(57)【要約】      （修正有）【課題】コンプレッサーマップを用いてエンジンシステム内の駆動ターボ過給機のコンプレッサー速度を制御するエンジンシステムおよびその制御方法を提供する。【解決手段】所望のコンプレッサー１０８の速度は、コンプレッサーマップ１４０から、吸気１１０の過給圧および質量流量に対応するように決定される。駆動ターボ過給機１０１のトランスミッション１２２を、コンプレッサー１０８を所望のコンプレッサー速度１３６まで駆動する比率までシフトしてエンジンシステム１００に所望の過給圧１３２および質量流量を提供する。【選択図】図１
2017082780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンシステム用の可変過給機を制御する方法において、
前記可変過給機のコンプレッサーによって吸気を圧縮する工程と、
トランスミッションにより前記可変過給機を駆動する工程と、
前記エンジンシステムから前記吸気の所望の第１の状態を制御ユニットで受信する工程と、
前記エンジンシステムの動作速度と前記所望の第１の状態に対応する前記エンジンシステムの動作条件とから前記吸気の第２の状態を前記制御ユニットで計算する工程と、
コンプレッサーマップから、前記吸気の前記所望の第１の状態と前記第２の状態とに対応する所望のコンプレッサー速度を決定する工程と、
前記トランスミッションをシフトして前記コンプレッサーを前記所望のコンプレッサー速度まで駆動することにより、前記エンジンシステムに前記吸気の前記所望の第１の状態を提供する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記吸気の前記所望の第１の状態は前記吸気の過給圧であり、前記吸気の前記第２の状態は前記吸気の質量流量であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸気の前記所望の第１の状態は前記吸気の質量流量であり、前記吸気の前記第２の状態は前記吸気の過給圧であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コンプレッサーにタービンを結合させて、前記エンジンシステムの排気ガスから動力を抽出して駆動ターボ過給機を構成する工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トランスミッションが、前記エンジンシステムの動力部と結合されて電子可変過給機を構成する電気モータを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記電気モータが減速して回転するように、前記コンプレッサーと前記電気モータとの間で速度逓減伝達（speed step-down transmission）を行う工程、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記速度逓減伝達が牽引駆動を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コンプレッサーにタービンを結合させて、前記エンジンシステムの排気ガスから動力を抽出して電動ターボ過給機を構成する工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記トランスミッションは、前記コンプレッサーと前記エンジンシステムのエンジンとに機械的に結合された機械的連続可変トランスミッション（mechanical continuously variable transmission）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記機械的連続可変トランスミッションが減速して回転するように、前記コンプレッサーと前記機械的連続可変トランスミッションとの間で速度逓減伝達を行う工程、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記速度逓減伝達が牽引駆動を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記吸気の測定された過給圧を得る工程と、
前記吸気の前記測定された過給圧と伝達比率を調整する前記吸気に対して所望の過給圧とを比較して、前記吸気の前記測定された過給圧と前記吸気に対して前記所望の過給圧とを一致させるフィードバック制御ループを提供する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィードバック制御ループが、ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御手段を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記吸気の前記質量流量は複数の変数を用いて計算され、前記複数の変数は、前記エンジンシステムのエンジン変位、エンジン回転速度、所望の過給圧、ＥＧＲ（排気ガス再循環）率および容積効率を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記吸気の前記質量流量の計算は、所望の過給圧を前記吸気の測定された過給圧で割った比率によって、前記吸気の測定された質量流量のスケーリング（scaling）を行う工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記吸気の前記質量流量の計算は、前記エンジンシステムの動作速度および動作条件に基づいた参照テーブルを用いて行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記コンプレッサーマップに変換を適用する工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
エンジンシステムであって、
可変過給機と、
前記可変過給機のコンプレッサーであって、前記エンジンシステムの吸気を圧縮するコンプレッサーと、
前記吸気の所望の第１の状態を発生させ、前記エンジンシステムのエンジンの動作条件に依存する前記吸気の対応する第２の状態を計算し、そして前記コンプレッサーのコンプレッサーマップを使用して前記吸気の前記所望の第１の状態と前記第２の状態とに対応する所望のコンプレッサー速度を決定する電子制御ユニットと、
前記コンプレッサーに結合されたトランスミッションであって、前記電子制御ユニットから制御信号を受信し、シフトにより前記コンプレッサーを前記所望のコンプレッサー速度まで駆動するトランスミッションと、
を含むことを特徴とするエンジンシステム。
【請求項１９】
前記吸気の前記所望の第１の状態は前記吸気の過給圧であり、前記吸気の前記第２の状態は前記吸気の質量流量であることを特徴とする請求項１８に記載のエンジンシステム。
【請求項２０】
前記吸気の前記所望の第１の状態は前記吸気の質量流量であり、前記吸気の前記第２の状態は前記吸気の過給圧であることを特徴とする請求項１８に記載のエンジンシステム。
【請求項２１】
前記トランスミッションが機械的連続可変トランスミッションであることを特徴とする請求項１８に記載のエンジンシステム。
【請求項２２】
前記コンプレッサーに結合されたタービンをさらに備え、前記タービンは前記エンジンから排気ガスを取り入れ、そして前記排気ガスから動力を生成することを特徴とする請求項１８に記載のエンジンシステム。
【請求項２３】
前記トランスミッションが電気モータであることを特徴とする請求項１８に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
駆動ターボ過給機（driven turbochargers）は、過給機（superchargers）およびターボ過給機の両方に代替（alternative）を提供する。駆動ターボ過給機は、タービンを駆動する排気ガスの量が不十分な場合にも、エンジンシステムにコンプレッサーを駆動させることによって、ターボラグ（turbo lag）を減少させることができる。このことは、クランクシャフトからトランスミッション（transmission）を介しての機械的接続、またはエンジン電気システムに接続された電気モータのいずれかによって達成され、いずれかが動力（power）をターボシャフトに伝え、そしてターボシャフトから動力を伝えられる。余分な排気エネルギーがあるときに、駆動ターボ過給機は、高エンジン負荷条件下でタービンを駆動するターボコンパウンド（turbo-compounding）を提供する。
【発明の概要】
【０００２】
したがって、本発明の一実施例は、エンジンシステム用の駆動ターボ過給機を制御する方法からなり、その制御する方法は、駆動ターボ過給機のコンプレッサーによって吸気を圧縮する工程と、駆動ターボ過給機のタービンによってエンジンシステムの排気ガスから動力を抽出する工程と、トランスミッションを介して駆動ターボ過給機をエンジンシステムに機械的に結合させる工程と、制御ユニットでエンジンシステムから吸気の所望の過給圧を取り入れる工程と、制御ユニットで所望の過給圧に対応するエンジンシステムの動作速度およびエンジンシステムの動作条件から吸気の質量流量を計算する工程と、吸気の所望の過給圧および質量流量に対応する所望のコンプレッサー速度をコンプレッサーマップから決定する工程と、トランスミッションをコンプレッサーを所望のコンプレッサー速度まで駆動する比率までシフトしてエンジンシステムに吸気の所望の過給圧を提供する工程とを含む。
【０００３】
本発明の別の一実施例は、エンジンシステム用の駆動ターボ過給機を制御する方法からなり、その制御する方法は、駆動ターボ過給機のコンプレッサーによって吸気を圧縮する工程と、駆動ターボ過給機のタービンによってエンジンシステムの排気ガスから動力を抽出する工程と、トランスミッションを介して駆動ターボ過給機をエンジンシステムに機械的に結合させる工程と、制御ユニットでエンジンシステムから吸気の所望の質量流量を取り入れる工程と、制御ユニットで所望の質量流量に対応するエンジンシステムの動作速度および動作条件から吸気の過給圧を計算する工程と、吸気の所望の質量流量および過給圧に対応する所望のコンプレッサー速度をコンプレッサーマップから決定する工程と、トランスミッションをコンプレッサーを所望のコンプレッサー速度まで駆動する比率までシフトしてエンジンシステムに吸気の所望の質量流量を提供する工程とを含む。
【０００４】
本発明のさらに別の一実施例は、エンジンシステムからなり、そのエンジンシステムは、可変過給機と、可変過給機のコンプレッサーであってエンジンシステムの吸気を圧縮するコンプレッサーと、吸気の所望の第１の状態を発生させ、エンジンシステムのエンジンの動作条件に依存する吸気の対応する第２の状態を計算し、コンプレッサーのコンプレッサーマップを使用して吸気の所望の第１の状態と第２の状態とに対応する所望のコンプレッサー速度を決定する電子制御ユニットと、エンジンをコンプレッサーと結合させるトランスミッションとを含み、トランスミッションは電子制御ユニットから制御信号を受信し、コンプレッサーを所望のコンプレッサー速度に駆動する比率までシフトを行う。
【０００５】
本発明のさらに別の一実施例は、エンジンシステム用の電気過給機を制御する方法からなり、そのエンジンシステムは、エンジンと、エンジンの吸気管に圧縮された吸気を供給するコンプレッサーと、エンジンシステムのコンプレッサーと動力部とに結合された電気モータとを含む。また、その制御する方法は、エンジンシステムから吸気の所望の過給圧を取り入れる工程と、所望の過給圧に対応するエンジンの動作速度およびエンジンの動作条件から吸気の質量流量を計算する工程と、吸気の所望の過給圧および質量流量に対応する所望のコンプレッサー速度をコンプレッサーマップから決定する工程と、動力部により電気モータをある回転速度まで駆動してコンプレッサーを所望のコンプレッサー速度で回転させる工程とを含む。
【０００６】
本発明のさらに別の一実施例は、エンジンシステム用の電気過給機を制御する方法からなり、そのエンジンシステムは、エンジンと、エンジンの吸気管に圧縮された吸気を供給するコンプレッサーと、エンジンシステムのコンプレッサーと動力部とに結合された電気モータとを含む。また、その制御する方法は、エンジンシステムから吸気の所望の質量空気流量（desired mass air flow）を取り入れる工程と、所望の質量空気流量に対応するエンジンの動作速度およびエンジンの動作条件から吸気の過給圧を計算する工程と、吸気の所望の質量空気流量および過給圧に対応する所望のコンプレッサー速度をコンプレッサーマップから決定する工程と、動力部により電気モータをある回転速度まで駆動してコンプレッサーを所望のコンプレッサー速度で回転させる工程とを含む。
【０００７】
本発明のさらに別の一実施例は、エンジンシステムからなり、そのエンジンシステムは、エンジンと、電気過給機と、エンジンシステムの吸気を圧縮する電気過給機のコンプレッサーと、吸気の所望の第１の状態を発生させ、エンジンの動作条件に依存する吸気の対応する第２の状態を計算し、コンプレッサーのコンプレッサーマップを使用して吸気の第１および第２の状態に対応する所望のコンプレッサー速度を決定する電子制御ユニットと、コンプレッサーをエンジンシステムの動力部と結合させ、電子制御ユニットから制御信号を受信し、コンプレッサーを所望のコンプレッサー速度に駆動するある回転速度で回転する電気モータとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】駆動ターボ過給機を備えたエンジンシステムを示す概略図である。
【図２Ａ】遠心圧縮機（centrifugal compressor）のコンプレッサーマップを示す図である。
【図２Ｂ】座標変換されたコンプレッサーマップを示す図である。
【図３】速度線参照（speed line lookup）およびフィードバック・ループを有する制御システムを示す概略図である。
【図４】電動ターボ過給機を備えたエンジンシステムを示す概略図である。
【図５Ａ】機械的過給機を備えたエンジンシステムを示す概略図である。
【図５Ｂ】電気的過給機を備えたエンジンシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、駆動ターボ過給機１０１を備えたエンジンシステム１００を示す概略図である。エンジン１０２は、エンジン１０２に給気（charge air）を供給する吸気管（intake tract）１０４とともに、エンジン１０２から排気ガス１１４を排出する排気管１０６を有する。コンプレッサー１０８は、吸気管１０４に供給された吸気（intake air）１１０を圧縮する。タービン１１２は、排気管１０６から排気ガス１１４を取り入れて、排気ガス１１４から動力を抽出する。幾つかのエンジンへの応用では、排気管１０６から吸気管１０４への排気ガスの再循環を可能とするＥＧＲ（排気ガス再循環）管１１６を設けても良い。それらの場合、ＥＧＲ弁１１８はＥＧＲ管１１６を通るＥＧＲ流の量を制御する。ターボシャフト１２０は、コンプレッサー１０８とタービン１１２とを接続し、トランスミッション１２２に機械的に結合される。この機械的結合は高速牽引駆動（high speed traction drive）の形態であってもよい。高速牽引駆動システムは、「Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission」と題する２０１３年１０月２２日発行の米国特許８、５６１、４０３号に開示されており、このシステムを開示し教示する全てに対する参照や言及（reference）によって具体的に本願明細書に組み込まれる。トランスミッション１２２はエンジン１０２に機械的に結合される。トランスミッション１２２は可変比率（variable ratio）を有しており、それによりシフトするトランスミッション１２２がターボシャフト１２０の回転速度をエンジン１０２の様々な回転速度および動作条件で制御できる。トランスミッション１２２は、好ましくは、可変比率を細かく調整可能な機械的ＣＶＴ（Continuous Variable Transmission）である。トランスミッション１２２はまた、多段速度で（連続可変的に）目立たないようにギヤ連動されたトランスミッション（multi-speed, discreet geared transmission）であってもよい。機械的ＣＶＴトランスミッションおよび多段速度で目立たないようにギヤ連動されたトランスミッションの動作は当業者には理解され評価され得るだろう。
【００１０】
エンジンシステム１００は電子制御ユニット１３０によって電子制御される。電子制御ユニット１３０は、エンジン速度および動作条件に基づく吸気管１０４の所望の過給圧（boost pressure）１３２を決定する。電子制御ユニット１３０はまた、吸気管１０４から測定された過給圧１３４を取り入れる。電子制御ユニット１３０は、この測定された過給圧１３４を利用してもよい。測定された過給圧１３４からのフィードバック制御だけに依存する代わりに、トランスミッション１２２を直接的に、所望の過給圧１３２を与える比率だけシフトすることにより、より速く安定的なシステムを得ることも可能である。電子制御ユニット１３０は、コンプレッサーマップ１４０から、測定された過給圧１３４、所望の過給圧１３２および結果として得られた所望のコンプレッサー速度１３６に関連した計算に基づいて、トランスミッション１２２に所望のギヤ比率を供給する。このことは、より具体的に、所望の過給圧１３２およびエンジン１０２の動作条件に対応する吸気１１０の質量流量を計算することにより達成される。所定の動作条件に対して吸気１１０の過給圧および質量流量が一旦決定されると、それらのパラメータは、コンプレッサー１０８用のコンプレッサーマップ１４０を用いて所望のコンプレッサー速度１３６を決定するために使用される。コンプレッサーマップに対する標準であるが、コンプレッサー１０８への吸気（inlet air）の条件（以下に述べる圧力、温度、ガス特性）に基づいて吸気１１０の質量流量が補正され、そしてコンプレッサー１０８にかかる圧力比率（pressure ratio）は過給圧を吸入圧力（inlet pressure）で割った値から決定される。コンプレッサーマップ１４０は、補正された質量流量および圧力比率を入力とし、所望のコンプレッサー速度１３６を出力として電子制御ユニット１３０に戻す参照テーブル（lookup table）として用いられる。以下に述べるように、コンプレッサーマップ１４０は、座標回転又は座標変換してコンプレッサー速度参照テーブルを簡単化してもよい。出力コンプレッサー速度は、エンジン動作点での所望のコンプレッサー速度１３６である。エンジン１０２のＲＰＭ（毎分回転数）を知ることにより、トランスミッション１２２の所望のギヤ比率１３８を計算することが可能となる。トランスミッション１２２を所望のギヤ比率にシフトすることにより、コンプレッサー１０８を所望のコンプレッサー速度１３６で駆動することができる。
【００１１】
エンジン１０２の複数のパラメータおよび複数の動作条件を用いた吸気１１０の質量流量の計算例を以下に示す。
2017082780.tif 000003
ここで、
2017082780.tif 000004
吸気１１０の質量流量であり、
2017082780.tif 000005
、エンジン１０２のＲＰＭ（毎分回転数）であり、
2017082780.tif 000006
、エンジン１０２の変位（リットル）であり、
2017082780.tif 000007
、エンジン１０２の容積効率であり、
2017082780.tif 000008
、エンジン１０２への吸気のＥＧＲ率であり、
2017082780.tif 000009
、ＥＧＲ流の温度（Ｋ（Kelvin））であり、
2017082780.tif 000010
、気流の温度（Ｋ）であり、
2017082780.tif 000011
、所望の過給圧１３２（Ｐａ（Pascals absolute））であり、そして
2017082780.tif 000012
、ガス定数（Ｊ／ｋｇＫ）である。
吸気１１０の質量流量が吸気１１０の過給圧に比例することを考慮に入れれば、上述した式を単純化することができる。したがって、エンジン動作条件が同様の複数の動作点間で著しく変化しないものと仮定すると、吸気１１０の所望の過給圧１３２および測定された過給圧１３４と共に、測定されたエア質量流量（air mass flow rate）を使用することができる。このように単純化された計算は以下の通りとなる。
2017082780.tif 000013
電子制御ユニット１３０がエンジン１０２の所望の動作条件に近似したエンジン１０２の動作条件を維持する場合には、この単純化された式は、与えられた所望の過給圧１３２に対する吸気１１０の所望の質量流量についての推定を提供する。その他の手法では、エンジン動作条件に基づく参照テーブルを用いて、吸気１１０の質量流量を与えることもできる。
【００１２】
上述した複数の式は、所望の過給圧１３２を発生し、吸気１１０の対応する質量流量を計算する電子制御ユニット１３０に基づいている。電子制御ユニット１３０はまた、吸気１１０の所望の質量流量をエンジン動作条件に基づいて決定し、吸気１１０の対応する過給圧を計算することによって動作することができる。上述した複数の式は、吸気１１０の所望の質量流量から吸気１１０の計算された過給圧を求めるため再整理することができる。
2017082780.tif 000014
2017082780.tif 000015
上述したように、吸気１１０の計算された過給圧はまた、エンジン動作条件に基づく参照テーブルから決定しても良い。同様に、最終結果は、コンプレッサー１０８のコンプレッサーマップに入力すべき吸気１１０の質量流量および過給圧となる。
【００１３】
図２Ａは、図１に示すコンプレッサー１０８のような遠心圧縮機用のコンプレッサーマップ２００を示す。ｘ軸は補正されたエアの質量流量（corrected mass flow rate of air）２０２を示し、ｙ軸は圧力比率２０４を示す。コンプレッサー速度線２０６は、マップのどこでコンプレッサーが所定のコンプレッサー速度で動作するか示す。所望のエンジン動作に対応する、図１に示す過給圧および吸気の質量流量の値は、補正されたエアの質量流量の値２０８および圧力比率値２１０を、所望のコンプレッサー速度２１２を決定するためコンプレッサーマップ２００に入力すべく決定するため用いられる。圧力比率値２１０は、所望の過給圧をコンプレッサー吸入圧力で割ることにより計算される。補正されたエアの質量流量の値２０８は標準的な式によって決定される。
2017082780.tif 000016
吸気１１０のガス定数特性が常に基準値に一致すると仮定すると、この補正されたエアの質量流量の値の計算は以下のように単純化できる。
2017082780.tif 000017
一旦、適切に補正されたエアの質量流量の値２０８および圧力比率値２１０が決定されると、種々の補間方法が与えられた速度線２０６間で使用されて、所望のプロセッサー速度２１２が決定される。所望のコンプレッサー速度２１２を決定するために種々の補完方法が適用できることについては当業者の理解を得られるであろう。例えば、線形補完法（linear interpolation）又はスプライン補完法（spline interpolation）が使用可能である。
【００１４】
図２Ｂは、所望のコンプレッサー速度２１２の参照（looking up）を容易にするために座標変換されたコンプレッサーマップ２０１を形成する座標変換を受けたコンプレッサーマップ２００を示す。コンプレッサー速度線２０６は、新しいｘ−座標２１４および新しいｙ−座標２１６に変換された補正されたエアの質量流量２０２および圧力比率２０４の値を有する。この変換は、
2017082780.tif 000018
の標準的な回転および並進（translation）計算を使ってなされる。
ここで、
2017082780.tif 000019
、新しいｘ−座標２１４および新しいｙ−座標２１６であり、
2017082780.tif 000020
、補正されたエアの質量流量２０２および圧力比率２０４であり、
2017082780.tif 000021
、変換のための原点座標であり、そして
2017082780.tif 000022
、変換のための回転行列であり、以下の形態を有する。
2017082780.tif 000023
ここで、
2017082780.tif 000024
変換の回転角である。
適切に補正されたエアの質量流量の値２０８（図２Ａ参照）および圧力比率値２１０（図２Ａ参照）はまた、この座標変換を受けて新たな参照テーブル、座標変換コンプレッサーマップ２０１上で使用される。例えば、図２Ａに示すコンプレッサーマップ２００では、原点座標は[0.0280721; 1.08773]で、回転行列は[cos(3.86°) -sin(3.86°); sin(3.86°) cos(3.86°)]である。これらを、図２Ａに示す補正されたエアの質量流量の値２０８である「0.21 kg/s」および圧力比率値２１０である「2.25」に適用すると、変換された座標値２１８である[0.103; 1.17]が与えられ、これを参照値として座標変換コンプレッサーマップ２０１に入力して、所望のコンプレッサー速度２１２を決定する。
【００１５】
図３は、速度線参照およびフィードバック・ループを有する制御システム３００の概略図である。システムへの入力は、周囲圧力３０６および周囲温度３０８と共に所望の質量流３０２、所望の圧力比率３０４（図２Ａを参照して説明した）を含む。所望の質量流３０２は、周囲圧力３０６および周囲温度３０８を用い、上述の式にしたがって補正される。この補正により、所望の圧力比率３０４と共に、補正された質量流３１０をコンプレッサーマップ参照に提供する。これらの２つの値は、図２Ａの参照テーブルのためのコンプレッサーマップ参照値３１２を含む。コンプレッサーマップ参照テーブルを単純化するために、コンプレッサーマップ参照値３１２には図２Ｂに示すコンプレッサーマップと同様の座標変換を施す。この座標変換は、図２Ｂを参照して上述したように、コンプレッサーマップ参照値３１２から回転フレーム原点３１４を減算し、その結果に回転マトリクス３１６を乗算し、変換されたコンプレッサーマップ参照値３１８を生成することを含む。これらの変換されたコンプレッサーマップ参照値３１８は、図２Ｂの変換コンプレッサーマップに対応する参照テーブル３２０に入力され、この参照テーブル３２０の出力が所望のコンプレッサー速度３２２であり、これがさらに対応する参照テーブル伝達比率（lookup table transmission ratio）３３０に変換される。この変換は、駆動ターボ過給機の設計に基づいて所望のコンプレッサー速度３２２に利得３２４を乗算して伝達出力速度（transmission output speed）３２６を得て、この伝達出力速度を伝達入力速度（transmission input speed）３２８で除算することを含む。フィードバック制御のない単純化された実施例では、参照テーブル伝達比率３３０は、その後図１のトランスミッション１２２に出力されるコマンド伝達比率（command transmission ratio）３３２を含む。図３に示す実施例では、フィードバック・ループ３３４を介して伝達比率に追加の補正がなされる。フィードバック・ループ３３４は、測定された制御変数３３６から所望の制御変数３３８を減算し、制御変数誤差３４０を生成する。測定された制御変数３３６および所望の制御変数３３８は、吸気加給圧（intake air boost pressures）、吸気質量流（intake air mass flows）又は他のエンジンシステム変数であってもよい。制御変数誤差３４０は、比率補正（ratio correction）３４４を生成するフィードバック制御装置３４２に入力される。フィードバック制御装置３４２は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御手段又はその他のフィードバック制御手段を使用してもよい。当業者は、このフィードバック制御方式を理解するだろう。比率補正３４４は、次に、参照テーブル伝達比率３３０に加えられ、コマンド伝達比率３３２を生成する。
【００１６】
図４は、電動ターボ過給機４０１を備えたエンジンシステム４００を示す概略図である。その機能は、ターボ過給機が機械的にではなく電気的に駆動される点を除けば、図１に記載のシステムと同様である。当業者は、機械駆動ターボ過給機および電動ターボ過給機の機能を理解するであろう。エンジン４０２は、給気をエンジン４０２に供給する吸気管４０４を有すると共に、エンジン４０２から排気ガス４１４を排出する排気管４０６を有する。コンプレッサー４０８は、吸気管４０４に供給される吸気４１０を圧縮する。タービン４１２は、排気管４０６から排気ガス４１４を取り込み、排気ガス４１４から動力を抽出する。幾つかのエンジンへの応用において、排気ガスを排気管４０６から吸気管４０４に再循環させるＥＧＲ（排気ガス再循環）管４１６を設けても良い。これらの場合には、ＥＧＲ弁４１８はＥＧＲ管４１６を通るＥＧＲ流量を制御する。ターボシャフト４２０は、コンプレッサー４０８とタービン４１２とを接続し、電気モータ／発電機４２２に機械的に結合される。この機械的結合は、図１を参照して上述した高速牽引駆動であっても良いし、直接的結合であっても良い。電気モータ／発電機４２２はエンジンシステム４００の動力部（power electronics）４２４に結合される。動力部４２４は、電気モータ／発電機４２２とエンジンシステム４００との間に動力（electric power）の流れを生じさせることができる。この動力の流れは、電気モータ／発電機４２２の回転速度を制御することができる。
【００１７】
エンジンシステム４００は、電子制御ユニット４３０によって電子的に制御される。図１と同様に、電子制御ユニット４３０は、エンジン速度およびエンジン負荷等の動作条件に依存する吸気４１０の過給圧および質量流量４３２を決定する。これらの値は、次にコンプレッサー４０８のコンプレッサーマップ４４０に入力され、所望のコンプレッサー速度４３６を発生させる。電子制御ユニット４３０は、制御信号４４２を動力部４２４に出力し、それにより動力部４２４は電気モータ／発電機４２２に電気的に動力を供給してある回転速度で回転させ、その回転速度はターボシャフト４２０を駆動してコンプレッサー４０８を所望のコンプレッサー速度４３６とする。
【００１８】
図５Ａは、可変過給機５０１を有するエンジンシステム５００の概略図である。エンジン５０２は、エンジン５０２に給気を供給する吸気管５０４と、エンジン５０２から排気ガス５１４を排出する排気管５０６とを有する。コンプレッサー５０８は、吸気管５０４に供給される吸気５１０を圧縮する。コンプレッサーシャフト５２０はコンプレッサー５０８に接続され、機械的にトランスミッション５２２に結合される。この機械的結合は、図１を参照して上述した高速牽引駆動であってもよい。トランスミッション５２２はエンジン５０２に機械的に結合される。このトランスミッション５２２は可変比率（variable ratio）を有しており、それにより、トランスミッション５２２をシフトすることによって、エンジン５０２の回転速度と動作条件とを変化させてターボシャフト（コンプレッサーシャフト）５２０の回転速度を制御することができる。エンジンシステム５００は、電子制御ユニット５３０によって電子的に制御される。電子制御ユニット５３０は、エンジン速度および動作条件に基づいて吸気管５０４の所望の過給圧５３２を決定する。所望の過給圧５３２に対応する吸気５１０の質量流量は、エンジン５０２の動作条件に基づいて計算される。吸気５１０の過給圧および質量流量は、コンプレッサー５０８のコンプレッサーマップ５４０に入力され、動作点に対する所望のコンプレッサー速度５３６を決定する。測定された過給圧５３４はまた、所望のコンプレッサー速度５３６を微調整するため追加のフィードバック制御ループに使用することもできる。電子制御ユニットは、所望のギヤ比率５３８信号をトランスミッション５２２に出力し、トランスミッション５２２をシフトすることによってコンプレッサー５０８を所望のコンプレッサー速度５３６まで駆動する。
【００１９】
図５Ｂは、電気的可変過給機５０１を備えた点で図５Ａと相違するが、基本的にはエンジンシステム５００を示す概略図である。全体の動作は、ターボシャフト５２０が、動力部５５２を介してエンジンシステム５００に電気的に結合される電気モータ５５０に結合されることを除いて、図５Ａの説明に従う。所望のコンプレッサー速度５３６は、図５Ａで説明したように、電子制御ユニット５３０によってコンプレッサーマップ５４０から決定される。電子制御ユニット５３０は制御信号５５４を動力部５５２に出力し、次に動力部５５２が電気モータ５５０に動力を供給し、コンプレッサー５０８を所望のコンプレッサー速度５３６まで駆動する。
【００２０】
本発明の上述の説明は、本発明の具体例の説明又は開示のための目的でなされたものである。本発明を上述の具体的実施例に縮減し限定することは意図しておらず、上述した開示の視点の範囲で他の変更または改変態様が可能となる。実施例は本発明の原理およびその実際的な適用を最も良好に説明するために選択して開示したものである。それにより当業者は、企図される特定の用途に適した様々な実施形態および様々な修正において本発明を最も有効に利用することができる。本願の特許請求の範囲は、従来技術によって制限される場合を除き、本発明の代替実施例をも含むと解釈されることが意図されるものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【外国語明細書】
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