(57)【要約】【課題】吸入空気を過給するターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャに回転速度センサを設けることなく、その回転軸の回転速度を得ることのできる制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１０において吸気管１１には、スロットルバルブ１３が設けられるとともに、その下流に吸気圧を検出する吸気圧センサ１４が設けられている。吸気管１１の最上流部には大気圧センサ１６が設けられ、その下流にターボチャージャ２０が設けられている。かかる構成においてエンジンＥＣＵ３０は、ターボチャージャ２０の入口圧と出口圧とに基づいてターボチャージャ２０の回転軸の回転速度を算出する。ここで、大気圧センサ１６により検出される大気圧を入口圧とする。また、ターボチャージャ２０の下流側における吸気管１１内の圧力変化をモデル化し、その逆モデルを用いて吸気圧センサ１４により検出される吸気圧から出口圧を算出する。【選択図】      図１
2007321687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、
前記コンプレッサインペラの入口圧を取得する入口圧取得手段と、
前記コンプレッサインペラの出口圧を取得する出口圧取得手段と、
前記回転軸の回転速度を前記入口圧と前記出口圧との圧力比に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記両取得手段によって取得された入口圧及び出口圧並びに前記記憶手段に記憶した対応関係から前記回転速度を導出する回転速度導出手段と、
を備えたことを特徴とするターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
大気圧を検出可能な大気圧センサを備えた内燃機関に適用され、前記入口圧取得手段は、前記大気圧センサにより検出される圧力を前記コンプレッサインペラの入口圧とすることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、
前記コンプレッサインペラの出口圧を取得する出口圧取得手段と、
前記回転軸の回転速度を前記出口圧に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記出口圧取得手段によって取得した前記出口圧及び前記記憶手段に記憶した対応関係から前記回転速度を導出する回転速度導出手段と、
を備えたことを特徴とするターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ターボチャージャの回転軸の回転を助勢可能な誘導電動機を有するターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、
前記回転速度取得手段により算出した前記回転軸の回転速度を用いて前記誘導電動機を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気通路において前記コンプレッサインペラの下流で吸入空気の量を調整可能なスロットルバルブと、同スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力を検出可能な吸気圧センサとを備えた内燃機関に適用され、
前記出口圧取得手段は、予め規定した前記吸気通路における圧力変化の関係を用い、前記吸気圧センサにより検出される前記スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力から前記出口圧を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ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記出口圧取得手段は、
前記吸気圧センサにより検出される前記スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、内燃機関の吸入空気量、及び吸入空気の温度に基づいて、前記スロットルバルブ部を通過するスロットル通過空気流量を算出する手段と、
同スロットル通過空気流量、前記スロットルバルブの開口面積、前記吸気圧センサにより検出される前記スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、及び吸入空気の温度に基づいて、前記出口圧を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項５に記載のターボチャージャ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、ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置にかかり、ターボチャージャの回転速度を取得するものに関する。
【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、電動機による動力アシストを実施することで、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。
【０００３】
かかる電動ターボチャージャ用の電動機として、誘導電動機を用いたものがある（例えば特許文献１参照）。誘導電動機は、ターボチャージャの回転軸に取り付けられた回転子とその外周側に設けられる固定子とからなり、固定子は複数の励磁コイルから構成されている。そして、回転軸の回転速度に応じて各励磁コイルへの通電を制御することにより、回転軸に回転が助勢される。
【０００４】
前記特許文献１では、ターボチャージャの回転軸の回転速度を知るために、回転軸に回転速度センサを設けている。しかしながら、回転速度センサは、高温の排気熱や吸入空気の圧縮により生じる仕事熱の影響を受けることになるため、耐熱性が求められセンサコストが高くなる。また、誘導電動機の近傍に位置することになるため、誘導電動機の電力供給に伴って生じる電磁ノイズの影響を受けて検出結果の信頼性が低下するおそれがある。
【特許文献１】特開２００５−４２６８４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、吸入空気を過給するターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャに回転速度センサに頼らずともその回転軸の回転速度を得ることのできる制御装置を提供することを主たる目的とする。
【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】
請求項１に記載の発明では、排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用されることを前提としている。かかる内燃機関の制御装置は、コンプレッサインペラの入口圧を取得する手段及び同出口圧を取得する手段を備えるとともに、回転軸の回転速度をコンプレッサインペラの入口圧と出口圧との圧力比に対応付けて記憶する記憶手段を備える。そして、取得されたコンプレッサインペラの入口圧及び出口圧並びに記憶手段に記憶した対応関係からターボチャージャの回転軸の回転速度を導出する。
【０００８】
本願発明者は、ターボチャージャの回転軸の回転速度は、コンプレッサインペラの入口圧と出口圧との圧力比に相関があることを確認した。詳しくは、回転軸の回転速度が小さい場合には圧力比（出口圧／入口圧）が小さく、回転軸の回転速度が大きくなるほど圧力比が大きくなることを確認した。この関係を記憶しておくことにより、回転速度センサに頼ることなく、回転軸の回転速度を導出することが可能である。
【０００９】
また本願発明者は、回転軸の回転速度は、コンプレッサインペラの入口圧と出口圧との圧力比以外の機関運転状態（タービンホイール側の圧力状態など）の影響を殆ど受けないことを確認した。このため、回転軸の回転速度と圧力比との相関関係を規定するための適合に要するコストが少なくて済む。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、大気圧を検出する大気圧センサを備えた内燃機関に適用され、その大気圧センサにより検出される圧力をコンプレッサインペラの入口圧として算出する。
【００１１】
コンプレッサインペラに導入される吸入空気は殆ど大気そのものであり、コンプレッサインペラの入口圧は大気圧にほぼ等しい。このため、コンプレッサインペラの入口圧として大気圧センサにより検出される圧力を用いることが可能である。
【００１２】
一般に、内燃機関の出力制御等においては、制御パラメータとして吸入空気の空気密度が用いられ、その空気密度を求めるために大気圧を知る必要がある。このため、大気圧センサは、通常装備されている。したがって、本発明によれば、圧力センサを追加することなく、既存のセンサを用いてコンプレッサインペラの入口圧を知ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用されることを前提としている。かかる内燃機関の制御装置は、コンプレッサインペラの出口圧を取得する手段を備えるとともに、回転軸の回転速度をコンプレッサインペラの出口圧に対応付けて記憶する記憶手段を備える。そして、取得されたコンプレッサインペラの出口圧と記憶手段に記憶した対応関係からターボチャージャの回転軸の回転速度を導出する。
【００１４】
前述したようにコンプレッサインペラの入口圧は大気圧と略等しい。このため、かかる大気圧の変動を無視して、ターボチャージャの回転軸の回転速度をコンプレッサインペラの出口圧のみによって導出することが可能である。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、ターボチャージャの回転軸の回転を助勢可能な誘導電動機を有するターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、前記導出した回転軸の回転速度を用いて誘導電動機を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
いわゆる電動ターボチャージャにおいては、電動機によりターボチャージャの回転軸の回転を助勢することにより、過給効果を向上させることができる。ただし、誘導電動機により回転軸の回転を助勢する場合には、誘導電動機にその回転軸の回転速度に応じた電力供給を行う必要がある。この場合、回転軸に回転速度センサを設けると、誘導電動機の駆動により発生する電磁ノイズの影響により回転速度センサの検出結果の信頼性が低下するおそれがある。この点、本発明によれば、シャフト回転速度を導出する手段を有しているため、回転速度センサのように電磁ノイズの影響を受けることなくシャフト回転速度が求められる。そしてその回転速度に応じて誘導電動機を適正に駆動することが可能である。      
【００１７】
請求項５に記載の発明では、内燃機関の吸気通路においてコンプレッサインペラの下流で吸入空気の量を調整可能なスロットルバルブと、同スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力を検出可能な吸気圧センサとを備えた内燃機関に適用されることを前提とする。そして、予め規定した吸気通路における圧力変化の関係を用い、吸気圧センサにより検出される吸入空気の圧力からコンプレッサインペラの出口圧を算出する。
【００１８】
本発明の内燃機関においては、スロットルバルブにより吸入空気量が調整されるとともに、同内燃機関に吸入される吸入空気の圧力が吸気圧センサにより検出されるようになっている。この場合、吸入空気はスロットルバルブによりその流量が絞られるとともに内燃機関に吸入されることから、吸気圧センサにより検出される吸気圧はコンプレッサインペラの出口圧と相違する。そこで、吸気管における圧力変化の関係を予め規定すると良い。この規定した関係を用いることにより、吸気圧センサにより検出されるスロットルバルブの下流の吸気圧からコンプレッサインペラの出口圧を求めることができる。
【００１９】
吸気圧センサは内燃機関の吸入空気量などを知るために通常装備されるものであるから、本発明によれば、既存のセンサを用いてコンプレッサインペラの出口圧を知ることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、吸気圧センサにより検出されるスロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、内燃機関の吸入空気量、及び吸入空気の温度に基づいてスロットルバルブ部を通過するスロットル通過空気流量を算出する。そして、そのスロットル通過空気流量、スロットルバルブの開口面積、吸気圧センサにより検出されるスロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、及び吸入空気の温度とに基づいてコンプレッサインペラの出口圧を算出する。
【００２１】
前述した吸気通路における圧力変化は、要するに、吸入空気がスロットルバルブにより絞られるとともに、内燃機関に吸入されることによって生じるものである。したがって、既知であるパラメータ（内燃機関の吸入空気量）及び各種センサにより検出可能なパラメータ（スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力，吸入空気の温度）を用い、吸気通路における圧力変化の態様を演算することにより、コンプレッサインペラの出口圧を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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、車載多気筒ディーゼル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誘導電動機付きターボチャージャが設けられている。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を説明する。
【００２３】
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１２によって開度調節されるスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルアクチュエータ１２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１３の下流側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１４及び吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ１５が設けられている。吸気管１１はスロットルバルブ１３の下流にて分岐され、エンジン１０の各気筒の吸気ポートに接続されている。吸気管１１の最上流部には大気圧を検出する大気圧センサ１６が設けられるとともに、その下流にエアクリーナ１７が設けられている。吸気圧センサ１４や大気圧センサ１６は、エンジン１０の吸入空気量や吸入空気の密度などを得るために一般的に装備されるものである。
【００２４】
吸気管１１においてエアクリーナ１７の下流には、電動ターボチャージャ２０が設けられている。ここで、その電動ターボチャージャ２０の構成について図２を用いて説明する。図２に示されるように、電動ターボチャージャ２０は、吸気管１１に設けられるコンプレッサインペラ２１と、図示しない排気管に設けられるタービンホイール２２とを有している。そして、それらがシャフト２３により連結されて、ハウジング２４に収容されている。かかる構成により、排気管を流れる排気によってタービンホイール２２が回転し、その回転力がシャフト２３を介してコンプレッサインペラ２１に伝達される。これにより、コンプレッサインペラ２１が回転し、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。
【００２５】
また、電動ターボチャージャ２０には、シャフト２３の回転を助勢する誘導電動機２５が設けられている。詳しくは、シャフト２３にロータ（回転子）２６が設けられ、ロータ２６の外周側のハウジング２４に多相の励磁コイルからなるステータ（固定子）２７が設けられている。かかる構成においてステータ２７の励磁コイルに通電することにより、シャフト２３に回転力が付勢され、電動ターボチャージャ２０の過給効果が増大する。
【００２６】
図１の説明に戻ると、エンジンＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものである。エンジンＥＣＵ３０には、前述した吸気圧センサ１４、吸気温センサ１５及び大気圧センサ１６の他、エンジン回転速度やアクセル操作量を検出する各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、エンジンＥＣＵ３０は、それら入力したエンジン運転情報に基づいてスロットルアクチュエータ１２などを適宜制御する。
【００２７】
また、エンジンＥＣＵ３０は、車両加速時において所望の過給圧をいち早く得るべく、誘導電動機２５による動力アシスト制御を実施する。詳しくは、目標とする過給圧及び吸入空気量に基づいて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ＥＣＵ４０に出力する。モータＥＣＵ４０は、エンジンＥＣＵ３０からの信号を入力し、モータ効率等を考慮して誘導電動機２５への電力供給を制御する。具体的には、モータＥＣＵ４０は、バッテリ４１と接続されており、そのバッテリ４１からステータ２７の各励磁コイルへの通電をシャフト２３の回転速度（以下、シャフト回転速度という）に応じて行う。
【００２８】
すなわち、動力アシスト制御において誘導電動機２５を駆動させるためにはシャフト回転速度を知る必要がある。この方法として例えば、シャフト２３に回転速度センサを設けて、その検出結果を用いることが考えられる。しかしながら、その場合には、回転速度センサは吸入空気の圧縮により生じる仕事熱や高温の排気熱に耐えなければならず、その分センサコストが高くなる。また、誘導電動機２５の近傍に設けられることになるため、その駆動に際して発生する電磁ノイズの影響を受け易く、検出結果の信頼性が低くなってしまう。
【００２９】
この問題を解決するために、本願発明者は回転速度センサを用いることなくシャフト回転速度を取得することを考えた。そして、コンプレッサインペラ２１の入口における吸気圧（以下、コンプレッサ入口圧という）と同下流側における吸気圧（以下、コンプレッサ出口圧という）との圧力比がシャフト回転速度と相関関係を有していることを確認した。図３は、かかる圧力比（コンプレッサ出口圧／コンプレッサ入口圧）とシャフト回転速度との関係を示す図である。図３に示すように、圧力比が大きくなるほどシャフト回転速度は大きくなる。本願発明者は、その相関関係がコンプレッサ入口圧及び出口圧以外のエンジン運転状態やターボチャージャ２０の排気系の影響をほとんど受けないことを確認している。そこで、本実施の形態では、かかる関係に着目し、回転速度センサを用いることなくシャフト回転速度を取得する。
【００３０】
以下、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃ及びコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃの算出方法について説明する。
【００３１】
先ずコンプレッサ入口圧Ｐ１ｃの算出方法について説明する。本実施の形態では、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとして、大気圧センサ１６により検出される大気圧Ｐａｔｍに着目する。要するに、大気圧センサ１６とターボチャージャ２０との間にはエアクリーナ１７が設けられているものの、エアクリーナ１７による圧力損失は小さく殆ど無視できる。このため、本実施の形態では、大気圧Ｐａｔｍをコンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとする。
【００３２】
次にコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃの算出方法について説明する。本実施の形態では、吸気管１１における吸入空気の流量や圧力の変化をモデル化し、そのモデルを用いることにより吸気圧センサ１４により検出される吸気圧Ｐｉｍからコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出する。
【００３３】
吸気管１１においてスロットルバルブ１３部を通過する単位時間あたりの空気流量ｄ（ｍ＿ｔｈｒ）／ｄｔは、その上流側の吸気圧であるコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃと、同下流側の吸気圧である吸気圧Ｐｉｍとを用いて次式で表される。
【００３４】
【数１】
2007321687.tif 000003
ここで、Ａ＿ｔｈｒはスロットル有効断面積（スロットルバルブ１３部の開口面積）であり、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温、κは比熱比である。
【００３５】
また、吸気圧Ｐｉｍの微小変化量ｄＰｉｍは、（１）式で求められる単位時間あたりのスロットル通過空気流量ｄ（ｍ＿ｔｈｒ）／ｄｔと、エンジン回転速度、吸気圧Ｐｉｍ及び充填効率から求められるエンジン吸入空気量ｍ＿ｅの時間微分値ｄ（ｍ＿ｅ）／ｄｔとを用いて次式で表される。
【００３６】
【数２】
2007321687.tif 000004
ここでＶｉｎｔａｋｅはスロットルバルブ１３とエンジン１０との間の吸気管１１の内容積であり、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温である。
【００３７】
図４は、（１）式によりスロットルバルブ１３部を通過する単位時間あたりの空気流量ｄ（ｍ＿ｔｈｒ）／ｄｔを求めるスロットルモデルと、（２）式を積分して吸気圧Ｐｉｍ求める吸気管モデルとを用いて、コンプレッサ出口圧Ｐ２ｃから吸気圧Ｐｉｍを求める演算ブロックを示す図である。図４に示されるように、コンプレッサ出口圧Ｐ２ｃは、スロットル有効断面積Ａ＿ｔｈｒ、吸気温Ｔ、エンジン吸入空気量ｍ＿ｅ、スロットルモデル及び吸気管モデルを用いて吸気圧Ｐｉｍと関連付けられる。
【００３８】
そこで本実施の形態では、図４に示したコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃから吸気圧Ｐｉｍを求める演算ブロックを逆演算することにより、吸気圧Ｐｉｍからコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出する。図５は、スロットルモデル及び吸気管モデルのそれぞれの逆モデルを用い、吸気圧Ｐｉｍからコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを求める演算ブロック図を示している。すなわち、本実施の形態では、吸気圧Ｐｉｍ、エンジン吸入空気量ｍ＿ｅ、吸気温Ｔ、スロットル有効断面積Ａ＿ｔｈｒ、吸気管逆モデル及びスロットル逆モデルを用いてコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出する。この場合、吸気管逆モデルは（２）式の単位時間あたりのスロットル通過空気量ｄ（ｍ＿ｔｈｒ）／ｄｔについての逆関数であり、スロットル逆モデルは（１）式のコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃについての逆関数である。
【００３９】
以上のようにして、吸気圧センサ１４により検出される吸気圧Ｐｉｍからコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを求めることができる。そこで、エンジンＥＣＵ３０は、（１）式及び（２）式の逆関数を記憶しておき、それら逆関数を用い、コンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを演算により求める。
【００４０】
以下、シャフト回転速度を算出する処理の流れを図６のフローチャートに基づいて説明する。本シャフト回転速度算出処理は、エンジンＥＣＵ３０により所定周期毎（例えば４ミリ秒毎）に実行される。なお、同シャフト回転速度算出処理は、基本的に前記図５の演算ブロックに準ずるものである。
【００４１】
先ずステップＳ１０１では、吸気圧センサ１４により検出した吸気圧Ｐｉｍ及び吸気温センサ１５により検出した吸気温Ｔを読み込むとともに、大気圧センサ１６により検出した大気圧Ｐａｔｍを読み込む。ステップＳ１０２では、エンジン回転速度、吸気圧Ｐｉｍ及び予め記憶した充填効率に基づいて単位時間あたりのエンジン吸入空気量ｄ（ｍ＿ｅ）／ｄｔを算出する。
【００４２】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で読み込んだ吸気圧Ｐｉｍ及び吸気温Ｔと、ステップＳ１０２で算出した単位時間あたりのエンジン吸入空気量ｄ（ｍ＿ｅ）／ｄｔとに基づき、（２）式の逆関数を用いて単位時間あたりのスロットル通過空気量ｄ（ｍ＿ｔｈｒ）／ｄｔを算出する。ステップＳ１０４では、現在のスロットルバルブ１３の開度からスロットル有効断面積Ａ＿ｔｈｒを算出する。
【００４３】
また、ステップＳ１０５では、単位時間あたりのエンジン吸入空気量ｄ（ｍ＿ｅ）／ｄｔ及び単位時間あたりのスロットル通過空気量ｄ（ｍ＿ｔｈｒ）／ｄｔと、ステップＳ１０１で読み込んだ吸気圧Ｐｉｍ及び吸気温Ｔとに基づき、（１）式の逆関数を用いてコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出する。
【００４４】
ステップＳ１０６では、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとの圧力比を算出する。ここでは、ステップＳ１０１で読み込んだ大気圧Ｐａｔｍをコンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとしている。そして、ステップＳ１０７において、圧力比（Ｐ２ｃ／Ｐ１ｃ）に基づいてシャフト回転速度を算出する。本実施の形態では、エンジンＥＣＵ３０は、図３に示したような圧力比とシャフト回転速度との関係をマップとして予め記憶しており、かかるマップを用いてシャフト回転速度を算出する。
【００４５】
図７は、動力アシスト制御の処理の流れを示すフローチャートである。本動力アシスト制御処理は、エンジンＥＣＵ３０により所定周期毎（例えば４ミリ秒）に実行される。
【００４６】
先ずステップＳ２０１では、エンジン運転状態に基づいてターボチャージャ２０の目標動力を算出し、ステップＳ２０２では同ターボチャージャ２０の実動力を算出する。ステップＳ２０３では、それら目標動力と実動力の差からアシスト動力を算出する。
【００４７】
続く、ステップＳ２０４では、図６のシャフト回転速度算出処理にて算出したシャフト回転速度を読み込む。
【００４８】
ステップＳ２０５では、アシスト動力とシャフト回転速度とを含む制御信号をモータＥＣＵ４０に出力する。この場合、モータＥＣＵ４０は、制御信号を入力すると、シャフト回転速度及びアシスト動力に基づいて必要なすべりを算出するとともに、モータ効率等を反映して通電波形の周波数及び電圧を決定する。そしてその周波数及び電圧に従って、ステータ２７の各励磁コイルに順に通電する。
【００４９】
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。
【００５０】
コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとの圧力比（Ｐ２ｃ／Ｐ１ｃ）に基づきシャフト回転速度を算出するようにした。本願発明者によって圧力比とシャフト回転速度とには相関関係があることが確認されており、その相関関係を用いることで、回転速度センサに頼ることなくシャフト回転速度を得ることができる。
【００５１】
圧力比とシャフト回転速度との相関関係から算出したシャフト回転速度に基づいて誘導電動機２５を駆動させるようにした。これにより、回転速度センサに頼ることなく、シャフト回転速度に基づいて誘導電動機２５が適正に駆動される。
【００５２】
コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃを既存の大気圧センサ１６により検出される大気圧Ｐａｔｍとした。これにより、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃを取得するために新たなセンサを設ける必要がない。この場合、大気圧センサ１６とターボチャージャ２０との間にエアクリーナ１７が設けられているが、このエアクリーナ１７による圧力損失は小さく殆ど無視することができるため、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃの取得誤差は小さい。
【００５３】
また、吸気管１１における吸入空気の流量や圧力の変化をモデル化し、そのモデルを用いて既存の吸気圧センサ１４により検出される吸気圧からコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出するようにした。これにより、コンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを取得するために新たなセンサを設ける必要がない。
【００５４】
本願発明者によれば、シャフト回転速度は、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとの圧力比によって決まるものであり、排気系の変化やエンジンの暖機状態などにほとんど依存しないことが確認されている。このため、スロットルモデルや吸気管モデルを作成する際の適合に要する手間が少なくて済む。
【００５５】
なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下の（１）〜（５）のように実施しても良い。
【００５６】
（１）上記実施の形態では、スロットルモデル及び吸気管モデルの逆モデルを用い、吸気圧センサ１４により検出される吸気圧Ｐｉｍからコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出したが、これに限らない。
【００５７】
スロットルモデル及び吸気管モデルに相当する多次元マップとしてスロットルマップ及び吸気管マップを規定する。この場合、それら各マップを用いることにより、図４に示した演算ブロックと同様に、コンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとスロットルバルブ１３の下流の吸気圧Ｐｉｍとが関連付けられる。このため、上記実施の形態と同様にその逆計算を行うことにより、吸気圧センサ１４により検出される吸気圧Ｐｉｍからコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを求めることができる。かかる多次元マップを用いてコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出する場合には、スロットルモデル及び吸気管モデルを用いる場合に比べてエンジンＥＣＵ３０による演算負荷が抑えられる。また、前述したように、シャフト回転速度は、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとの圧力比のみによって決まるものであり、排気系の変化やエンジンの暖機状態などにほとんど依存しないため、マップを規定する際に必要な手間が少なくて済む。
【００５８】
この他、吸気管１１において電動ターボチャージャ２０の下流側に圧力センサ（過給圧センサ）を設け、かかる圧力センサを用いてコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを直接検出する構成としても良い。
【００５９】
（２）上記実施の形態では、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとして大気圧センサ１６により検出される大気圧Ｐａｔｍを用いたが、これに限らない。シャフト回転速度の精度をそれほど必要としない場合には、標準大気圧（１０１３ｈＰａ）などの一定値を用いても良い。この場合、大気圧センサを備えないエンジン制御システムにおいても、シャフト回転速度を算出することが可能である。
【００６０】
一方で、精度良くシャフト回転速度を求めるために、エアクリーナ１７による圧力損失を考慮しても良い。すなわち、大気圧センサ１６により検出される大気圧Ｐａｔｍをエアクリーナ１７による圧力損失分だけ補正し、その補正結果をコンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとしても良い。
【００６１】
この他、吸気管１１において電動ターボチャージャ２０の上流側に圧力センサを設け、かかる圧力センサを用いてコンプレッサ入口圧Ｐ１ｃを直接検出する構成としても良い。
【００６２】
（３）電動ターボチャージャ２０により過給された吸入空気は、その温度が上昇することにより膨張して空気密度が低下するため、充填効率が低下する原因となる。このため、吸入空気を冷却するインタークーラが設けられるエンジン制御システムがある。この場合、インタークーラによる冷却効果が得られる一方で圧力損失が生じる。このため、かかるインタークーラをモデル化したインタークーラモデルを用意し、スロットルモデル及び吸気管モデルに加えてインタークーラモデルを用いてコンプレッサ出口温度を算出すると良い。これにより、インタークーラを備えた構成において、そのインタークーラによる冷却効果及び圧力損失の影響を反映してコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを求めることができる。
【００６３】
もちろん、インタークーラによる冷却効果及び圧力損失をマップとして予め規定し、スロットルマップ及び吸気管マップと組み合わせてコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃを算出する構成としても良い。
【００６４】
（４）上記実施の形態では、シャフト２３の回転速度を求めるために、コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとの圧力比（Ｐ２ｃ／Ｐ１ｃ）を求めるとともに、予め規定した圧力比とシャフト回転速度との関係を用いたが、これに限らない。コンプレッサ入口圧Ｐ１ｃ及びコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃをパラメータとしてシャフト回転速度と対応付けた二次元マップを予め規定しておき、かかる二次元マップを用いても良い。この場合においても、シャフト回転速度はコンプレッサ入口圧Ｐ１ｃとコンプレッサ出口圧Ｐ２ｃとの圧力比に実質的に対応付けられている。
【００６５】
（５）上記実施の形態では、誘導電動機２５を駆動させるためにシャフト回転速度を算出したが、これに限らない。
【００６６】
ターボチャージャ２０が故障した場合、シャフト２３の回転が異常状態（静止又は異常高速回転など）になることが考えられる。このため、ターボチャージャ２０に異常が生じているか否かを判定するために算出したシャフト回転速度を用いても良い。
【００６７】
また、タービンホイール２２を迂回するようにバイパス路と、同バイパス路を開閉可能なバイパス弁（いわゆるウエストゲートバルブ）とを備えた構成において、次のように用いても良い。かかる構成においては、排気動力の増大に伴いターボチャージャ２０による過給が過剰に行われることを回避するため、通常、吸気圧センサ１４により検出される吸気圧が所定以上になるとバイパス弁が開かれ、排気動力が逃がされることによってターボチャージャ２０による過給が抑制される。ここで、ターボチャージャ２０による過給効果はシャフト回転速度にも依存するため、バイパス弁を開く条件としてシャフト回転速度を用いても良い。
【００６８】
この他、高回転域や車両の減速時など排気動力が余剰である場合に、誘導電動機２５により回生発電を行うことが考えられる。このとき、誘導電動機２５により発電可能な最大電力はシャフト回転速度によって決まるため、目標とする発電量を決定する場合にシャフト回転速度を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【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】電動ターボチャージャの概略を示す構成図である。
【図３】コンプレッサ圧力比とシャフト回転速度との関係を示す図である。
【図４】コンプレッサ出口圧からスロットルバルブの下流における吸気圧を求めるための演算ブロック図である。
【図５】スロットルバルブの下流における吸気圧からコンプレッサ出口圧を求めるための演算ブロック図である。
【図６】シャフト回転速度算出処理を示すフローチャートである。
【図７】動力アシスト制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０…エンジン、１２…スロットルバルブ、１４…吸気圧センサ、１７…大気圧センサ、２０…電動ターボチャージャ、２５…誘導電動機、３０…エンジンＥＣＵ、４０…モータＥＣＵ。
【図１】
2007321687.tif 000005
【図２】
2007321687.tif 000006
【図３】
2007321687.tif 000007
【図４】
2007321687.tif 000008
【図５】
2007321687.tif 000009
【図６】
2007321687.tif 000010
【図７】
2007321687.tif 000011