し、内燃機関 10を流れるガス量が増加する。このため、電動機 28によるアシストが開始されると、その後、タービン 30に供給される排気エネルギは急速に増大する。排気エネルギがある程度大きくなれば、電動機 28によるアシストなしに、 VN38の開度制御のみにより目標回転数 NtO が実現し得る状態になる。この状態に至ると、本実施形態のシステムは、電動機 28への給電を停止して、目標回転数 NtOを維持するための VN38の制御を開始する。

[0040] 電動機 28の作動には電力消費が伴う。このため、排気エネルギのみで目標回転数 NtOが維持できる状況下では、電動機 28によるアシストを停止することが望ましい。本実施形態のシステムによれば、その要求に応えることができ、不要な電力消費を発生させることなく、内燃機関 10に対して、優れた応答性を付与することが可能である。

[0041] ところで、上記の動作を実現するにあたっては、排気エネルギが増大する過程において、電動機 28によるアシスト力を消滅させる必要がある。し力もながら、アシスト力が消滅すれば、その消滅分だけ過給機 22に加わる駆動トルクは低下する。この駆動トルクの低下は、過給機 22の回転数 Ntを一時的に低下させる原因となり、更には、その後の VN制御のハンチングを誘発する原因ともなる。

[0042] VN開度の変化に対する過給機回転数 Ntの応答性は、排気エネルギが増大するに連れて良好となる。このため、排気エネルギが十分に大きくなるのを待って電動機 22 のアシスト力を消滅させることとすれば、駆動トルクの低下分を、 VN38の開度制御により瞬時に補って、過給機回転数 Ntの落ち込みを実質的に生じさせないことも可能である。し力もながら、このような設定の下では、電動機 28によるアシスト期間が必然的に長期化し、システムの電力消費量が増大し易い。従って、排気エネルギが十分に大きくなるのを待って電動機 22のアシストを停止する手法は、本実施形態において用いる手法として、必ずしも最適なものではなレ、。 [0043] 図 2は、本実施形態において実行される特徴的な動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。図 2に示す動作によれば、電動機 28によるアシストが開始された後に、できるだけ早期にそのアシスト力を消滅させながら、その消滅に伴う過給機回転数 Ntの落ち込みを阻止することが可能である。図 2において、時刻 t0は、低回転領域で加速要求が発生した時刻を表している。本実施形態のシステムでは、このような加速要求が生ずると、先ず、 ECU50による電動機 28のフィードバック制御と、 V N38のオープン制御が開始される。

[0044] 図 2 (A)中に実線で示す波形は、過給機回転数 Nt (つまり、電動機 28の回転数 Nm )を示す。また、図 2 (A)中に破線で示す波形は、コントローラ 32に対して ECU50力、ら与えられる指令（目標回転数 NtO)を示す。これらの波形が示すように、時刻 t0の後、 ECU50は、過給機回転数 Ntに対して十分に大きな目標回転数 NtOをコントローラ 3 2に指令する。より具体的には、 ECU50は、電動機 28からフィードバックされる実回転数 Nmに基づいて、電動機 28に最大トルクを発生させるための目標回転数 NtOを設定し、その目標回転数 NtOをコントローラ 32に供給する。

[0045] 図 2 (B)は、電動機 28が発するアシスト力を模式的に表した波形である。時刻 t0の後、コントローラ 32に対して上述したような目標回転数 NtOが与えられると、コントローラ 32は、電動機 28に対して、許容される最大限の電力を供給する。その結果、電動機 28は、時刻 t0の後、最大トルクを発生するように作動する。電動機 28がこのようなアシスト力を発生することにより、過給機回転数 Ntは、図 2 (A)に示すように、時刻 t0 の後、速やかな立ち上がりを示す。

[0046] 図 2 (C)は、時刻 t0後における排気エネルギの変化を模式的に示している。過給機

22の回転数 Ntが上昇すれば、過給圧が上昇し、ガス量は増加する。ガス量が増えれば排気エネルギも増大する。このため、時刻 t0の後、排気エネルギは、図 2 (C)に示すように時間の経過と共に増大する。

[0047] 図 2 (D)は、 VN38の開度を示す。図 2 (D)に示すように、 VN38は、時刻 t0の時点で所定の開度に固定され、以後、時刻 tlまでその開度を維持するようにオープン制御される。

[0048] 時刻 t0において加速要求が生じた直後は、排気エネルギが小さぐ VN開度を最小としても、電動機 38のアシストなしに目標回転数 NtOを実現することはできない。この段階で、過給機回転数 Ntを目標回転数 NtOまで上昇させる手法としては、例えば、電動機 28及び VN38の双方を、実回転数 Ntと目標回転数 NtOとの差に基づいてフィードバック制御することが考えられる。しかしながら、このような手法を用いた場合、電動機 28のフィードバック制御と、 VN38のフィードバック制御とが互いに干渉し合い、過給機 22の回転数 Ntが円滑に上昇しない事態が生じ得る。

[0049] これに対して、時刻 t0の後に、 VN38をオープン制御しつつ電動機 28をフィードバック制御すれば、 2つの制御の干渉を避けながら、過給機回転数 Ntを速やかに上昇させることが可能である。このため、本実施形態のシステムによれば、低回転領域で加速要求が生じた場合に、その直後から、過給機回転数 Ntを円滑に立ち上げることが可能である。

[0050] 図 2に示す時刻 tlは、目標過給機回転数 NtOを維持するためのアシスト力が、電動機 28の最大トルクとほぼ同じになる程度に、排気エネルギが増大してくるタイミングを示す。本実施形態では、便宜上、過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOの近傍に到達した時点で、そのタイミングが到来したと判断することとしている（図 2 (A)参照）。また、図 2に示す時刻 t2は、電動機 28によるアシスト力なしに、目標過給機回転数 NtOが維持できる程度に排気エネルギが増大してくるタイミングを示している。本実施形態では、便宜上、時刻 tlの後、所定時間が経過した時点で、そのタイミングが到来するあのとしている。

[0051] 本実施形態のシステムは、図 2 (B)に示すように、時刻 tlの後、時刻 t2にかけて、電動機 28のアシスト力を最大トルクからゼロになるまで徐々に減少させる。この動作を実現するために、 ECU50は、図 2 (A)に示すように、時刻 tlから時刻 t2にかけて、電動機 28のオープン制御を行う。

[0052] 具体的には、 ECU50は、時刻 tlから時刻 t2にかけて、コントローラ 32に供給する指令（目標回転数 NtO)を、既定の初期値から、最終的に収束させるべき目標回転数 Nt 0まで徐々に減少させる。図 2 (C)に示すように、排気エネルギは、時刻 tlの後も、時刻 t2にかけて上昇を続ける（時刻 tl後の過給圧の上昇による）。特に、本実施形態のシステムでは、時刻 tlが、内燃機関を流れるガス量 (或いは過給圧の上昇速度）が「最小要求量」を超える状況下で判定されるように条件設定がなされている。ここで、上記の「最小要求量」とは、電動機 28のオープン制御が終了する時点で、電動機 28によるアシストなしに目標過給回転数 NtOを維持するのに足る排気エネルギが発生して V、るために、そのオープン制御の開始時に確保されて!/、る必要のあるガス量（又は過給圧の上昇速度）の最小値である。このような条件設定がなされていることから、排気エネルギは、時刻 t2の時点で、電動機 28によるアシストなしに目標過給機回転数 NtO (最終的に収束させる回転数)を維持し得る値にまで到達する。

[0053] 換言すると、時刻 tlから時刻 t2の直前までは、 VN38を如何に制御しても、排気エネルギだけでは、最終的に実現するべき目標回転数 NtOを実現することができない。時刻 tlにおいて、オープン制御の初期値としてコントローラ 32に与えられる指令は、その時点の排気エネルギによって確保できる駆動力と、最終的な目標回転数 NtOを実現するために必要な駆動力との差を電動機 28に補完させるための値である。同様に、時刻 tlの後、時刻 t2まで、時々刻々 ECU50からコントローラ 32に与えられる指令は、最終的な目標回転数 NtOを実現するために必要な補完トルクを電動機 28に発生させるための値とされている。

[0054] ECU50は、時刻 tlから時刻 t2にかけて出力するべき指令のパターンを、予め記憶している。過給機回転数 Ntが目標過給機回転数 NtOに達すると、以後、 ECU50は、そのパターンに従ってコントローラ 32に供給する指令を変化させる。その結果、図 2 ( B)に示すように、電動機 28が発生するアシスト力は、時刻 tlの後、排気エネルギのみでは不足するトルクを適正に補いながら減少し、時刻 t2において消滅する。

[0055] 図 2 (D)に示すように、 ECU50は、時刻 tl力、ら VN38のフィードバック制御を開始する。つまり、本実施形態のシステムでは、時刻 tl〜時刻 t2にかけて、補完トルクを発生させるための電動機 28のオープン制御と、過給機回転数 Ntを目標回転数 NtOに一致させるための VN38のフィードバック制御とが同時に実行される。

[0056] 上述した通り、 VN38のフィードノック制御は、 PID制御の手法で行われる。具体的には、 ECU50は、時刻 t0において電動機 28によるアシストが開始されると、その後、過給機回転数 Ntと、最終的に実現するべき目標回転数 NtOとの差 Δ Νΐについて比例項 (Ρ項）、積分項 (I項)及び微分項 (D項）を算出し始める。更に、 ECU50は、それら Ρ 項、 I項、 D項を加算することによりフィードバック制御量を求める。時刻 tlにおいては、その時点で算出されていたフィードバック制御量に基づいて、フィードバック制御を開始するにあたっての VN38の初期開度が決定される。また、時刻 tl以後は、時々刻々算出されるフィードバック制御量に基づいて、 VN開度が制御される。

[0057] 時刻 tl〜時刻 t2の段階では、 VN38のフィードバック制御だけで、つまり、排気エネルギだけで目標回転数 NtOを実現することは困難である。これに対して、上記の処理によれば、その不足分を電動機 28の補完トルクで補うことができる。このため、上記の処理によれば、必要最小限の電力消費で、目標回転数 NtOを維持することが可能である。更に、上記の処理によれば、電動機 28の制御がオープン制御であるため、時亥 ijtl以前と同様に、電動機 28の制御と VN38の制御とが干渉するのを避けることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、この段階においても、過給機 28の円滑な動作を維持することができる。

[0058] 上述した通り、排気エネルギは、時刻 t2の時点で、電動機 28によるアシストなしに目標回転数 NtOを維持し得る値にまで増大する。このため、 ECU50は、時刻 t2において、電動機 28への通電を停止し、それ以後、 VN38のフィードバック制御のみを継続する。このような制御によれば、無駄な電力消費を伴うことなぐ過給機 22を所望の過給状態に維持することが可能である。以上説明した通り、図 2に示す動作によれば、電動機 28によるアシスト力を可能な限り早期に消滅させながら、過給機 22を所望の状態で円滑に作動させることができる。

[0059] [実施の形態 1における具体的処理]

図 3は、上記の動作を実現するために ECU50が実行するルーチンのフローチヤ一トである。図 3に示すルーチンでは、先ず、内燃機関 10の運転状態を把握するために必要な各種入力信号の処理が行われる（ステップ 100)。具体的には、スロットル開度 TAの変化速度 Δ ΤΑの演算、機関回転数 Neや機関負荷 KLの検出、過給機回転数 Ntの検出等が実行される。

[0060] 次に、電動機 28によるアシストの開始或いは継続条件が成立しているか否かが判別される（ステップ 102)。 ECU50は、アクセル開度の変化やスロットル開度に変化に基づいて、運転者による加速要求を検知することができる。また、機関回転数 Neや、過給機回転数 Ntに基づいて、所望の加速要求を実現するために電動機 28によるァシストが必要であるかを判断することができる。 ECU50は、アクセル開度や機関回転数 Neをパラメータとして、アシストの必要性を定めたマップを記憶している。本ステツプ 102では、そのマップに従って上記の判別がなされる。図 2に示した例によれば、時刻 t0以後、時刻 t2までの間、アシストの開始又は継続条件が成立しているとの判断がなされる。

[0061] 電動アシストの開始条件及び継続条件が何れも不成立であると判別された場合は、そのまま今回の処理サイクルが終了される。他方、それらの条件の成立が判別された場合は、次に、現在の運転状態に対応する目標過給機回転数 NtOが決定される（ステップ 104)。目標過給機回転数 NtOは、運転者がどのような運転状態を要求しているかに応じて決定されるべきパラメータである。運転者の要求する運転状態は、例えば、アクセル開度、機関回転数 Ne、目標スロットル開度などに基づいて推定することが可能である。従って、目標過給機回転数 NtOは、それらのパラメータに基づいて決定することが可能である。 ECU50は、それらのパラメータとの関係で目標過給機回転数 NtOを定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することで目標過給機回転数 NtOが決定される。

[0062] 図 2を参照して説明した通り、 ECU50は、電動機 28によるアシストの必要性を検知した後、過給機回転数 Ntが最終的な目標回転数 NtOに近づくまでは、電動機 28に最大トルクを発生させるベぐ過給機回転数 Ntに比して十分に大きな目標回転数 NtOを設定する。上記ステップ 104では、より具体的には、上記のマップを参照して、このような条件が満たされるように、目標回転数 NtOが設定される。

[0063] 次に、 VN38の開度が既定値に固定されるように、 VN38のオープン制御が開始される（ステップ 106)。 ECU50は、電動機 28によるアシストが開始された直後に、 VN3 8を固定しておく開度を記憶している。ここでは、その開度が実現されるように VN38 に対して指令が発せられる。

[0064] 次に、電動機 28によるアシストを開始又は継続させるための処理が実行される（ステツプ 108)。具体的には、上記ステップ 104において設定された目標回転数 NtOがコントローラ 32に供給される。その結果、電動機 28によるアシストが開始される。 [0065] 図 3に示すルーチンでは、次に、電動機 28によるアシストを停止させる条件、厳密には、フィードバック制御による最大トルクでのアシストを停止させるべき条件が成立したかが判断される（ステップ 110)。 ECU50は、上述した通り、最終的に実現するべき目標回転数 NtOを維持するためのアシスト力力電動機 28の最大トルクとほぼ同じになる程度に、排気エネルギが増大した際に上記条件の成立を判断する。本実施形態のシステムでは、過給機 22の実回転数 Ntが、最終的に実現するべき目標回転数 NtOに達した時点で、その条件の成立を認めることができる。このため、本ステップ 11 0では、具体的には、実回転数 Ntが、最終的な目標回転数 NtOに達したか否かが判断される。

[0066] 上記ステップ 110の条件が成立していないと判断された場合は、そのまま今回の処理サイクルが終了される。この場合、以後、最大トルクによるアシストが継続される。一方、上記ステップ 110の条件成立が認められた場合は、アシスト量を徐々に減少させるための電動機 28のオープン制御と、 VN38のフィードバック制御との開始が指令される（ステップ 112)。

[0067] ECU50は、オープン制御の開始後にコントローラ 32に供給する指令を決定する規則を記憶している。この規貝 IJによると、コントローラ 32に対する指令は、上記ステップ 110の条件が初めて成立した時点では（図 2における時刻 tl)、電動機 28に最大トノレクを発生させる値とされる。以後、その指令は、時間の経過と共に徐々に縮小され、所定時間が経過した時点で、最終的に実現するべき目標回転数 NtOとされる。この際、実回転数 Ntは最終的な目標回転数 NtOに制御されているため、上記所定時間が経過した時点で、電動機 28のアシスト力はゼロとなる。

[0068] ECU50は、また、上記ステップ 112の処理を受けて、 VN38のフィードバック制御を開始する。具体的には、実回転数 Ntと目標回転数 NtOとの差を検知し、その差が消滅するように VN開度を調整する制御を開始する。このフィードバック制御力電動機 28のオープン制御と共に実行されることにより、過給機 22の実回転数 Ntは、最終的に実現するべき目標回転数 NtOに、精度良く制御される。

[0069] 上記ステップ 110の条件が成立した後、電動機 28のオープン制御を継続するべき所定時間が経過すると（つまり、そのアシスト力がゼロとなる時点が到来すると）、 ECU 50は、電動機 28によるアシスト停止させる（ステップ 114)。具体的には、コントローラ 32に対して、電動機 32に対する電力供給を禁止する旨の指令を発する。この処理が実行されることにより、以後、本実施形態のシステムでは、 VN38のフィードバック制御のみで、目標回転数 NtOの維持が図られる。

[0070] 以上説明した通り、図 3に示すルーチンによれば、低回転領域で加速要求が生じた場合に、排気エネルギが立ち上がる前に、必要最小限のアシストを電動機 28によつて行うことができる。また、このルーチンによれば、排気エネルギの立ち上がりに合わせて電動機 28に補完トルクを発生させ、排気エネルギが十分に立ち上がった時点で電動機 28によるアシストを完全に停止させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、電動機 28による電力消費を十分に抑制しつつ、低回転領域における過給機 22の応答性を十分に改善することができる。

[0071] ところで、上述した実施の形態 1においては、過給機 22の状態を、過給機回転数 N tと目標回転数 NtOで制御することとしている力その制御の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、過給機 22の状態は、実過給圧と、目標過給圧とにより制御することとしてあよい。

[0072] また、上述した実施の形態 1においては、低回転領域で加速要求が生じた場合に、コントローラ 32に供給する目標過給機回転数 NtOを、十分に大きな値に固定することとして!/、るが（図 2 (A) )、この段階における制御の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、この段階では、過給機回転数 Ntが早期に目標過給機回転数 NtOに近づくように、電動機 28に大きなトルクを発生させることができればよぐこの要求が満たされる限り、どのように電動機 28を制卸することとしてもよい。

[0073] また、上述した実施の形態 1においては、 ECU50力コントローラ 32に対する指令を変化させることにより電動機 28を制御することとしている力その制御の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、 ECU50力電動機 28に対する供給電力を直接制御するものであってもよい。この場合、図 2に示す時刻 t0〜時刻 tlにかけて、 Nt 力 SNtOに近づくように電動機 28への供給電力をフィードバック制御し、時刻 tl〜時刻 t 2にかけてその供給電力を徐々に減少させ、時刻 t2において供給電力をゼロとすることにより、上述した実施の形態 1の場合と同様の動作を実現することが可能である。 [0074] また、上述した実施の形態 1にお!/、ては、過給機 22の実回転数 Ntが最終的な目標回転数 NtOに一致した後、常に、電動機 28のオープン制御を挟んで電動機 28によるアシストを完全に停止させることとしている力 S、電動機 28の制御手法は、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関 10の運転状態によっては、過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOに達した時点で、内燃機関 10を流れるガス量が十分に多量となっていることがある。排気エネルギは、ガス量が多いほど大きくなるため、このような状況下では、 Ntが NtOに達した時点で、既に VN38のフィードバック制御だけで目標過給機回転数 NtOが十分に維持できる事態も生じ得る。このため、実過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOに達した時点でガス量を検出し、そのガス量が十分に多量であれば、電動機 28のオープン制御を省略して、即座に電動機 28によるアシストを停止させることとしてあよ!/、。

[0075] 更に、上記の変形例において、電動機 28のオープン制御を実行するか否かを判断するパラメータは、過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOに一致した時点でのガス量に限られるものではない。すなわち、排気エネルギの大小は、内燃機関 10を流れるガス量の他、過給機 22の後段に生じている過給圧の上昇速度 Δ Pimによっても判断すること力 Sできる。このため、電動機 28のオープン制御を実行するか否かは、上記のガス量に代えて、過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOに一致した時点での過給圧の上昇速度 Δ Pimに基づレ、て判断することとしてもよ!/、。

[0076] 尚、上述した実施の形態 1においては、 VN38が前記第 1の発明における「駆動比率可変機構」に、図 2に示す時刻 tlが前記第 1の発明における「切換時点」に、過給機回転数 Ntが前記第 1の発明における「状態値」に、それぞれ相当している。また、ここでは、 ECU50力 S、ステップ 104〜108の処理を実行して図 2に示す時刻 t0〜時亥 ijt 1に示す動作を実現することにより前記第 1の発明における「アシスト制御手段」が実現されている。更に、ここでは、 ECU50力ステップ 112の処理を実行することで図 2 に示す時刻 tl〜時刻 t2に示す動作を実現することにより前記第 1の発明における「補完制御手段」が、ステップ 114の処理の後、 VN38のフィードバック制御を継続することにより前記第 1の発明における「非アシスト制御手段」が、それぞれ実現されている [0077] また、上述した実施の形態 1においては、電動機 28が過給機回転数 Ntに応じた信号を発することにより前記第 2の発明における「状態値検知手段」が実現されている。また、 ECU50力上記ステップ 108において、過給機回転数 Ntを目標回転数 NtOに近づけるようにコントローラ 23に対して指令を発することにより前記第 2の発明における「電動機をフィードバック制御する手段」が実現されている。更に、 ECU50力上記ステップ 112の後、 VN38をフィードバック制御し、かつ、電動機 28をオープン制御することにより前記第 2の発明における「前記状態値が前記目標値と一致するように前記駆動比率可変機構をフィードバック制御する手段」及び「前記補完トルクを発生させるものとして予め定められたパターンで前記電動機を制御する手段」が実現されている。

[0078] また、上述した実施の形態 1においては、 ECU50力上記ステップ 112の後、電動機 28の発生する補完トルクが徐々に小さくなるようにコントローラ 32に対する指令を減少させることにより前記第 3の発明における「前記電動機に対する指令を予め定められたパターンで減少させる手段」が実現されて!/、る。

[0079] 実施の形態 2.

[実施の形態 2の特徴]

次に、図 4を参照して本発明の実施の形態 2について説明する。本実施形態のシステムは、図 1に示す構成において、 ECU50に、後述する図 4に示すルーチンを実行させることにより実現すること力 Sできる。但し、本実施形態において、 ECU50は、圧力センサ 19の出力や、回転数センサ 40の出力に基づいて、内燃機関 10を流れるガス量 (吸入空気量 Ga)を算出することができるものとする。

[0080] 上述した実施の 1のシステムでは、補完トルクを発生させるために電動機 28をォープン制御する期間（図 2における時刻 tl〜時刻 t2の期間）、常に一定の時間とされる。し力、しな力、目標過給機回転数 Ntを維持するために電動機 28に補完トルクを発生させる必要がある期間は、内燃機関 10の運転状態に応じて変化する。より具体的には、その期間は、排気エネルギの立ち上がりが速い場合には通常時に比して短縮される。

[0081] 排気エネルギは、内燃機関 10を流れるガス量が多いほど多量となる。このため、電動機 28に補完トルクを発生させる期間は、内燃機関 10を流れるガス量が多量であるほど短くすること力 Sできる。そこで、本実施形態では、電動機 28によるアシストを停止させるにあたって、内燃機関 10の吸入空気量 Gaが多量であるほど、電動機 28をォープン制御する期間を短縮することとした。

[0082] [実施の形態 2における具体的処理]

図 4は、上記の機能を実現するためのルーチンのフローチャートである。図 4に示すルーチンは、ステップ 110とステップ 112との間にステップ 120が揷入されている点を除いて、図 3に示すルーチンと同様である。以下、両者に共通するステップについては、供給する符号を付してその説明を省略又は簡略する。

[0083] 図 4に示すルーチンでは、ステップ 110においてアシスト停止条件の成立が認められた場合に、吸入空気量 Gaに基づいて、電動アシストの停止タイミング、より具体的には、電動機 28による補完トルクをゼロとするタイミングが算出される（ステップ 120) 。過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOに達した後（図 2中、時刻 tl参照）、電動機 28によるアシストなしにその目標回転数 NtOが維持できる程度に排気エネルギが上昇してくるまでの時間 Tは、吸入空気量 Gaが多いほど短くなる。 ECU50は、上記の時間 Tを吸入空気量 Gaとの関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップに従つて、補完トルクを消滅させるタイミングが決定される。

[0084] 本実施形態において、 ECU50は、ステップ 112の処理が実行された後、上記ステツプ 120において決定されたタイミングにおいて補完トルクがゼロとなるように、コント口ーラ 32に供給する指令を徐々に減少させる。このため、上記の処理によれば、排気エネルギの立ち上がり速度に応じて、過不足のない適切な期間だけ電動機 28に補完トルクを発生させることができる。従って、本実施形態のシステムによれば、上述した実施の形態 1の場合と同様の応答性を過給機 22に与えつつ、電動機 28による消費電力を更に少なくすることができる。

[0085] ところで、上述した実施の形態 2では、電動機 28によるアシストの開始後における吸入空気量 Gaの多少に応じて、電動機 28に補完トルクを発生させる期間を変化させることとしている力 S、変化の対象は、これに限定されるものではない。すなわち、吸入空気量 Gaの多少に応じて、電動機 28のフィードバック制御を停止する時期（図 2における時刻 tl)を変化させることとしてもよい。

[0086] また、上述した実施の形態 2では、吸入空気量 Gaの多少に関わらず、常に同じ手法で VN38のフィードバック制御を開始することとしている力本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、 VN38のフィードバック制御には、吸入空気量 Gaの多少を反映させることとしてもよい。より具体的には、フィードバック制御の開始時における VN38の初期開度を、吸入空気量 Gaが多いほど大きくすることとしてもよい。このような処理によれば、 VN38のフィードバック制御の開始前後における過給機回転数 Nt の変動を、より小さく抑えること力 Sできる。

[0087] また、上述した実施の形態 2では、吸入空気量 Gaの多少に関わらず、常に、電動機

28のフィードバック制御の終了に続けて、電動機 28のオープン制御を実施することとしている力本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、電動機 28のフィードバック制御を終了する時点で、吸入空気量 Gaが十分に大きな値に上昇して!/、る場合には、電動機 28のオープン制御を省略して、即座に、 VN38のフィードノック制御だけで目標回転数 NtOの実現を図る状態に移行することとしてもよい。

[0088] 尚、上述した実施の形態 2においては、 ECU50が、圧力センサ 19及び回転数センサ 40の出力に基づいて吸入空気量 Gaを算出することにより前記第 4乃至第 6の発明における「ガス量検出手段」が実現されている。また、ここでは、 ECU50がステップ 12 0の処理を実行することにより前記第 4の発明における「アシスト変数設定手段」が実現されている。

[0089] また、上述した実施の形態 2においては、 VN38のフィードバック制御を開始する際の初期開度が前記第 5の発明における「制御変数初期値」に相当している。また、 EC U50に、吸入空気量 Ga又は過給圧の上昇速度に基づいてその初期開度を設定させることにより前記第 5の発明における「制御変数初期値設定手段」を実現することができる。

[0090] また、上述した実施の形態 2においては、電動機 28のフィードバック制御を終了するタイミングにおいて、吸入空気量 Gaが判定値を超えていた場合に、 ECU50に、電動機 28のオープン制御を省略させることにより前記第 6の発明における「制御内容切換手段」を実現することができる。 [0091] また、上述した実施の形態 2においては、 ECU50に、ステップ 104〜108の処理を実行させることにより前記第 8の発明における「アシスト制御手段」を、ステップ 110の条件成立後に即座に電動アシストを停止させ、かつ、 VN38のフィードバック制御を開始させることにより前記第 8の発明における「非アシスト制御手段」を、それぞれ実現すること力 Sできる。更に、 VN38のフィードバック制御を開始する際に、 ECU50に、吸入空気量 Gaに基づいて初期開度を設定させることにより前記第 8の発明における「制御変数初期値設定手段」を実現することができる。

[0092] 実施の形態 3.

[実施の形態 3の特徴]

次に、図 5を参照して本発明の実施の形態 3について説明する。本実施形態のシステムは、図 1に示す構成において、 ECU50に、後述する図 5に示すルーチンを実行させることにより実現すること力 Sできる。但し、本実施形態において、 ECU50は、圧力センサ 19の出力に基づいて、過給圧の変化速度 A Pimを検知できるものとする。

[0093] 上述した実施の形態 2では、 VN38のフィードバック制御を開始するにあたり、初期開度を吸入空気量 Gaに基づいて設定することとしている。より具体的には、吸入空気量 Gaが比較的少ない状況下では、 VN38の初期開度が小さく設定される。また、吸入空気量 Gaが比較的多い状況下では、その初期開度が比較的大きく設定される。吸入空気量 Gaは、排気エネルギと相関を有する物理量である。このため、上記の設定手法によれば、フィードバック制御の開始時における排気エネルギのバラツキを V N38の初期開度で吸収することができ、過給機 22の回転数変動を十分に小さく抑制することが可能である。

[0094] ところで、本実施形態のシステムにおいて、過給圧の上昇速度 A Pimは、吸入空気量 Gaと同様に、排気エネルギに対して大きな相関を有している。上昇速度 A Pimは、吸入空気量 Gaの代わりに、 VN38の初期開度を決めるための基礎パラメータとして用いることが可能である。そこで、本実施形態では、 VN38のフィードバック制御を開始するにあたって、初期開度を、過給圧の上昇速度 A Pimに基づいて設定することとした。

[0095] [実施の形態 3における具体的処理] 図 5は、本実施形態において ECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図 5に示すルーチンは、ステップ 110に続く処理力ステップ 120力、らステップ 130に置き換えられている点を除いて図 4に示すルーチンと同様である。以下、両者に共通するステップについては、供給する符号を付してその説明を省略又は簡略する。

[0096] 図 5に示すルーチンでは、ステップ 110においてアシスト停止条件の成立が認められた場合に、過給圧の上昇速度 A Pimに基づいて、電動機 28による補完トルクをゼ口とするタイミングが算出される (ステップ 130)。過給機回転数 Ntが目標回転数 NtO に達した後（図 2中、時刻 tl参照）、電動機 28によるアシストなしにその目標回転数 Nt 0が維持できる程度に排気エネルギが上昇してくるまでの時間 Tは、上昇速度 A Pim が速いほど短時間となる。 ECU50は、上記の時間 Tを上昇速度 A Pimとの関係で定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップに従って、補完トルクを消滅させるタイミングが決定される。

[0097] 以上の処理によれば、実施の形態 2の場合と同様に、排気エネルギの立ち上がり速度に応じて、過不足のない適切な期間だけ電動機 28に補完トルクを発生させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、上述した実施の形態 2の場合と同様に、電動機 28による消費電力を十分に抑制することができる。

[0098] ところで、上述した実施の形態 3では、電動機 28によるアシストの開始後における過給圧の上昇速度 A Pimに応じて、電動機 28に補完トルクを発生させる期間を変化させることとしている力変化の対象は、これに限定されるものではない。すなわち、上昇速度 A Pimに応じて、電動機 28のフィードバック制御を停止する時期（図 2における時刻 tl)を変ィ匕させることとしてもよ!/、。

[0099] また、上述した実施の形態 3では、上昇速度 A Pimの高低に関わらず、常に同じ手法で VN38のフィードバック制御を開始することとしている力本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、 VN38のフィードバック制御には、上昇速度 A Pimを反映させることとしてもよい。より具体的には、フィードバック制御の開始時における VN3 8の初期開度を、上昇速度 A Pimが高いほど大きくすることとしてもよい。このような処理によれば、 VN38のフィードバック制御の開始前後における過給機回転数 Ntの変動を、より/ J、さく才卬えること力 Sできる。 [0100] また、上述した実施の形態 3では、上昇速度 A Pimの高低に関わらず、常に、電動機 28のフィードバック制御の終了に続けて、電動機 28のオープン制御を実施することとしている力本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、電動機 28のフィードバック制御を終了する時点で、上昇速度 A Pimが十分に速い場合には、電動機 28のオープン制御を省略して、即座に、 VN38のフィードバック制御だけで目標回転数 NtOの実現を図る状態に移行することとしてもよい。

[0101] 尚、上述した実施の形態 3においては、 ECU50力圧力センサ 19の出力に基づいて上昇速度 Δ Pimを算出することにより前記第 4乃至第 6の発明における「過給圧上昇速度検出手段」が実現されている。また、ここでは、 ECU50がステップ 130の処理を実行することにより前記第 4の発明における「アシスト変数設定手段」が実現されている。

[0102] また、上述した実施の形態 2においては、 VN38のフィードバック制御を開始する際の初期開度が前記第 5の発明における「制御変数初期値」に相当している。また、 EC U50に、吸入空気量 Ga又は過給圧の上昇速度に基づいてその初期開度を設定させることにより前記第 5の発明における「制御変数初期値設定手段」を実現することができる。

[0103] また、上述した実施の形態 3においては、電動機 28のフィードバック制御を終了するタイミングにおいて、上昇速度 Δ Pimが判定値を超えていた場合に、 ECU50に、電動機 28のオープン制御を省略させることにより前記第 6の発明における「制御内容切換手段」を実現することができる。

[0104] また、上述した実施の形態 3においては、 ECU50に、ステップ 104〜108の処理を実行させることにより前記第 8の発明における「アシスト制御手段」を、ステップ 110の条件成立後に即座に電動アシストを停止させ、かつ、 VN38のフィードバック制御を開始させることにより前記第 8の発明における「非アシスト制御手段」を、それぞれ実現すること力 Sできる。更に、 VN38のフィードバック制御を開始する際に、 ECU50に、上昇速度 Δ Pimに基づいて初期開度を設定させることにより前記第 8の発明における「制御変数初期値設定手段」を実現することができる。

[0105] 実施の形態 4. [実施の形態 4の特徴]

次に、図 6を参照して本発明の実施の形態 4について説明する。本実施形態のシステムは、図 1に示す構成において、 ECU50に、後述する図 6に示すルーチンを実行させることにより実現すること力 Sでさる。

[0106] 上述した実施の形態 1乃至 3では、図 2に示す時刻 tlにおいて VN38のフィードバック制御を開始するにあたり、 VN38の初期開度を、時刻 t0〜時刻 tlにおける PID制御の結果に基づいて設定することとしている。ここで、時刻 tlにおける P項は、その時点で過給機回転数 Ntが目標回転数 NtOに対してどの程度離れて!/、るかを表す項である。また、 I項は、過給機回転数 Ntに生じている目標回転数 NtOからの定常的なずれの大きさを表す項である。 VN38の初期開度にこれらの項を反映させることは、時刻 tlの後、電動機 28によるアシスト力が小さくなるとしても、適切であると考えられる。

[0107] 一方、 D項は、過給機回転数 Ntがどのような速度で目標回転数 NtOに接近して!/、る力、（または NtOから離れている力、）を表している。例えば、時刻 tlの直前に、電動ァシストの効果によって過給機回転数が目標回転数 NtOに急速に近づ!/、て!/、たとすれば、時刻 tlにおける D項は、 Ntのオーバーシュートを避けるため、 VN38の初期開度を大きくするための項となる。ところ力時刻 tl以後は、電動機 28によるアシスト力が小さくなるため、 VN38の初期開度が大きくされると、過給機 22に対するトルクが不足して、過給機回転数 Ntに落ち込みが生じやすくなる。

[0108] このように、 D項は、電動機 28によるアシストが減少し始める時点においては、過給機回転数 Ntのフィードバック制御を、却って低下させ易いという特性を有している。このため、本実施形態においては、 VN38のフィードバック制御を実行するにあたって、初期開度の決定には、 D項を反映させないこととした。

[0109] [実施の形態 4における具体的処理]

図 6は、上記の機能を実現するためのルーチンのフローチャートである。図 6に示すルーチンは、ステップ 110とステップ 112との間にステップ 140が揷入されている点を除いて、図 3 (実施の形態 1)に示すルーチンと同様である。以下、両者に共通するステツプについては、供給する符号を付してその説明を省略又は簡略する。

[0110] 図 6に示すルーチンでは、ステップ 110においてアシスト停止条件の成立が認められた場合に、 VN38のフィードバック制御量の基礎項のうち、 D項がリセットされる（ステツプ 120)。 ECU50は、実施の形態 1の場合と同様に、電動アシストが開始された時点（図 2における時刻 tO)から、過給機 22の回転偏差 Δ Νΐについて P項、 I項及び D 項を算出し始める。ここでは、それらの項のうち D項だけ力 Sリセット (ゼロ）とされ、 Ρ項及び I項は、算出値がそのまま保持される。

[0111] 次に、 ECU50は、ステップ 112において、 VN38のフィードバック制御を開始する。

この際、 ECU50は、上記の如く保持された Ρ項と I項とを用いて VN38の初期開度を設定する。初期開度の設定後は、新たに算出された Ρ項、 I項及び D項を用いたフィードノック制御を実行する。

[0112] 以上の処理によれば、電動アシスト力が減少し始める時点で、 D項力 SVN38のフィードバック制度を低下させるのを防ぐことができる。また、電動アシスト力が低下し始めた後は、 PID制御の手法により、制度良く VN38をフィードバック制御することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態 1乃至 3のシステムに比して、 VN38のフィードバック制御の開始時における過給機 22の円滑性を高めることができる。

[0113] 実施の形態 5.

次に、図 7を参照して、本発明の実施の形態 5について説明する。本実施形態のシステムは、図 1に示す構成において、 ECU50に、後述する図 7に示すルーチンを実 fiさせることにより実現すること力 Sでさる。

[0114] 上述した実施の形態 4のシステムは、 VN38のフィードバック制御を開始するにあたつて、 D項をリセットすることにより電動アシスト力の低減に伴う過給機回転数 Ntの落ち込みを抑制することとしている。これに対して、本実施形態では、同様の効果を得るために、電動アシスト力の減少を見越して、 VN38のフィードバック制御を開始する際に（図 2における時刻 tl)、 VN38の開度を閉じ側に補正することとした。

[0115] 減少前のアシスト力を前提として設定された VN開度でフィードバック制御が開始され、かつ、その開始と同時に電動アシスト力が小さくなるとすれば、過給機回転数 Nt には必然的に落ち込みが生ずる。これに対して、 VN開度を閉じ側に補正してフィードバック制御を開始すれば、電動アシスト力の減少分をタービントルクの増加分で補うこと力 Sでき、過給機回転数 Ntの落ち込みを防ぐことができる。このため、本実施形態のシステムは、上述した通り、フィードバック制御の開始時に VN開度の補正を行うこととした。

[0116] [実施の形態 5における具体的処理]

図 7は、上記の機能を実現するためのルーチンのフローチャートである。図 7に示すルーチンは、ステップ 110とステップ 112との間にステップ 150が揷入されている点を除いて、図 3 (実施の形態 1)に示すルーチンと同様である。以下、両者に共通するステツプについては、供給する符号を付してその説明を省略又は簡略する。

[0117] 図 7に示すルーチンでは、ステップ 110においてアシスト停止条件の成立が認められた場合に、 VN38のフィードバック制御量の基礎となる VNベースマップ値が閉じ側に補正される（ステップ 150)。続いて、ステップ 112において、電動機 28のオープン制御と共に、 VN38のフィードバック制御が開始される。

[0118] 上記の処理によれば、電動機 28によるアシスト力が減少するのと同時に、 VN38の開度を閉じ側に補正することができる。その結果、この処理によれば、電動アシスト力の低減に起因する過給機回転数 Ntの落ち込みを回避することができる。従って、本実施形態のシステムによっても、実施の形態 4の場合と同様に、過給機 22の回転を円滑に立ち上げることができる。

[0119] ところで、上述した実施の形態 5においては、実施の形態 1乃至 4の場合と同様に、 VN38のフィードバック制御を開始した後、電動機 28に補完トルクを発生させることとしているが、補完トルクの発生は省略することとしてもよい。すなわち、 VN38を閉じ側に補正することで目標過給機回転数 NtOが維持できる程度に排気エネルギが増大するまで電動機 28のフィードバック制御を継続して、その後、 VN38を閉じ側に補正してフィードバック制御を開始しつつ、電動機 28のアシストを即座に停止させることとしてもよい。

Claims

請求の範囲

前記過給機の回転をアシストする電動機と、

過給機の回転に変換される排気エネルギの比率を変化させる駆動比率可変機構と前記過給機の状態値が、目標過給状態に対応する目標値またはその近傍値にまで上昇してくる切換時点まで、前記駆動比率可変機構を既定パターンで制御しつつ、前記目標過給状態の実現を目標として前記電動機を制御するアシスト制御手段と前記切換時点の後、所定期間に渡って、前記目標過給状態の実現を目標として前記駆動比率可変機構を制御しつつ、前記目標過給状態を実現するのに必要な補完トメレクの発生、又は、前記過給機の回転数の維持を目標として前記電動機を制御する補完制御手段と、

排気エネルギが、前記電動機によるアシストなしに前記目標過給状態を実現するのに足る値に達した後に、前記電動機への電力供給を停止しつつ、前記目標過給状態の実現を目標として前記駆動比率可変機構を制御する非アシスト制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給制御システム。

前記状態値を検知する状態値検知手段を備え、

前記非アシスト制御手段は、前記状態値が前記目標値と一致するように前記駆動比率可変機構をフィードバック制御する手段を含むことを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の過給制御システム。

前記補完制御手段は、前記電動機が発するアシスト力が、前記所定期間の終了時点でゼロになるように、前記電動機に対する指令を予め定められたパターンで減少させる手段を含むことを特徴とする請求項 1又は 2記載の内燃機関の過給制御システム。

[4] 内燃機関を流れるガス量を検出するガス量検出手段、及び前記過給機による過給圧の上昇速度を検出する過給圧上昇速度検出手段の少なくとも一方と、

を備えることを特徴とする請求項 1乃至 3の何れ力、 1項記載の内燃機関の過給制御システム。

[5] 内燃機関を流れるガス量を検出するガス量検出手段、及び前記過給機による過給圧の上昇速度を検出する過給圧上昇速度検出手段の少なくとも一方と、

を備えることを特徴とする請求項 1乃至 4の何れ力、 1項記載の内燃機関の過給制御システム。

[6] 内燃機関を流れるガス量を検出するガス量検出手段、及び前記過給機による過給圧の上昇速度を検出する過給圧上昇速度検出手段の少なくとも一方と、

を備えることを特徴とする請求項 1乃至 5の何れ力、 1項記載の内燃機関の過給制御システム。

[7] 前記切換時点は、内燃機関を流れるガス量、或いは過給圧の上昇速度が最小要求量を超える状況が形成された時点で判定され、

前記最小要求量は、前記補完制御手段による制御の終了時点に、前記電動機によるアシストなしに前記目標過給状態を実現するのに足る排気エネルギを発生させるために、前記切換時点において確保されている必要のある前記ガス量又は前記上昇速度の最小値であることを特徴とする請求項 1乃至 5の何れ力、 1項記載の内燃機関の過給制御システム。

[8] 内燃機関の排気エネルギを利用して吸気を過給する過給機と、

前記過給機の回転をアシストする電動機と、

を備えることを特徴とする内燃機関の過給制御システム。