JP6264326B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機のターボコンプレッサと電動コンプレッサとが吸気通路に並列に配置された内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気通路に並列に配置されたターボ過給機と電動コンプレッサとを備える過給システムが開示されている。この過給システムは、内燃機関の実吸気流量が不足した際に、実吸気流量と目標吸気流量との差を補うために要する回転速度で電動コンプレッサを稼働させるように構成されている。

特開２００７−０７７８５４号公報 特開２００８−１９０４１２号公報 特開２０１０−０４８２２５号公報 特開２００４−２７８４３０号公報

実吸気流量と目標吸気流量との差が認められる状況下において、特許文献１に記載の技術のように、この差に相当する空気流量を常に電動コンプレッサによってアシストすることとした場合には、エンジントルクの応答性（車両の加速応答性）を高めることはできても電力消費が多くなることが懸念される。

その一方で、トルク増大要求が出されたことを受けてスロットル弁が開かれたときにターボコンプレッサの回転速度が低い状態であると、スロットル弁の開放に伴う吸気流量の増加に起因してターボコンプレッサの圧力比（＝出口圧力／入口圧力）が１未満となる可能性がある。ターボコンプレッサの圧力比が１未満になると、ターボコンプレッサが吸気通路中の絞りとして機能することになり、ターボコンプレッサを通過する際に吸気の圧力損失が生じることになる。このような状況下で、電力消費抑制のために電動コンプレッサを利用せずにターボコンプレッサに依存したトルク増大を行おうとすると、次のような問題がある。すなわち、スロットル弁が開かれたことに伴って内燃機関の気筒に供給される空気の流量が上記圧力損失相当分だけ減少してしまう。その結果、要求されたエンジントルクに到達するために要する時間が長くなる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ターボ過給機のターボコンプレッサと電動コンプレッサとが吸気通路に並列に配置された内燃機関において、エンジントルクを高めるトルク増大要求が出された場合に、電動コンプレッサの電力消費の抑制を図りつつエンジントルクの応答性を向上できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、気筒に吸入される吸気が流れる第１吸気通路と、前記気筒からの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に配置されたタービンと、前記第１吸気通路に配置されたターボコンプレッサとを備えるターボ過給機と、前記第１吸気通路における前記ターボコンプレッサの下流側の部位に接続された第２吸気通路と、前記第２吸気通路に配置され電動機により駆動される電動コンプレッサと、前記第１吸気通路を開閉するスロットル弁と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、スロットル制御手段と、予測手段と、空気流量制御手段とを備える。スロットル制御手段は、エンジントルクを高めるトルク増大要求が出された場合に、前記スロットル弁を開く。予測手段は、前記スロットル制御手段によって前記スロットル弁が開かれた場合に前記ターボコンプレッサの入口圧力に対する出口圧力の圧力比が１未満になるか否かを予測する。空気流量制御手段は、前記予測手段によって前記圧力比が１未満になると予測した場合には、前記電動コンプレッサを用いて前記第２吸気通路から前記第１吸気通路に空気を供給する空気供給動作を行うとともに、前記予測手段によって前記圧力比が１未満にならないと予測した場合には、前記空気供給動作を行わないように構成されている。

前記空気流量制御手段は、前記予測手段によって前記圧力比が１未満になると予測された場合には、前記空気供給動作の開始時の前記圧力比が、前記空気供給動作を行わないとした場合の前記圧力比と比べて１に近くなるように前記空気供給動作を行うものであってもよい。

前記空気供給動作の実行時に前記電動コンプレッサによって供給される空気の流量は、第１空気流量から第２空気流量を引いて得られる空気流量であることが好ましい。ただし、前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、前記第２空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記圧力比が１となるときの前記ターボコンプレッサの空気流量である。

前記空気供給動作の実行時に前記電動コンプレッサによって供給される空気の流量は、第１空気流量から第２空気流量を引いて得られる値以上の空気流量であることが好ましい。ただし、前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、前記第２空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記圧力比が１となるときの前記ターボコンプレッサの空気流量である。

前記空気供給動作の実行時に前記電動コンプレッサによって供給される空気の流量は、第１空気流量から第３空気流量を引いて得られる値以下の空気流量であることが好ましい。ただし、前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、前記第３空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記ターボコンプレッサにサージが発生する最大空気流量である。

前記予測手段は、第１空気流量が第２空気流量よりも多い場合に、前記スロットル制御手段によって前記スロットル弁が開かれた場合に前記圧力比が１未満になると予測するものであってもよい。ただし、前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、前記第２空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記圧力比が１となるときの前記ターボコンプレッサの空気流量である。

前記トルク増大要求は、前記内燃機関の運転領域が自然吸気領域にある状況下で過給領域のエンジントルクを要求するものを対象とすることが好ましい。前記空気供給動作は、前記トルク増大要求に伴うエンジントルクの増大時に前記気筒に供給される吸気の圧力が大気圧に上昇するまでの期間中の少なくとも一部を含む期間中に行われることが好ましい。

本発明によれば、エンジントルクを高めるトルク増大要求が出されたときに、スロットル制御手段によってスロットル弁が開かれた場合にターボコンプレッサの圧力比が１未満になると予測した場合には、空気供給動作が実行される。このように実行される空気供給動作によれば、第１吸気通路にターボコンプレッサが配置され、かつ、第１吸気通路におけるターボコンプレッサの下流側の部位に接続された第２吸気通路に電動コンプレッサが配置されるという構成を有する内燃機関において上記予測がなされたときに、スロットル弁が開かれたことに伴うターボコンプレッサの通過空気流量の増加を抑制することができる。これにより、空気供給動作を実行しなかった場合と比べて、エンジントルク増大中のターボコンプレッサの圧力比が１未満の範囲内で低下することを抑制することができる。このため、ターボコンプレッサが吸気の圧力損失を生じさせることを抑制することができる。また、トルク増大要求に伴ってスロットル弁が開かれたとしてもターボコンプレッサの圧力比が１未満にならないと予測した場合には、空気供給動作は実行されない。このため、この場合には、電動コンプレッサにより電力が消費されることはない。以上のように、本発明によれば、トルク増大要求が出された場合に、電動コンプレッサの電力消費の抑制を図りつつエンジントルクの応答性を向上できるようになる。

図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を概略的に説明するための図である。 図２は、ターボコンプレッサの圧力比と、ターボコンプレッサを通過する空気の流量との関係を表したコンプレッサマップである。 トルク増大要求が出されたときのエンジントルクの変化を表したタイムチャートである。 本発明の実施の形態１においてトルク増大要求時に実行される制御について説明するための図である。 本発明の実施の形態１においてトルク増大要求が出されたときに実行される制御の流れを示すフローチャートである。 ターボコンプレッサの圧力比が１であるときのターボ回転速度Ｎｔと空気流量Ｂ０との関係を定めたマップの傾向を表した図である。 電動コンプレッサの圧力比が１であるときの電動コンプレッサの回転速度Ｎｅｃとアシスト空気流量Ｃとの関係を定めたマップの傾向を表した図である。 本発明の実施の形態２における空気供給動作を説明するために用いる図である。 本発明の実施の形態２においてトルク増大要求が出されたときに実行される制御の流れを示すフローチャートである。 電動コンプレッサのコンプレッサマップを表した図である。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を概略的に説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、内燃機関本体１２を備えている。内燃機関１０は、一例として、４ストロークであって直列４気筒型の火花点火式エンジン（例えば、ガソリンエンジン）であり、車両に搭載され、その動力装置とされている。内燃機関本体１２の各気筒には、吸気通路１４および排気通路１６が連通している。

吸気通路１４は、内燃機関の１０の各気筒に吸入される空気が流れる第１吸気通路１４ａを備えている。第１吸気通路１４ａの入口付近には、エアクリーナ１８が設けられている。エアクリーナ１８には、第１吸気通路１４ａを流れる吸気の流量（質量流量）に応じた信号を出力するエアフローメータ２０と、吸気の温度を検出するための吸気温度センサ２１とが取り付けられている。

エアクリーナ１８よりも下流側の第１吸気通路１４ａには、吸気を過給するために、ターボ過給機２２のコンプレッサ（以下、「ターボコンプレッサ」と称する）２２ａが配置されている。ターボコンプレッサ２２ａとしては、一例として、遠心式のコンプレッサを用いることができる。ターボ過給機２２は、タービン２２ｂを排気通路１６に備えている。ターボコンプレッサ２２ａは、連結軸２２ｃを介してタービン２２ｂと一体的に連結されており、タービン２２ｂに流れる排気によって回転駆動される。また、ターボ過給機２２には、ターボコンプレッサ２２ａの回転速度（以下、「ターボ回転速度」とも称する）Ｎｔを検出するためのターボ回転速度センサ２４が取り付けられている。

ターボコンプレッサ２２ａよりも下流側の第１吸気通路１４ａには、ターボコンプレッサ２２ａ、もしくはターボコンプレッサ２２ａと後述の電動コンプレッサ２８ａの双方によって圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ２６が配置されている。

吸気通路１４は、第２吸気通路１４ｂを備えている。第２吸気通路１４ｂは、第１吸気通路１４ａにおけるターボコンプレッサ２２ａの上流側の部位と下流側の部位とを接続する。すなわち、第２吸気通路１４ｂは、ターボコンプレッサ２２ａをバイパスする吸気通路である。第２吸気通路１４ｂには、電動過給機２８のコンプレッサ（以下、「電動コンプレッサ」と称する）２８ａが配置されている。電動コンプレッサ２８ａも、一例として遠心式であるものとする。電動コンプレッサ２８ａは、電動機２８ｂによって駆動される。電動機２８ｂには、バッテリ３０から電力が供給される。バッテリ３０に蓄えられる電力は、図示省略する発電機（例えば、オルタネータ）によって発電される。電動過給機２８によれば、電動機２８ｂにより電動コンプレッサ２８ａを駆動することで吸気を過給することができる。

電動コンプレッサ２８ａよりも下流側の第２吸気通路１４ｂには、電動コンプレッサ２８ａよりも下流側の第２吸気通路１４ｂを、電動コンプレッサ２８ａを稼動させるときには開き、電動コンプレッサ２８ａを稼動させないときには閉じるように構成された開閉弁（例えば、電磁弁）３２が配置されている。なお、開閉弁３２に代え、第２吸気通路１４ｂを通ってインタークーラ２６側に向かう空気の流れを許容し、その逆向きの流れを制限するように構成された逆止弁が備えられていてもよい。

インタークーラ２６よりも下流側の第１吸気通路１４ａには、電子制御式のスロットル弁３４が配置されている。スロットル弁３４は、アクセル開度に応じて作動し、その開度に応じて吸気の流量を変化させる。スロットル弁３４よりも下流側の第１吸気通路１４ａは、吸気マニホールド１４ｃとして構成されており、吸気は、吸気マニホールド１４ｃを介して各気筒に分配される。吸気マニホールド１４ｃには、各気筒に供給される吸気の圧力（すなわち、吸気弁（図示省略）の直上流の吸気の圧力のことであり、ここでは、吸気マニホールド圧Ｐｉｍ）を検出する吸気圧力センサ３６が取り付けられている。

各気筒からの排気は、排気通路１６の排気マニホールド１６ｃによって集められて下流側に排出される。排気通路１６には、タービン２２ｂをバイパスする排気バイパス通路３８が接続されている。排気バイパス通路３８には、排気バイパス通路３８を開閉するバイパス弁として、電子制御式のウェイストゲート弁（ＷＧＶ）４０が配置されている。ＷＧＶ４０の開度を調整することにより、タービン２２ｂが回収する排気エネルギの量を制御し、ターボコンプレッサ２２ａの過給圧を制御することができる。

さらに、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路（図示省略）などを備えている。ＥＣＵ５０は、少なくとも入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備え、図１に示すシステム全体の制御を行うものである。入出力インターフェースは、内燃機関１０もしくはこれを搭載する車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備える各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。

ＥＣＵ５０が信号を取り込むセンサには、上述したエアフローメータ２０、吸気温度センサ２１、ターボ回転速度センサ２４および吸気圧力センサ３６に加え、クランク軸の回転位置およびエンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ５２等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。上記センサには、バッテリ３０の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出するＳＯＣセンサ５４、および、内燃機関１０を搭載する車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセルポジションセンサ５６も含まれる。また、ＥＣＵ５０は、車両の運転者が選択した走行モードに関する信号を走行モードセレクタ５８から取り込めるように構成されている。ＥＣＵ５０が操作信号を出すアクチュエータには、上述した電動機２８ｂ、開閉弁３２、スロットル弁３４およびＷＧＶ４０に加え、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁、および、筒内の混合気に点火するための点火装置等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータ（図示省略）が含まれる。

［前提とするエンジントルク制御］
内燃機関１０のエンジントルク制御では、アクセル開度に応じて要求トルクが算出され、算出された要求トルクが得られるようにエンジントルクが制御される。具体的には、要求トルクが算出されると、要求トルクを実現するために必要な吸気流量が目標吸気流量として算出される。

内燃機関１０の場合には、吸気流量は、スロットル弁３４もしくはＷＧＶ４０を用いて調整することができる。本実施形態では、ポンピングロスの低減による燃費向上などを目的として、ＷＧＶ４０の制御として、いわゆるノーマルオープン制御が実施される。具体的には、エンジントルクとエンジン回転速度とで規定されるエンジン運転領域のうち、低負荷側の運転領域では、ＷＧＶ４０の開度を所定の開度制御範囲内の最大開度（以下、「全開開度」とも称する）にて開いた状態で、スロットル弁３４の開度調整によって目標吸気流量が得られるように吸気流量が調整される。本明細書中においては、このようにスロットル弁３４の開度調整によって吸気流量が制御される運転領域を「自然吸気領域」と称する。

一方、ＷＧＶ４０を全開開度とした状態でスロットル弁３４が全開開度に到達したときの吸気流量よりも多くの吸気流量を必要とする運転領域では、スロットル弁３４を全開開度に維持した状態で、目標吸気流量を実現するために必要とされる目標吸気圧（目標吸気マニホールド圧）が得られるようにＷＧＶ４０の開度が調整される。これにより、この運転領域での吸気流量が目標吸気流量となるように調整される。本明細書中においては、このような運転領域（自然吸気領域よりも高負荷側の運転領域）を「過給領域」と称する。

また、本実施形態の内燃機関１０は、上述したように電動コンプレッサ２８ａを備えている。このため、必要に応じて電動コンプレッサ２８ａを稼働させることによっても、ターボコンプレッサ２２ａによる過給をアシストすることを含めて吸気流量を調整することができる。

［実施の形態１の制御］
（トルク増大要求が出されたときの課題）
まず、図２および図３を参照して、トルク増大要求が出されたときの課題について説明する。

図２は、ターボコンプレッサ２２ａの圧力比と、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気の流量との関係を表したコンプレッサマップである。図３は、トルク増大要求が出されたときのエンジントルクの変化を表したタイムチャートである。なお、図２に示す圧力比とは、ターボコンプレッサ２２ａの入口圧力に対する出口圧力の比（＝出口圧力／入口圧力）のことである。

図２中の作動点Ｐ１は、内燃機関１０の運転領域が自然吸気領域にある状況下において過給領域のエンジントルクを要求するトルク増大要求（車両の加速要求）の検知時点におけるターボコンプレッサ２２ａの作動点Ｐの一例を示している。作動点Ｐ１は、ＷＧＶ４０が全開開度に制御されているとき（すなわち、エンジン運転領域が自然吸気領域にあるとき）の作動点であり、ターボ回転速度Ｎｔが低い状態での作動点である。さらに付け加えると、ＷＧＶ４０が全開開度に制御されている場合においてターボ回転速度Ｎｔが低い状態にあるときのターボコンプレッサ２２ａの圧力比は、ターボコンプレッサ２２ａが吸気の圧力を高めるための仕事（過給仕事）を行っているか否かと、ターボコンプレッサ２２ａの過給仕事率の大きさに応じて定まる。すなわち、作動点Ｐ１での圧力比は、ターボコンプレッサ２２ａが過給仕事を少し行っていれば図２に示すように１よりも少し高い値を示すことになり、また、ターボ回転速度Ｎｔが低くなるほど過給仕事率が少なくなるので１に近づいていく。

上記トルク増大要求（すなわち、自然吸気領域の使用中に作動点Ｐ１のようにターボ回転速度Ｎｔが低い状態から過給領域に移行する要求）が出された場合、ＷＧＶ４０のノーマルオープン制御を利用する本実施形態のシステムでは、スロットル弁３４が全開に制御されるとともにＷＧＶ４０が閉じられることになる。このようなトルク増大要求時に電動コンプレッサ２８ａを利用せずにターボコンプレッサ２２ａによって吸気流量の増大を賄おうとすると、電動コンプレッサ２８ａの利用による電力消費を抑えることはできるが次のような問題がある。すなわち、スロットル弁３４を全開としつつＷＧＶ４０が閉じられる場合、スロットル弁３４の調整による吸気流量の応答性の方が、ＷＧＶ４０の調整によるそれよりも高くなる。その結果、トルク増大要求が出された場合の吸気流量は、まずは、全開開度へのスロットル弁３４の開放に伴って、内燃機関１０の排気量とトルク増大要求が出された時のエンジン回転速度との積に基づく体積流量Ａｖとなるように増えていき、その後にターボ回転速度Ｎｔが上昇し始めることに伴ってターボコンプレッサ２２ａの過給によって増加していくようになる。

上記の体積流量Ａｖに相当する空気流量は、質量流量Ａｍに変換したうえで後述の本実施形態のエンジン制御に利用される。上記の体積流量Ａｖは、トルク増大要求を受けてエンジントルクを増大させる際にトルク増大期間中の初期（加速初期）の自然吸気領域において必要とされる空気流量に相当する。換言すると、体積流量Ａｖは、トルク増大要求が検知されたときのエンジン回転速度の下でスロットル弁３４が全開であるとしたときに内燃機関１０（の全気筒）に供給される空気の流量に相当する。そこで、以下の説明では、この体積流量Ａｖから換算する質量流量Ａｍのことを、「エンジン必要空気流量Ａｍ」と称し、また、これを「必要空気流量Ａｍ」と略することがある。なお、体積流量Ａｖの上記定義より、必要空気流量Ａｍはエンジン回転速度が高いほど多くなることが分かる。

なお、本実施形態において体積流量Ａｖをそのまま使用するのではなく質量流量Ａｍを利用する理由は、エアフローメータ２０を用いて検出される吸気の質量流量をエンジン制御に利用しているためである。したがって、本実施形態とは異なり、体積流量を検出するエアフローメータを利用するシステムでは、体積流量Ａｖを「エンジン必要空気流量Ａｖ」として用いるようにすればよい。

スロットル弁３４を全開とすることに伴う必要空気流量Ａｍまでの吸気流量の増加は、ターボコンプレッサ２２ａにとっては急なものとなり、その結果、必要空気流量Ａｍは、トルク増大要求が出されたときのターボ回転速度Ｎｔの下で過給を行える空気流量を超えたものとなる場合がある。そのような場合には、ターボコンプレッサ２２ａは、第１吸気通路１４ａの絞りとして機能することになる。

より具体的には、スロットル弁３４の開放に伴って吸気流量がターボコンプレッサ２２ａにとって急に上昇するということは、ターボ回転速度Ｎｔが上昇しないままでターボコンプレッサ２２ａを通過する空気の流量が増えていくことに相当する。このことは、図２に示すコンプレッサマップ上では、ターボコンプレッサ２２ａの作動点Ｐが作動点Ｐ１から等回転速度ライン上で高吸気流量側に移動することに相当する。この際、作動点Ｐ１を通る等回転速度ライン上において空気流量が必要空気流量Ａｍとなるときの作動点Ｐが、図２中の作動点Ｐ２のように圧力比が１未満となるものであると、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能することになる。その結果、ターボコンプレッサ２２ａは吸気の圧力損失を生じさせる存在となってしまう。

ここで、図３中の破線は、トルク増大要求に対応してエンジントルクを高める際にターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能するとした場合のエンジントルクの変化を表したものである。一方、同図中の実線は、破線で示す場合と同一条件の下でエンジントルクを高める際にターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能しないとした場合のものである。図３において、時点ｔ０はアクセルペダルの踏み込みによるトルク増大要求を検知した時点であり、時点ｔ１は、トルク増大要求に伴うスロットル弁３４（およびＷＧＶ４０）の操作を受けて、エンジントルク（吸気流量）が増大し始める時点である。また、時点ｔ２は、スロットル弁３４が全開とされたことに伴って必要空気流量Ａｍ相当の吸気流量が気筒内に流入するようになった時点である。

時点ｔ２を経過した後は、ＷＧＶ４０を閉じたことの作用としてターボ回転速度Ｎｔが上昇していくことに起因して吸気流量（エンジントルク）が増加していく。したがって、図３に示すように、時点ｔ２までのエンジン運転領域が自然吸気領域（ＮＡ領域）に相当し、時点ｔ２を経過した後のエンジン運転領域が過給領域に相当する。また、時点ｔ３およびｔ３’は、それぞれ、エンジントルクが要求トルクに到達した時点（吸気流量が今回のトルク増大要求時の目標吸気流量に到達した時点）である。なお、この説明からも分かるように、必要空気流量Ａｍは、目標吸気流量（アクセル開度（トルク増大要求度）に応じた最終的な到達目標となる吸気流量）とは異なるものである。

上述のようにターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能することで吸気の圧力損失が増えると、スロットル弁３４を全開としたことに伴って気筒内に流入する空気の流量（必要空気流量Ａｍ相当）が、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとならない場合の値と比べると、上記圧力損失相当分だけ減少することになる。その結果、図３からも分かるように、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能した場合（破線）には、そうではない場合（実線）と比べて、スロットル弁３４を全開としたことによって実現されるエンジントルク（時点ｔ２のエンジントルク）が減少してしまう。このトルク減少の影響は、ターボコンプレッサ２２ａに依存してエンジントルクが増大することになる期間（時点ｔ２より後の期間）においても（すなわち、過給領域に入ってからも）受けることになる。このため、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能した場合には、最終的な要求トルクに到達するまでに要する時間が、時点ｔ３と時点ｔ３’との差分だけ長くなってしまう。このことは、車両の加速性能の低下に繋がる。

（実施の形態１の制御の概要）
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態１においてトルク増大要求時に実行される制御について説明する。図４に示すコンプレッサマップは、ターボコンプレッサ２２ａのものである。なお、図４中に符号「ｉ」、「ｉｉ」、「ｉｉ’」、「ｉｉｉ」および「ｉｉｉ’」がそれぞれ関連付けられた各作動点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２’、Ｐ３およびＰ３’に作動点Ｐが到達するタイミングは、図３のタイムチャートにおいて上記符号「ｉ」などがそれぞれ関連付けられた時点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ３’と対応している。また、図４中のサージラインは、ターボコンプレッサ２２ａの作動点Ｐがこのサージラインよりも高圧力比かつ低空気流量側のサージ領域内にあると、ターボコンプレッサ２２ａにサージが発生することを示すものである。

本実施形態では、自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求が出されたときには、次のような制御が実行される。すなわち、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれた場合にターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満になるか否かが判断される。そして、スロットル弁３４が開かれた場合にターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満になると予測される場合には、電動コンプレッサ２８ａを用いて第２吸気通路１４ｂから第１吸気通路１４ａに空気を供給する空気供給動作が行われ、一方、スロットル弁３４が開かれたとしてもターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満にならないと予測される場合には、空気供給動作は行われない。

具体的には、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれた場合にターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満になるか否かに関する判断は、例えば、次のように行うことができる。すなわち、図４中に示す作動点Ｐ２’の空気流量Ｂ０は、トルク増大要求が出されたときの作動点Ｐ１を通る等回転速度ライン上で圧力比が１となるときの空気流量である。この空気流量Ｂ０よりも必要空気流量Ａｍが多い場合には、スロットル弁３４が開かれることに伴ってターボ回転速度Ｎｔが実質的に上がらないまま空気流量が必要空気流量Ａｍに上昇する結果として、ターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満になる（すなわち、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能する）。逆に、必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０以下となる場合には、スロットル弁３４が開かれて空気流量が必要空気流量Ａｍにまで速やかに上昇しても、圧力比が１未満になることはない（すなわち、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能するようにはならない）。したがって、上記の判断は、必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０よりも多いか否かに基づいて行うことができる。

本実施形態では、上述の空気供給動作は、当該空気供給動作の開始時（より具体的には、トルク増大要求に伴ってエンジントルクを増大する過程）におけるターボコンプレッサ２２ａの圧力比が、空気供給動作を行わないとした場合の圧力比と比べて１に近づけるという態様で実行される。より具体的には、本実施形態の空気供給動作は、トルク増大中の空気流量が必要空気流量Ａｍに到達するときのターボコンプレッサ２２ａの圧力比を１とするためのアシスト空気流量Ｃで実行される。このアシスト空気流量Ｃは、空気供給動作の実行時に電動コンプレッサ２８ａを通過する空気流量（すなわち、電動コンプレッサ２８ａがターボコンプレッサ２２ａの下流に供給することになる空気流量）であり、必要空気流量Ａｍから空気流量Ｂ０を引いて得られる流量とされる。

図４中に破線で示す作動点Ｐの軌跡は、電動コンプレッサ２８ａによる空気供給動作が行われない場合のものであり、図３中の破線と対応したものである。この破線の軌跡によれば、トルク増大要求を受けてスロットル弁３４が全開とされた際に、等回転速度ライン上を作動点ＰがＰ１からＰ２（必要空気流量Ａｍに対応する作動点）に到達する過程で圧力比が１未満となってしまう。

一方、図４中に実線で示す作動点Ｐの軌跡は、空気供給動作が行われる場合のものであり、以下に説明する理由によって結果的には図３中の実線と対応したものとなる。ターボコンプレッサ２２ａおよび電動コンプレッサ２８ａの双方が稼働している場合には、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気流量Ｂと電動コンプレッサ２８ａを通過するアシスト空気流量Ｃとの和が、第１吸気通路１４ａに接続されるすべての気筒（内燃機関１０の場合には全気筒）に供給されるエンジン空気流量Ａとなる。このため、トルク増大要求を受けてスロットル弁３４が全開とされることによってエンジン空気流量Ａが必要空気流量Ａｍになる状況下において、電動コンプレッサ２８ａによってアシスト空気流量Ｃ（＝Ａ−Ｂ０）相当分の空気がターボコンプレッサ２２ａの下流に供給されていると、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気流量Ｂ２’は次のようになる。

すなわち、空気流量Ｂ２’は、図４中の実線の軌跡中に示すように、必要空気流量Ａｍからアシスト空気流量Ｃを引いて得られる流量、つまり、空気流量Ｂ０となる。このように、電動コンプレッサ２８ａによってアシスト空気流量Ｃの空気を供給することで、エンジン空気流量Ａが必要空気流量Ａｍに到達したときのターボコンプレッサ２２ａの作動点Ｐ２’での空気流量Ｂ２’が、この供給がないときの空気流量Ｂ２と比べて、空気流量Ｂ０分だけ減少することになる。すなわち、スロットル弁３４が開かれたことに伴うターボコンプレッサ２２ａの通過空気流量Ｂの増加を抑制することができる。これにより、作動点Ｐ２’での圧力比を１とすることができる（圧力比が１未満に低下するのを回避することができる）。

上述の空気供給動作によれば、ターボコンプレッサ２２ａにて吸気の圧力損失が生じることを回避することができる。これにより、自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求が出されたときに、空気供給動作を行わない場合と比べて、自然吸気領域内での吸気流量の増加量（エンジントルクの増大量）を高めることができる。そして、これに伴い、トルク増大要求時の最終的な到達目標となるエンジントルクに到達する時間を短縮できるようになる。すなわち、自然吸気領域から過給領域に向けてエンジントルクを増大させるときのエンジントルクの時間変化を、図３中の実線で表わされるようなものにすることができる。

（実施の形態１における具体的な処理）
図５は、本発明の実施の形態１においてトルク増大要求が出されたときに実行される制御の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、ＥＣＵ５０は、まず、自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求があるか否かを判定する（ステップ１００）。当該トルク増大要求（車両としては加速要求）の有無は、例えば、アクセル開度が所定値未満である状態からアクセル開度が所定値以上となるようにアクセルペダルが踏み込まれたか否かに基づいて判断することができる。すなわち、この所定値は、トルク増大要求（加速要求）が自然吸気領域から過給領域へのトルク増大を要求するものであるか否かを判別可能なアクセル開度の閾値として予め設定されたものである。

ステップ１００の判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０は、スロットル弁３４を開くとともにＷＧＶ４０を閉じるための処理を実行する（ステップ１０２）。具体的には、スロットル弁３４の開度が全開開度に制御される。ＷＧＶ４０の開度は、アクセル開度に基づく要求トルクに対応する開度に制御される。なお、このときのＷＧＶ４０の開度は、過給圧を速やかに高めるために、初期に全閉開度に制御され、その後に要求トルクに対応する開度に制御されるようになっていてもよい。

次に、ＥＣＵ５０は、必要空気流量Ａｍを算出する（ステップ１０４）。必要空気流量（質量流量）Ａｍは、体積流量Ａｖに吸気密度ρｉｍを乗じることによって算出することができる。体積流量Ａｖは、第１吸気通路１４ａに接続されるすべての気筒の行程容積の和である総行程容積（内燃機関１０の場合には、排気量Ｖｅに相当）とエンジン回転速度Ｎｅとの積に基づく空気流量である。

より具体的には、体積流量Ａｖは、排気量Ｖｅ（ｍ^３）と、トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度Ｎｅ（ｓ^−１）と、吸気の体積効率ηｖとの積を２で除することにより算出することができる。吸気の体積効率ηｖは、エンジン回転速度Ｎｅと体積効率ηｖとの関係を定めたマップ（図示省略）を参照して算出することができる。また、吸気密度ρｉｍは、吸気マニホールド圧Ｐｉｍと吸気マニホールド１４ｃ内の吸気温度を気体の状態方程式に代入することによって算出することができる。なお、吸気密度ρｉｍの算出に用いる吸気温度は、吸気通路入口（エアクリーナ１８内）の吸気温度で代用してもよい。ステップ１０４では、吸気密度ρｉｍの算出のために、吸気圧力センサ３６により検出される吸気マニホールド圧Ｐｉｍとともに吸気温度センサ２１により検出される吸気入口での吸気温度が使用されるものとする。

なお、体積効率ηｖは、より厳密には、エンジン負荷率ＫＬに応じて例えば吸気バルブタイミングが変更されるようになっていると、エンジン負荷率ＫＬに応じて変化する。このため、体積効率ηｖは、エンジン回転速度Ｎｅに加えてエンジン負荷率ＫＬとの関係に基づいて算出されるようになっていてもよい。

次に、ＥＣＵ５０は、空気流量Ｂ０を算出する（ステップ１０６）。ＥＣＵ５０は、ターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１であるときのターボ回転速度Ｎｔと空気流量Ｂ０との関係を定めたマップを記憶している。図６は、そのようなマップの傾向を表した図である。図６に示すように、空気流量Ｂ０は、ターボ回転速度Ｎｔが高いほど多くなる。本ステップ１０６では、このようなマップを参照し、ターボ回転速度センサ２４により検出されるターボ回転速度Ｎｔに対応する空気流量Ｂ０が算出される。なお、ターボ回転速度Ｎｔの取得は、ターボ回転速度センサ２４による検出に限らず、公知の手法を用いた推定によるものであってもよい。

次に、ＥＣＵ５０は、必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０よりも多いか否かを判定する（ステップ１０８）。その結果、ＥＣＵ５０は、必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０よりも多いと判定した場合、つまり、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれた場合にターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満になると予測できる場合には、ステップ１１０に進む。一方、ＥＣＵ５０は、必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０以下であると判定した場合、つまり、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれたとしてもターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満にはならないと予測できる場合には、今回のトルク増大要求に対する処理を終了する。

ステップ１１０では、本実施形態の空気供給動作において電動コンプレッサ２８ａが供給するアシスト空気流量Ｃが算出される。アシスト空気流量Ｃは、既述したように、必要空気流量Ａｍから空気流量Ｂ０を引いて得られる値として算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０において算出したアシスト空気流量Ｃに基づいて、今回の空気供給動作の実行時の電動コンプレッサ２８ａの回転速度Ｎｅｃを算出する（ステップ１１２）。ＥＣＵ５０は、電動コンプレッサ２８ａの圧力比が１であるときの電動コンプレッサ２８ａの回転速度Ｎｅｃとアシスト空気流量Ｃとの関係を定めたマップを記憶している。図７は、そのようなマップの傾向を表した図である。図７に示すように、コンプレッサ回転速度Ｎｅｃは、アシスト空気流量Ｃが多いほど高くなる。本ステップ１１２では、このようなマップを参照し、上記のように算出したアシスト空気流量Ｃに対応するコンプレッサ回転速度Ｎｅｃが算出される。図７に示す関係を利用してアシスト空気流量Ｃ（＝Ａｍ−Ｂ０）に対応するコンプレッサ回転速度Ｎｅｃを算出し、トルク増大要求時の必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０よりも多い状況下においてコンプレッサ回転速度Ｎｅｃを用いて電動コンプレッサ２８ａを稼働させることにより、電動コンプレッサ２８ａを圧力比１の下で稼働させた状態で空気を供給できるようになる。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１１４では、電動コンプレッサ２８ａの下流の開閉弁３２を開くための処理とともに、ステップ１１２において算出したコンプレッサ回転速度Ｎｅｃにて電動コンプレッサ２８ａを稼働させる（すなわち、空気供給動作を実行する）ための処理を実行する（ステップ１１４）。

次に、ＥＣＵ５０は、各気筒に供給される吸気の圧力（ここでは、吸気マニホールド圧Ｐｉｍを使用）が大気圧Ｐａに到達したか否かを判定する（ステップ１１６）。その結果、ＥＣＵ５０は、本判定が不成立となる期間中、すなわち、エンジントルクの増大中に運転領域が自然吸気領域にある期間中は空気供給動作を継続する。一方、ＥＣＵ５０は、本判定が成立した場合には、開閉弁３２を閉じるための処理とともに、空気供給動作を終了するための処理を実行する（ステップ１１８）。

以上のように、本実施形態における電動コンプレッサ２８ａによるアシストは、基本的にはターボコンプレッサ２２ａを利用して要求トルクを満足させるという思想の下で、電動コンプレッサ２８ａを用いて積極的に過給を行うことはせずに、ターボコンプレッサ２２ａにて吸気の圧力損失が生じることが予測される場合にのみ空気供給動作を行う（すなわち、バッテリ３０の電力を使用する）というものである。そして、空気供給動作の実行時の電動コンプレッサ２８ａのアシスト空気流量Ｃは、ターボコンプレッサ２２ａにて吸気の圧力損失が生じることを回避するだけの少量（Ａｍ−Ｂ０）の空気の供給によるものとされる。これにより、自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求時に、電力消費を必要最小限に抑えつつエンジントルクの応答性（加速の応答性）を向上させられるようになる。

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０がステップ１００の判定が成立する場合にステップ１０２の処理を実行することにより本発明における「スロットル制御手段」が実現されており、ＥＣＵ５０がステップ１００の判定が成立する場合にステップ１０４〜１０８の一連の処理を実行することにより本発明における「予測手段」が実現されており、ＥＣＵ５０がステップ１０８の判定が成立する場合にステップ１１０〜１１８の一連の処理を実行することにより本発明における「空気流量制御手段」が実現されている。また、エンジン必要空気流量Ａｍが本発明における「第１空気流量」に、空気流量Ｂ０が本発明における「第２空気流量」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図８〜図１０を新たに参照して、本発明の実施の形態２について説明する。以下の説明では、実施の形態２のシステム構成の一例として、図１を参照して既述したシステム構成が用いられているものとする。

［実施の形態２の制御］
（実施の形態２の制御の概要）
図８は、本発明の実施の形態２における空気供給動作を説明するために用いる図であり、ターボコンプレッサ２２ａのコンプレッサマップを表している。

上述した実施の形態１の空気供給動作によれば、電動コンプレッサ２８ａにより供給される空気の流量をアシスト空気流量Ｃ（＝Ａｍ−Ｂ０）としたことにより、自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求が出されたときにターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能しないようにするだけの必要最小限のアシストを電動コンプレッサ２８ａに行わせることができる。

ところで、トルク増大中に内燃機関１０の作動点が自然吸気領域内を通過する期間（図３中の時点ｔ１から時点ｔ２に相当する期間）中に電動コンプレッサ２８ａによって供給される空気の流量Ｃを空気流量（Ａｍ−Ｂ０）よりも増やすようにすると、電力消費は増えるが上記時点ｔ２に到達するタイミングでのエンジントルクを向上させることができる。そして、それに伴い、トルク増大要求時の最終的な到達目標となるエンジントルクに到達する時間を短縮できるようになる。したがって、エンジントルクの応答性（加速の応答性）を高めることができるようになる。

ただし、アシスト空気流量Ｃを空気流量（Ａｍ−Ｂ０）よりも増やす際には、次の点に注意する必要がある。すなわち、図８中に示す作動点Ｐ２’’は、トルク増大要求が出されたときの作動点Ｐ１を通る等回転速度ラインとサージラインとの交点である。サージ限界空気流量ＢＳは、この作動点Ｐ２’’での空気流量であり、作動点Ｐ１を通る等回転速度ラインの下でターボコンプレッサ２２ａにサージが発生する最大の（限界の）空気流量である。アシスト空気流量Ｃを必要空気流量Ａｍからサージ限界空気流量ＢＳを引いて得られる流量（Ａｍ−ＢＳ）よりも多くすると、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気流量が電動コンプレッサ２８ａを稼働した結果としてサージ限界空気流量ＢＳよりも少なくなる。その結果、ターボコンプレッサ２２ａにサージが発生してしまい、エンジントルクの向上が図れなくなる。これにより、エンジントルクの応答性が却って低下してしまう。したがって、ターボコンプレッサ２２ａでのサージ回避の観点より、アシスト空気流量Ｃは、最大でサージ限界空気流量ＢＳとすることが必要とされる。

ここで、アシスト空気流量Ｃを空気流量（Ａｍ−Ｂ０）よりも増やすようにすると、エンジントルクの応答性（加速の応答性）を上述のように高めることができる理由について説明する。ここでは、図８中に実線で示す作動点Ｐの軌跡、すなわち、最大アシスト空気流量Ｃｍａｘを利用して空気供給動作を行ったケースを例に挙げて説明する。なお、図８中に破線で示す作動点Ｐの軌跡は、図４中に破線で示すものと同じである。

最大アシスト空気流量Ｃｍａｘを利用して空気供給動作を行った場合、内燃機関１０の作動点が自然吸気領域を通過し終えるタイミング（図３中の時点ｔ２）において内燃機関１０に供給される空気流量自体は、体積流量でいえば、最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａ−Ｂ０）を利用した場合と同様に体積流量Ａｖ相当となる。しかしながら、図４中の作動点Ｐ２’での圧力比と図８中の作動点Ｐ２’’での圧力比とを比較して分かるように、最大アシスト空気流量Ｃｍａｘを利用した場合の方が最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎを利用した場合と比べて、ターボコンプレッサ２２ａの圧力比（＝電動コンプレッサ２８ａの圧力比）が高くなる。ターボコンプレッサ２２ａの入口圧は大気圧相当で変化はないため、圧力比が高くなることは、ターボコンプレッサ２２ａの出口圧が高くなり、それに伴って吸気マニホールド圧Ｐｉｍが高くなることを意味する。吸気マニホールド圧Ｐｉｍが高くなると、吸気密度ρｉｍが高くなる。その結果、図３中の時点ｔ２において内燃機関１０に供給される空気流量は、質量流量でいえば、最大アシスト空気流量Ｃｍａｘを利用した場合の方が多くなる。このことは、エンジントルクを高める要因となる。このため、空気供給動作によるアシスト空気流量Ｃを最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａｍ−Ｂ０）よりも増やすようにすると、上述のように、トルク増大中に内燃機関１０の作動点が自然吸気領域内を通過する期間（図３中の時点ｔ１から時点ｔ２に相当する期間）中のエンジントルクを高めることができ、それに伴い、エンジントルクの応答性（加速の応答性）を高めることができる。

そこで、本実施形態では、車両の運転者が選択する走行モードと、電動コンプレッサ２８ａに電力を供給するバッテリ３０のＳＯＣ（充電率）とに応じて、最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａｍ−Ｂ０）以上で最大アシスト空気流量Ｃｍａｘ（＝Ａｍ−ＢＳ）以下の範囲内でアシスト空気流量Ｃを変化させることとした。ここでは、走行モードの一例として、エコモードとスポーツモードとを想定する。エコモードは、電動コンプレッサ２８ａによる電力消費の抑制による内燃機関１０の燃費向上を車両の加速応答性よりも優先する走行モードである。スポーツモードは、逆に、燃費向上よりも加速応答性を優先するモードである。また、ＳＯＣは、バッテリ３０が満充電の状態を１００％とし、完全放電の状態を０％としたときのバッテリ３０の充電率を表す指標値である。

（実施の形態２の具体的な処理）
図９は、本発明の実施の形態２においてトルク増大要求が出されたときに実行される制御の流れを示すフローチャートである。なお、図９において、実施の形態１における図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図９に示すフローチャートに従う処理によれば、ＥＣＵ５０は、ステップ１０８において必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０よりも多いと判定した場合には、ステップ２００に進む。ＥＣＵ５０は、ターボコンプレッサ２２ａのコンプレッサマップ（図８参照）を記憶している。本ステップ２００では、このコンプレッサマップを参照して、トルク増大要求が出されたときのターボ回転速度Ｎｔの等回転速度ラインとサージラインとが交わる作動点（一例として、図８中の作動点Ｐ２’’）のサージ限界空気流量ＢＳを算出する。

次に、ＥＣＵ５０は、ＳＯＣセンサ５４を用いてＳＯＣを取得するとともに、走行モードセレクタ５８を用いて現在の走行モードを取得する（ステップ２０２）。次いで、ＥＣＵ５０は、最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａｍ−Ｂ０）以上で最大アシスト空気流雨量Ｃｍａｘ（＝Ａｍ−ＢＳ）以下の範囲内で、ステップ２０２において取得した走行モードおよびＳＯＣに応じた値としてアシスト空気流量Ｃを算出する（ステップ２０４）。

走行モードとＳＯＣとに応じたアシスト空気流量Ｃの決定は、一例として、次のような手法で行うことができる。すなわち、ＥＣＵ５０は、エコモードが選択されている場合には、ＳＯＣの大きさに関係なく、アシスト空気流量Ｃとして最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａｍ−Ｂ０）を用いる。一方、ＥＣＵ５０は、スポーツモードが選択されている場合には、ＳＯＣの大きさに応じて、最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａｍ−Ｂ０）以上で最大アシスト空気流量Ｃｍａｘ（＝Ａｍ−ＢＳ）以下の範囲内でアシスト空気流量Ｃを変更する。この場合、アシスト空気流量Ｃは、ＳＯＣが高いほど上記範囲内でより増やされる。これにより、ＳＯＣに配慮しつつ、運転者による加速応答性の要求の度合いに応じてアシスト空気流量Ｃが可変とされるようになる。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ２０４において算出したアシスト空気流量Ｃと、次のように算出する圧力比Ｒとに基づいて、電動コンプレッサ２８ａの回転速度Ｎｅｃを算出する（ステップ２０６）。トルク増大中に内燃機関１０の作動点が自然吸気領域内を通過する期間（図３中の時点ｔ１から時点ｔ２に相当する期間）中にアシスト空気流量Ｃにて電動コンプレッサ２８ａを稼働させた場合、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気流量Ｂは、必要空気流量Ａｍからアシスト空気流量Ｃを引いて得られる流量Ｂ２’’（＝Ａｍ−Ｃ）になる。圧力比Ｒは、トルク増大要求が出されたときのターボ回転速度Ｎｔの下で空気流量Ｂ２’’が得られるときの圧力比として、ターボコンプレッサ２２ａのコンプレッサマップを参照して算出することができる。

図１０は、電動コンプレッサ２８ａのコンプレッサマップを表した図である。ターボコンプレッサ２２ａと電動コンプレッサ２８ａとが並列に備えられた内燃機関１０において開閉弁３２が開かれた状態では、ターボコンプレッサ２２ａの圧力比と電動コンプレッサ２８ａの圧力比とは等しくなる。本ステップ２０６では、電動コンプレッサ２８ａのコンプレッサマップを参照して、上記のように算出した圧力比Ｒの下でアシスト空気流量Ｃが得られる電動コンプレッサ２８ａの回転速度Ｎｅｃが算出される。次いで、ＥＣＵ５０は、ステップ２０８に進む。

ステップ２０８では、ステップ２０６において算出されたコンプレッサ回転速度Ｎｅｃを用いて空気供給動作を行うための処理が実行されるとともに、開閉弁３２を開くための処理が実行される。また、その後にステップ１１６の判定が成立した場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ２１０に進む。

ステップ２１０では、空気供給動作を終了するための処理が実行されるとともに、開閉弁３２の制御に関する処理が実行される。具体的には、ここでいう開閉弁３２の制御には、例えば、トルク増大中に運転領域が過給領域に入った後に電動コンプレッサ２８ａによる過給のアシストを行わないこととされている場合（例えば、エコモードが選択されている場合）であれば、開閉弁３２を閉じる制御が該当する。また、例えば、スポーツモードが選択されているか、もしくはＳＯＣに余裕があるという理由によって運転領域が過給領域に入った後に電動コンプレッサ２８ａによる過給のアシストを別途行うこととされている場合であれば、本ステップ２１０における開閉弁３２の制御には、開閉弁３２を開状態で維持する制御が該当する。このように過給領域に入った後にアシストを行うこととされているにもかかわらず、空気供給動作の終了とともに開閉弁３２を閉じることとした場合には、開閉弁３２を一旦閉じた後に再び開くために要する時間だけ上記アシストの開始が遅れてしまい、また、開閉弁３２の開閉のために余分な電力を消費する。したがって、このような場合には、開閉弁３２は開状態で維持することが好ましい。

以上説明した図９に示すフローチャートに従う処理によれば、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれた際にターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能することを回避しつつ、ＳＯＣと走行モード（運転者による加速応答性の要求の度合い）とに応じて電動コンプレッサ２８ａのアシスト空気流量Ｃを適切に設定できるようになる。特に、アシスト空気流量Ｃとして最小アシスト空気流量Ｃｍｉｎ（＝Ａｍ−Ｂ０）が選択された場合には、電力消費を最小限に抑制しつつ、ターボコンプレッサ２２ａにおいて吸気の圧力損失が生じるのを回避できるようになる。また、上記設定によれば、アシスト空気流量Ｃは最大アシスト空気流量Ｃｍａｘ（＝Ａｍ−ＢＳ）を超えない範囲内の流量とされるので、アシスト空気流量Ｃを増やしすぎること（換言すると、ターボコンプレッサ２２ａが負担する空気流量Ｂを減らしすぎること）によってターボコンプレッサ２２ａにサージが発生するのを回避することができる。

なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０がステップ１００の判定が成立する場合にステップ１０２の処理を実行することにより本発明における「スロットル制御手段」が実現されており、ＥＣＵ５０がステップ１００の判定が成立する場合にステップ１０４〜１０８の一連の処理を実行することにより本発明における「予測手段」が実現されており、ＥＣＵ５０がステップ１０８の判定が成立する場合にステップ２００〜２０８、１１６および２１０の一連の処理を実行することにより本発明における「空気流量制御手段」が実現されている。また、エンジン必要空気流量Ａｍが本発明における「第１空気流量」に、空気流量Ｂ０が本発明における「第２空気流量」に、サージ限界空気流量ＢＳが本発明における「第３空気流量」に、それぞれ相当している。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、エンジン運転領域が自然吸気領域にある状況下で過給領域のエンジントルクを要求するトルク増大要求が出されたときを対象として行われる空気供給動作について説明を行った。トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれたときにターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能することに起因して要求エンジントルクに到達するために要する時間が長くなるという課題は、実施の形態１において図２および図３を参照して説明したように自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求が出されたときに顕著に発生する。したがって、本発明における空気供給動作は、自然吸気領域から過給領域へのトルク増大要求が出されたときを対象として実行されることが好適である。しかしながら、本発明における空気供給動作は、上記態様のトルク増大要求が出されたときに限らず、自然吸気領域内でエンジントルクを高めるトルク増大要求が出されたときに実行されるようになっていてもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、空気流量（Ａｍ−Ｂ０）もしくはそれ以上の空気流量をアシスト空気流量Ｃとして利用している。これにより、ターボコンプレッサ２２ａが絞りとして機能することを回避することができる。しかしながら、空気流量（Ａｍ−Ｂ０）未満のアシスト空気流量Ｃを利用して空気供給動作を実行した場合であっても、空気供給動作を実行しなかった場合と比べると、空気供給動作の開始時のターボコンプレッサ２２ａの圧力比を１に近づけられるという作用を得ることができ、ターボコンプレッサ２２ａにおいて生じる吸気の圧力損失を軽減することができるといえる。このため、本発明における「空気供給動作」にて利用される空気流量は、必ずしも空気流量（Ａｍ−Ｂ０）もしくはそれよりも多い空気流量でなくてもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、空気供給動作は、トルク増大要求に伴うエンジントルクの増大時に各気筒に供給される吸気の圧力（吸気マニホールド圧Ｐｉｍ）が大気圧Ｐａに上昇するまでの期間中に継続して実行されるようになっている（図５もしくは図９参照）。しかしながら、本発明において空気供給動作が実行される期間は、上記期間中の少なくとも一部を含むようになっていればよい。上記期間中の一部において空気供給動作が実行された場合であっても、その実行により、一時的にではあっても空気供給動作の開始時のターボコンプレッサ２２ａの圧力比を空気供給動作の非実行時と比べて１に近づけられるという作用を得ることができるためである。また、空気供給動作の実行期間の制御は、ステップ１１６の処理に代え、エンジントルク増大時に内燃機関１０の作動点が自然吸気領域を通過するために要する時間に相当する所定時間（例えば、０．５秒）の経過の有無を判断する処理を実行することで行われるようになっていてもよい。

また、上述した実施の形態１および２における空気供給動作を行う場合に、電動コンプレッサによる空気供給の応答性を高めるために、電動コンプレッサ２８ａの上流側の第２吸気通路１４ｂと電動コンプレッサ２８ａよりも下流側であって開閉弁３２よりも上流側の第２吸気通路１４ｂとを接続するバイパス通路と当該バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備えておき、バイパス弁を開いた状態で電動コンプレッサを作動させることによって、空気供給動作の開始に先立ち、予め電動コンプレッサの回転速度を高めておく予回転制御を行うことが考えられる。このような予回転制御を利用している場合であれば、本発明における空気供給動作を開始させる動作には、バイパス弁を閉じ、かつ、予回転制御の実行中の回転速度よりも電動コンプレッサの回転速度を高くすることが該当する。

また、上述した実施の形態１および２においては、必要空気流量Ａｍが空気流量Ｂ０よりも多い場合に、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれた場合にターボコンプレッサ２２ａの圧力比が１未満になると予測している。しかしながら、トルク増大要求に伴ってスロットル弁が開かれた場合にターボコンプレッサの圧力比が１未満になるか否かに関する判断は、例えば、次のような手法であってもよい。すなわち、トルク増大要求が出されたときのターボ回転速度が特定ターボ回転速度以下である場合に、上記予測を行うようにしてもよい。ここでいう特定ターボ回転速度とは、ターボコンプレッサ２２ａのコンプレッサマップ上において、ターボコンプレッサ２２ａを通過する空気流量が必要空気流量Ａｍであって圧力比が１であるときのターボ回転速度である。

また、上述した実施の形態１および２においては、ＷＧＶ４０の制御としてノーマルオープン制御を行う内燃機関１０に対して本発明の空気供給動作を適用した例について説明を行った。ここで、前提となるＷＧＶ４０の制御としてノーマルクローズ制御を行う内燃機関が知られている。ノーマルクローズ制御とは、低回転かつ低負荷側の運転領域においてＷＧＶ４０を全閉とし、ターボコンプレッサ２２ａの過給圧が所定値よりも高くなる高回転かつ高負荷側の運転領域においてＷＧＶ４０を開くというものである。本発明における空気供給動作は、トルク増大要求に伴ってスロットル弁が開かれた場合にターボコンプレッサの圧力比が１未満になると予測される状況があれば、ノーマルクローズ制御を行う内燃機関に適用してもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、第１吸気通路１４ａにターボコンプレッサ２２ａが配置され、かつ、第１吸気通路１４ａをバイパスする第２吸気通路１４ｂに電動コンプレッサ２８ａが配置されるという態様で、ターボコンプレッサ２２ａと電動コンプレッサ２８ａとが並列に配置された内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、上記のように電動コンプレッサ２８ａの上流および下流の双方がターボコンプレッサ２２ａの上流および下流の双方とそれぞれ接続される構成を有する吸気通路１４を備えるものに限られない。すなわち、本発明の対象となる内燃機関は、ターボコンプレッサの下流と電動コンプレッサの下流とが少なくとも接続されるものであればよく、したがって、ターボコンプレッサおよび電動コンプレッサの上流は、互いに独立した吸気通路入口（大気導入口）を有するようになっていてもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、ターボコンプレッサ２２ａからの吸気と電動コンプレッサ２８ａからの吸気とが合流する位置よりも下流側の第１吸気通路１４ａにスロットル弁３４を備えた内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、スロットル弁３４が設けられる位置が上記の位置でなくても、トルク増大要求に伴ってスロットル弁３４が開かれることによってターボコンプレッサが絞りとして機能し得る。したがって、本発明におけるスロットル弁が設けられる位置は、第１吸気通路中であれば特に限定されない。

また、上述した実施の形態１および２においては、火花点火式エンジンである内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関には、エンジン運転領域が自然吸気領域にある状況下で過給領域のエンジントルクを要求するトルク増大要求が出された場合にスロットル弁を開く制御が行われるものであれば、火花点火式エンジンだけでなく、圧縮着火式エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）も含まれ得る。また、本発明の内燃機関がターボコンプレッサの過給圧を制御する過給圧制御アクチュエータを備える場合、そのような過給圧制御アクチュエータには、排気バイパス通路を開閉するウェイストゲート弁以外にも、例えば、ターボ過給機に組み合わされる可変ノズル機構が該当する。

１０ 内燃機関
１４ａ 第１吸気通路
１４ｂ 第２吸気通路
１６ 排気通路
２２ａ ターボコンプレッサ
２２ｂ タービン
２４ ターボ回転速度センサ
２８ａ 電動コンプレッサ
２８ｂ 電動機
３０ バッテリ
３２ 開閉弁
３４ スロットル弁
３８ 排気バイパス通路
４０ ウェイストゲート弁（ＷＧＶ）
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５２ クランク角センサ
５６ アクセルポジションセンサ

Claims (7)

1. 気筒に吸入される吸気が流れる第１吸気通路と、
   前記気筒からの排気が流れる排気通路と、
   前記排気通路に配置されたタービンと、前記第１吸気通路に配置されたターボコンプレッサとを備えるターボ過給機と、
   前記第１吸気通路における前記ターボコンプレッサの下流側の部位に接続された第２吸気通路と、
   前記第２吸気通路に配置され、電動機により駆動される電動コンプレッサと、
   前記第１吸気通路を開閉するスロットル弁と、
   を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   エンジントルクを高めるトルク増大要求が出された場合に、前記スロットル弁を開くスロットル制御手段と、
   前記スロットル制御手段によって前記スロットル弁が開かれた場合に前記ターボコンプレッサの入口圧力に対する出口圧力の圧力比が１未満になるか否かを予測する予測手段と、
   前記予測手段によって前記圧力比が１未満になると予測した場合には、前記電動コンプレッサを用いて前記第２吸気通路から前記第１吸気通路に空気を供給する空気供給動作を行うとともに、前記予測手段によって前記圧力比が１未満にならないと予測した場合には、前記空気供給動作を行わないように構成された空気流量制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記空気流量制御手段は、前記予測手段によって前記圧力比が１未満になると予測された場合には、前記空気供給動作の開始時の前記圧力比が、前記空気供給動作を行わないとした場合の前記圧力比と比べて１に近くなるように前記空気供給動作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。
3. 前記空気供給動作の実行時に前記電動コンプレッサによって供給される空気の流量は、第１空気流量から第２空気流量を引いて得られる空気流量であり、
   前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、
   前記第２空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記圧力比が１となるときの前記ターボコンプレッサの空気流量であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記空気供給動作の実行時に前記電動コンプレッサによって供給される空気の流量は、第１空気流量から第２空気流量を引いて得られる値以上の空気流量であり、
   前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、
   前記第２空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記圧力比が１となるときの前記ターボコンプレッサの空気流量である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。
5. 前記空気供給動作の実行時に前記電動コンプレッサによって供給される空気の流量は、第１空気流量から第３空気流量を引いて得られる値以下の空気流量であり、
   前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、
   前記第３空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記ターボコンプレッサにサージが発生する最大空気流量であることを特徴とする請求項１または４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記予測手段は、第１空気流量が第２空気流量よりも多い場合に、前記スロットル制御手段によって前記スロットル弁が開かれた場合に前記圧力比が１未満になると予測し、
   前記第１空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときのエンジン回転速度と前記気筒の行程容積との積に基づく空気流量であり、
   前記第２空気流量は、前記トルク増大要求が出されたときの前記ターボコンプレッサの回転速度の下で前記圧力比が１となるときの前記ターボコンプレッサの空気流量であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記トルク増大要求は、前記内燃機関の運転領域が自然吸気領域にある状況下で過給領域のエンジントルクを要求するものであり、
   前記空気供給動作は、前記トルク増大要求に伴うエンジントルクの増大時に前記気筒に供給される吸気の圧力が大気圧に上昇するまでの期間中の少なくとも一部を含む期間中に行われることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。

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