(57)【要約】【課題】目的は、エンジン及びＳＣモータの出力を用いてコンプレッサを回転できるスーパチャージャを備えたものであって、圧力比の応答性や安定性を向上できる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と、予回転実行条件が満たされている場合にはコンプレッサ回転数ＮＳＣが目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆになるようにＳＣモータを制御し、予回転の実行後、過給実行条件が満たされている場合には圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆになるようにＳＣモータを制御するＳＣモータ制御手段と、予回転実行条件が満たされている場合には圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆになるようにスロットル弁を制御するスロットル弁制御手段と、を備える。【選択図】図６
2018003725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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と、
前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側に設けられたスロットル弁と、を備える内燃機関の過給システムであって、
前記コンプレッサの予回転を実行するための所定の予回転実行条件が満たされている場合には当該コンプレッサの回転数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し、前記コンプレッサの予回転が実行された後、前記コンプレッサによる過給を実行するための所定の過給実行条件が満たされている場合には前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側の過給圧が所定の目標過給圧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、
前記予回転実行条件が満たされている場合には前記過給圧が前記目標過給圧になるように前記スロットル弁を制御するスロットル弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の過給システム。
【請求項２】
前記スロットル弁制御手段は、前記予回転実行条件が満たされかつ前記コンプレッサの回転数と目標回転数との差の絶対値が所定の閾値より小さい場合には、前記スロットル弁を全開にし、
前記電動発電機制御手段は、前記予回転実行条件が満たされかつ前記コンプレッサの回転数と目標回転数との差の絶対値が前記閾値より小さい場合には、前記過給圧が前記目標過給圧になるように前記電動発電機を制御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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、内燃機関及び電動発電機の出力を用いてコンプレッサの回転数を制御できるスーパチャージャを備えた内燃機関の過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ところで、内燃機関の運転領域は、コンプレッサによる過給が要求されない自然吸気領域とコンプレッサによる過給が要求される過給領域とに分けられる。ここで、車両の加速時のように、内燃機関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について検討する。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、過給圧を運転者の要求に応じた大きさまで上昇させるまでに時間がかかってしまう。そこでこのような過給遅れを解消するため、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。このような予回転領域を規定しておくことにより、過給領域に移行する前からコンプレッサの回転を開始することができるので、運転者の要求に応じて速やかに過給圧を上昇させることができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０４８７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで特許文献１のスーパチャージャを適用した過給システムに、特許文献２に示すような予回転領域を規定すると、予回転領域における過給圧制御に関し以下のような課題が生じる。すなわち、予回転領域は、自然吸気領域と過給領域との境界付近に規定されることから、予回転領域ではコンプレッサよりさらに下流に設けられたスロットル弁を用いて過給圧を制御する場合が多い。一方、特許文献１のスーパチャージャを適用した過給システムによれば、過給圧は、内燃機関の回転数とは独立して電動発電機によって制御することが可能であることから、過給領域だけでなく予回転領域においても電動発電機を用いて過給圧を制御することが可能である。しかしながら予回転領域においてこのようにスロットル弁を用いた過給圧制御と電動発電機を用いた過給圧制御との両方を実行すると、両者が干渉してしまい、予回転領域では速やかにコンプレッサの回転数を上昇させることができず、結果として過給圧を速やかに上昇させることができなくなったり過給圧が不安定になったりするおそれがある。
【０００６】
本発明は、内燃機関及び電動発電機の出力を用いてコンプレッサを回転できるスーパチャージャを備えたものであって、過給圧の応答性や安定性を向上できる内燃機関の過給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】
【０００７】
（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、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６９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、前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側に設けられたスロットル弁（例えば、後述のスロットル弁２３）と、前記コンプレッサの予回転を実行するための所定の予回転実行条件が満たされている場合には当該コンプレッサの回転数（ＮＳＣ）が所定の目標回転数（ＮＳＣ＿ｒｅｆ）になるように前記電動発電機を制御し、前記コンプレッサの予回転が実行された後、前記コンプレッサによる過給を実行するための所定の過給実行条件が満たされている場合には前記吸気通路のうち前記コンプレッサより下流側の過給圧（ＰＲ）が所定の目標過給圧（ＰＲ＿ｒｅｆ）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（例えば、後述のＥＣＵ８）と、前記予回転実行条件が満たされている場合には前記過給圧が前記目標過給圧になるように前記スロットル弁を制御するスロットル弁制御手段（例えば、後述のＥＣＵ８）と、を備える。
【０００８】
（２）この場合、前記スロットル弁制御手段は、前記予回転実行条件が満たされかつ前記コンプレッサの回転数と目標回転数との差の絶対値が所定の閾値より小さい場合には、前記スロットル弁を全開にし、前記電動発電機制御手段は、前記予回転実行条件が満たされかつ前記コンプレッサの回転数と目標回転数との差の絶対値が前記閾値（ΔＮ）より小さい場合には、前記過給圧が前記目標過給圧になるように前記電動発電機を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
（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、内燃機関の出力を利用してコンプレッサを回転駆動しつつ、電動発電機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。また本発明では、コンプレッサの予回転を実行するための予回転実行条件が満たされている場合には、過給圧が目標過給圧になるようにスロットル弁を制御する。またこれと併せて本発明では、予回転実行条件が満たされている場合には、コンプレッサの回転数が目標回転数になるように電動発電機を制御し、コンプレッサの予回転が実行された後、コンプレッサによる過給を実行するための過給実行条件が満たされている場合には、過給圧が目標過給圧になるように電動発電機を制御する。すなわち本発明では、コンプレッサによる過給を実行する過給運転を実行する場合と、コンプレッサの予回転を実行する場合とで、目標を持ち替えてスーパチャージャの電動発電機を制御する。より具体的には、過給運転を実行する場合には過給圧を目標とし、予回転を実行する場合にはコンプレッサの回転数を目標として電動発電機を制御する。これにより、予回転の実行時には、電動発電機を用いたコンプレッサの回転数制御とスロットル弁を用いた過給圧制御とが干渉することがないので、過給圧を運転者の要求に応じた大きさにしつつ、コンプレッサの回転数を目標回転数へ向けて速やかに上昇させることができるので、過給圧の応答性や安定性を向上できる。
【００１０】
（２）本発明では、予回転実行条件が満たされかつコンプレッサの回転数と目標回転数との差の絶対値が所定の閾値より小さい場合には、スロットル弁を全開にし、さらに過給圧が目標過給圧になるように電動発電機を制御する。ここでコンプレッサの回転数と目標回転数との差の絶対値が所定の閾値より小さい場合とは、例えば、運転者の要求が長時間にわたって変化しないことにより、過給実行条件が満たされないまま予回転が長時間にわたって実行され、コンプレッサの過給を開始する前にコンプレッサが十分に加速された場合が想定される。本発明では、このようにコンプレッサの予回転の目的がほぼ達成されている場合には、過給実行条件が満たされていない場合であってもスロットル弁を全開にするとともに電動発電機を用いて過給圧を制御する。これにより、過給圧の応答性や安定性をさらに向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【図２】スーパチャージャの作動領域を示す図である。
【図３Ａ】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。
【図３Ｂ】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。
【図３Ｃ】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。
【図４】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。
【図５】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】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】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。
【図８】基準伝達許容トルクを算出するマップの一例である。
【図９】補正係数を算出するマップの一例である。
【図１０】従来の過給システムにおいて、エンジンの運転状態が自然吸気領域から過給領域へ移行する際の圧力比、目標圧力比、ＦＦ制御入力、及びコンプレッサ回転数の変化を示す図である。
【図１１】本実施形態の過給システムにおいて、エンジンの運転状態が自然吸気領域から過給領域へ移行する際の圧力比、目標圧力比、及びＦＦ制御入力の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｓ９、Ｓ１０）において、ＥＣＵによって生成される。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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６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。
【００３３】
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９１〜９５が接続されている。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。ＥＣＵ８では、この回転数センサ９３からのパルス信号に基づいてコンプレッサ回転数ＮＳＣが算出される。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
次にＳ３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を実現するためのコンプレッサ回転数ＮＳＣ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。
【００４１】
次にＳ４では、ＥＣＵは、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ、目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆ、及びコンプレッサ回転数ＮＳＣ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。
【００４２】
図５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５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。Ｓ４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５の遷移図に従って決定する。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、コンプレッサ回転数ＮＳＣ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。
【００４７】
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とコンプレッサ回転数ＮＳＣ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｜＜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とコンプレッサ回転数ＮＳＣとの差の絶対値が閾値ΔＮより大きいこと（｜ＮＳＣ＿ｒｅｆ−ＮＳＣ｜＞ΔＮ）、である。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、コンプレッサ回転数ＮＳＣが予回転終了回転数ＮＳＣ＿ＴＲ以下であること（ＮＳＣ≦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。
【００５１】
図４に戻り、Ｓ５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。
【００５２】
Ｓ６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。
【００５３】
Ｓ７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。
【００５４】
Ｓ８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。Ｓ８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（Ｓ９参照）、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Ｓ８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（Ｓ１０参照）、この処理を終了する。
【００５５】
図６は、Ｓ１０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６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であるコンプレッサ回転数ＮＳＣ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６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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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７を参照して説明する。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
図７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。
【００６３】
Ｓ２１では、ＥＣＵは、外気温ＴＡに基づいて、図８に示すような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８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。
【００６４】
Ｓ２２では、ＥＣＵは、エンジン回転数ＮＥに基づいて、図９に示すような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９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。
【００６５】
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）。
【００６６】
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。
【００６７】
図６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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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´とコンプレッサ回転数ＮＳＣ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。
【００７１】
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、コンプレッサ回転数ＮＳＣ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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、コンプレッサ回転数ＮＳＣ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。
【００７４】
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にそれぞれコンプレッサ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の出力を利用してコンプレッサ４を回転駆動しつつ、ＳＣモータ６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。また過給システムＳでは、コンプレッサの予回転を実行するための予回転実行条件が満たされている場合には、制御モードとして予回転制御モードを選択し、この予回転制御モードの選択時には圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆになるようにスロットル弁２３を制御する。またこれと併せて過給システムＳでは、予回転制御モードの選択時には、コンプレッサ４の回転数ＮＳＣが目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆになるようにＳＣモータ６を制御し、コンプレッサ４の予回転が実行された後、コンプレッサによる過給を実行する過給実行条件が満たされている場合には、制御モードとして過給制御モードを選択し、この過給制御モードの選択時には、圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆになるようにＳＣモータ６を制御する。すなわち過給システムＳでは、過給制御モード選択時と、予回転制御モードの選択時とで、目標を持ち替えてスーパチャージャ３のＳＣモータ６を制御する。より具体的には、過給制御モードの選択時には圧力比を目標とし、予回転制御モードの選択時にはコンプレッサ４の回転数を目標としてＳＣモータ６を制御する。これにより、予回転制御モードの選択時には、ＳＣモータ６を用いたコンプレッサ４の回転数制御とスロットル弁２３を用いた過給圧制御とが干渉することがないので、圧力比ＰＲを運転者の要求に応じた目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆにしつつ、コンプレッサ４の回転数ＮＳＣを目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆへ向けて速やかに上昇させることができるので、圧力比の応答性や安定性を向上できる。
【００７５】
図１０は、従来の過給システムにおいて、エンジンの運転状態が自然吸気領域から過給領域へ移行する際の圧力比ＰＲ（上段）、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ（上段）、ＦＦ制御入力（下段）、及びコンプレッサ回転数ＮＳＣ（下段）の変化を示す図である。ここで従来の過給システムとは、予回転制御モード時及び過給制御モード時の両方において、過給圧制御系８３を用いて生成されたトルク指令信号をＰＤＵへ入力するものをいう。この図に示すように、従来の過給システムでは、コンプレッサの予回転を行う際に、ＳＣモータを用いた過給圧制御とスロットル弁を用いた過給圧制御とが干渉してしまい、コンプレッサの回転数が速やかに上昇せず、圧力比の応答性が悪く、また大きなオーバシュートも発生している。
【００７６】
図１１は、本実施形態の過給システムにおいて、エンジンの運転状態が自然吸気領域から過給領域へ移行する際の圧力比ＰＲ、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆ、及びＦＦ制御入力の変化を示す図である。図１１に示す例では、コンプレッサが回転不可能な状態から、時刻ｔ１において目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮを超えたことに応じて、ＳＣクラッチがＯＦＦになり、さらに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を示す。
【００７７】
時刻ｔ１において制御モードが予回転制御モードに移行すると、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と同時に、ＰＤＵへのトルク指令信号は、コンプレッサ回転数ＮＳＣが目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆになるようにＳＣ回転数制御系によって生成される。すなわち、予回転制御モードの選択時は、スロットル弁を用いた過給圧制御とＳＣモータを用いたコンプレッサの回転数制御とが並行して実行される。このため、従来の過給システムと異なり、両制御が干渉しないので、コンプレッサ回転数ＮＳＣ及び圧力比ＰＲは要求に応じて速やかに上昇する。
【００７８】
そして時刻ｔ２では、目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆが過給開始閾値ＰＲ＿ＯＮ以上でありかつコンプレッサ回転数ＮＳＣが予回転終了回転数ＮＳＣ＿ＴＲ以上となったことに応じて、制御モードは予回転制御モードから過給制御モードへ移行する。過給制御モードでは、スロットル弁は全開に制御され、またＳＣモータを用いた過給圧制御が実行され、圧力比ＰＲは目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆへ向けて上昇する。以上のように、本実施形態の過給システムによれば、コンプレッサを予回転させる際には、ＳＣモータによるコンプレッサ回転数制御とスロットル弁による過給圧制御とが干渉しないので、予回転制御モードから過給制御モードへの移行が速やかになり、圧力比も速やかに上昇する。また圧力比のオーバシュートも従来の過給システムと比較して小さくできる。
【００７９】
（２）過給システムＳでは、予回転実行条件が満たされかつコンプレッサ４の回転数ＮＳＣと目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆとの差の絶対値が十分に小さな閾値ΔＮよりも小さい場合には、制御モードとして過給移行モードを選択する。そして過給移行モードの選択時には、スロットル弁を全開にし、さらに圧力比ＰＲが目標圧力比ＰＲ＿ｒｅｆになるようにＳＣモータ６を制御する。ここでコンプレッサ４の回転数ＮＥと目標回転数ＮＳＣ＿ｒｅｆとの差の絶対値が閾値ΔＮより小さい場合とは、例えば、運転者の要求が長時間にわたって変化しないことにより、制御モードとして予回転制御モードが長く選択され、コンプレッサ４の過給を開始する前にコンプレッサ４が十分に加速された場合が想定される。過給システムＳでは、このように予回転制御モードの目的がほぼ達成されている場合には、過給実行条件が満たされていない場合であってもスロットル弁２３を全開にするとともにＳＣモータ６を用いて圧力比を制御する。これにより、圧力比の応答性や安定性をさらに向上できる。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
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）
２３…スロットル弁
３…スーパチャージャ
４…コンプレッサ
４１…ＳＣクラッチ
５…遊星歯車機構
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
８…ＥＣＵ（電動発電機制御手段、スロットル弁制御手段）
【図１】
2018003725.tif 000003
【図２】
2018003725.tif 000004
【図３Ａ】
2018003725.tif 000005
【図３Ｂ】
2018003725.tif 000006
【図３Ｃ】
2018003725.tif 000007
【図４】
2018003725.tif 000008
【図５】
2018003725.tif 000009
【図６】
2018003725.tif 000010
【図７】
2018003725.tif 000011
【図８】
2018003725.tif 000012
【図９】
2018003725.tif 000013
【図１０】
2018003725.tif 000014
【図１１】
2018003725.tif 000015