過給機付き内燃機関の制御装置
【課題】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、運転者の加速要求を適正に反映して動力アシスト装置による動力アシストを行い、ひいては内燃機関のトルク制御を好適に実施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。
【解決手段】目標トルク算出部７１において、基準トルク算出部７１ａは、アシスト無目標トルクＴｒ＿non及び最大アシストトルクＴｒ＿maxを算出する。加速要求算出部７１ｂは、アクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔに応じて加速要求係数αを算出し、ピークホールド部７１ｃは、その最大値を保持して最大加速要求係数α＿peakとして出力する。目標トルク演算部７１ｄは、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒ及び最大加速要求係数α＿peakを基に、目標トルクＴｒ＿tを算出する。
【解決手段】目標トルク算出部７１において、基準トルク算出部７１ａは、アシスト無目標トルクＴｒ＿non及び最大アシストトルクＴｒ＿maxを算出する。加速要求算出部７１ｂは、アクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔに応じて加速要求係数αを算出し、ピークホールド部７１ｃは、その最大値を保持して最大加速要求係数α＿peakとして出力する。目標トルク演算部７１ｄは、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒ及び最大加速要求係数α＿peakを基に、目標トルクＴｒ＿tを算出する。
【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。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。
【０００３】
例えば特許文献１では、運転者による加速要求としてアクセルペダルの開度の変化に着目し、アクセルペダルの開度が変化している間にその変化態様に応じて電動機の通電量（アシスト動力）を補正している。かかる補正により、急に加速したい場合にアクセルペダルが一気に操作されたり、徐々に加速したい場合に緩やかにアクセルペダルに操作されるといったアクセルペダルの操作の緩急が電動機の通電量に反映される。しかしながら、実際の過給圧などの各種挙動は目標値に対して遅れを伴って変化するため、アクセル開度の変化が定常状態になっても実際の過給圧は目標とする過給圧に達していない場合がある。このため、特許文献１のようにアクセル開度が変化している間のみアシスト量を補正する構成では、運転者の加速要求が適正に反映されないおそれがあった。そして、実際の過給圧は目標とする過給圧に達していない場合にアシスト量の補正が終了すると、その目標とする過給圧が変化に起因してトルク変動が生じるおそれがあった。
【特許文献１】特開平１１−２８０５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、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、運転者の加速要求を適正に反映して内燃機関の出力を制御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である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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同過給機の動力を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アシストする装置が含まれる。そして、運転者のアクセル操作に対応する目標トルクを基に内燃機関の出力トルクを調整するとともに、そのトルク制御に際し、目標トルクに応じた前記過給機の目標動力と同過給機の実動力と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。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、運転者のアクセル操作による加速要求時に、そのアクセル操作量に基づいて加速要求パラメータを算出する。そして、加速開始後、動力アシストによるトルク増加が可能である期間において、加速要求パラメータに基づいて目標トルクを増側に修正してトルク制御を実施する。
【０００８】
従来例（前記特許文献１）では、アクセル操作の変化時にのみ、そのアクセル操作の変化態様に応じた目標トルク（アシスト動力）の補正を行っていた。そのため、アクセル操作の変化が定常状態になった場合に目標トルクが変化することにより出力トルクの変動が生じるおそれがあった。
【０００９】
この点、本発明によれば、目標トルクを増側に修正したトルク制御が動力アシストによるトルク増加が可能である期間において実施される。すなわち、アクセル操作の変化が定常状態になった後も、加速要求時のアクセル操作量に基づく加速要求パラメータに従い目標トルクを増側に修正したトルク制御が継続的に実施される。これにより、従来例のようにアクセル操作の変化が定常状態になった時に出力トルクの変動が生じることがなく、運転者の加速要求を適正に反映したトルク制御が実施される。また、加速開始後に目標トルクが増側に修正されてトルク制御が実施されるため、加速初期の加速性が高められる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、アクセル操作量の単位時間あたりの変化量を算出する手段を備え、その単位時間あたりの変化量の最大値を加速要求パラメータとして算出する。
【００１１】
すなわち、アクセル操作量に基づく加速要求パラメータとしてアクセル操作量の単位時間あたりの変化量を求めることにより、運転者のアクセル操作の緩急が定量化される。そして、アクセル操作量は逐次変化するものの、単位時間あたりの変化量の最大値が加速要求パラメータとして算出されることにより、運転者の加速要求としてアクセル操作が最も急に行われた時の単位時間あたりの変化量を知ることができる。これらにより、運転者の加速要求を適正に反映したトルク制御が実施されるため、良好なドライビングフィーリングが得られる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、動力アシストによるトルク増加可能量を算出し、加速要求パラメータに基づいてトルク増加可能量をトルク制御に反映させることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、目標トルクを増側に修正したトルク制御では、動力アシストによるトルク増加可能量が反映されることにより、加速初期の加速性が高められる。また、そのトルク増加可能量は加速要求パラメータに基づいて反映されるため、運転者の加速要求に応じたトルク制御が実施される。
【００１４】
ここで、トルク増加可能量の反映の仕方は次のようにすると良い。すなわち、加速要求パラメータが比較的小さい場合には、速やかな加速が求められていないため、動力アシストによるトルク増加を図る必要が無い。したがって、加速要求パラメータが比較的小さい場合には、トルク増加可能分の反映量を少なくすると良い。一方で、加速要求パラメータが所定以上である場合には、速やかな加速が求められているため、トルク増加可能分の反映量を多くすると良い。かかるようにして目標トルクを算出することにより、運転者の加速要求を目標トルクに好適に反映することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、アクセル操作量の変化が比較的大きい場合に、加速要求パラメータをアクセル急操作であることを表すパラメータ値とする。そして、加速要求パラメータがアクセル急操作であることを表すパラメータ値である場合に、動力アシスト装置による最大アシスト量に相当するトルク増加可能量をトルク制御に反映させる。
【００１６】
上記構成によれば、加速時のアクセル操作が比較的急に行われた場合、つまり急加速が要求された場合に、動力アシスト装置による動力アシストが最大に行われ、内燃機関の出力トルクとして最大トルクが得られる。したがって、運転者が所望とする加速が実現され、良好なドライビングフィーリングが得られる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、動力アシストによるトルク増加が可能である期間が終了したか否かを判定する手段と、同トルク増加が可能である期間が終了した時点で目標トルクを増側に修正したトルク制御の実施を終了させる。
【００１８】
上記構成によれば、トルク増加が可能である期間が終了するまで、目標トルクを増側に修正してトルク制御が継続して実施される。したがって、目標トルクを増側に修正したトルク制御が終了する際に、出力トルクの変動が生じることが回避される。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、目標トルクを増側に修正したトルク制御の終了時に、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させる。
【００２０】
目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることにより、その目標トルクを修正したトルク制御の終了前後における出力トルクの変化が滑らかになる。したがって、良好なドライビングフィーリングが確保される。
【００２１】
加速要求パラメータの減少の仕方としては、請求項３を含む発明において、算出したトルク増加可能分が所定位置以下になった場合に、そのトルク増加可能分に応じて加速要求パラメータを減少させるようにすると良い。加速に伴って機関回転速度が上昇するにつれトルク増加可能分は次第に減少するため、そのトルク増加可能分に応じて加速要求パラメータを減少させることにより、加速要求パラメータを徐々に減少させることができる。
【００２２】
また、加速要求パラメータの減少の仕方としては、加速開始後の経過時間が所定以上になった場合に、その経過時間に応じて加速要求パラメータを減少させるようにしても良い。加速開始後には時間の経過とともに機関回転速度が上昇してトルク増加可能分が次第に減少するため、かかる構成においても加速要求パラメータを徐々に減少させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、トルク増加が可能である期間内において、動力アシスト装置による動力アシストを中止する場合に、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させる。
【００２４】
排気動力以外の動力を利用して作動する動力アシスト装置は、その動力源の性能に依存して種々の制約を受ける。特に電動機により作動する動力アシスト装置においては、電動機の駆動に伴って熱を生じ、かかる発熱により温度が上昇すると駆動性能の劣化等が生じるため、駆動中止条件として電動機の上限温度や連続使用の制限時間などが設けられている。ここで、かかるような駆動中止条件が成立して動力アシストを中止する際に、加速時のトルク制御を中止すると、出力トルクの変動が生じてしまう。そこで、かかるような駆動中止条件が成立して動力アシストを中止する場合には、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させてトルク制御を実施すると良い。これにより、加速時のトルク制御を終了するのに際して出力トルクの変化が滑らかになるため、出力トルクの変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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開度（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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ー（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。
【００５０】
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。
【００５１】
【数１】
ここで、ｃgは排気の比熱、κgは比熱比である。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
【数２】
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。
【００５７】
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ーを算出する（式（３））。また、式（３）を変形することによって式（４）が得られ、過給エネルギー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。
【００５８】
【数３】
【００５９】
【数４】
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。
【００６０】
上記式（１）〜（３）で用いる効率はそれぞれ入力の動力（エネルギー）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ーとその時の動力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。
【００６１】
ここで、コンプレッサ効率ηcは式（５）のように表される。
【００６２】
【数５】
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。
【００６３】
【数６】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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ー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。
【００６８】
【数７】
更に、目標過給エネルギー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。
【００６９】
【数８】
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。
【００７０】
【数９】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
さて、本実施の形態では、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、モータ３４によりターボチャージャ３０の動力をアシストすることによる過給効果の向上分を考慮しつつ、運転者の加速要求を適正に反映するべく、次のように目標トルクを算出する。
【００７４】
従来、目標トルクはモータ３４による動力アシストを実施しない状態におけるターボチャージャ３０の過給効果に基づいて算出され、モータ３４による動力アシストは目標タービン動力に対する実タービン動力の不足分を補うために行われていた。しかしながら実際には、動力アシスト分以上にモータ３４を駆動させることにより、ターボチャージャ３０の過給効果をさらに向上させてより大きなトルクを得ることが可能である。したがって、本実施の形態では、モータ３４による過給効果の向上分、すなわちトルク増加分を加味して目標トルクを算出し、従来に比べてより大きなトルクを得られるようにする。
【００７５】
ところで、運転者は、速やかに加速したい場合にアクセルペダルを一気に踏み込む一方、緩やかに加速したい場合にアクセルペダルを徐々に踏み込む。そこで、本実施の形態ではアクセル開度の変化に着目して目標トルクを算出する。すなわち、アクセル開度の単位時間あたりの変化量が大きいほど目標トルクを大きく算出する。ただし、実際のトルクや過給圧などの各種挙動は目標トルクや目標過給圧などに遅れを伴って変化するため、アクセル開度の変化量の最大値を保持し、その保持値に基づいて目標トルクを算出する。
【００７６】
かかる目標トルクの算出を行う目標トルク算出部７１の構成を図６を用いて説明する。
【００７７】
基準トルク算出部７１ａは、予め規定したトルクマップを用いアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転速度Ｎｅに応じて、目標トルクＴｒ＿tの基準となるトルクデータを算出する。すなわち、モータ３４を駆動させない場合におけるアシスト無目標トルクＴｒ＿nonを算出するとともに、モータ３４を最大限に駆動させた場合における最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxを算出する。
【００７８】
加速要求算出部７１ｂは、アクセル開度の単位時間あたりの変化量（微分値）ｄＡＰ／ｄｔに応じて「０〜１」の範囲の値をとる加速要求係数αを算出する。詳しくは、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが小さい場合には０を出力し、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが大きい場合に１を出力する。そして、その中域において、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔに略比例した値を出力する。ピークホールド部７１ｃは、加速要求算出部７１ｂにより算出された加速要求係数αの最大値を保持し、その最大加速要求係数α＿peakを出力する。
【００７９】
目標トルク演算部７１ｄは、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒ及び最大加速要求係数α＿peakを基に、次の式により目標トルクＴｒ＿tを算出する。
【００８０】
Ｔｒ＿t＝Ｔｒ＿non＋α＿peak×ΔＴｒ
ΔＴｒ ＝Ｔｒ＿max−Ｔｒ＿non
上式により加速要求に応じてモータ３４の駆動による過給効果の向上分を加味した目標トルクＴｒ＿tが得られる。
【００８１】
ところで、ピークホールド部７１ｃは、所定のリセット条件が成立した場合に、保持値をリセットする。詳しくは、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが負になるなどして加速要求が中止された場合に保持値をリセットする。また、エンジン回転速度Ｎｅの上昇に伴ってターボチャージャ３０の実タービン動力が増加し、目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonと同程度になった場合に、すなわち加速要求が満たされた場合に保持値をリセットする。
【００８２】
かかる目標トルクＴｒ＿tを用いる場合の電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を図７を用いて説明する。図７の（ａ）のようにアクセル開度ＡＰが変化して加速が開始されると、（ｂ）のようにアクセル開度の変化量ΔＡＰが算出される。また、同変化量ΔＡＰに応じて加速要求係数αが算出されると共にその最大値が保持され、（ｂ）のように最大加速要求係数α＿peakが算出される。そして、（ｄ）に示すような目標トルクＴｒ＿tが求められ、（ｅ）に示すようなスロットル下流圧Ｐｍの目標値が設定される。この結果、従来制御に比べて実際のスロットル下流圧Ｐｍが速やかに上昇する。その後、（ｃ）に示すエンジン回転速度の上昇に伴って（ｄ）のように目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonに達すると、最大加速要求係数α＿peakがリセットされる。
【００８３】
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１５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１５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。
【００８４】
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）及び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１２にアシスト動力算出ルーチンの詳細を示している。
【００８５】
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、後述する図１０のサブルーチンを用い、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する（ステップＳ１２０）。そして、後述する図１１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）
図１０に示す目標トルク算出ルーチンでは、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいてアシスト無目標トルクを算出すると共に最大アシスト目標トルクを算出する（ステップＳ１２１，Ｓ１２２）。次に、アクセル開度の単位時間あたりの変化量を求めて加速要求係数を算出するとともに、今回算出したもの及び過去に算出したものの中で最大値を最大加速要求係数として算出する（ステップＳ１２３）。そして、アシスト無目標トルク、最大アシスト目標トルク及び最大加速要求係数に基づいて目標トルクを算出する（ステップＳ１２４）。その後、算出した目標トルクがアシスト無目標トルクよりも大きいかを判定するとともに加速要求中であるかを判定する（ステップＳ１２５，Ｓ１２６）。ここで、アクセル開度が減少した場合に、加速要求中ではないと判定する。そして、いずれかの条件が不成立である場合に、最大加速要求係数の記憶値をリセットする（ステップＳ１２７）。
【００８６】
図１１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）。
【００８７】
また、図１２に示すアシスト動力算出ルーチンでは、先ず、後述する図１３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１４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１５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）。
【００８８】
ここで、図１３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ーを算出すると共に、例えば目標過給エネルギー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、目標過給エネルギー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）。
【００８９】
次に、図１４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）。
【００９０】
次に、図１５に示すアシスト判定ルーチンでは、前記図１２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。
【００９１】
図１６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１６では、比較対象として、モータ３４の駆動によるトルク増加分を目標トルクに反映しない従来制御を併記しており、その挙動を破線にて示している。
【００９２】
さて、（ａ）のようにアクセル開度が比較的速やかに変化して加速が開始されると、（ｂ）、（ｃ）のように加速要求に応じてトルク及び過給圧の目標値が増加する。そして（ｅ）のように目標タービン動力が増加し、目標タービン動力と実タービン動力との動力差（（ｅ）の斜線部分）が算出されるとともに、この動力差がモータ３４のアシスト動力とされる。
【００９３】
ここで、（ｂ）のトルクの目標値は、アクセル開度の変化に応じて算出されるようになっており、（ａ）のようにアクセル開度が比較的速やかに変化した場合、モータ３４の駆動によるトルク増加分が加味されて従来制御に比べて大きな値が算出される。これに伴って過給圧の目標値及び目標タービン動力が従来制御に比べて大きく算出されている。
【００９４】
この結果、本実施の形態では従来制御に比べ、（ｃ）、（ｂ）のように過給圧及びトルクが大きくなる。また、（ｅ）のように実タービン動力が速やかに上昇するとともに大きくなり、目標タービン動力に近づくにつれてアシスト動力が徐々に減少する。特に本実施の形態では、実タービン動力が目標タービン動力に速やかに達し、従来制御に比べて動力アシストが早く終了している。
【００９５】
また、加速開始時において（ｄ）のスロットル開度は、目標吸気圧と実過給圧との圧力比（＝目標吸気圧／実過給圧、スロットル下流圧と上流圧の比に相当）、及び目標空気量から算出されるようになっており、過渡時の実過給圧が目標値よりも低い場合は圧力比が目標値よりも小さくなるために、加速性能（過渡応答性）の向上が図るべく、その過給圧の不足分を補うようにスロットル開度が大きくなる。本実施の形態では従来制御に比べて過給圧が速やかに立ち上がるため、スロットル開度の変化が速やかに落ち着く。
【００９６】
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。
【００９７】
加速開始後、最大加速要求係数α＿peakに基づいてアシスト無目標トルクＴｒ＿nonを増補正して目標トルクＴｒ＿tを算出し、トルクベース制御を実施するようにした。これにより、アクセル開度ＡＰの変化が定常状態になった後も、加速要求時のアクセル開度ＡＰの変化に基づく目標トルクＴｒ＿tに基づいて出力トルクが制御される。したがって、アクセル開度ＡＰの変化時のみ目標トルクＴｒ＿tを補正する従来制御のようにその補正の終了に際して目標トルクＴｒ＿tが変化してトルク変動が生じることが回避される。
【００９８】
ここで、最大加速要求係数α＿peakは、目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとが等しくなった場合に、０にクリアするようにした。これにより、動力アシストの終了時において、目標トルクＴｒ＿tが連続的に変化するため、トルク変動が生じることが回避される。
【００９９】
また、動力アシストによるトルク増加可能量として、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒを算出し、そのトルク差ΔＴｒを最大加速要求係数α＿peakに基づいて目標トルクＴｒ＿tに反映させるようにした。かかるように動力アシストによるトルク増加可能量ΔＴｒが目標トルクＴｒ＿tに反映されることにより、加速初期の加速性が高められる。
【０１００】
さらに、目標トルクＴｒ＿tの算出に際し、アクセル開度ＡＰの単位時間あたりの変化量を加速要求係数αとして算出するとともに、その加速要求係数αに基づいて目標トルクＴｒ＿tを算出するようにした。これにより、運転者による加速要求の緩急が目標トルクＴｒ＿tに的確に反映される。特に、アクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔが比較的小さい場合に加速要求係数αを０とするとともに、同微分値ｄＡＰ／ｄｔが大きい場合に加速要求係数αを１とし、その中域において加速要求係数αをアクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔに略比例するようにした。このため、所定以上の加速要求がなされた場合にモータ３４の駆動に伴うトルク増加分が反映され、運転者の加速要求が目標トルクＴｒ＿tに的確に反映される。
【０１０１】
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、以下のように実施しても良い。
【０１０２】
上記実施の形態では目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonに達すると最大加速要求係数α＿peakをリセットする構成としたが、これに限らない。目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとの差が小さくなるにつれて最大加速要求係数α＿peakを減少させる構成としても良い。かかる構成によれば、モータ３４の駆動終了に際して目標トルクＴｒ＿tが比較的滑らかに変化するため、トルクの変動を軽減することができる。
【０１０３】
また、加速開始後においては、時間の経過に伴い、目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとの差が小さくなる。このため、加速開始から所定時間経過後に最大加速要求係数α＿peakをリセットする構成としても良い。
【０１０４】
また、モータ３４を駆動させる際には、駆動電流に伴って発熱するため、駆動時間やモータ温度などの制約を受ける。このため、駆動時間やモータ温度が許容範囲外になってモータ３４の駆動を中止する際に最大加速要求係数α＿peakを徐々に減少させる構成とする。これにより、モータ３４の駆動の中止に伴うトルクの変動を軽減することができる。
【０１０５】
上記実施の形態では、ターボチャージャ３０のシャフト３３に動力アシスト装置としてのモータ３４を設けた電動ターボチャージャを有する内燃機関を対象に説明したが、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補助過給機としての補助コンプレッサを有する内燃機関を対象としても良い。かかる内燃機関においても、運転者の加速要求に応じて目標トルクが算出され、その目標トルクに基づいてターボチャージャ３０の目標タービン動力が算出されると共に実タービン動力が算出され、それらの差に応じて補助コンプレッサのアシスト動力が求められる。このため、補助コンプレッサの駆動に伴うトルク向上分を加味して目標トルクを算出することとし、本実施の形態と同様にアクセル開度の単位時間あたりの変化量に応じて目標トルクを算出すると良い。これにより、加速性能の向上が図られるとともに、運転者の加速要求が的確に反映される。ただし、補助コンプレッサを有する内燃機関においては、図２に示した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。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【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】目標トルク算出部の詳細を示す制御ブロック図である。
【図７】モータの駆動に伴う過給効果の向上を考慮した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】目標トルク算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】アシスト判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】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。
【符号の説明】
【０１０７】
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。
【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。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。
【０００３】
例えば特許文献１では、運転者による加速要求としてアクセルペダルの開度の変化に着目し、アクセルペダルの開度が変化している間にその変化態様に応じて電動機の通電量（アシスト動力）を補正している。かかる補正により、急に加速したい場合にアクセルペダルが一気に操作されたり、徐々に加速したい場合に緩やかにアクセルペダルに操作されるといったアクセルペダルの操作の緩急が電動機の通電量に反映される。しかしながら、実際の過給圧などの各種挙動は目標値に対して遅れを伴って変化するため、アクセル開度の変化が定常状態になっても実際の過給圧は目標とする過給圧に達していない場合がある。このため、特許文献１のようにアクセル開度が変化している間のみアシスト量を補正する構成では、運転者の加速要求が適正に反映されないおそれがあった。そして、実際の過給圧は目標とする過給圧に達していない場合にアシスト量の補正が終了すると、その目標とする過給圧が変化に起因してトルク変動が生じるおそれがあった。
【特許文献１】特開平１１−２８０５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、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、運転者の加速要求を適正に反映して内燃機関の出力を制御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である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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同過給機の動力を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アシストする装置が含まれる。そして、運転者のアクセル操作に対応する目標トルクを基に内燃機関の出力トルクを調整するとともに、そのトルク制御に際し、目標トルクに応じた前記過給機の目標動力と同過給機の実動力と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。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、運転者のアクセル操作による加速要求時に、そのアクセル操作量に基づいて加速要求パラメータを算出する。そして、加速開始後、動力アシストによるトルク増加が可能である期間において、加速要求パラメータに基づいて目標トルクを増側に修正してトルク制御を実施する。
【０００８】
従来例（前記特許文献１）では、アクセル操作の変化時にのみ、そのアクセル操作の変化態様に応じた目標トルク（アシスト動力）の補正を行っていた。そのため、アクセル操作の変化が定常状態になった場合に目標トルクが変化することにより出力トルクの変動が生じるおそれがあった。
【０００９】
この点、本発明によれば、目標トルクを増側に修正したトルク制御が動力アシストによるトルク増加が可能である期間において実施される。すなわち、アクセル操作の変化が定常状態になった後も、加速要求時のアクセル操作量に基づく加速要求パラメータに従い目標トルクを増側に修正したトルク制御が継続的に実施される。これにより、従来例のようにアクセル操作の変化が定常状態になった時に出力トルクの変動が生じることがなく、運転者の加速要求を適正に反映したトルク制御が実施される。また、加速開始後に目標トルクが増側に修正されてトルク制御が実施されるため、加速初期の加速性が高められる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、アクセル操作量の単位時間あたりの変化量を算出する手段を備え、その単位時間あたりの変化量の最大値を加速要求パラメータとして算出する。
【００１１】
すなわち、アクセル操作量に基づく加速要求パラメータとしてアクセル操作量の単位時間あたりの変化量を求めることにより、運転者のアクセル操作の緩急が定量化される。そして、アクセル操作量は逐次変化するものの、単位時間あたりの変化量の最大値が加速要求パラメータとして算出されることにより、運転者の加速要求としてアクセル操作が最も急に行われた時の単位時間あたりの変化量を知ることができる。これらにより、運転者の加速要求を適正に反映したトルク制御が実施されるため、良好なドライビングフィーリングが得られる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、動力アシストによるトルク増加可能量を算出し、加速要求パラメータに基づいてトルク増加可能量をトルク制御に反映させることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、目標トルクを増側に修正したトルク制御では、動力アシストによるトルク増加可能量が反映されることにより、加速初期の加速性が高められる。また、そのトルク増加可能量は加速要求パラメータに基づいて反映されるため、運転者の加速要求に応じたトルク制御が実施される。
【００１４】
ここで、トルク増加可能量の反映の仕方は次のようにすると良い。すなわち、加速要求パラメータが比較的小さい場合には、速やかな加速が求められていないため、動力アシストによるトルク増加を図る必要が無い。したがって、加速要求パラメータが比較的小さい場合には、トルク増加可能分の反映量を少なくすると良い。一方で、加速要求パラメータが所定以上である場合には、速やかな加速が求められているため、トルク増加可能分の反映量を多くすると良い。かかるようにして目標トルクを算出することにより、運転者の加速要求を目標トルクに好適に反映することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、アクセル操作量の変化が比較的大きい場合に、加速要求パラメータをアクセル急操作であることを表すパラメータ値とする。そして、加速要求パラメータがアクセル急操作であることを表すパラメータ値である場合に、動力アシスト装置による最大アシスト量に相当するトルク増加可能量をトルク制御に反映させる。
【００１６】
上記構成によれば、加速時のアクセル操作が比較的急に行われた場合、つまり急加速が要求された場合に、動力アシスト装置による動力アシストが最大に行われ、内燃機関の出力トルクとして最大トルクが得られる。したがって、運転者が所望とする加速が実現され、良好なドライビングフィーリングが得られる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、動力アシストによるトルク増加が可能である期間が終了したか否かを判定する手段と、同トルク増加が可能である期間が終了した時点で目標トルクを増側に修正したトルク制御の実施を終了させる。
【００１８】
上記構成によれば、トルク増加が可能である期間が終了するまで、目標トルクを増側に修正してトルク制御が継続して実施される。したがって、目標トルクを増側に修正したトルク制御が終了する際に、出力トルクの変動が生じることが回避される。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、目標トルクを増側に修正したトルク制御の終了時に、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させる。
【００２０】
目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることにより、その目標トルクを修正したトルク制御の終了前後における出力トルクの変化が滑らかになる。したがって、良好なドライビングフィーリングが確保される。
【００２１】
加速要求パラメータの減少の仕方としては、請求項３を含む発明において、算出したトルク増加可能分が所定位置以下になった場合に、そのトルク増加可能分に応じて加速要求パラメータを減少させるようにすると良い。加速に伴って機関回転速度が上昇するにつれトルク増加可能分は次第に減少するため、そのトルク増加可能分に応じて加速要求パラメータを減少させることにより、加速要求パラメータを徐々に減少させることができる。
【００２２】
また、加速要求パラメータの減少の仕方としては、加速開始後の経過時間が所定以上になった場合に、その経過時間に応じて加速要求パラメータを減少させるようにしても良い。加速開始後には時間の経過とともに機関回転速度が上昇してトルク増加可能分が次第に減少するため、かかる構成においても加速要求パラメータを徐々に減少させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、トルク増加が可能である期間内において、動力アシスト装置による動力アシストを中止する場合に、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させる。
【００２４】
排気動力以外の動力を利用して作動する動力アシスト装置は、その動力源の性能に依存して種々の制約を受ける。特に電動機により作動する動力アシスト装置においては、電動機の駆動に伴って熱を生じ、かかる発熱により温度が上昇すると駆動性能の劣化等が生じるため、駆動中止条件として電動機の上限温度や連続使用の制限時間などが設けられている。ここで、かかるような駆動中止条件が成立して動力アシストを中止する際に、加速時のトルク制御を中止すると、出力トルクの変動が生じてしまう。そこで、かかるような駆動中止条件が成立して動力アシストを中止する場合には、目標トルクの増側修正量を徐々に減少させてトルク制御を実施すると良い。これにより、加速時のトルク制御を終了するのに際して出力トルクの変化が滑らかになるため、出力トルクの変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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開度（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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ー（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。
【００５０】
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。
【００５１】
【数１】
ここで、ｃgは排気の比熱、κgは比熱比である。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
【数２】
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。
【００５７】
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ーを算出する（式（３））。また、式（３）を変形することによって式（４）が得られ、過給エネルギー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。
【００５８】
【数３】
【００５９】
【数４】
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。
【００６０】
上記式（１）〜（３）で用いる効率はそれぞれ入力の動力（エネルギー）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ーとその時の動力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。
【００６１】
ここで、コンプレッサ効率ηcは式（５）のように表される。
【００６２】
【数５】
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。
【００６３】
【数６】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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ー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。
【００６８】
【数７】
更に、目標過給エネルギー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。
【００６９】
【数８】
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。
【００７０】
【数９】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
さて、本実施の形態では、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、モータ３４によりターボチャージャ３０の動力をアシストすることによる過給効果の向上分を考慮しつつ、運転者の加速要求を適正に反映するべく、次のように目標トルクを算出する。
【００７４】
従来、目標トルクはモータ３４による動力アシストを実施しない状態におけるターボチャージャ３０の過給効果に基づいて算出され、モータ３４による動力アシストは目標タービン動力に対する実タービン動力の不足分を補うために行われていた。しかしながら実際には、動力アシスト分以上にモータ３４を駆動させることにより、ターボチャージャ３０の過給効果をさらに向上させてより大きなトルクを得ることが可能である。したがって、本実施の形態では、モータ３４による過給効果の向上分、すなわちトルク増加分を加味して目標トルクを算出し、従来に比べてより大きなトルクを得られるようにする。
【００７５】
ところで、運転者は、速やかに加速したい場合にアクセルペダルを一気に踏み込む一方、緩やかに加速したい場合にアクセルペダルを徐々に踏み込む。そこで、本実施の形態ではアクセル開度の変化に着目して目標トルクを算出する。すなわち、アクセル開度の単位時間あたりの変化量が大きいほど目標トルクを大きく算出する。ただし、実際のトルクや過給圧などの各種挙動は目標トルクや目標過給圧などに遅れを伴って変化するため、アクセル開度の変化量の最大値を保持し、その保持値に基づいて目標トルクを算出する。
【００７６】
かかる目標トルクの算出を行う目標トルク算出部７１の構成を図６を用いて説明する。
【００７７】
基準トルク算出部７１ａは、予め規定したトルクマップを用いアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転速度Ｎｅに応じて、目標トルクＴｒ＿tの基準となるトルクデータを算出する。すなわち、モータ３４を駆動させない場合におけるアシスト無目標トルクＴｒ＿nonを算出するとともに、モータ３４を最大限に駆動させた場合における最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxを算出する。
【００７８】
加速要求算出部７１ｂは、アクセル開度の単位時間あたりの変化量（微分値）ｄＡＰ／ｄｔに応じて「０〜１」の範囲の値をとる加速要求係数αを算出する。詳しくは、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが小さい場合には０を出力し、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが大きい場合に１を出力する。そして、その中域において、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔに略比例した値を出力する。ピークホールド部７１ｃは、加速要求算出部７１ｂにより算出された加速要求係数αの最大値を保持し、その最大加速要求係数α＿peakを出力する。
【００７９】
目標トルク演算部７１ｄは、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒ及び最大加速要求係数α＿peakを基に、次の式により目標トルクＴｒ＿tを算出する。
【００８０】
Ｔｒ＿t＝Ｔｒ＿non＋α＿peak×ΔＴｒ
ΔＴｒ ＝Ｔｒ＿max−Ｔｒ＿non
上式により加速要求に応じてモータ３４の駆動による過給効果の向上分を加味した目標トルクＴｒ＿tが得られる。
【００８１】
ところで、ピークホールド部７１ｃは、所定のリセット条件が成立した場合に、保持値をリセットする。詳しくは、アクセル開度の変化量ｄＡＰ／ｄｔが負になるなどして加速要求が中止された場合に保持値をリセットする。また、エンジン回転速度Ｎｅの上昇に伴ってターボチャージャ３０の実タービン動力が増加し、目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonと同程度になった場合に、すなわち加速要求が満たされた場合に保持値をリセットする。
【００８２】
かかる目標トルクＴｒ＿tを用いる場合の電動ターボチャージャのアシスト制御の概要を図７を用いて説明する。図７の（ａ）のようにアクセル開度ＡＰが変化して加速が開始されると、（ｂ）のようにアクセル開度の変化量ΔＡＰが算出される。また、同変化量ΔＡＰに応じて加速要求係数αが算出されると共にその最大値が保持され、（ｂ）のように最大加速要求係数α＿peakが算出される。そして、（ｄ）に示すような目標トルクＴｒ＿tが求められ、（ｅ）に示すようなスロットル下流圧Ｐｍの目標値が設定される。この結果、従来制御に比べて実際のスロットル下流圧Ｐｍが速やかに上昇する。その後、（ｃ）に示すエンジン回転速度の上昇に伴って（ｄ）のように目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonに達すると、最大加速要求係数α＿peakがリセットされる。
【００８３】
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１５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１５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。
【００８４】
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）及び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１２にアシスト動力算出ルーチンの詳細を示している。
【００８５】
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、後述する図１０のサブルーチンを用い、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する（ステップＳ１２０）。そして、後述する図１１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）
図１０に示す目標トルク算出ルーチンでは、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいてアシスト無目標トルクを算出すると共に最大アシスト目標トルクを算出する（ステップＳ１２１，Ｓ１２２）。次に、アクセル開度の単位時間あたりの変化量を求めて加速要求係数を算出するとともに、今回算出したもの及び過去に算出したものの中で最大値を最大加速要求係数として算出する（ステップＳ１２３）。そして、アシスト無目標トルク、最大アシスト目標トルク及び最大加速要求係数に基づいて目標トルクを算出する（ステップＳ１２４）。その後、算出した目標トルクがアシスト無目標トルクよりも大きいかを判定するとともに加速要求中であるかを判定する（ステップＳ１２５，Ｓ１２６）。ここで、アクセル開度が減少した場合に、加速要求中ではないと判定する。そして、いずれかの条件が不成立である場合に、最大加速要求係数の記憶値をリセットする（ステップＳ１２７）。
【００８６】
図１１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）。
【００８７】
また、図１２に示すアシスト動力算出ルーチンでは、先ず、後述する図１３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１４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１５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）。
【００８８】
ここで、図１３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ーを算出すると共に、例えば目標過給エネルギー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、目標過給エネルギー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）。
【００８９】
次に、図１４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）。
【００９０】
次に、図１５に示すアシスト判定ルーチンでは、前記図１２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。
【００９１】
図１６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１６では、比較対象として、モータ３４の駆動によるトルク増加分を目標トルクに反映しない従来制御を併記しており、その挙動を破線にて示している。
【００９２】
さて、（ａ）のようにアクセル開度が比較的速やかに変化して加速が開始されると、（ｂ）、（ｃ）のように加速要求に応じてトルク及び過給圧の目標値が増加する。そして（ｅ）のように目標タービン動力が増加し、目標タービン動力と実タービン動力との動力差（（ｅ）の斜線部分）が算出されるとともに、この動力差がモータ３４のアシスト動力とされる。
【００９３】
ここで、（ｂ）のトルクの目標値は、アクセル開度の変化に応じて算出されるようになっており、（ａ）のようにアクセル開度が比較的速やかに変化した場合、モータ３４の駆動によるトルク増加分が加味されて従来制御に比べて大きな値が算出される。これに伴って過給圧の目標値及び目標タービン動力が従来制御に比べて大きく算出されている。
【００９４】
この結果、本実施の形態では従来制御に比べ、（ｃ）、（ｂ）のように過給圧及びトルクが大きくなる。また、（ｅ）のように実タービン動力が速やかに上昇するとともに大きくなり、目標タービン動力に近づくにつれてアシスト動力が徐々に減少する。特に本実施の形態では、実タービン動力が目標タービン動力に速やかに達し、従来制御に比べて動力アシストが早く終了している。
【００９５】
また、加速開始時において（ｄ）のスロットル開度は、目標吸気圧と実過給圧との圧力比（＝目標吸気圧／実過給圧、スロットル下流圧と上流圧の比に相当）、及び目標空気量から算出されるようになっており、過渡時の実過給圧が目標値よりも低い場合は圧力比が目標値よりも小さくなるために、加速性能（過渡応答性）の向上が図るべく、その過給圧の不足分を補うようにスロットル開度が大きくなる。本実施の形態では従来制御に比べて過給圧が速やかに立ち上がるため、スロットル開度の変化が速やかに落ち着く。
【００９６】
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。
【００９７】
加速開始後、最大加速要求係数α＿peakに基づいてアシスト無目標トルクＴｒ＿nonを増補正して目標トルクＴｒ＿tを算出し、トルクベース制御を実施するようにした。これにより、アクセル開度ＡＰの変化が定常状態になった後も、加速要求時のアクセル開度ＡＰの変化に基づく目標トルクＴｒ＿tに基づいて出力トルクが制御される。したがって、アクセル開度ＡＰの変化時のみ目標トルクＴｒ＿tを補正する従来制御のようにその補正の終了に際して目標トルクＴｒ＿tが変化してトルク変動が生じることが回避される。
【００９８】
ここで、最大加速要求係数α＿peakは、目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとが等しくなった場合に、０にクリアするようにした。これにより、動力アシストの終了時において、目標トルクＴｒ＿tが連続的に変化するため、トルク変動が生じることが回避される。
【００９９】
また、動力アシストによるトルク増加可能量として、アシスト無目標トルクＴｒ＿nonと最大アシスト目標トルクＴｒ＿maxとのトルク差ΔＴｒを算出し、そのトルク差ΔＴｒを最大加速要求係数α＿peakに基づいて目標トルクＴｒ＿tに反映させるようにした。かかるように動力アシストによるトルク増加可能量ΔＴｒが目標トルクＴｒ＿tに反映されることにより、加速初期の加速性が高められる。
【０１００】
さらに、目標トルクＴｒ＿tの算出に際し、アクセル開度ＡＰの単位時間あたりの変化量を加速要求係数αとして算出するとともに、その加速要求係数αに基づいて目標トルクＴｒ＿tを算出するようにした。これにより、運転者による加速要求の緩急が目標トルクＴｒ＿tに的確に反映される。特に、アクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔが比較的小さい場合に加速要求係数αを０とするとともに、同微分値ｄＡＰ／ｄｔが大きい場合に加速要求係数αを１とし、その中域において加速要求係数αをアクセル開度ＡＰの微分値ｄＡＰ／ｄｔに略比例するようにした。このため、所定以上の加速要求がなされた場合にモータ３４の駆動に伴うトルク増加分が反映され、運転者の加速要求が目標トルクＴｒ＿tに的確に反映される。
【０１０１】
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、以下のように実施しても良い。
【０１０２】
上記実施の形態では目標トルクＴｒ＿tがアシスト無目標トルクＴｒ＿nonに達すると最大加速要求係数α＿peakをリセットする構成としたが、これに限らない。目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとの差が小さくなるにつれて最大加速要求係数α＿peakを減少させる構成としても良い。かかる構成によれば、モータ３４の駆動終了に際して目標トルクＴｒ＿tが比較的滑らかに変化するため、トルクの変動を軽減することができる。
【０１０３】
また、加速開始後においては、時間の経過に伴い、目標トルクＴｒ＿tとアシスト無目標トルクＴｒ＿nonとの差が小さくなる。このため、加速開始から所定時間経過後に最大加速要求係数α＿peakをリセットする構成としても良い。
【０１０４】
また、モータ３４を駆動させる際には、駆動電流に伴って発熱するため、駆動時間やモータ温度などの制約を受ける。このため、駆動時間やモータ温度が許容範囲外になってモータ３４の駆動を中止する際に最大加速要求係数α＿peakを徐々に減少させる構成とする。これにより、モータ３４の駆動の中止に伴うトルクの変動を軽減することができる。
【０１０５】
上記実施の形態では、ターボチャージャ３０のシャフト３３に動力アシスト装置としてのモータ３４を設けた電動ターボチャージャを有する内燃機関を対象に説明したが、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補助過給機としての補助コンプレッサを有する内燃機関を対象としても良い。かかる内燃機関においても、運転者の加速要求に応じて目標トルクが算出され、その目標トルクに基づいてターボチャージャ３０の目標タービン動力が算出されると共に実タービン動力が算出され、それらの差に応じて補助コンプレッサのアシスト動力が求められる。このため、補助コンプレッサの駆動に伴うトルク向上分を加味して目標トルクを算出することとし、本実施の形態と同様にアクセル開度の単位時間あたりの変化量に応じて目標トルクを算出すると良い。これにより、加速性能の向上が図られるとともに、運転者の加速要求が的確に反映される。ただし、補助コンプレッサを有する内燃機関においては、図２に示した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。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【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】目標トルク算出部の詳細を示す制御ブロック図である。
【図７】モータの駆動に伴う過給効果の向上を考慮した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】目標トルク算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】アシスト判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】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。
【符号の説明】
【０１０７】
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。
【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、
運転者のアクセル操作に対応する目標トルクを基に前記内燃機関の出力トルクを制御するとともに、そのトルク制御に際し、前記目標トルクに応じた前記過給機の目標動力と同過給機の実動力とに基づいて前記動力アシスト装置による動力アシストを実施する制御装置であって、
前記運転者のアクセル操作による加速要求時に、そのアクセル操作量に基づいて加速要求パラメータを算出する加速要求パラメータ算出手段と、
加速開始後、前記動力アシストによるトルク増加が可能である期間において、前記加速要求パラメータに基づいて前記目標トルクを増側に修正してトルク制御を実施する加速時トルク制御手段と、
を備えた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】
前記加速要求パラメータ算出手段は、前記アクセル操作量の単位時間あたりの変化量を算出する手段を備え、同単位時間あたりの変化量の最大値を前記加速要求パラメータとして算出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】
前記加速時トルク制御手段は、前記動力アシストによるトルク増加可能量を算出する手段と、前記加速要求パラメータに基づいて前記トルク増加可能量をトルク制御に反映させる手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記加速要求パラメータ算出手段は、前記アクセル操作の変化が比較的大きい場合に、前記加速要求パラメータをアクセル急操作であることを表すパラメータ値とし、
前記加速時トルク制御手段は、前記加速要求パラメータが前記アクセル急操作であることを表すパラメータ値である場合に、前記動力アシスト装置による最大アシスト量に相当するトルク増加可能量をトルク制御に反映させることを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記加速時トルク制御手段は、前記動力アシストによるトルク増加が可能である期間が終了したか否かを判定する手段と、同トルク増加が可能である期間が終了した時点で前記目標トルクを増側に修正したトルク制御の実施を終了させる手段とを備えた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】
前記加速時トルク制御手段は、前記目標トルクを増側に修正する加速時のトルク制御の終了に際し、前記目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１乃至５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７】
前記加速時トルク制御手段は、前記トルク増加が可能である期間内において前記動力アシスト装置による動力アシストを中止する場合に、前記目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１乃至６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、
運転者のアクセル操作に対応する目標トルクを基に前記内燃機関の出力トルクを制御するとともに、そのトルク制御に際し、前記目標トルクに応じた前記過給機の目標動力と同過給機の実動力とに基づいて前記動力アシスト装置による動力アシストを実施する制御装置であって、
前記運転者のアクセル操作による加速要求時に、そのアクセル操作量に基づいて加速要求パラメータを算出する加速要求パラメータ算出手段と、
加速開始後、前記動力アシストによるトルク増加が可能である期間において、前記加速要求パラメータに基づいて前記目標トルクを増側に修正してトルク制御を実施する加速時トルク制御手段と、
を備えた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】
前記加速要求パラメータ算出手段は、前記アクセル操作量の単位時間あたりの変化量を算出する手段を備え、同単位時間あたりの変化量の最大値を前記加速要求パラメータとして算出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】
前記加速時トルク制御手段は、前記動力アシストによるトルク増加可能量を算出する手段と、前記加速要求パラメータに基づいて前記トルク増加可能量をトルク制御に反映させる手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記加速要求パラメータ算出手段は、前記アクセル操作の変化が比較的大きい場合に、前記加速要求パラメータをアクセル急操作であることを表すパラメータ値とし、
前記加速時トルク制御手段は、前記加速要求パラメータが前記アクセル急操作であることを表すパラメータ値である場合に、前記動力アシスト装置による最大アシスト量に相当するトルク増加可能量をトルク制御に反映させることを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記加速時トルク制御手段は、前記動力アシストによるトルク増加が可能である期間が終了したか否かを判定する手段と、同トルク増加が可能である期間が終了した時点で前記目標トルクを増側に修正したトルク制御の実施を終了させる手段とを備えた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】
前記加速時トルク制御手段は、前記目標トルクを増側に修正する加速時のトルク制御の終了に際し、前記目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１乃至５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７】
前記加速時トルク制御手段は、前記トルク増加が可能である期間内において前記動力アシスト装置による動力アシストを中止する場合に、前記目標トルクの増側修正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−３０３２８４（Ｐ２００７−３０３２８４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２９６９３（Ｐ２００６−１２９６９３）
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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