(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され前記過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置とを有する内燃機関に適用され、
予め定めた所定の低回転域で前記動力アシスト装置による動力アシスト制御を実施する制御装置において、
加速時における前記動力アシスト制御に際し、前記内燃機関の出力トルクを制限するトルク制限手段を備え、
アシスト可能領域からアシスト不可領域へ移行する間にできる前記出力トルクの極小値を予め求めておき、
前記トルク制限手段は、前記極小値に基づいて前記出力トルクを制限することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記トルク制限手段は、前記極小値を超えないように前記出力トルクを制限することを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され前記過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置とを有する内燃機関に適用され、
予め定めた所定の低回転域で前記動力アシスト装置による動力アシスト制御を実施する制御装置において、
加速時における前記動力アシスト制御に際し、前記内燃機関の出力トルクを制限するトルク制限手段を備え、
前記トルク制限手段は、前記動力アシスト制御に伴って生じる出力トルクの極大値が所定量低下するように前記出力トルクを制限することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され前記過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置とを有する内燃機関に適用され、
予め定めた所定の低回転域で前記動力アシスト装置による動力アシスト制御を実施する制御装置において、
加速時における前記動力アシスト制御に際し、前記内燃機関の出力トルクを制限するトルク制限手段を備え、
前記トルク制限手段は、前記動力アシスト装置による動力アシストが不可となる機関回転速度での前記出力トルクを基準にして、前記出力トルクの制限を行うことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
運転者の要求に対応する目標トルクに従って前記出力トルクを調整するトルク制御に際し、前記目標トルクに応じて前記過給機の目標動力を算出すると共に同過給機の実動力を算出し、前記目標動力と前記実動力とに基づいて前記動力アシスト制御を実施する制御装置において、
前記トルク制限手段は、前記目標トルクを制限して算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記トルク制限手段は、前記目標トルクを制限したトルクマップを予め規定しておき、該規定したトルクマップを用いて前記目標トルクを算出することを特徴とする請求項５に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記トルク制限手段は、前記出力トルクを調整可能な出力制御手段を操作して、前記出力トルクの制限を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記トルク制限手段は、前記出力制御手段の操作として前記動力アシスト装置によりアシストする動力を低下させることを特徴とする請求項７に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャ等の過給機を備えた内燃機関に適用され、過給機に対する動力アシストを行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気動力を用いて吸入空気を過給する過給機としてターボチャージャが一般に知られている。近年では、ターボチャージャの回転軸に電動機等を取り付け、内燃機関の運転状態に応じてターボチャージャの動力をアシストする電動ターボチャージャが開発されている。この場合、電動機等による動力アシスト制御を実施することで、ターボチャージャの過給が助勢され過給効果が向上する。また、この他に過給効果を向上させる方法として、吸気通路においてターボチャージャの上流側又は下流側に設けられ電動機等により作動する補助コンプレッサが開発されている。
【０００３】
そして、これらターボチャージャの動力をアシストする動力アシスト装置の制御方法が提案されている。例えば特許文献１では、アクセル開度に応じて動力アシスト装置による過給圧の増補正分を求めて目標とする過給圧を補正し、その目標とする過給圧と実際の過給圧との偏差に応じて動力のアシストを行っている。特に、アクセル開度が大きい場合には、目標とする過給圧の増補正分を大きめに算出し、動力アシスト装置による動力のアシストを確実に行わせている。
【０００４】
ところで、加速に際し、エンジン回転速度が上昇すると、動力アシスト装置のアシスト性能に起因して動力のアシストが有効な状態から無効な状態へと移行する。このとき、エンジン回転速度が上昇するにつれアシスト可能な動力が減少する。このため、前記特許文献１のように比較的大きな動力をアシストして加速した場合、その加速の途中で出力トルクの低下が生じ、いわゆるトルクの谷が形成される問題が生じる。そして、かかるトルクに谷が生じると運転者がトルク不足感を覚えるといったドライビングフィーリングの悪化を招くおそれがある。
【特許文献１】特開２００３−２３９７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、過給機の動力をアシストする動力アシスト装置を備えた内燃機関において、加速に際し運転者がトルク不足感を感じることの無い良好なドライビングフィーリングを確保することのできる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
【０００７】
本発明の過給機付き内燃機関の制御装置は、前提として、排気動力により吸入空気を過給する過給機と、排気動力以外の動力により作動され前記過給機の動力を直接又は間接的にアシストする動力アシスト装置とを有する内燃機関に適用される。ここで、動力アシスト装置とは、過給機に取り付けられ過給機の動力を直接的にアシストする装置や、吸気通路において過給機の上流側若しくは下流側に設けられ過給機の動力を間接的にアシストする装置のことをいう。そして、予め定めた所定の低回転域で動力アシスト装置による動力アシスト制御を実施している。かかる動力アシスト制御により、低回転域における過給機の動力がアシストされ、過給効果が向上する。
【０００８】
ところで、加速に伴い機関回転速度が上昇する際には、動力アシスト装置による動力アシスト制御が有効な状態から無効な状態へと移行する。このとき、機関回転速度が上昇するにつれアシスト可能な動力が減少し、それに伴って動力アシスト制御による出力トルクの増加分が減少する。すなわち、加速に際して出力トルクの低下が生じ、トルクの谷が形成されてしまう場合がある。そして、かかるトルクの谷が形成されることにより、運転者がトルク不足感を覚えるおそれがあった。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、加速時の動力アシスト制御に際し、出力トルクを制限する手段を備えたことを特徴とする。すなわち、動力アシスト制御による出力トルクの増加分が制限されることにより、アシスト可能な動力が減少することに起因する出力トルクの低下分が減少して、トルクの谷が抑制される。したがって、運転者がトルク不足感を覚えることが回避され、ひいては良好なドライビングフィーリングが確保される。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明では、アシスト可能領域からアシスト不可領域へ移行する間にできる出力トルクの極小値を予め求めておき、その出力トルクの極小値に基づいて出力トルクを制限する。
【００１１】
前述したように、トルクの谷は動力アシスト制御が有効な状態から無効な状態へ移行することによって生じる。このため、動力アシスト制御が有効であるアシスト可能領域から同無効であるアシスト不可領域へ移行する間において、トルクの谷の底の値が出力トルクの極小値として現れる。そこで、出力トルクの制限の仕方として、かかる出力トルクの極小値、すなわちトルクの谷の底の値に基づいて出力トルクを制限すると良い。これにより、動力アシスト制御に伴って生じるトルクの谷の特徴を反映して出力トルクの低下分を減少させることが可能であり、トルクの谷を好適に抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、出力トルクの極小値を超えないように出力トルクを制限する。すなわち、加速時の動力アシスト制御に際し、出力トルクの極小値を超えないように制限を行うことにより、出力トルクの低下が生じなくなり、トルクの谷が形成されなくなる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、動力アシスト制御に伴って生じる出力トルクの極大値が所定量低下するように出力トルクを制限する。
【００１４】
上記構成によれば、動力アシスト制御に伴って生じる出力トルクの盛り上がりが抑えられる。したがって、出力トルクの低下分が減少し、トルクの谷が抑制される。
【００１５】
なお、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明における出力トルクの極小値又は極大値は、適合時の他、その直前までの運転において、出力トルクを制限せずに動力アシスト制御を実施して求めても良い。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、動力アシスト装置による動力アシストが不可となる機関回転速度での内燃機関の出力トルクを基準にして、出力トルクの制限を行う。
【００１７】
前述したように、機関回転速度が上昇する際に動力アシスト装置による動力アシスト制御が有効な状態から無効な状態、すなわち動力アシストが不可となる状態へと移行する。そして、かかる動力アシストが不可となる状態へと移行する機関回転速度において出力トルクは極小となりトルクの谷の底の値となる。そこで、動力アシストが不可となる機関回転速度での出力トルクを基準に出力トルクを制限することにより、トルクの谷を好適に抑制することができる。
【００１８】
また、動力アシスト装置による動力アシスト制御が有効な状態から無効な状態へと移行する際にはアシスト可能な動力の減少が生じる。このとき、アシスト可能な動力が減少し始める機関回転速度において出力トルクが極大となる。そこで、そのアシスト動力が減少し始める機関回転速度での出力トルクを対象として出力トルクを制限しても良い。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、前提として、運転者の要求に対応する目標トルクに従って内燃機関の出力トルクを調整するトルク制御に際し、目標トルクに応じて過給機の目標動力を算出すると共に同過給機の実動力を算出し、目標動力と実動力とに基づいて動力アシスト制御を実施する。すなわち、目標トルクを満たすように動力アシスト装置等の各種アクチュエータを操作するいわゆるトルクベース制御を実施している。そして、かかる構成において、動力アシスト制御に際して目標トルクを制限して算出する。
【００２０】
すなわち、トルクベース制御を実施する構成においては、目標トルクを調整することにより出力トルクを制御することが可能である。したがって、動力アシスト制御に際し、目標トルクを制限して算出することにより、出力トルクが制限され、トルクの谷が抑制される。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、動力アシスト制御時の目標トルクを制限したトルクマップを予め規定しておき、その規定したトルクマップを用いて目標トルクを算出する。
【００２２】
かかる構成によれば、トルクベース制御により、予め制限した目標トルクに従って出力トルクが制御されるため、トルクの谷を確実に抑制することが可能である。また、ドライビングフィーリング等の観点から目標トルクをどの程度制限するのかを演算により都度求めることは困難であるが、本発明のように、適合等により目標トルクを予め規定しておくことによって所望とするドライビングフィーリングを容易に得ることができる。
【００２３】
また、目標トルクの制限の仕方として、請求項６に記載の発明のようにトルクマップを用いるものの他、請求項２に記載の発明のように、トルクの谷の極小値をガード値として、目標トルクの上限ガード処理を行うようにしても良い。これにより、動力アシスト装置によるアシスト可能な動力の低下に起因する出力トルクの低下が回避されるため、トルクの谷が形成されることを回避できる。かかる上限ガード処理により目標トルクを制限する方法では、適合等により予め目標トルクを制限したトルクマップを予め規定しておく必要がないという利点がある。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、内燃機関の出力トルクを調整可能な出力制御手段を操作して、出力トルクの制限を行う。
【００２５】
上記構成によれば、出力トルクを調整可能な出力制御手段が操作されることにより、動力アシスト制御に際して出力トルクを低下させることができる。したがって、トルクの谷を抑制することが可能であり、良好なドライビングフィーリングを得ることができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明では、出力制御手段の操作として動力アシスト装置によりアシストする動力を低下させる。
【００２７】
すなわち、アシストの動力を低下させることにより過給機による過給効果が低下するため出力トルクを低下させることができる。これにより、動力アシスト装置による動力アシストが有効な状態から無効な状態へと移行する際に生じる出力トルクの低下分が減少し、トルクの谷が抑制される。
【００２８】
また、上記構成のように動力アシスト装置によるアシスト動力を低下させる場合には、他の出力制御手段を用いて出力トルクを制限する場合に比べて、動力アシスト装置の駆動に必要なエネルギが抑えられるという利点がある。
【００２９】
この他、出力制御手段の操作としてスロットルバルブを閉じると良い。スロットルバルブの開度の調整により吸入空気量が調整されるため、スロットルバルブを閉じることにより、内燃機関の出力トルクを低下させることができる。また、火花点火式の内燃機関においては、点火時期の調整により出力トルクを調整可能であり、点火時期を遅角側に補正することにより出力トルクを低下させることができる。一方でディーゼル機関においては、出力トルクは燃焼に供される燃料量に依存するため、燃料供給量を減らすことにより出力トルクを低下させることができる。
【００３０】
過給機による過給が過剰に行われることを回避するべく、過給機を迂回して排気を流すためのバイパス通路及び当該通路を開閉するウエストゲートバルブを有する内燃機関においては、ウエストゲートバルブの開度を調整しても良い。すなわち、ウエストゲートバルブの開くことにより、過給機の排気動力が低下するため、出力トルクを低下させることができる。また、タービンホイールの羽根角を調整することにより過給状態を調整することが可能な可変式ノズルターボ（ＶＮＴ）を備える内燃機関においては、タービンホイールの羽根角を調整可能することにより、内燃機関の出力トルクを低下させることができる。
【００３１】
吸気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を備える内燃機関においては、吸気バルブの閉タイミングを調整すると良い。すなわち、吸気バルブの閉タイミングを下死点よりも遅角側に補正することにより、充填空気の吹き戻しが生じて充填効率が低下するため、内燃機関の出力トルクを低下させることができる。
【００３２】
以上のように、各出力制御手段を操作して内燃機関の出力トルクを低下させることにより、動力アシスト装置によりアシストする動力が低下する際に生じる出力トルクの低下分を減少させることが可能である。したがって、トルクの谷を抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには過給機として電動アシスト式のターボチャージャ（以下、電動ターボチャージャとも言う）が設けられている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
【００３４】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節される空気量調整手段としてのスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルアクチュエータ１５には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが内蔵されている。スロットルバルブ１４の上流側には、スロットル上流側の圧力（後述するターボチャージャによる過給圧）を検出する過給圧センサ１２と、スロットル上流側の吸気温を検出する吸気温センサ１３とが設けられている。
【００３５】
スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６にはスロットル下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ１７（吸気管圧力検出手段）が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００３６】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００３７】
エンジン１０のシリンダブロックには、エンジン１０の回転に伴い所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２６が取り付けられている。
【００３８】
吸気管１１と排気管２４との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ３１と、排気管２４に設けられたタービンホイール３２とを有し、それらがシャフト３３にて連結されている。また、シャフト３３には、動力アシスト装置としてのモータ（電動機）３４が設けられており、モータ３４はバッテリ（図示せず）から供給される電力により作動しシャフト３３の回転をアシストする。モータ３４には、モータ温度を検出するための温度センサ３５が設けられている。
【００３９】
ターボチャージャ３０では、排気管２４を流れる排気によってタービンホイール３２が回転し、その回転力がシャフト３３を介してコンプレッサインペラ３１に伝達される。そして、コンプレッサインペラ３１により、吸気管１１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。ターボチャージャ３０にて過給された空気は、インタークーラ３７によって冷却された後、その下流側に給送される。インタークーラ３７によって吸入空気が冷却されることで、吸入空気の充填効率が高められる。
【００４０】
吸気管１１の最上流部には図示しないエアクリーナが設けられ、このエアクリーナの下流側には吸入空気量を検出するエアフロメータ４１が設けられている。その他、本制御システムでは、アクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４３や、大気圧を検出する大気圧センサ４４が設けられている。
【００４１】
エンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、エンジンＥＣＵ５０には、前述した各種センサから各々検出信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ５０は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算し、燃料噴射弁１９や点火プラグ２５の駆動を制御する。
【００４２】
また本実施の形態では、いわゆるトルクベース制御による電子スロットル制御を実施することとしており、エンジン１０で生じるトルクを基準にしてスロットル開度を目標値に制御する。簡単に説明すると、エンジンＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ４３の検出信号に基づいて目標トルク（要求トルク）を演算すると共に該目標トルクを満足する目標空気量を演算し、目標空気量、その都度のスロットル上流側及び下流側の圧力、吸気温度に基づいて目標スロットル開度を算出する。そして、エンジンＥＣＵ５０は、目標スロットル開度に基づく制御指令信号によりスロットルアクチュエータ１５を制御し、スロットル開度を目標スロットル開度に制御する。
【００４３】
また、エンジンＥＣＵ５０は、トルクベース制御に連動してターボチャージャ３０のモータ３４の制御量を決定する。これにより、車両加速時においてターボチャージャ３０にアシスト動力（補助動力）を付加し、所望の過給圧がいち早く得られるようにしている。すなわち、エンジンＥＣＵ５０は、目標トルクに応じて算出される目標空気量や目標過給圧を基に、目標とするアシスト動力や動力アシストタイミングなどを演算し、それら演算結果をモータＥＣＵ６０に出力する。モータＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ５０からの信号を入力し、モータ効率等を考慮して所定の演算処理を行い、モータ３４への供給電力を制御する。
【００４４】
次に、本実施の形態におけるエンジンＥＣＵ５０の制御の概要を図２に基づいて説明する。図２は、エンジンＥＣＵ５０の機能を説明するための制御ブロック図である。
【００４５】
図２に示す本システムでは、主要な機能として、運転者が要求する目標トルクを基に目標スロットル開度を算出するトルクベース制御部７０と、モータＥＣＵ６０に指令するモータ３４のアシスト動力を算出するアシスト制御部８０とを備える。以下、各制御部７０，８０について詳細を説明する。
【００４６】
トルクベース制御部７０において、目標トルク算出部７１は、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標トルクを算出し、目標空気量算出部７２は、目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて目標空気量を算出する。この目標空気量が、運転者が要求する目標トルクを実現するために要する空気量に相当する。また、目標吸気圧算出部７３は、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標吸気圧（目標とするスロットル下流側の圧力）を算出し、目標過給圧算出部７４は、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標過給圧（目標とするスロットル上流側の圧力）を算出する。そして、目標スロットル開度算出部７５は、目標空気量、目標吸気圧、目標過給圧、実過給圧及びスロットル通過吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する。但しこの場合、目標吸気圧と目標過給圧の算出には目標空気量［ｇ／ｒｅｖ］が用いられ、目標スロットル開度の算出には、目標空気量［ｇ／ｒｅｖ］をエンジン回転速度により換算した単位時間当たりの目標空気量［ｇ／ｓｅｃ］が用いられる。
【００４７】
なお、実過給圧は、過給圧センサ１２により検出される過給圧（スロットル上流圧）であり、スロットル通過吸気温は、吸気温センサ１３により検出されるスロットル上流側の吸気温である。
【００４８】
かかる場合、スロットル通過空気量Ｇａを算出するための次の基礎式をもとに目標スロットル開度が算出される。
【００４９】
Ｇａ＝ｆ（Ｔｈｒ）×Ｐｂ／√Ｔ×ｆ（Ｐｍ／Ｐｂ）
上式において、Ｔｈｒはスロットル開度、Ｐｂはスロットル上流圧、Ｐｍはスロットル下流圧、Ｔは吸気温である。本実施の形態では、前記基礎式のスロットル通過空気量Ｇａを目標空気量に、スロットル開度Ｔｈｒを目標スロットル開度に、スロットル上流圧Ｐｂを実過給圧に、スロットル下流圧Ｐｍを目標吸気圧にそれぞれ置き換えており、目標空気量、実過給圧、目標吸気圧等を基に目標スロットル開度が算出される。
【００５０】
一方、アシスト制御部８０において、目標タービン動力算出部８１は、前記トルクベース制御部７０で算出した目標空気量と目標過給圧とに基づいて目標タービン動力を算出する。また、実タービン動力算出部８２は、排気情報に基づいて実際のタービン動力（実タービン動力）を算出する。動力差算出部８３は、目標タービン動力と実タービン動力との動力差を算出する。そして、アシスト動力算出部８４は、前記算出した動力差を基にアシスト動力を算出し、そのアシスト動力をモータＥＣＵ６０に出力する。
【００５１】
かかる場合、モータ３４のアシスト動力は、目標タービン動力に対する実タービン動力の不足分として算出される。つまり、タービン動力の不足分がモータアシストにより補われるようになっている。アシスト制御部８０では、動力を統一のパラメータとしてモータアシスト量も動力で算出することとしている。このとき、現存する電動ターボシステムのモータＥＣＵ６０の指令値はモータ出力であるため、モータアシスト量を動力で算出するのが望ましいと考えられる。
【００５２】
なお、アシスト動力の算出時には、モータ３４の性能や作動状態、エンジン運転状態等に基づいてアシスト動力を補正したり、上限ガードを設定したりするのが望ましい。本実施の形態では、モータ温度（温度センサ３５による検出値）をパラメータとしてアシスト動力の上限値を設定し、その上限値によりアシスト動力を上限ガードするようにしている。
【００５３】
ここで、電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を図３を用いて説明する。
【００５４】
図３の（ａ）のようにアクセル開度が変化し加速が開始されると、（ｂ）のように加速要求に応じて目標タービン動力が増加し、実タービン動力（排気動力）は目標タービン動力に対して遅れて立ち上がる。そのため、（ｄ）に示すように実過給圧の立ち上がりが目標過給圧に対して遅れることとなる。そこで本実施の形態では、タービン動力の不足時にアシスト動力を（ｃ）のように加え、タービン動力をアシストする。このとき、アシスト動力は目標タービン動力と実タービン動力との差に基づいて算出される（詳細は後述）。つまりこの場合、排気によりタービンホイール３２を回す動力（実タービン動力）にモータ３４によるアシスト動力が加えられ、これら動力の和（実タービン動力＋アシスト動力）によってシャフト３３を介してコンプレッサインペラ３１が回転駆動される。これにより、（ｄ）に示すように過給圧が早期に立ち上げられる。
【００５５】
本実施の形態では、アシスト制御部８０におけるタービン動力（目標タービン動力、実タービン動力）の算出を電動ターボモデルを用いて行うこととしており、以下にその詳細を説明する。図４は電動ターボモデルＭ１０を示す制御ブロック図であり、同図ではターボチャージャ３０に付随して設けられるモータ３４とインタークーラ３７も併せて電動ターボモデルとしている。
【００５６】
図４では、タービンホイール３２、シャフト３３、コンプレッサインペラ３１、モータ３４及びインタークーラ３７をそれぞれモデル化してタービンモデルＭ１１、シャフトモデルＭ１２、コンプレッサモデルＭ１３、モータモデルＭ１４、インタークーラモデルＭ１５としており、それらターボチャージャの各パーツモデルに加え、排気の遅れなどを考慮した排気管モデルＭ１６と、吸気の遅れなどを考慮した吸気管モデルＭ１７とを備える。
【００５７】
因みに、本電動ターボモデルＭ１０では、タービンモデルＭ１１、シャフトモデルＭ１２、コンプレッサモデルＭ１３及びモータモデルＭ１４において、過給の原理に基づいてエネルギ（動力）の流れを統一のパラメータとしてモデルを構築しており、それによりモデルを再利用する際の利便性（再利用性）を高めるようにしている。すなわち、一度構築したモデルを他のシステムに容易に適用することが可能となる。また、本モデルをベースにすれば、冗長性も高く、電動化した過給機のモデル化なども容易に行え、汎用性の高いモデルが実現できるようになっている。
【００５８】
タービンモデルＭ１１では、排気管モデルＭ１６にて算出したエンジン１０の排気パラメータ（排気流量ｍg、タービン上流圧Ｐtb＿in、タービン下流圧Ｐtb＿out、タービン上流温Ｔtb＿in、タービン断熱効率ηg）から式（１）を用いてタービン動力Ｌtを算出する。
【００５９】
【数１】
0004434176.tif 000002
ここで、ｃgは排気の比熱、κgは比熱比である。
【００６０】
エンジン１０の排気パラメータである温度や圧力、流量は、センサ等による実測値でもモデルやマップによる推定値でも良い。一例として本実施の形態では、排気流量ｍgをエアフロメータ４１の実測値と噴射信号（又は空燃比）とから算出すると共に、予め作成しておいたテーブルを用いて排気流量ｍgからタービン上下流圧Ｐtbとタービン上下流温Ｔtbを算出するものとする。
【００６１】
なお、実際のターボシステムでは多くの遅れ要素が存在し、例えば排気流量ｍgをエアフロメータ４１の実測値を基に算出する構成において吸入空気量の計測時から実際にタービンでの排気流量に反映されるまでに遅れが生じる。そのため、排気管モデルＭ１６では、排気管２４の体積（排気ポートからタービンまでの排気管体積）や圧力、エンジン回転速度に起因する遅れ要素等を考慮して排気流量ｍgを算出することとしている。
【００６２】
また、モータモデルＭ１４では、アシスト動力Ｌeを算出する。そして、タービンモデルＭ１１で算出したタービン動力Ｌtと、モータモデルＭ１４で算出したアシスト動力Ｌeとを加算した動力Ｌtcが次のシャフトモデルＭ１２の入力とされる。
【００６３】
シャフトモデルＭ１２では、式（２）によって動力Ｌtcをコンプレッサ動力Ｌcに変換し出力する。ηtは動力変換効率である。
【００６４】
【数２】
0004434176.tif 000003
式（２）で求めたコンプレッサ動力ＬcがコンプレッサモデルＭ１３の入力とされる。
【００６５】
コンプレッサモデルＭ１３では、コンプレッサ動力Ｌcとコンプレッサ効率ηcとから過給エネルギを算出する（式（３））。また、式（３）を変形することによって式（４）が得られ、過給エネルギの算出値と吸気パラメータ（吸入空気量Ｇa、コンプレッサ上流圧（コンプレッサ入口圧）Ｐc＿in、吸気温Ｔc＿in）を用いてコンプレッサ下流圧（コンプレッサ出口圧）Ｐc＿outを算出する（式（４））。ここで、ｃaは吸気の比熱、κaは比熱比である。吸入空気量Ｇaはエアフロメータ４１の検出信号から、コンプレッサ上流圧Ｐc＿inは大気圧センサ４４の検出信号から、吸気温Ｔc＿inは吸気温センサ（例えばエアフロメータに付設した温度センサ）の検出信号から、それぞれ算出される。
【００６６】
【数３】
0004434176.tif 000004
【００６７】
【数４】
0004434176.tif 000005
なお、エンジン１０の吸気パラメータである空気量や圧力は、吸気管モデルＭ１７において、吸気管１１の体積（コンプレッサからスロットルまでの吸気管体積）や圧力等に起因する輸送遅れ等を考慮した値として算出されるようになっている。
【００６８】
上記式（１）〜（３）で用いる効率はそれぞれ入力の動力（エネルギ）に対するテーブルもしくは、計算から求められる。効率ηgとηcは、温度、圧力から求められる断熱効率を用いて求めることができる。動力Ｌtc→コンプレッサ動力Ｌcの動力変換効率ηt（式（２）参照）は、各断熱効率を求めた後、モデルを同定する際に、実際に過給に必要なエネルギとその時の動力ＬtcからＬc／Ｌtcを求めて決定する。この逆モデル的な方法を用いることで、実際のターボチャージャの変換効率（機械効率など）が分からなくてもモデルを組むことができ、実機の定常値をモデルで再現することができる。
【００６９】
ここで、コンプレッサ効率ηcは式（５）のように表される。
【００７０】
【数５】
0004434176.tif 000006
式（５）は、次の式（６）のように変形でき、コンプレッサ効率ηc、コンプレッサ上流圧力Ｐc＿in、コンプレッサ下流圧Ｐc＿out、吸気温Ｔc＿inが既知であれば、式（６）からコンプレッサ下流温Ｔc＿outが算出できる。
【００７１】
【数６】
0004434176.tif 000007
以上の流れにより、コンプレッサ下流圧Ｐc＿out及びコンプレッサ下流温Ｔc＿outが算出され、これらＰc＿out及びＴc＿outが次のインタークーラモデルＭ１５の入力とされる。
【００７２】
インタークーラモデルＭ１５は、インタークーラ３７での圧力損失を算出する圧力損失モデル部及び冷却効果（温度効果）を算出する冷却効果モデル部からなる。これら各モデル部を用いることにより、インタークーラ３７入口におけるコンプレッサ下流圧Ｐc＿out及びコンプレッサ下流温Ｔc＿outからインタークーラ３７出口における過給圧Ｐth（スロットル上流圧）及び過給温Ｔth（スロットル上流温）を算出する。インタークーラ３７における圧力損失と冷却効果は、インタークーラ３７入口の圧力（コンプレッサ下流圧Ｐc＿out）及び温度（コンプレッサ下流温Ｔc＿out）の他、外気温Ｔａ及びインタークーラ３７を通過する風速（すなわち車速）をパラメータとして変化する。そこで、インタークーラモデルＭ１５では、これら各パラメータを基に、圧力損失と冷却効果を算出する。
【００７３】
前記図２のアシスト制御部８０における目標タービン動力算出部８１と実タービン動力算出部８２は、上記の電動ターボモデルＭ１０を基に構築されており、その概要を図５に制御ブロック図として示す。ここで、目標タービン動力算出部８１では、電動ターボモデルＭ１０の逆計算（逆モデル）により目標タービン動力Ｌt＿tを算出し、実タービン動力算出部８２では、同電動ターボモデルＭ１０の順計算（順モデル）により実タービン動力Ｌt＿rを算出する。なお、目標タービン動力Ｌt＿tは、前記図４においてシャフトモデルＭ１２の入力に相当し、実際にはタービン動力とアシスト動力の和（すなわちターボチャージャ３０の目標動力）である。
【００７４】
要するに、目標タービン動力算出部８１では、前記図４におけるシャフトモデルＭ１２、コンプレッサモデルＭ１３及びインタークーラモデルＭ１５の各々の逆モデルを用い、目標過給圧Ｐth＿t（目標スロットル上流圧）と目標空気量Ｇa＿tとを主たる演算パラメータとして目標タービン動力Ｌt＿tを算出する。かかる場合詳しくは、インタークーラ逆モデルでは、実機データに基づいたマップを用い、目標過給圧Ｐth＿tに基づいて目標過給温Ｔth＿tを算出する。そして、インタークーラモデルＭ１５の圧力損失モデル部及び冷却効果モデル部の逆モデルを用いて逆算式を組み立てることにより、目標過給圧Ｐth＿t（目標スロットル上流圧）、目標過給温Ｔth＿t（目標スロットル上流温）やその他目標空気量Ｇa＿t、外気温Ｔa（コンプレッサ上流温）、大気圧Ｐa（コンプレッサ上流圧）に基づいて目標コンプレッサ下流圧Ｐc＿out＿tを算出する。
【００７５】
次に、コンプレッサの逆モデルでは、次の式（７）を用い、目標コンプレッサ下流圧Ｐc＿out＿t、目標空気量Ｇa＿t、外気温Ｔa、大気圧Ｐaから目標過給エネルギＷc＿tを算出する。ここで、ｃaは空気の比熱、κaは空気の比熱比である。
【００７６】
【数７】
0004434176.tif 000008
更に、目標過給エネルギＷc＿tをパラメータとして規定した効率マップからコンプレッサ効率ηc＿tを算出すると共に、次の式（８）により目標コンプレッサ動力Ｌc＿tを算出する。
【００７７】
【数８】
0004434176.tif 000009
また、シャフトの逆モデルでは、次の式（９）を用い、目標コンプレッサ動力Ｌc＿tを目標タービン動力Ｌt＿tに変換する。ηtは動力変換効率である。
【００７８】
【数９】
0004434176.tif 000010
なお、目標タービン動力算出部８１において、タービンイナーシャ逆モデル（タービンのイナーシャの１次遅れの逆モデル）を追加しても良い。このタービンイナーシャ逆モデルの追加により、目標タービン動力の算出精度向上が可能となる。
【００７９】
また、実タービン動力算出部８２では、上述したターボモデルの計算順と同様に、排気管モデル、タービンモデル（順モデル）を介して排気による実タービン動力Ｌt＿rを算出する。すなわち、排気管モデルにて算出したエンジン１０の排気パラメータ（排気流量ｍg、タービン上流圧Ｐtb＿in、タービン下流圧Ｐtb＿out、タービン上流温Ｔtb＿in、タービン断熱効率ηg）から上述の式（１）を用いて実タービン動力Ｌt＿rを算出する。
【００８０】
動力差算出部８３では、上記の如く算出した目標タービン動力Ｌt＿tと実タービン動力Ｌt＿rとの動力差を算出し（動力差＝Ｌt＿t−Ｌt＿r）、その動力差から要求アシスト動力Ｗaを算出する。そして、この要求アシスト動力Ｗaに対して上限ガード等が適宜施され、その後、アシスト動力信号（モータ指令値）がモータＥＣＵ６０に出力される。
【００８１】
さて、本実施の形態では、モータ３４による動力アシストの実施に起因して運転者がトルク不足感を感じることのないように、図２に示したトルクベース制御部７０の目標トルク算出部７１において、次のように目標トルクを算出する。
【００８２】
図６及び図７は、モータ３４による動力アシストの実施に起因して生じる問題とその解決方法を説明するための図である。図６には、特に所定の低回転域に着目し、モータ３４による動力アシストを非実施とした場合のトルク曲線を一点鎖線で、同動力アシストを最大限に実施した場合のトルク曲線を破線で、本実施の形態における動力アシストを実施した場合のトルク曲線を実線で示す。また、図７には、エンジン回転速度とアシスト動力との関係を示す。
【００８３】
図６に示すように、モータ３４による動力アシストを実施しない場合には、エンジン１０の出力トルクは、低回転域において比較的小さい（一点鎖線）。これは、低回転域においては、排気量が少なくターボチャージャ３０の過給効果が小さいためである。そこで、低回転域における過給効果を増加させるべく、モータ３４による動力アシストを最大限に実施すると、ターボチャージャ３０の過給が助勢され、低回転域においても比較的大きな出力トルクが得られる（破線）。
【００８４】
ただし、その反面、次のような問題が生じる。すなわち、図７に示すように、エンジン回転速度の上昇に伴ってモータ３４による動力アシストが有効な状態から無効な状態に移行し、そのときエンジン回転速度に応じたアシスト動力の減少が生じる。このため、加速時におけるエンジン回転速度の上昇に伴い出力トルクの低下が生じて、トルクの谷が形成される（図６の点線Ｘで囲まれた部分）。そして、かかるトルクの谷に起因して、運転者はトルク不足感を覚える。
【００８５】
そこで本実施の形態では、トルクの谷が形成されることを回避するべく、実線で示すように動力アシスト時に得られる出力トルクがトルクの谷の底の値よりも小さくなるように目標トルクを算出する。具体的には、かかるように目標トルクを制限したトルクマップを予め規定しておき、その規定したトルクマップを用いて算出した目標トルクに従いトルクベース制御を実施する。
【００８６】
次に、エンジンＥＣＵ５０による目標スロットル開度及びアシスト動力の算出処理の流れを図８〜図１４のフローチャートに基づいて説明する。図８は、ベースルーチンを示すフローチャートであり、本ルーチンはエンジンＥＣＵ５０により例えば４ｍｓｅｃ毎に実行される。そして、図８のベースルーチンにおいて、図９〜図１４のサブルーチンが適宜実行される。なお以下に説明する処理の流れは、基本的に前記図２の制御ブロック図に準ずるものであり、重複する説明については一部簡略化する。
【００８７】
図８に示すように、ベースルーチンは、トルクベース制御ルーチン（ステップＳ１００）、アシスト動力算出ルーチン（ステップＳ２００）を有してなり、図９にトルクベース制御ルーチンの詳細を、図１１にアシスト動力算出ルーチンの詳細を示している。
【００８８】
図９に示すトルクベース制御ルーチンでは、先ずエンジン回転速度及びアクセル開度の検出値を読み込む（ステップＳ１１０）。続いて、アクセル開度及びエンジン回転速度の検出値に基づいて目標トルクを算出する（ステップＳ１２０）。ここで、先の図６に実線で示したようなトルク特性を規定したトルクマップを用い、目標トルクを算出している。すなわち、トルクの谷が生じないように、低回転域における目標トルクを所定量低下させている。その後、後述する図１０のサブルーチンを用い、目標スロットル開度を算出する（ステップＳ１３０）。
【００８９】
図１０に示す目標スロットル開度算出ルーチンでは、目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて目標空気量を算出する（ステップＳ１３１）。次に、目標空気量とエンジン回転速度とに基づいて目標吸気圧（目標スロットル下流圧）を算出すると共に目標過給圧（目標スロットル上流圧）を算出する（ステップＳ１３２，Ｓ１３３）。そして、目標空気量、目標吸気圧、目標過給圧、実過給圧及びスロットル通過吸気温に基づいて目標スロットル開度を算出する（ステップＳ１３４）。
【００９０】
また、図１１に示すアシスト動力算出ルーチンでは、先ず、後述する図１２のサブルーチンを用い、ターボモデルの逆モデルに基づいて目標タービン動力を算出し（ステップＳ２１０）、次に、後述する図１３のサブルーチンを用い、同ターボモデルの順モデルに基づいて実タービン動力を算出する（ステップＳ２２０）。また、目標タービン動力から実タービン動力を減算して動力差を算出する（ステップＳ２３０）。そして、後述する図１４のサブルーチンを用い、動力アシストの実施の可否を判定する（ステップＳ２４０）。
【００９１】
ここで、図１２に示す目標タービン動力の算出サブルーチンでは、目標過給圧と目標空気量とを読み込み（ステップＳ２１１）、続いて例えば実記データに基づく過給圧−開度給温マップの関係を用い目標過給圧に基づいて目標過給温を算出する（ステップＳ２１２）。その後、インタークーラの逆モデルを用い、インタークーラでの圧力損失と冷却効果とを考慮しつつ目標コンプレッサ下流圧を算出する（ステップＳ２１３，Ｓ２１４）。また、コンプレッサの逆モデルを用いて目標過給エネルギを算出すると共に、例えば目標過給エネルギＷc＿tをパラメータとして規定した効率マップからコンプレッサ効率を算出する（ステップＳ２１５，Ｓ２１６）。そして、目標過給エネルギとコンプレッサ効率とから目標コンプレッサ動力を算出し（ステップＳ２１７）、更にシャフトの逆モデルを用いて目標タービン動力を算出する（ステップＳ２１８）。
【００９２】
次に、図１３に示す実タービン動力の算出サブルーチンは、排気管モデル部とタービンモデル部とからなり、排気管モデル部では、エアフロメータ４１による空気量計測時からタービンでの排気流量として反映されるまでの遅れ等を考慮して排気流量を算出すると共に（ステップＳ２２１）、その排気流量に基づいて排気特性（タービン上流及び下流の圧力と温度）を算出する（ステップＳ２２２）。そして、タービンモデル部では、タービン断熱効率ηgを算出すると共に（ステップＳ２２３）、排気流量、排気圧力、排気温度等の排気パラメータとタービン断熱効率ηgとに基づいて実タービン動力を算出する（ステップＳ２２４）。
【００９３】
次に、図１４に示すアシスト判定ルーチンでは、前記図１１のステップＳ２３０で算出した動力差に基づいてアシスト動力Ｗaを算出する（ステップＳ２４１）。このとき、モータ特性やモータ温度に基づく上限ガードが適宜施されてアシスト動力Ｗaが算出される。そしてその後、アシスト動力Ｗaが所定値Ｗa＿thよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２４２）、Ｗa＞Ｗa＿thであればアシスト許可フラグＦaに１を、Ｗa≦Ｗa＿thであればアシスト許可フラグＦaに０をセットする（ステップＳ２４３，Ｓ２４４）。これにより、Ｗa＞Ｗa＿thの場合（アシスト許可フラグＦa＝１の場合）にモータ３４による動力アシストが実行され、Ｗa≦Ｗa＿thの場合（アシスト許可フラグＦa＝０の場合）にモータ３４による動力アシストが停止される。
【００９４】
図１５は、本実施の形態におけるアシスト制御時の各種挙動を示すタイムチャートである。図１５では、比較対象として、モータ３４による動力アシストを実施しない場合及び同動力アシストを最大限に実施する場合の制御を併記している。
【００９５】
さて、（ａ）のようにアクセル開度が変化して加速が開始されると、（ｃ）のように加速要求に応じて目標トルクが増加する。ここで、目標トルクは、モータ３４による動力アシストが実施される場合に、所定のトルク分制限されて算出されている。
【００９６】
この結果、（ｂ）のようにエンジン回転速度が上昇するのに伴って、（ｃ）のように出力トルクが増加する。詳しくは、先ず、モータ３４による動力アシストが実施されることにより、同動力アシストが実施されない場合に比べて、出力トルクが速やかに上昇するとともに大きくなる。一方で、出力トルクは同動力アシストが最大限に実施される場合のように低回転域において大きくなりすぎず、加速の途中でトルクの谷が形成されていない。したがって、運転者は加速に際してトルク不足感を覚えることがない。
【００９７】
以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００９８】
加速時においてモータ３４による動力アシストを実施する際に、エンジン１０の出力トルクを制限するようにした。これにより、エンジン回転速度が上昇してアシスト動力が減少する際の出力トルクの低下分が減少し、トルクの谷が抑制される。したがって、運転者がトルク不足感を覚えることが回避され、ひいては良好なドライビングフィーリングが確保される。
【００９９】
本実施の形態では、運転者の要求としてのアクセル操作量と、エンジン回転速度とに基づいて目標トルクを算出し、その目標トルクに基づいて目標スロットル開度などを算出するトルクベース制御を実施した。そして、かかるトルクベース制御における目標トルクの算出に際し、動力アシストを実施時に目標トルクを制限するようにした。これにより、その制限した目標トルクに応じて出力トルクが制限されるため、トルクの谷が抑制される。特に、適合によりトルクマップを予め規定しておき、その規定したトルクマップを用いて目標トルクを算出するようにしたため、トルクの谷が確実に抑制される。また、トルクマップを用いることにより、所望とするドライビングフィーリングが容易に得られる。
【０１００】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、トルクベース制御を主体として、運転者の要求に応じた目標トルクを算出し、同目標トルクに基づいて動力アシスト装置による動力アシストを実施する構成を前提とした。そして、かかる構成において、動力アシスト時の目標トルクを制限することにより、トルクの谷が形成されることを回避した。しかしながら、本発明はトルクベース制御を必ずしも要件とするものではない。内燃機関の運転状態に基づいて過給機の目標動力を算出し、同目標動力と実動力とに応じて動力アシスト装置による動力アシストを実施する構成において、内燃機関の出力トルクを調整可能な出力トルク制御手段を操作することにより、動力アシスト時のトルクの盛り上がりを抑え、トルクの谷を抑制することが可能である。そこで本実施の形態では、出力トルク制御手段としての動力アシスト装置について、アシスト動力を調整することにより出力トルクの制限を行う。以下、その詳細を説明する。なお、エンジン制御システムの構成は第１の実施の形態において図１に示したものを流用する。
【０１０１】
図１６は、エンジン回転速度とモータ３４によるアシスト動力との関係を示す図である。図１６では、モータ３４を最大限に駆動させた場合に得られるアシスト動力を破線で、本実施の形態におけるアシスト動力の与え方を実線で示す。すなわち、モータ３４によるアシスト動力は、所定の回転域までは最大動力が得られるものの、さらにエンジン回転速度が上昇するにつれ次第に減少する（破線）。これに起因して、出力トルクの低下が生じ、トルクの谷が形成される。そこで、本実施の形態では、実線で示すように、低回転域におけるアシスト動力を制限することにより、トルクの谷を抑制する。
【０１０２】
図１７は、本実施の形態におけるアシスト制御時の各種挙動を示すタイムチャートである。図１７では、比較対象として、モータ３４による動力アシストを実施しない場合及び最大限に実施する場合の従来制御を併記している。
【０１０３】
さて、（ａ）のようにアクセル開度が変化して加速が開始されると、（ｂ）のエンジン回転速度の上昇に伴って（ｃ）のように出力トルクが増加する。ここで、モータ３４による動力アシストは、（ｄ）のようなアシスト動力に従って実施されている。すなわち、アシスト動力が低回転域において減少されており、動力アシストを最大限に実施する場合に比べて小さくなっている。したがって、（ｃ）に示すように出力トルクは、動力アシストを最大限に実施する場合のように盛り上がることがなく、トルクの谷が形成されていない。
【０１０４】
以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【０１０５】
モータ３４によるアシスト動力を低下させることにより、エンジン１０の出力トルクを制限するようにした。これにより、低回転域における出力トルクの盛り上がりが抑制されるため、トルクの谷が抑制される。したがって、運転者がトルク不足感を覚えることのない、良好なドライビングフィーリングが確保される。
【０１０６】
なお、本発明は以上説明した各実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。
【０１０７】
上記第１の実施の形態では、予め規定したトルクマップを用いて目標トルクを算出する構成としたが、これに限らない。加速時におけるエンジン回転速度の上昇に伴いモータ３４によりアシスト可能な動力が低下することによって生じる出力トルクの極小値を記憶しておき、その記憶した出力トルクの極小値を上限ガード値として目標トルクのガード処理を実施する構成としても良い。かかる構成においても、トルクの谷が形成されることが回避されるため、良好なドライビングフィーリングを確保することが可能である。また、上記第２の実施の形態においても同様に、出力トルクがその上限ガード値よりも大きくならないように出力トルク制限手段を操作すると良い。
【０１０８】
上記第２の実施の形態では、低回転域における出力トルクの盛り上がりを低減するために、モータ３４によるアシスト動力を低減させたが、これに限らない。以下の（１）〜（６）のように、各種出力トルク制御手段を調整しても良い。
【０１０９】
（１）スロットル開度の調整によりエンジン１０の出力トルクを低減させる。すなわち、スロットル開度を調整することにより吸入空気量が調整されるため、スロットル開度を閉じることによってエンジン１０の出力トルクを抑えることができる。
【０１１０】
かかるスロットル開度を調整した場合の各種挙動を図１８に示す。図１８において、（ａ）のようにアクセル開度が変化して加速が開始されると、（ｂ）のエンジン回転速度の上昇に伴って（ｃ）のように出力トルクが増加する。ここで、スロットル開度は、（ｄ）のように、加速開始直後に吸入空気量を増加させるために大きく開かれた後、一時的に閉じられている（点線Ｙで囲まれた部分）。これにより、低回転域における出力トルクの盛り上がりが生じることなく、トルクの谷が抑制されている。
【０１１１】
（２）点火時期の調整によりエンジン１０の出力トルクを低減させる。すなわち、点火時期を遅角側に補正することにより、エンジン１０の出力トルクを抑えることができる。
【０１１２】
かかる着火時期を調整した場合の各種挙動を図１９に示す。図１９において、（ａ）のようにアクセル開度が変化して加速が開始されると、（ｂ）のエンジン回転速度の上昇に伴って（ｃ）のように出力トルクが増加する。ここで、点火時期は、（ｄ）のように、加速開始直後に出力トルクを増加させるために進角側に補正された後、一時的に遅角側に補正されている（点線Ｚで囲まれた部分）。これにより、トルクの盛り上がりが生じることなく、トルクの谷が抑制されている。
【０１１３】
（３）内燃機関としてガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジンに適用される場合に、燃料供給量の調整により内燃機関の出力トルクを低減させる。ディーゼルエンジンにおいては、燃料供給量が出力トルクに相当するため、かかる燃料供給量を減補正することにより、内燃機関の出力トルクを抑えることができる。したがって、上記（１），（２）のように、加速開始後に燃料供給量を調整することにより、低回転域における出力トルクの盛り上がりが生じることなく、トルクの谷が抑制される。
【０１１４】
（４）過給機の排気動力を調整する電子制御式のウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）を有する内燃機関においては、ウエストゲートバルブの開度の調整により内燃機関の出力トルクを低減させる。ウエストゲートバルブの開度を開くことにより過給機の実動力が低下するため、内燃機関の出力トルクを抑えることができる。したがって、上記（１），（２）のように、加速開始後にウエストゲートバルブの開度を調整することにより、低回転域における出力トルクの盛り上がりが生じることなく、トルクの谷が抑制される。
【０１１５】
（５）タービンホイールの羽根角を調整可能することにより過給状態を調整することが可能な可変式ノズルターボ（ＶＮＴ）を備える内燃機関においては、同タービンホイールの羽各を調整することにより内燃機関の出力トルクを低減させる。すなわち、タービンホイールの羽根角を調整することにより過給状態が変化するため、内燃機関の出力トルクを抑えることができる。したがって、上記（１），（２）のように、加速開始後にタービンホイールの羽根角を調整することにより、低回転域における出力トルクの盛り上がりが生じることなく、トルクの谷が抑制される。
【０１１６】
（６）吸気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を備える内燃機関においては、吸気バルブの閉タイミングを調整することにより内燃機関の出力トルクを低減させる。すなわち、吸気バルブの閉タイミングを下死点よりも遅角側に補正することにより充填空気の吹き戻しが生じて充填効率が低下するため、内燃機関の出力トルクを抑えることができる。したがって、上記（１），（２）のように、加速開始後に吸気バルブの閉タイミングの開度を調整することにより、低回転域における出力トルクの盛り上がりが生じることなく、トルクの谷が抑制される。
【０１１７】
以上詳述した（１）〜（６）の出力トルク制御手段の操作方法として、好ましくは次のようにすることが望ましい。すなわち、加速時におけるエンジン回転速度の上昇に伴いモータ３４によるアシスト可能な動力が低下することにより生じる出力トルクの極小値を上限値とし、出力トルクがその上限値を超えないように出力トルク制御手段を操作すると良い。これにより、トルクの谷が生じることが回避される。または、加速時におけるエンジン回転速度の上昇に伴いモータ３４によるアシスト可能な動力が低下することにより生じる出力トルクの極大値が所定量低下するように出力トルク制御手段を操作すると良い。かかる構成においても出力トルクの低下分が減少し、トルクの谷が抑制される。これらにより、運転者がトルク不足感を覚えることの無い、良好なドライビングフィーリングが得ることができる。
【０１１８】
上記各実施の形態では、動力アシスト装置として、ターボチャージャ３０のシャフト３３にモータ３４を取り付け、ターボチャージャ３０の動力を直接アシストする構成としたが、これに限らない。吸気管１１においてターボチャージャ３０の上流側若しくは下流側に動力源としてモータを有してなる補助コンプレッサを設け、かかる補助コンプレッサによりターボチャージャ３０の動力を間接アシストする構成としても良い。ただし、上記第１の実施の形態において、かかる構成とする場合、図２に示したエンジン制御ブロックとして、アシスト制御部としてターボチャージャ３０の目標タービン動力と実タービン動力との差に応じて補助コンプレッサの出力過給圧を調整する制御モデルを用い、同制御モデルを用いてアシスト動力を算出するように変更する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】エンジンＥＣＵの機能を説明するための制御ブロック図である。
【図３】電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を示すタイムチャートである。
【図４】電動ターボモデルを示す制御ブロック図である。
【図５】アシスト制御部における目標タービン動力算出部、実タービン動力算出部の詳細を示す制御ブロック図である。
【図６】目標トルクの設定方法を説明するための図である。
【図７】エンジン回転速度とアシスト動力との関係を示す図である。
【図８】エンジンＥＣＵによるベースルーチンを示すフローチャートである。
【図９】トルクベース制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】目標スロットル開度の算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】アシスト動力の算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】目標タービン動力の算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】実タービン動力の算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】アシスト判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】本実施の形態におけるアシスト制御時の各種挙動を示すタイムチャートである。
【図１６】エンジン回転速度とアシスト動力との関係を示す図である。
【図１７】第２の実施の形態におけるアシスト制御時の各種挙動を示すタイムチャートである。
【図１８】スロットル開度制御により出力トルクを低下させる場合の各種挙動を示すタイムチャートである。
【図１９】点火制御により出力トルクを低下させる場合の各種挙動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…エンジン、３０…ターボチャージャ、３４…動力アシスト装置としてのモータ、５０…エンジンＥＣＵ。
【図１】
0004434176.tif 000011
【図２】
0004434176.tif 000012
【図３】
0004434176.tif 000013
【図４】
0004434176.tif 000014
【図５】
0004434176.tif 000015
【図６】
0004434176.tif 000016
【図７】
0004434176.tif 000017
【図８】
0004434176.tif 000018
【図９】
0004434176.tif 000019
【図１０】
0004434176.tif 000020
【図１１】
0004434176.tif 000021
【図１２】
0004434176.tif 000022
【図１３】
0004434176.tif 000023
【図１４】
0004434176.tif 000024
【図１５】
0004434176.tif 000025
【図１６】
0004434176.tif 000026
【図１７】
0004434176.tif 000027
【図１８】
0004434176.tif 000028
【図１９】
0004434176.tif 000029