(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ過給機の電動モータ駆動と蓄圧タンクの蓄圧エアー供給とによって、好適な加速性能を得ることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ターボ過給機コンプレッサを回転させるための電動モータとその制御手段を有し、コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させ、蓄圧された蓄圧エアーをターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行。即ち、内燃機関の制御装置は、電動モータを用いた電動モータアシスト、及び蓄圧エアーの供給によるエアーアシストを用いて加速アシストを行う。これにより、電動モータアシストのみ、或いはエアーアシストのみによる加速アシストと比較して、加速性能を向上させることができる。また、継続して加速要求があった場合にも、適切に加速アシストを行うことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機のコンプレッサを回転させるための駆動力を発生する電動モータと、
前記電動モータの駆動を制御する電動モータ制御手段と、
前記コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させる制御を行う蓄圧制御手段と、
前記蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーを、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行う蓄圧エアー供給制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記蓄圧制御手段は、内燃機関が高回転状態から減速状態に移行した際に、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記蓄圧制御手段は、設定された蓄圧モードが示す負荷条件に基づいて、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記電動モータ制御手段は、内燃機関が非加速状態にあるときに、前記電動モータから駆動力を発生させ、
前記蓄圧制御手段は、前記非加速状態に前記電動モータが駆動力を発生しているときに、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記電動モータ制御手段は、加速時において、前記蓄圧エアーの供給の開始後に、前記電動モータを駆動する制御を開始することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記電動モータ制御手段及び前記蓄圧エアー供給制御手段は、加速要求及び前記蓄圧タンクの蓄圧レベルの少なくともいずれかに基づいて、前記電動モータが発生する駆動力の制御、及び前記蓄圧タンクからの蓄圧エアーの供給の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記蓄圧制御手段は、前記ターボ過給機の耐性が低下しないように、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記蓄圧制御手段は、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う際に、前記ターボ過給機に設けられた可変ノズルを閉め側に設定する制御を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の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、ターボ過給機の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の加速性能を向上させるために、ターボ過給機の駆動をアシスト（以下、「加速アシスト」とも呼ぶ。）する技術が知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、ターボチャージャ（ターボ過給機）のコンプレッサを電動機（電動モータ）によって駆動可能に構成した電動機付ターボチャージャが記載されている。また、特許文献３には、圧縮気体を蓄圧タンクに蓄圧し、蓄圧された蓄圧エアーをターボ過給機のタービンに供給することによって、タービンの駆動をアシストする技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６９６２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９６６２号公報
【特許文献３】特開２００２−１６１７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、電動モータのみを用いて加速アシストの全てを行うことによって、大幅に電力を消費することにより電力収支に破綻をきたし、バッテリ上がりなどが生じる場合があった。特に、ターボ過給機をダウンサイジング化し、小排気量化した車両においては、加速初期の無過給領域で、トルク不足が顕著になる可能性が高い。
【０００５】
一方、特許文献３に記載された技術では、蓄圧タンクの容量には限界があるため、蓄圧エアーの供給のみでは、十分な加速アシストを行うことができない場合があった。更に、蓄圧タンクの蓄圧は主に内燃機関が減速状態にあるときに行っていたため、複数回の加速要求に対応できるだけの蓄圧エアーを蓄圧することができない場合があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ターボ過給機に設けられた電動モータの駆動、及び蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーの供給を行うことによって、好適な加速性能を得ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、ターボ過給機のコンプレッサを回転させるための駆動力を発生する電動モータと、前記電動モータの駆動を制御する電動モータ制御手段と、前記コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させる制御を行う蓄圧制御手段と、前記蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーを、前記ターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行う蓄圧エアー供給制御手段と、を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置は、ターボ過給機の制御を行うために使用される。具体的には、内燃機関の制御装置は、ターボ過給機のコンプレッサを回転させるための駆動力を発生する電動モータと、電動モータの駆動を制御する電動モータ制御手段を有する。また、内燃機関の制御装置は、コンプレッサを通過した吸気を蓄圧タンクに蓄圧させる制御を行う蓄圧制御手段と、蓄圧タンクに蓄圧された蓄圧エアーをターボ過給機のタービンの上流側の排気通路へ供給する制御を行う蓄圧エアー供給制御手段を有する。即ち、内燃機関の制御装置は、電動モータを用いた電動モータアシストと、蓄圧エアーの供給によるエアーアシストによって加速アシストを行う。これにより、電動モータアシストのみ、或いはエアーアシストのみによる加速アシストと比較して、加速性能を向上させることができる。また、継続して加速要求があった場合にも、それぞれの加速要求に対して適切に加速アシストを行うことができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記蓄圧制御手段は、内燃機関が高回転状態から減速状態に移行した際に、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。
【００１０】
この態様では、蓄圧制御手段は、内燃機関が高回転状態から減速状態に移行した際に、蓄圧タンクへの蓄圧を行う。これにより、蓄圧の実行による燃費の悪化を抑制することができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記蓄圧制御手段は、設定された蓄圧モードが示す負荷条件に基づいて、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。
【００１２】
この態様では、蓄圧を行うべき負荷条件を示す蓄圧モードがユーザなどによって選択され、蓄圧制御手段は、現在の内燃機関の負荷が、設定された蓄圧モードが示す負荷条件を満たしているときに、蓄圧タンクへの蓄圧を行う。これにより、ユーザの認識のもと蓄圧の制御を行うことができる。
【００１３】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記電動モータ制御手段は、内燃機関が非加速状態にあるときに、前記電動モータから駆動力を発生させ、前記蓄圧制御手段は、前記非加速状態に前記電動モータが駆動力を発生しているときに、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。
【００１４】
この態様では、蓄圧制御手段は、非加速状態において電動モータが駆動力を発生しているときに、蓄圧タンクに吸気を蓄圧させる制御を行う。言い換えると、電動モータ制御手段は、非加速状態にあるときに効果的に蓄圧が行われるようにするために、非加速状態に電動モータから駆動力を発生させる。これにより、蓄圧タンクの蓄圧充填度を向上させることができる。
【００１５】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記電動モータ制御手段は、加速時において、前記蓄圧エアーの供給の開始後に、前記電動モータを駆動する制御を開始する。
【００１６】
この態様では、電動モータ制御手段は、蓄圧エアーの供給の開始後に、電動モータの駆動を開始する。これにより、電動モータの出力を抑えることができるため、インバータ・モータ部などを小型化することが可能となる。
【００１７】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記電動モータ制御手段及び前記蓄圧エアー供給制御手段は、加速要求及び前記蓄圧タンクの蓄圧レベルの少なくともいずれかに基づいて、前記電動モータが発生する駆動力の制御、及び前記蓄圧タンクからの蓄圧エアーの供給の制御を行う。
【００１８】
この態様では、加速要求及び前記蓄圧タンクの蓄圧レベルの少なくともいずれかに基づいて、電動モータ制御手段は電動モータが発生する駆動力を制御すると共に、蓄圧エアー供給制御手段は蓄圧タンクからの蓄圧エアーの供給の制御を行う。これにより、より加速要求の高いケースに対しても、適切に加速アシストを行うことが可能となる。
【００１９】
上記の内燃機関の制御装置において好適には、蓄圧制御手段は、前記ターボ過給機の耐性が低下しないように、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う。この場合、蓄圧制御手段は、ターボ過給機にかかる負荷を考慮に入れて蓄圧を制御する。これにより、ターボ過給機の耐性の低下を抑制しつつ、適切に蓄圧を行うことが可能となる。
【００２０】
また、好適な例では、前記蓄圧制御手段は、前記蓄圧タンクに前記吸気を蓄圧させる制御を行う際に、前記ターボ過給機に設けられた可変ノズルを閉め側に設定する制御を行うことができる。これにより、圧力を上昇させた吸気を蓄圧タンクに供給することができるため、効果的に蓄圧を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
［車両の構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された、車両の全体構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスなどの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００２３】
車両は、主に、エアークリーナ２と、吸気通路３と、ターボ過給機４と、スロットル弁５と、内燃機関（エンジン）６と、排気通路７と、エアーアシスト通路１０と、電磁制御弁１１と、増圧装置１２と、蓄圧タンク１３と、エアーアシスト弁１４と、可変ノズル１５と、電動モータ１６と、コンプレッサ出口圧センサ２０と、スロットル開度センサ２１と、回転数センサ２２と、蓄圧タンク内圧センサ２３と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３０と、電動モータ用コントローラ３１と、ユーザ蓄圧モードスイッチ３２と、蓄圧ランプ３３と、を備える。
【００２４】
エアークリーナ２は、外部から取得された空気（吸気）を浄化して、吸気通路３に供給する。吸気通路３中には、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａが配設されており、吸気はコンプレッサ４ａの回転によって圧縮される。また、吸気通路３中には、内燃機関６に供給する吸気量を調整するスロットル弁５が設けられている。
【００２５】
スロットル弁５を通過した吸気は、内燃機関６に供給される。内燃機関６は、供給された吸気と燃料を爆発させて動力を発生する。内燃機関６は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンである。
【００２６】
内燃機関６における燃焼により生成した排気ガスは、排気通路７に排出される。排気ガスは、排気通路７に設けられたターボ過給機４のタービン４ｂを回転させる。このようなタービン４ｂの回転トルクが、ターボ過給機４内のコンプレッサホイールに伝達されてコンプレッサ４ａが回転することによって、ターボ過給機４を通過する吸気が圧縮される。
【００２７】
ターボ過給機４には、電動モータ１６が設けられている。電動モータ１６は、電流が供給されることにより駆動力を発生し、コンプレッサ４ａの回転数を上昇させる、即ちコンプレッサ４ａの回転をアシスト（以下、「電動アシスト」とも呼ぶ。）する。このように、電動モータ１６を駆動させて電動アシストを行うことにより、過給圧が上昇し、車両の加速性能が向上する。なお、電動モータ１６は、電動モータ用コントローラ３１を介してＥＣＵ３０によって制御される。
【００２８】
更に、ターボ過給機４には、可変ノズル１５が設けられている。可変ノズル１５は、ベーンによって構成され、ターボ過給機４に供給される排気ガスを絞ることができる。これにより、ターボ過給機４に供給される排気ガスの流量が調整され、過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル１５の開度を閉じ側に設定すると、排気ガスが絞られるため、過給圧が上昇する傾向にある。逆に、可変ノズル１５の開度を開き側に設定すると、排気ガスへの絞りが緩められるため、過給圧は低下する傾向にある。なお、可変ノズル１５の開度は、図示しないアクチュエータなどを介してＥＣＵ３０によって制御される。
【００２９】
一方、コンプレッサ４ａの下流側の吸気通路３とタービン４ｂの上流側の排気通路７には、エアーアシスト通路１０が接続されている。エアーアシスト通路１０中には、上流側から順に、電磁開閉弁１１と、増圧装置１２と、蓄圧タンク１３と、エアーアシスト弁１４が設けられている。
【００３０】
電磁開閉弁１１は、エアーアシスト通路１０への吸気の供給を制御する弁である。電磁開閉弁１１が開であるときにはエアーアシスト通路１０へ吸気が供給され、電磁開閉弁１１が閉であるときにはエアーアシスト通路１０へ吸気は供給されない。増圧装置１２は、いわゆる増圧弁などによって構成され、供給される吸気を増圧する。増圧装置１２が増圧した吸気は蓄圧タンク１３に供給される。これにより、蓄圧タンク１３に吸気が蓄圧される。
【００３１】
エアーアシスト弁１４は、排気通路７への蓄圧エアーの供給を制御する弁である。具体的には、エアーアシスト弁１４が開であるときには、蓄圧タンク１３から排気通路７へ蓄圧エアーが供給される。これにより、タービン４ｂに供給されるガスの圧力（流量）が上昇し、タービン４ｂの回転数が上昇する、即ちコンプレッサ４ａの回転がアシスト（以下、「エアーアシスト」とも呼ぶ。）される。このように、蓄圧エアーを供給してエアーアシストを行うことにより、過給圧が上昇し、車両の加速性能が向上する。一方、エアーアシスト弁１４が閉であるときには、蓄圧タンク１３から排気通路７へ蓄圧エアーは供給されない。
【００３２】
車両内には、以下のセンサが設けられている。コンプレッサ出口圧センサ２０は、コンプレッサ４ａの出口付近における吸気の圧力（以下、「コンプレッサ出口圧」と呼ぶ。）を検出する。スロットル開度センサ２１は、スロットル弁５の開度（以下、「スロットル開度」とも呼ぶ。）を検出する。回転数センサ２２は、内燃機関６の回転数を検出する。蓄圧タンク内圧センサ２３は、蓄圧タンクの内圧（以下、「蓄圧タンク内圧」と呼ぶ。）を検出する。これらの検出された値は、検出信号としてＥＣＵ３０に出力される。
【００３３】
ＥＣＵ３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ＥＣＵ３０は、上記した各種センサの出力に基づいて、車両の構成要素の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ３０は、電動モータ用コントローラ３１を制御することによって、電動モータ１６の駆動の制御を行う。また、ＥＣＵ３０は、電磁開閉弁１１を制御することによって、蓄圧タンク１３に吸気を蓄圧させるための制御を行うと共に、エアーアシスト弁１４を制御することによって、蓄圧タンク１３からの蓄圧エアーの供給を制御する。このように、ＥＣＵ３０は、電動モータ制御手段、蓄圧制御手段、及び蓄圧エアー供給制御手段として機能する。
【００３４】
ユーザ蓄圧モードスイッチ３２は、ユーザが蓄圧モードを選択するために操作されるスイッチである。この蓄圧モードは、弱モード、中モード、強モード、及びオフモードから構成される。ユーザが選択した蓄圧モードに対応する信号は、ユーザ蓄圧モードスイッチ３２からＥＣＵ３０に供給される。
【００３５】
蓄圧ランプ３３は、蓄圧タンク１３が十分に充填されているときに点灯される。具体的には、蓄圧タンク内圧が所定圧力Ｐ１よりも高い場合に点灯される。この蓄圧ランプ３３は、ＥＣＵ３０によって点灯が行われる。
【００３６】
［蓄圧制御方法］
次に、蓄圧タンク１３に吸気を蓄圧するための蓄圧制御方法について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３７】
本実施形態では、ユーザによって選択された蓄圧モードに基づいて、蓄圧タンク１３に吸気を蓄圧するための制御を行う。詳しくは、蓄圧モードは蓄圧を実行する際の内燃機関６の負荷条件を示しており、現在の内燃機関６の負荷が、蓄圧モードが示す負荷条件を満たしているときに、蓄圧タンク１３への蓄圧を実行する。具体的には、蓄圧タンク１３への蓄圧は、電磁開閉弁１１を開にすることによりエアーアシスト通路１０に吸気を導入することによって行う。
【００３８】
図２は、負荷のマップ上に蓄圧モードを示した図であり、斜線で示した領域が蓄圧モードに対応する負荷条件を示している。図２は、横軸に内燃機関６の回転数を示し、縦軸に内燃機関６から出力される軸トルクを示しており、内燃機関６の負荷を回転数と軸トルクとによって規定している。具体的には、図２（ａ）は蓄圧モードが弱モードである場合の図を示し、図２（ｂ）は蓄圧モードが中モードである場合の図を示し、図２（ｃ）は蓄圧モードが強モードである場合の図を示す。なお、図２中の曲線５０は、車両走行抵抗特性を示している。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、弱モードでは、蓄圧を行う際の負荷条件は、中速の軽負荷から高負荷（全負荷を除く）に設定されている。また、図２（ｂ）に示すように、中モードでは、弱モードにおいて設定される負荷条件に対して全負荷領域を加えた負荷条件に設定されている。この場合には、例えば車両が全開加速時にあるときにも、蓄圧タンク１３への蓄圧が実行される。更に、図２（ｃ）に示すように、強モードでは、蓄圧を行う負荷条件は、概ね負荷領域の全域に設定されている。よって、蓄圧モードが強モードにある場合には、内燃機関６の負荷に関わらずに蓄圧が実行される。例えば、内燃機関６が非加速状態にあるときにも蓄圧が実行される。
【００４０】
蓄圧モードを弱モードから中モード又は強モードへ、或いは中モードから強モードへと設定することにより、蓄圧タンク内圧を効果的に所定圧力Ｐ１に設定することができるが、即ち蓄圧タンク１３への蓄圧充填度は上昇するが、燃費は悪くなる傾向にある。なお、蓄圧モードがオフモードである場合には、内燃機関６の負荷に関わらずに蓄圧は実行されない。
【００４１】
ここで、本実施形態に係る蓄圧制御処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、蓄圧制御処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。
【００４２】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ３０は、蓄圧ランプ３３が点灯しているか否かを判定する。詳しくは、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク内圧センサ２３から蓄圧タンク内圧を取得し、この蓄圧タンク内圧が所定圧力Ｐ１よりも高いか否かを判定する。蓄圧ランプ３３が点灯している場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、蓄圧タンク１３は十分に充填されているため、蓄圧タンク１３に蓄圧させるための処理を行わない。一方、蓄圧ランプ３３が点灯していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０２に進む。この場合には、蓄圧タンク１３は充填不足状態にあるため、後述する蓄圧タンク１３に蓄圧させるための処理を行う。
【００４３】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ３０は、蓄圧モードがオフモードであるか否かを判定する。蓄圧モードがオフモードである場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、蓄圧タンク１３に蓄圧させるための制御を行わない。一方、蓄圧モードがオフモードでない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０３に進む。
【００４４】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ３０は、蓄圧モードが弱モードであるか否かを判定する。蓄圧モードが弱モードである場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１０４に進み、弱モードでない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０５に進む。
【００４５】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ３０は、電磁開閉弁１１を開（全開）にすると共に、可変ノズル１５を閉じ側に設定する。具体的には、可変ノズル１５の開度は、初期開度ＶＮ１に設定される。ステップＳ１０４の処理を行うことにより、電磁開閉弁１１を開にすることによってエアーアシスト通路１０に吸気が導入されると共に、可変ノズル１５を閉じ側に設定することによってタービン４ｂの回転数が上昇してコンプレッサ出口圧が上昇する。これにより、蓄圧タンク１３に過給された吸気が蓄圧される。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０７に進む。なお、内燃機関６の現在の負荷が、弱モードにおける負荷条件を満たしていない場合には、ステップＳ１０４の処理を行わない。この場合には、処理は当該フローを抜ける。
【００４６】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ３０は、蓄圧モードが中モードであるか否かを判定する。蓄圧モードが中モードである場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１０６に進み、中モードでない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０９に進む。
【００４７】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ３０は、電磁開閉弁１１を開（全開）にすると共に、可変ノズル１５を閉じ側に設定する。具体的には、可変ノズル１５の開度は、初期開度ＶＮ１に設定される。ステップＳ１０６の処理を行うことにより、エアーアシスト通路１０に吸気が導入されると共に、タービン４ｂの回転数が上昇してコンプレッサ出口圧が上昇する。これにより、蓄圧タンク１３に過給された吸気が蓄圧される。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０７に進む。なお、内燃機関６の現在の負荷が、中モードにおける負荷条件を満たしていない場合には、ステップＳ１０６の処理を行わない。この場合には、処理は当該フローを抜ける。
【００４８】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ３０は、コンプレッサ出口圧センサ２０が検出したコンプレッサ出口圧が所定圧力Ｐ３以下であるか否かを判定する。コンプレッサ出口圧が高い場合には、ターボ過給機４の回転強度（回転により生じる負荷に対する強度）が低下してしまう可能性があるので、ターボ過給機４を保護するためにステップＳ１０７の判定を行う。即ち、ステップＳ１０７では、ターボ過給機４の耐性の低下を抑制するために、コンプレッサ出口圧を減少させる必要があるか否かの判定を行っている。なお、所定圧力Ｐ３は、ターボ過給機４の回転強度が低下してしまうようなコンプレッサ出口圧に相当する。
【００４９】
コンプレッサ出口圧が所定圧力Ｐ３以下である場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１１２に進む。この場合には、ターボ過給機４の回転強度が低下してしまう恐れはない。一方、コンプレッサ出口圧が所定圧力Ｐ３より高い場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０８に進む。この場合には、ターボ過給機４の回転強度が低下してしまう可能性があるため、コンプレッサ出口圧を低下させる必要がある。
【００５０】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ３０は、可変ノズル１５を開き側に設定する。このような処理を行うことによって、タービン４ｂの回転数が減少して、コンプレッサ出口圧が減少するからである。具体的には、ＥＣＵ３０は、可変ノズル１５の初期開度ＶＮ１に所定の変化量ΔＶＮを加算することによって、設定すべき可変ノズル１５の開度ＶＮを得る。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０２に戻り、蓄圧タンク１３に蓄圧させるための処理を再度行う。
【００５１】
一方、ステップＳ１０５において蓄圧モードが中モードではないと判定され、ステップＳ１０９に進んだ場合には、蓄圧モードが強モードに設定されていることに他ならない。したがって、ステップＳ１０９では、ＥＣＵ３０は、電磁開閉弁１１を開に設定すると共に、電動モータ１６の出力を上げる制御を行う。具体的には、電動モータ１６から初期出力ＭＡＴ１が得られるように制御を行う。この場合、ＥＣＵ３０は、電動モータ１６を最大限駆動させる、即ちバッテリの許容範囲内で最大限駆動させることによって得られる出力を初期出力ＭＡＴ１として設定する。例えば、ＥＣＵ３０は、蓄圧モードが強モードに設定されている場合には、内燃機関６が非加速状態にあるときにも、電動モータ１６から駆動力を発生させる。
【００５２】
ステップＳ１０９の処理を行うことにより、電磁開閉弁１１を開にすることによってエアーアシスト通路１０に吸気を導入すると共に、電動モータ１６を駆動させることによってタービン４ｂの回転数が上昇してコンプレッサ出口圧が上昇する。これにより、蓄圧タンク１３に過給された吸気が蓄圧される。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１１０に進む。なお、ステップＳ１０９の処理は、蓄圧モードが強モードであるため、内燃機関６の現在の負荷に関係なく実行される。
【００５３】
ステップＳ１１０では、前述したステップＳ１０７と同様の処理を行う。具体的には、ステップＳ１１０では、ＥＣＵ３０は、コンプレッサ出口圧が所定圧力Ｐ３以下であるか否かを判定する。即ち、ステップＳ１１０では、コンプレッサ出口圧を減少させる必要があるか否かを判定する。コンプレッサ出口圧が所定圧力Ｐ３以下である場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１１２に進む。この場合には、ターボ過給機４の回転強度が低下してしまう恐れはない。一方、コンプレッサ出口圧が所定圧力Ｐ３より高い場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１１１に進む。この場合には、ターボ過給機４の回転強度が低下してしまう可能性があるため、コンプレッサ出口圧を低下させる必要がある。
【００５４】
ステップＳ１１１では、ＥＣＵ３０は、電動モータ１６の出力を減少させる処理を行う。このような処理を行うことによって、タービン４ｂの回転数が減少して、コンプレッサ出口圧が減少するからである。具体的には、ＥＣＵ３０は、電動モータ１６の初期出力ＭＡＴ１から所定の変化量ΔＭＡＴを減算することによって、設定すべき電動モータ１６の出力ＭＡＴを得る。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０２に戻り、蓄圧タンク１３に蓄圧させるための処理を再度行う。
【００５５】
ステップＳ１１２では、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク内圧が所定圧力Ｐ１より高いか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク１３が十分に蓄圧されているか否かを判定する。蓄圧タンク内圧が所定圧力Ｐ１より高い場合（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１１３に進む。一方、蓄圧タンク内圧が所定圧力Ｐ１以下である場合（ステップＳ１１２；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０２に戻り、蓄圧タンク１３に蓄圧させるための処理を再度行う。
【００５６】
ステップＳ１１３では、ＥＣＵ３０は、電磁開閉弁１１を閉にする。即ち、蓄圧タンク１３が十分に充填されているため、無駄な蓄圧を避けるために、蓄圧タンク１３への吸気の供給を停止する。そして、処理はステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク内圧が所定圧力Ｐ１よりも高いため、蓄圧ランプ３３を点灯する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００５７】
このように、本実施形態に係る蓄圧制御方法では、蓄圧モードに従って蓄圧タンク１３への蓄圧を行う。例えば、燃費の悪化を抑制したい場合には、燃費の悪化が生じないような状況において蓄圧を行うことができる。特に、内燃機関６の高回転からの減速時に蓄圧を行うことにより、燃費の悪化を抑制することができると共に、可変ノズル１５を占め側に設定することによってポンピングロスが上昇するため、エンジンブレーキの利き具合を向上させることができる。一方、蓄圧充填度の向上を望む場合には、蓄圧を強制的に行うことができる。これにより、加速アシスト頻度を向上させることが可能となる。以上のように、上記の蓄圧制御方法によれば、状況に応じて適切に蓄圧タンク１３への蓄圧を行うことができる。
【００５８】
なお、本実施形態に係る蓄圧制御方法によれば、蓄圧モードに関わらず、高回転状態からの減速過程において可変ノズル１５を全閉にした場合、コンプレッサ出口圧が上昇することによって、内燃機関６のエキゾーストマニホールドの内圧が上昇すると共に、スロットル弁５を閉め側に設定することによって、インテークマニホールドの内圧は低く抑えられる。通常行われる可変ノズルの制御（蓄圧タンク１３への蓄圧を目的としない制御）では、上記した内燃機関６の運転状態においてはコンプレッサ出口圧を上昇させる必要が無いため、エキゾーストマニホールドの内圧は、本実施形態に係る蓄圧制御を行ったときのエキゾーストマニホールドの内圧と比較すると低い。したがって、本実施形態に係る蓄圧制御方法によれば、ポンピングロスを大きく上昇させることができるため、減速時のエンジンブレーキの利き具合を効果的に向上させることが可能となる。
【００５９】
［加速アシスト制御方法］
以下では、電動モータアシスト及びエアーアシストによる加速アシストの制御方法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００６０】
本実施形態では、加速性のレベル（以下、「車両加速レベル」と呼ぶ。）に応じて、電動モータアシスト及びエアーアシストを制御する。この車両加速レベルは、加速性の良し悪しを示すレベルであり、ユーザにより設定される。具体的には、車両加速レベルとしてレベル１〜レベル５を用意し、レベルが大きくなるほど加速性能が向上するように設定する。
【００６１】
より詳しくは、本実施形態では、車両加速レベルと、蓄圧タンク１３に蓄圧されている蓄圧エアーの量、言い換えると蓄圧タンク内圧の大きさ（以下、「蓄圧レベル」と呼ぶ。）に基づいて、電動モータ１６からの出力を制御する。なお、蓄圧レベルが大きい場合には、蓄圧タンク１３から供給される蓄圧エアーの圧力は高い。
【００６２】
図４は、車両加速レベルの具体例を示した図である。図４は、横軸に電動モータ１６の出力を示し、縦軸に蓄圧タンク１３の蓄圧レベルを示している。線分５１〜５５は、それぞれ車両加速レベルをレベル１〜レベル５に設定したときの、電動モータ１６の出力（以下、単に「モータ出力」とも呼ぶ。）と蓄圧レベルとの関係について示している。なお、基本的には、車両加速レベルを大きなレベルに設定した場合には、モータ出力が大きくなると共に、蓄圧エアーの圧力が高くなる。そのため、車両の加速性能が向上する。
【００６３】
ここで、図４を参照しながら、具体的に行う加速アシスト制御について簡単に説明する。ＥＣＵ３０は、車両加速レベルがレベル１に設定されている場合において、蓄圧レベルが「０」であるときには、図４中の符号Ａ１で示す点に対応するモータ出力が得られるように電動モータ１６を制御する。この場合、蓄圧レベルの上昇に伴って、モータ出力が減少するように制御する。即ち、蓄圧レベルが上昇するとエアーアシストを行うことができるため、エアーアシストする量だけ電動モータアシストする量を減少させる。逆に、蓄圧レベルが最大であるときには、図４中の符号Ａ２で示すように、モータ出力を「０」にする。この場合、蓄圧レベルの減少に伴って、モータ出力が増加するように制御する。即ち、エアーアシストする量が低下した量だけ電動モータアシストする量を増加させる。
【００６４】
車両加速レベルがレベル３やレベル５に設定されている場合には、ＥＣＵ３０は、図４中の線分５３や線分５５に基づいて、蓄圧レベルに応じてモータ出力を設定する。例えば、符号Ｂや符号Ｃで示す点に対応するモータ出力が決定される。この場合にも、蓄圧レベルの変動に応じて、モータ出力を変更する。なお、車両加速レベルがレベル５である場合には、概ね最大の蓄圧レベルと、概ね最大のモータ出力との組み合わせが用いられる。
【００６５】
次に、本実施形態に係る加速アシスト制御処理を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、加速アシスト制御処理は、ＥＣＵ３０によって繰り返し実行される。
【００６６】
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ３０は、ユーザが選択した車両加速レベル（レベル１〜レベル５）を取得する。そして、処理はステップＳ２０２に進む。
【００６７】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ３０は、車両が急加速（例えば、発進時や追い越し時などの加速）しているか否かを判定する。即ち、ステップＳ２０２では、加速アシストを行う必要があるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、スロットル開度センサ２１が検出したスロットル開度の時間変化Δaccが、所定値Ａccより大きいか否かを判定する。時間変化Δaccが所定値Ａccより大きい場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ２０３に進む。この場合には、車両は急加速を行っているため、後述する加速アシストを行う。一方、時間変化Δaccが所定値Ａcc以下である場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、急加速が行われていないため、加速アシストを行わない。なお、スロットル開度センサ２１が検出したスロットル開度に基づいて急加速の判定を行うことに限定はされず、例えばアクセル開度センサが検出したアクセル開度に基づいて判定を行ってもよい。
【００６８】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ３０は、蓄圧モードが弱モードである場合には電磁開閉弁１１を閉（全閉）に設定し、蓄圧モードが中モード又は強モードである場合には電磁開閉弁１１を閉に設定する。こうするのは、蓄圧モードが弱モードである場合には、前述したように、急加速時には蓄圧タンク１３への蓄圧を行わないためである。一方、蓄圧モードが中モード又は強モードに設定されている場合には、急加速時においても蓄圧タンク１３への蓄圧を行うからである。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０４に進む。  ステップＳ２０４では、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク内圧が下限圧力Ｐ０より高いか否かを判定する。蓄圧タンク内圧が低い場合には、蓄圧タンク１３から蓄圧エアーの供給を行っても、タービン４ｂの回転数を上昇させることができない。即ち、エアーアシストの効果を得ることができない。したがって、ステップＳ２０４では、エアーアシストの効果が得られるだけの蓄圧タンク内圧になっているか否かを、下限圧力Ｐ０を用いて判定している。
【００６９】
蓄圧タンク内圧が下限圧力Ｐ０より高い場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ２０５に進む。この場合には、エアーアシストを実行するため、ステップＳ２０５以降の処理を行う。一方、蓄圧タンク内圧が下限圧力Ｐ０以下である場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）には、処理は当該フローを抜ける。この場合には、エアーアシストを行うことができないため、ステップＳ２０５以降の処理を行わない。即ち、蓄圧タンク内圧が下限圧力Ｐ０より高くなるまで蓄圧が行われるのを待つ。
【００７０】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ３０は、エアーアシスト弁１４を全開に設定する。エアーアシスト弁１４を開にすることにより、エアーアシスト通路１０と排気通路７とを導通させて、蓄圧エアーをタービン４ｂに供給する。即ち、エアーアシストを実行する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０６に進む。
【００７１】
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク内圧の時間変化ΔＰが所定圧力Ｐｒより高いか否かを判定する。詳しくは、ステップＳ２０６では、排気通路７中の排気ガスがエアーアシスト通路１０へと逆流しているか否かを判定する。このような逆流は、蓄圧エアーの圧力が排気ガスの圧力よりも低い場合に生じる。
【００７２】
蓄圧タンク内圧の時間変化ΔＰを用いて上記の逆流の判定を行うことができる理由は、以下の通りである。蓄圧タンク１３から排気通路７へ蓄圧エアーが供給されている場合には、蓄圧タンク内圧は減少していくため、時間変化ΔＰは小さな値（例えば負の値）となる。しかしながら、時間変化ΔＰが大きな値（例えば正の値）となる場合には、排気通路７から逆流してきた排気ガスが蓄圧タンク１３に流れ込んでいる可能性が高い。この場合には、蓄圧タンク１３から蓄圧エアーがほとんど流出しない。したがって、ステップＳ２０６では、蓄圧タンク内圧の時間変化ΔＰと所定圧力Ｐｒとを比較することによって、逆流が生じているか否かを判定することができる。時間変化ΔＰが所定圧力Ｐｒより高い場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ２１０に進む。この場合には、逆流が生じている。一方、時間変化ΔＰが所定圧力Ｐｒ以下である場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）には、処理はステップＳ２０７に進む。この場合には、逆流は生じていない。
【００７３】
ステップＳ２０７では、ＥＣＵ３０は、蓄圧タンク１３の蓄圧レベルと車両加速レベルに応じたモータ出力が得られるように制御する。具体的には、ＥＣＵ３０は、図４に例示したように、車両加速レベルに対応する蓄圧レベルとモータ出力との関係を選択し、この関係に基づいて現在の蓄圧レベルに対応するモータ出力を得る。そして、ＥＣＵ３０は、得られたモータ出力が出力されるように電動モータ１６を制御する。即ち、電動モータアシストを実行する。このように、本実施形態に係る加速アシスト制御では、エアーアシスト弁１４を開にしてエアーアシストを開始した後に、電動モータアシストを開始する。そのため、モータ出力が抑えられるため、インバータ・モータ部などを小型化することが可能となる。以上のステップＳ２０７の処理が終了すると、処理はステップＳ２０９に進む。
【００７４】
ステップＳ２０９では、前述したステップＳ２０６の処理と同様に、蓄圧タンク内圧の時間変化ΔＰが所定圧力Ｐｒより高いか否かを判定する。即ち、排気通路７中の排気ガスがエアーアシスト通路１０へと逆流しているか否かを判定する。時間変化ΔＰが所定圧力Ｐｒより高い場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）には、逆流が生じているため、処理はステップＳ２１０に進む。一方、時間変化ΔＰが所定圧力Ｐｒ以下である場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）には、逆流が生じていないため、処理はステップＳ２０７に戻る。この場合、エアーアシストを続行すると共に、蓄圧レベルに応じたモータ出力を電動モータ１６から出力させる。
【００７５】
ステップＳ２１０では、ＥＣＵ３０は、エアーアシスト弁１４を全閉にする。この場合には、排気通路７からエアーアシスト通路１０への排気ガスの逆流が生じているため、逆流の発生を抑制するために、エアーアシスト弁１４を全閉にする。即ち、エアーアシストの実行を終了する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００７６】
なお、上記の処理の終了により、エアーアシストは終了するが、電動モータ１６による電動モータアシストは続行してもよい。例えば、内燃機関６の回転数に応じた目標過給圧に設定するために、電動モータアシストを用いた過給圧制御を行うことができる。
【００７７】
また、蓄圧タンク１３の下流側のエアーアシスト通路１０に逆止弁を設けた場合には、ステップＳ２０６及びステップＳ２０９の判定を行う必要はない。この場合には、蓄圧タンク１３への逆流は生じないからである。
【００７８】
ここで、本実施形態に係る加速アシスト制御を行ったときの効果について、図６を用いて説明する。
【００７９】
図６は、本実施形態に係る加速アシスト制御による加速性能の一例を示した図である。図６は、加速時における過給圧の時間変化の具体例を示しており、横軸に加速後経過時間を示し、縦軸に過給圧を示している。曲線６０は、本実施形態に係る加速アシスト制御、即ちエアーアシストと電動アシストの２つの加速アシストを行ったときの加速性能を示している。曲線６１は、エアーアシスト及び電動アシストのいずれも行わなかったときの加速性能を示し、曲線６２は、電動アシストのみを行ったときの加速性能を示し、曲線６３は、エアーアシストのみを行ったときの加速性能を示している。これらより、本実施形態に係る加速アシスト制御を行った場合には、他の制御を行った場合と比較して、過給圧の立ち上がりが早いことがわかる。即ち、本実施形態に係る加速アシスト制御によれば、加速性能が優れていることがわかる。このような差は、エアーアシストと電動アシストとの相乗効果によって生じていると考えられる。
【００８０】
［変形例］
本発明は、蓄圧モードをユーザが設定することに限定はされない。他の例では、予め設定された蓄圧を行う負荷条件に固定し、固定された負荷条件に基づいて蓄圧制御を行うことができる。例えば、内燃機関６が高回転状態から減速状態に移行した際にのみ、蓄圧タンク１３に吸気を蓄圧させる制御を行うことができる。これにより、蓄圧の実行による燃費の悪化を抑制することができる。
【００８１】
また、本発明は、車両加速レベルをユーザが設定することに限定はされない。他の例では、予め固定された車両加速レベル、即ち固定された蓄圧レベルとモータ出力との関係を用いて、加速アシスト制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の概略構成を示す模式図である。
【図２】蓄圧モードを説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る蓄圧制御処理を示すフローチャートである。
【図４】車両加速レベルを説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る加速アシスト制御処理を示すフローチャートである。
【図６】加速アシスト制御による加速性能の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
３  吸気通路
４  ターボ過給機
４ａ、９ａ  コンプレッサ
４ｂ、９ｂ  タービン
６  内燃機関
７  排気通路
１０  エアーアシスト通路
１１  電磁制御弁
１３  蓄圧タンク
１４  エアーアシスト弁
１５  可変ノズル
１６  電動モータ
３０  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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