(57)【要約】【課題】モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられた内燃機関において、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御する。【解決手段】内燃機関１は、第１コンプレッサ３１、モータジェネレータ３２及び遊星歯車機構３３を備えるスーパーチャージャ３０と、バッテリ５０と、タービン４１及び第２コンプレッサ４３を備えるターボチャージャ４０と、ウエストゲートバルブ１６と、制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいてモータジェネレータの基準発電量を算出し、バッテリの充電率に基づいてモータジェネレータの要求発電量を算出し、基準発電量と要求発電量との差が小さくなるようにモータジェネレータによる発電量を基準発電量から補正し、補正に伴う過給圧の変動を抑制するようにウエストゲートバルブの開度を制御する。【選択図】図６
2019152118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、
第１コンプレッサと、モータジェネレータと、当該内燃機関の出力軸、前記第１コンプレッサ及び前記モータジェネレータに連結された遊星歯車機構とを備えるスーパーチャージャと、
前記モータジェネレータに電力を供給すると共に、該モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリと、
タービンと、該タービンに連結された第２コンプレッサとを備えるターボチャージャと、
前記タービンをバイパスするバイパス通路に設けられたウエストゲートバルブと、
前記モータジェネレータによる発電量及び前記ウエストゲートバルブの開度を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、当該内燃機関の運転状態に基づいて前記モータジェネレータの基準発電量を算出し、前記バッテリの充電率に基づいて前記モータジェネレータの要求発電量を算出し、該基準発電量と該要求発電量との差が小さくなるように前記モータジェネレータによる発電量を該基準発電量から補正し、該補正に伴う過給圧の変動を抑制するように前記ウエストゲートバルブの開度を制御する、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の出力を高めるために、吸入空気を過給する過給機を内燃機関に設けることが知られている。過給機の例として、内燃機関の出力を用いて吸入空気を過給するスーパーチャージャと、排気エネルギーを用いて吸入空気を過給するターボチャージャとが挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の内燃機関には、モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられている。斯かる内燃機関では、モータジェネレータを電動機として作動させるときにはコンプレッサの回転数を高くすることができ、モータジェネレータを発電機として作動させるときにはコンプレッサの回転数を低くすることができる。このため、機関回転数に関わらず、コンプレッサの回転数、ひいては過給圧を制御できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電率が高い場合には、モータジェネレータからバッテリに電力を供給することができないため、モータジェネレータを発電機として作動させることができず、過給圧を調整することができない。このため、特許文献１に記載の内燃機関には、過給圧の制御に関して改善の余地がある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられた内燃機関において、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、内燃機関であって、第１コンプレッサと、モータジェネレータと、当該内燃機関の出力軸、前記第１コンプレッサ及び前記モータジェネレータに連結された遊星歯車機構とを備えるスーパーチャージャと、前記モータジェネレータに電力を供給すると共に、該モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリと、タービンと、該タービンに連結された第２コンプレッサとを備えるターボチャージャと、前記タービンをバイパスするバイパス通路に設けられたウエストゲートバルブと、前記モータジェネレータによる発電量及び前記ウエストゲートバルブの開度を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、当該内燃機関の運転状態に基づいて前記モータジェネレータの基準発電量を算出し、前記バッテリの充電率に基づいて前記モータジェネレータの要求発電量を算出し、該基準発電量と該要求発電量との差が小さくなるように前記モータジェネレータによる発電量を該基準発電量から補正し、該補正に伴う過給圧の変動を抑制するように前記ウエストゲートバルブの開度を制御する、内燃機関が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータジェネレータによってコンプレッサの駆動をアシスト可能なスーパーチャージャが設けられた内燃機関において、モータジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリの充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第一実施形態に係る内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】図２は、機関本体の側面部分断面図である。
【図３】図３は、遊星歯車機構の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。
【図４】図４は、モータジェネレータの基準発電量を算出するためのマップを示す。
【図５】図５は、モータジェネレータによる発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。
【図６】図６は、第一実施形態における過給圧制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図７は、遊星歯車機構の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。
【図８】図８は、モータジェネレータの基準発電量を算出するためのマップを示す。
【図９】図９は、モータジェネレータによる発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１１】
＜第一実施形態＞
最初に図１〜図６を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。図１は、第一実施形態に係る内燃機関１を概略的に示す図である。内燃機関１は車両に搭載される。
【００１２】
内燃機関１は機関本体２０を備える。機関本体２０には、複数（本実施形態では４つ）の気筒２１が設けられている。図２は、機関本体２０の側面部分断面図である。機関本体２０はシリンダブロック２及びシリンダヘッド４を含む。シリンダブロック２には気筒２１が形成され、気筒２１内には、気筒２１内を往復運動するピストン３が配置されている。また、各気筒２１内においてピストン３とシリンダヘッド４との間に燃焼室５が形成される。燃焼室５では、空気と燃料との混合気の燃焼が行われる。
【００１３】
シリンダヘッド４には、吸気ポート７及び排気ポート９が形成されている。吸気ポート７及び排気ポート９は燃焼室５に接続されている。吸気弁６が、吸気ポート７の端部に配置され、吸気ポート７を開閉可能に形成されている。排気弁８が、排気ポート９の端部に配置され、排気ポート９を開閉可能に形成されている。また、内燃機関１は、吸気弁６の開弁時期及び閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ａと、排気弁８の開弁時期及び閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ｂとを備える。
【００１４】
シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１１及び点火プラグ１０が設けられている。燃料噴射弁１１は、シリンダヘッド４の内壁面周辺部に配置され、気筒２１内に燃料を直接噴射する。点火プラグ１０は、シリンダヘッド４に固定され、燃焼室５の混合気を点火する。したがって、本実施形態では、内燃機関１は火花点火式内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）である。
【００１５】
図１に示されるように、内燃機関１は、吸入空気を過給するスーパーチャージャ３０及びターボチャージャ４０と、バッテリ５０とを備える。スーパーチャージャ３０は内燃機関１の出力を用いて吸入空気を過給する。ターボチャージャ４０は排気エネルギーを用いて吸入空気を過給する。
【００１６】
スーパーチャージャ３０は、第１コンプレッサ３１、モータジェネレータ３２及び遊星歯車機構３３を備える。第１コンプレッサ３１は内燃機関１の吸気通路２３に配置されている。モータジェネレータ３２は、電動機及び発電機として作動し、バッテリ５０に電気的に接続されている。
【００１７】
バッテリ５０は、モータジェネレータ３２が電動機として作動するとき、モータジェネレータ３２に電力を供給する。一方、バッテリ５０は、モータジェネレータ３２が発電機として作動するとき、モータジェネレータ３２によって発電された電力を蓄える。また、バッテリ５０は、オイルネータによって発電された電力も蓄える。バッテリ５０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。
【００１８】
遊星歯車機構３３は、サンギア３４と、複数のプラネタリギア３５と、プラネタリギア３５を支持するプラネタリキャリア３６と、リングギア３７とを備える。サンギア３４は駆動ベルト２２を介して内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に連結される。プラネタリキャリア３６はモータジェネレータ３２に連結される。リングギア３７は第１コンプレッサ３１に連結される。
【００１９】
図３は、遊星歯車機構３３の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。図３の縦軸は遊星歯車機構３３の各ギア（サンギア３４、プラネタリキャリア３６及びリングギア３７）の回転数を示す。
【００２０】
モータジェネレータ３２は、電動機として作動するとき、プラネタリキャリア３６を回転駆動する。プラネタリキャリア３６が回転駆動されると、内燃機関１の出力に関わらず、リングギア３７及び第１コンプレッサ３１が回転駆動される。この結果、第１コンプレッサ３１は、第１コンプレッサ３１に流入する空気を過給する。モータジェネレータ３２からプラネタリキャリア３６に出力される駆動力は、バッテリ５０からモータジェネレータ３２に供給される電力の量を制御することによって調整可能である。具体的には、モータジェネレータ３２への電力供給量が多いほど、プラネタリキャリア３６の回転数が高くなる。
【００２１】
図３に矢印で示されるように、モータジェネレータ３２への電力供給量を多くすると、プラネタリキャリア３６の回転数の上昇に伴ってリングギア３７の回転数が上昇する。したがって、スーパーチャージャ３０では、モータジェネレータ３２によって第１コンプレッサ３１の駆動がアシストされる。このため、内燃機関１の出力が小さいときであっても、第１コンプレッサ３１の回転数を上昇させることができ、ひいては過給圧を迅速に上昇させることができる。
【００２２】
一方、モータジェネレータ３２は、発電機として作動するとき、内燃機関１の出力を用いて電力を発電する。モータジェネレータ３２による発電量は、例えばモータジェネレータ３２の界磁電流を制御することによって調整可能である。発電時には、内燃機関１の出力がモータジェネレータ３２において電気エネルギーに変換されるため、プラネタリキャリア３６の回転数が低下する。したがって、モータジェネレータ３２による発電量を制御することによって、第１コンプレッサ３１の回転数、ひいては過給圧を制御することができる。
【００２３】
ターボチャージャ４０は、タービン４１と、回転軸４２を介してタービン４１に連結された第２コンプレッサ４３とを備える。タービン４１は内燃機関１の排気通路２４に配置され、第２コンプレッサ４３は内燃機関１の吸気通路２３に配置されている。ターボチャージャ４０では、タービン４１によって回収された排気エネルギーによって第２コンプレッサ４３が駆動される。具体的には、タービン４１に流入する排気ガスによってタービン４１が回転駆動され、タービン４１によって第２コンプレッサ４３が回転駆動される。この結果、第２コンプレッサ４３は、タービン４１と一体的に回転し、第２コンプレッサ４３に流入する空気を過給する。
【００２４】
第１コンプレッサ３１及び第２コンプレッサ４３は吸気通路２３に直列に配置されている。本実施形態では、第１コンプレッサ３１は第２コンプレッサ４３の下流側（機関本体２０側）に配置されている。第１コンプレッサ３１の下流側にはスロットル弁１２及び第１インタークーラ１３が配置され、第１コンプレッサ３１と第２コンプレッサ４３との間には第２インタークーラ１４が配置されている。
【００２５】
スロットル弁１２は、その開度に応じて、スロットル弁１２を通過する吸入空気の量を調整する。第１インタークーラ１３は、第１コンプレッサ３１によって過給された吸入空気を冷却する。第２インタークーラ１４は、第２コンプレッサ４３によって過給された吸入空気を冷却する。
【００２６】
また、第１コンプレッサ３１をバイパスする吸気バイパス通路２５が吸気通路２３に接続されている。吸気バイパス通路２５の一方の端部は第１コンプレッサ３１とスロットル弁１２との間の吸気通路２３に接続され、吸気バイパス通路２５の他方の端部は第１コンプレッサ３１と第２コンプレッサ４３との間の吸気通路２３に接続されている。吸気バイパス通路２５にはバイパス弁１５が配置されている。バイパス弁１５は、開いているときには空気が吸気バイパス通路２５を通過することを許可し、閉じているときには空気が吸気バイパス通路２５を通過することを禁止する。バイパス弁１５を通って下流側に流れる空気は、第１コンプレッサ３１によって過給されることなく、各気筒２１内に供給される。
【００２７】
また、タービン４１をバイパスする排気バイパス通路２６が排気通路２４に接続されている。排気バイパス通路２６の一方の端部はタービン４１の上流側（機関本体２０側）の排気通路２４に接続され、排気バイパス通路２６の他方の端部はタービン４１の下流側の排気通路２４に接続されている。排気バイパス通路２６にはウエストゲートバルブ１６が配置されている。ウエストゲートバルブ１６は、その開度に応じて、ウエストゲートバルブ１６を通過する排気ガスの量を調整する。ウエストゲートバルブ１６を通過する排気ガスは、タービン４１に流入することなく、排気通路２４から排出される。
【００２８】
内燃機関１は電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を更に備える。ＥＣＵ６０は、内燃機関１の各種制御を実行する制御装置として機能する。ＥＣＵ６０は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ、中央演算装置（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポート、通信モジュール等を備える。なお、本実施形態では、一つのＥＣＵ６０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。
【００２９】
ＥＣＵ６０には、内燃機関１に設けられた各種センサの出力が入力され、ＥＣＵ６０は、各種センサの出力等に基づいて、内燃機関１の各種制御を実行する。本実施形態では、ポジションセンサ６１、クランク角センサ６２及び電圧センサ６３の出力がＥＣＵ６０に入力される。
【００３０】
ポジションセンサ６１は、内燃機関１を搭載した車両に設けられたアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ポジションセンサ６１はＥＣＵ６０に電気的に接続され、ポジションセンサ６１の出力はＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０はポジションセンサ６１の出力に基づいて機関負荷を算出する。
【００３１】
クランク角センサ６２は、クランクシャフトが所定角度（例えば１５°）回転する毎に出力パルスを発生する。クランク角センサ６２はＥＣＵ６０に電気的に接続され、クランク角センサ６２の出力はＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０はクランク角センサ６２の出力に基づいて機関回転数を算出する。
【００３２】
電圧センサ６３は、バッテリ５０に設けられ、バッテリ５０の電極間の電圧を検出する。電圧センサ６３はＥＣＵ６０に接続され、電圧センサ６３の出力はＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０は電圧センサ６３の出力等に基づいてバッテリ５０の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。バッテリ５０のＳＯＣが高いほど、モータジェネレータ３２からバッテリ５０に供給可能な電力が小さくなる。
【００３３】
また、ＥＣＵ６０は、点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、スロットル弁１２、バイパス弁１５、ウエストゲートバルブ１６、モータジェネレータ３２及び可変バルブタイミング機構Ａ、Ｂに電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射弁１１の噴射時期及び噴射量、スロットル弁１２の開度、バイパス弁１５の開閉、ウエストゲートバルブ１６の開度、モータジェネレータ３２の駆動、吸気弁６の開弁時期及び閉弁時期、並びに排気弁８の開弁時期及び閉弁時期を制御する。
【００３４】
ＥＣＵ６０はモータジェネレータ３２の駆動を制御することによってモータジェネレータ３２による発電量を制御する。なお、モータジェネレータ３２が電動機として作動されるときには、モータジェネレータ３２によって電力が消費されるため、発電量は負の値となる。したがって、ＥＣＵ６０は、モータジェネレータ３２を電動機として作動させることによって発電量を負の値とし、モータジェネレータ３２を発電機として作動させることによって発電量を正の値とすることができる。
【００３５】
ＥＣＵ６０は内燃機関１の運転状態に基づいてモータジェネレータ３２の基準発電量を算出する。図４は、モータジェネレータ３２の基準発電量を算出するためのマップを示す。本実施形態では、ＥＣＵ６０は機関負荷及び機関回転数に基づいて基準発電量を算出する。マップは、スーパーチャージャ３０及びターボチャージャ４０によって実現される過給圧が内燃機関１の運転状態に応じた適切な値になるように作成されている。
【００３６】
図４に示されるように、機関負荷が低いときには、ターボチャージャ４０のみによって過給が行われる。このとき、バイパス弁１５は全開にされる。このことによって、空気は吸気バイパス通路２５を通って下流側に流れる。このため、空気が第１コンプレッサ３１を通過するときの抵抗によるポンプ損失の悪化、吸入空気量の低下等を抑制することができる。ターボチャージャ４０のみによって過給が行われる領域は、シングル過給領域と称される。
【００３７】
一方、機関負荷が高いときには、過給圧を高めるために、ターボチャージャ４０及びスーパーチャージャ３０によって過給が行われる。このとき、バイパス弁１５は全閉にされる。このことによって、第１コンプレッサ３１によって過給された空気が吸気バイパス通路２５を通って逆流することを防止することができる。ターボチャージャ４０及びスーパーチャージャ３０によって過給が行われる領域はツイン過給領域と称される。
【００３８】
ツイン過給領域は図４の破線によって低回転高負荷領域と高回転低負荷領域とに分けられる。図４の破線は、モータジェネレータ３２による発電量がゼロにされる動作点を示している。モータジェネレータ３２による発電量がゼロにされるとき、第１コンプレッサ３１の回転数は内燃機関１の出力に応じて変動する。
【００３９】
低回転高負荷領域では、高回転低負荷領域よりも過給圧が高くなるように、モータジェネレータ３２は電動機として作動される。この結果、モータジェネレータ３２によって第１コンプレッサ３１の駆動がアシストされる。一方、高回転低負荷領域では、モータジェネレータ３２は発電機として作動される。この結果、モータジェネレータ３２によって電力が発電され、バッテリ５０に電力が蓄えられる。
【００４０】
ＥＣＵ６０は、ツイン過給領域において、モータジェネレータ３２による発電量が基準発電量となるようにモータジェネレータ３２を制御することによって所望の過給圧を得ることができる。しかしながら、モータジェネレータ３２の駆動はバッテリ５０の充電状態に応じて制限される。例えば、バッテリ５０のＳＯＣが高く、バッテリ５０が電力を蓄えることができない場合には、モータジェネレータ３２を発電機として作動させることができない。一方、バッテリ５０のＳＯＣが低く、モータジェネレータ３２に電力を供給することができない場合には、モータジェネレータ３２を電動機として作動させることができない。
【００４１】
このため、本実施形態では、ＥＣＵ６０は、バッテリ５０のＳＯＣに基づいてモータジェネレータ３２の要求発電量を算出し、基準発電量と要求発電量との差が小さくなるように、モータジェネレータ３２による発電量を基準発電量から補正する。発電量が補正されると、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が変動するため、過給圧が所望の値から変動する。このため、ＥＣＵ６０は、発電量の補正に伴う過給圧の変動を抑制するようにウエストゲートバルブ１６の開度を制御する。この結果、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量が変動し、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量の変動を第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量の変動によって相殺することができる。したがって、上記の制御によって、バッテリ５０の充電状態に関わらず、過給圧を所望の値に制御することができる。
【００４２】
また、上記の制御によって過給圧の変動は抑制されるが、ウエストゲートバルブ１６の開度の制御によってスカベンジ率が変動する。スカベンジ率とは、気筒２１内に供給される空気の量に対する、吸気通路２３から気筒２１内を通って排気通路２４に吹き抜ける空気の量の割合を意味する（スカベンジ率＝吹き抜け量／吸入空気量）。空気の吹き抜けは、吸気弁６の開弁期間と排気弁８の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間に発生する。
【００４３】
例えば、ウエストゲートバルブ１６の開度が大きくされると、排気圧の低下によって空気の吹き抜け量が多くなり、スカベンジ率が高くなる。排気通路２４に空気が流入すると、排気通路２４に設けられた触媒において、空気中の酸素が未燃燃料と反応する。このため、スカベンジ率が高くなると、反応熱によって触媒の温度が過度に上昇し、触媒が劣化するおそれがある。また、スカベンジ率が高くなると、燃焼時の空燃比がリッチ側にずれ、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００４４】
このため、ＥＣＵ６０は、ウエストゲートバルブ１６の開度の制御に伴うスカベンジ率の変動が抑制されるようにバルブオーバーラップ期間を制御する。ＥＣＵ６０は、可変バルブタイミング機構Ａを用いて吸気弁５の開弁時期を変更することと、可変バルブタイミング機構Ｂを用いて排気弁８の閉弁時期を変更することとの少なくとも一方によってバルブオーバーラップ期間を制御する。斯かるバルブオーバーラップ期間の制御によって、スカベンジ率の変動による触媒の劣化、排気エミッションの悪化等を抑制することができる。
【００４５】
図５は、モータジェネレータ３２による発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。モータジェネレータ３２による発電量が基準発電量であるときには、発電量の補正量はゼロとなる。
【００４６】
要求発電量が基準発電量よりも大きい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が低くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が小さくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を大きくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくする。この結果、排気圧が高くなり、スカベンジ率が低下する。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、スカベンジ率を高めるために、バルブオーバーラップ期間が長くされる。
【００４７】
一方、要求発電量が基準発電量よりも小さい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が高くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が大きくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を小さくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくする。この結果、排気圧が低くなり、スカベンジ率が高くなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、スカベンジ率を低下させるために、バルブオーバーラップ期間が短くされる。
【００４８】
また、発電量を大きくするほど、第１コンプレッサ３１の回転数が低くなる。このため、発電量を大きくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくし、バルブオーバーラップ期間を長くする。言い換えれば、発電量を小さくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくし、バルブオーバーラップ期間を短くする。
【００４９】
以下、図６のフローチャートを参照して、上述した制御について詳細に説明する。図６は、第一実施形態における過給圧制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、ＥＣＵ６０によって所定の実行間隔で実行される。
【００５０】
最初に、ステップＳ１０１において、図４に示されたようなマップを用いて、内燃機関１の運転状態（本実施形態では機関負荷及び機関回転数）によって定められる動作点がツイン過給領域にあるか否かが判定される。動作点がツイン過給領域にないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。
【００５１】
ステップＳ１０２では、バイパス弁１５が開かれる。この結果、ターボチャージャ４０のみによって吸入空気が過給される。ステップＳ１０２の後、本制御ルーチンは終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ１０１において動作点がツイン過給領域にあると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、バイパス弁１５が閉じられる。この結果、ターボチャージャ４０及びスーパーチャージャ３０によって吸入空気が過給される。
【００５３】
次いで、ステップＳ１０４において、図４に示されたようなマップを用いて、内燃機関１の運転状態（本実施形態では機関負荷及び機関回転数）に基づいてモータジェネレータ３２の基準発電量Ｐｂａｓが算出される。次いで、ステップＳ１０５において、バッテリ５０のＳＯＣに基づいてモータジェネレータ３２の要求発電量Ｐｒｅｑが算出される。このとき、バッテリ５０のＳＯＣが高いほど、要求発電量Ｐｒｅｑは小さくなる。
【００５４】
次いで、ステップＳ１０６において、基準発電量Ｐｂａｓから要求発電量Ｐｒｅｑを減算した値の絶対値、すなわち基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が閾値Ａよりも大きいか否かが判定される。閾値Ａは、予め定められたゼロ以上の値である。ステップＳ１０６において基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が閾値Ａよりも大きいと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７に進む。
【００５５】
ステップＳ１０７では、基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が小さくなるようにモータジェネレータ３２による発電量が基準発電量Ｐｂａｓｅから補正される。このとき、補正量は基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差以下の値にされる。また、モータジェネレータ３２による発電量が補正後の値になるようにモータジェネレータ３２の駆動が制御される。
【００５６】
次いで、ステップＳ１０８において、発電量の補正に伴う過給圧の変動を抑制するようにウエストゲートバルブ１６の開度が制御される。具体的には、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、ウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも小さくされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、ウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも大きくされる。なお、基準発電量Ｐｂａｓに対応する値は、第２コンプレッサ４３の出口温度及び回転数の制約、スーパーチャージャ３０との過給圧の分担割合等を考慮して予め定められる。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０９において、ウエストゲートバルブ１６の開度の制御に伴うスカベンジ率の変動が抑制されるようにバルブオーバーラップ期間が制御される。具体的には、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、バルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも長くされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、バルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも短くされる。なお、基準発電量Ｐｂａｓに対応する値は、タービン４１の駆動に必要な排気ガス流量等を考慮して予め定められる。ステップＳ１０９の後、本制御ルーチンは終了する。
【００５８】
一方、ステップＳ１０６において基準発電量Ｐｂａｓと要求発電量Ｐｒｅｑとの差が閾値Ａ以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、モータジェネレータ３２による発電量が補正されない。すなわち、モータジェネレータ３２による発電量が基準発電量Ｐｂａｓになるようにモータジェネレータ３２の駆動が制御される。また、ウエストゲートバルブ１６の開度及びバルブオーバーラップ期間は、それぞれ、基準発電量Ｐｂａｓに対応する値にされる。ステップＳ１１０の後、本制御ルーチンは終了する。
【００５９】
なお、ステップＳ１０９は省略されてもよい。この場合、可変バルブタイミング機構Ａ、Ｂは内燃機関１から省略されてもよい。
【００６０】
＜第二実施形態＞
第二実施形態における内燃機関の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６１】
第二実施形態では、遊星歯車機構３３において、サンギア３４がモータジェネレータ３２に連結され、プラネタリキャリア３６が駆動ベルト２２を介して内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に連結され、リングギア３７が第１コンプレッサ３１に連結される。
【００６２】
図７は、遊星歯車機構３３の各ギアの回転数を相対的に示す共線図である。図７の縦軸は遊星歯車機構３３の各ギア（サンギア３４、プラネタリキャリア３６及びリングギア３７）の回転数を示す。図７に矢印で示されるように、第一実施形態と異なり、モータジェネレータ３２による発電量を大きくすると、サンギア３４の回転数の低下に伴ってリングギア３７の回転数が上昇する。
【００６３】
図８は、モータジェネレータ３２の基準発電量を算出するためのマップを示す。第二実施形態では、モータジェネレータ３２による発電量が大きくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が上昇し、過給圧が高くなる。このため、ツイン過給領域の低回転高負荷領域において、ツイン過給領域の高回転低負荷領域よりも過給圧が高くなるように、モータジェネレータ３２は発電機として作動される。一方、高回転低負荷領域では、モータジェネレータ３２は電動機として作動される。
【００６４】
図９は、モータジェネレータ３２による発電量を補正したときの各パラメータの変化を示す。要求発電量が基準発電量よりも大きい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が高くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が大きくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を小さくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくする。この結果、排気圧が低くなり、スカベンジ率が高くなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも大きくされるときには、スカベンジ率を低下させるために、バルブオーバーラップ期間が短くされる。
【００６５】
一方、要求発電量が基準発電量よりも小さい場合に、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされると、第１コンプレッサ３１の回転数が低くなる。この結果、第１コンプレッサ３１によってなされる仕事量が小さくなる。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、第２コンプレッサ４３によってなされる仕事量を大きくするために、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくする。この結果、排気圧が高くなり、スカベンジ率が低下する。このため、補正によって発電量が基準発電量よりも小さくされるときには、スカベンジ率を高めるために、バルブオーバーラップ期間が長くされる。
【００６６】
また、発電量を大きくするほど、第１コンプレッサ３１の回転数が高くなる。このため、発電量を大きくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を大きくし、バルブオーバーラップ期間を短くする。言い換えれば、発電量を小さくするほど、ウエストゲートバルブ１６の開度を小さくし、バルブオーバーラップ期間を長くする。
【００６７】
第二実施形態においても、図６の過給圧制御の制御ルーチンが実行される。第二実施形態では、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、ステップＳ１０８においてウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも大きくされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、ステップＳ１０８においてウエストゲートバルブ１６の開度が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも小さくされる。
【００６８】
また、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも大きくされた場合には、ステップＳ１０９においてバルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも短くされる。一方、ステップＳ１０７において発電量が基準発電量Ｐｂａｓよりも小さくされた場合には、ステップＳ１０９においてバルブオーバーラップ期間が基準発電量Ｐｂａｓに対応する値よりも長くされる。
【００６９】
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、内燃機関１は圧縮自着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であってもよい。
【００７０】
また、第１コンプレッサ３１は第２コンプレッサ４３の上流側に配置されてもよい。また、第１インタークーラ１３及び第２インタークーラ１４の少なくとも一方は省略されてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１    内燃機関
１６    ウエストゲートバルブ
２６    排気バイパス通路
３０    スーパーチャージャ
３１    第１コンプレッサ
３２    モータジェネレータ
３３    遊星歯車機構
４０    ターボチャージャ
４１    タービン
４３    第２コンプレッサ
５０    バッテリ
６０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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