JP4306703B2 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、ターボ過給機を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置は、コンプレッサ前後の圧力比とコンプレッサ通過空気流量との関係、或いは、当該圧力比とエンジン回転数との関係に基づいて、ターボ過給機のコンプレッサのサージ判定を行うようにしている。

特開２００１−３４２８４０号公報 実開平５−４２６４２号公報

内燃機関の吸気管圧力は、常に大きく変動（脈動）している。コンプレッサ前後の圧力比を用いた上記従来技術の手法では、そのような吸気系の脈動の影響を受けるため、正確な圧力比を算出するまでに時間を要してしまう。従って、素早く正確なサージ判定を行うことが困難であった。一方、効率の良い過給を実現するうえでは、コンプレッサをサージ限界近傍の作動領域で制御することが望ましい。しかしながら、上記従来の手法では、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の作動領域で制御するという点において、未だ改良の余地を残すものであった。

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、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御し得る過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、遠心式コンプレッサを備える過給機と、
前記遠心式コンプレッサのコンプレッサ回転数を取得する回転数取得手段と、
前記遠心式コンプレッサの作動特性と相関のある内燃機関の運転パラメータであって、吸気管圧力に比して変動の少ない前記運転パラメータを取得する運転パラメータ取得手段と、
前記運転パラメータに基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を取得する限界回転数取得手段と、
前記サージ限界コンプレッサ回転数と、前記コンプレッサ回転数とに基づいて、コンプレッサ回転数を制御するコンプレッサ制御手段と、
を備え、
前記運転パラメータは、エンジン回転数であり、
前記限界回転数取得手段は、エンジン回転数に加え、内燃機関の吸気効率に基づいて、前記サージ限界コンプレッサ回転数を取得することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記コンプレッサ制御手段は、
内燃機関の運転条件に基づいて、前記遠心式コンプレッサの目標コンプレッサ回転数を取得する目標回転数取得手段と、
当該目標コンプレッサ回転数がサージ限界コンプレッサ回転数以下となるように制限する目標回転数制限手段と、を更に備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記遠心式コンプレッサを駆動する電動モータを更に備え、
前記コンプレッサ制御手段は、内燃機関の運転を制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、前記電動モータの回転数を制御するモータ制御装置を更に備え、
前記コンプレッサ制御手段は、前記目標回転数取得手段および前記目標回転数制限手段をエンジン制御装置内に備え、
前記モータ制御装置は、前記エンジン制御装置から与えられる前記目標コンプレッサ回転数と現状の前記コンプレッサ回転数との差がなくなるように、前記電動モータを制御することを特徴とする。

第１の発明によれば、比較的変動の少ない運転パラメータに基づいて、正確かつ迅速にサージ限界コンプレッサ回転数が取得される。そして、そのサージ限界コンプレッサ回転数に基づいて、コンプレッサの回転数が制御される。また、本発明によれば、エンジン回転数に基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を正確かつ迅速に取得することができる。更に、本発明によれば、吸気効率に影響を与えるアクチュエータを備える過給機付き内燃機関において、当該アクチュエータの駆動に伴う吸気効率の変化をサージ限界コンプレッサ回転数に反映させることができる。このため、本発明によれば、内燃機関がそのようなアクチュエータを備える場合に、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。

第２の発明によれば、上記のように正確かつ迅速に取得されたサージ限界コンプレッサ回転数以下となるように、目標コンプレッサ回転数が制御されることにより、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。

第３の発明によれば、モータ制御装置によって回転数制御される電動モータに対して、エンジン制御装置から目標コンプレッサ回転数を与えるだけで、複雑なフィードバック回路などを別途備える必要ない。このように、本発明によれば、電動モータの制御系の構成を簡素化しながら、サージを精度良く回避できる過給制御を実現することができる。

実施の形態１．
[システム構成の説明]
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための概略構成図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の吸気系は、吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２に接続される吸気管（吸気通路）１４とを備えている。空気は大気中から吸気管１４に取り込まれ、吸気マニホールド１２を介して各気筒の燃焼室に分配される。

吸気管１４の入口には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気管１４に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。また、吸気マニホールド１２の上流には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０の上流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、吸気管１４内の圧力に応じた信号を出力する過給圧センサ２４が配置されている。

エアフローメータ１８からスロットルバルブ２０に至る吸気管１４の途中には、電動モータ付きターボ過給機（モータアシストターボ過給機、以下、ＭＡＴという）２６が設けられている。ＭＡＴ２６は、遠心式のコンプレッサ２６ａ、タービン２６ｂ、そして、コンプレッサ２６ａとタービン２６ｂとの間に配置される電動モータ２８から構成されている。電動モータ２８は、ここでは、交流モータが用いられているものとする。コンプレッサ２６ａとタービン２６ｂとは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ２６ａはタービン２６ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。連結軸は電動モータ２８のロータにもなっており、電動モータ２８を作動させることで、コンプレッサ２６ａを強制駆動することもできる。また、連結軸には、コンプレッサ２６ａの回転数（＝ターボ回転数＝モータ回転数）に応じた信号を出力するターボ回転数センサ３０が取り付けられている。尚、ＭＡＴ２６におけるターボ回転数は、電動モータ２８のモータ回転数と同じであるため、ターボ回転数センサ３０によらずに、電動モータ２８に与えられる電流に基づいて検知されるようにしてもよい。

コンプレッサ２６ａからインタークーラ２２に至る吸気管１４の途中には、吸気バイパス管３２の一端が接続されている。吸気バイパス管３２の他端は、コンプレッサ２６ａの上流側に接続されている。吸気バイパス管３２の途中には、吸気バイパス管３２を流れる空気の流量を制御するためのバイパスバルブ３４が配置されている。バイパスバルブ３４を操作して吸気バイパス管３２の入口を開くことで、コンプレッサ２６ａにより圧縮された空気の一部は再びコンプレッサ２６ａの入口側に戻される。ターボ過給機２６のサージが生じ易い運転状態のときに、コンプレッサ２６ａを出た空気の一部を、吸気バイパス管３２を通してコンプレッサ２６ａの入口側に戻すことにより、サージを防止することができる。

コンプレッサ２６aの上流には、吸気管１４内の圧力に応じた信号を出力する吸気圧センサ３６と、コンプレッサ２６aの入口空気温度に応じた信号を出力する吸気温度センサ３７とが配置されている。

内燃機関１０の排気系は、排気マニホールド３８と、排気マニホールド３８に接続される排気管４０とを備えている。内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド３８に集められ、排気マニホールド３８を介して排気管４０へ排出される。

また、排気管４０には、タービン２６bをバイパスしてタービン２６bの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路４２が接続されている。排気バイパス通路４２の途中には、電動式のウエストゲートバルブ４４が配置されている。ウエストゲートバルブ４４は、過給圧センサ２４により検出される吸入空気の過給圧に基づいて開閉される。尚、ウエストゲートバルブは、電動式に限らず、圧力差を利用する調圧式のバルブであってもよい。

また、図１に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁をそれぞれ駆動するための吸気可変動弁機構４６および排気可変動弁機構４８をそれぞれ備えている。これらの可変動弁機構４６、４８は、吸気弁および排気弁の開閉時期を制御するためのVVT機構を備えているものとする。

内燃機関１０の制御系は、ECU(Electronic Control Unit)５０と、モータコントローラ５２とを備えている。内燃機関１０の最高回転数は、約毎分６千回転であるのに対し、ターボ過給機２６の最高回転数は、毎分２０万回転程度に及び、非常に高速である。このため、モータコントローラ５２は、他のエンジン制御に比して高速処理が必要とされる。従って、エンジンECU５０と別個に備えられている。モータコントローラ５２は、ECU５０からの指令に基づいて、回転数ベースの制御で、電動モータ２８への通電状態を制御する。電動モータ２８への電力は、バッテリ５４から供給される。ECU５０は、図１に示すシステム全体を総合制御する制御装置である。

ECU５０の出力側には、モータコントローラ５２の他、スロットルバルブ２０、バイパスバルブ３４等のアクチュエータに加え、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁５６が接続されている。また、ECU５０の入力側には、エアフローメータ１８、および過給圧センサ２４の他、エンジン回転数NEを検出するためのクランク角センサ５８、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６０等の種々のセンサ類が接続されている。また、モータコントローラ５２には、ターボ回転数センサ３０が接続されている。ECU５０には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ECU５０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。

［本実施形態の電動モータの制御系］
図２は、ＭＡＴ２６が備える電動モータ２８の制御系を説明するためのブロック図である。交流モータである電動モータ２８は、図２に示すように、エンジンECU５０およびモータコントローラ５２からの指令に基づいて駆動されるものである。エンジンECU５０では、アクセル開度やエンジン回転数などの内燃機関１０の運転条件となるパラメータに従って、電動モータ２８の目標ターボ回転数が算出される。基本的には、ここで算出される目標ターボ回転数がエンジンECU５０からモータコントローラ５２に出力される。そして、モータコントローラ５２内において、当該目標ターボ回転数と、ターボ回転数センサ３０により検出される現状のターボ回転数との偏差がゼロに近づくように、モータ制御回転数が算出され、当該モータ制御回転数となるように、電動モータ２８に与えるモータ電流が制御される。

また、本実施形態のエンジンECU５０は、図３および図４を用いて後述するサージマップに従って、コンプレッサ通過空気量との関係でサージ限界ターボ回転数（サージ限界コンプレッサ回転数）を算出する。そして、エンジンECU５０は、図２に示すように、このサージ限界ターボ回転数と上記の目標ターボ回転数のうちのいずれか小さい方の値を、最終的な目標ターボ回転数として、モータコントローラ５２に出力するようにしている。

以上説明したエンジンECU５０とモータコントローラ５２との関係を整理すると、エンジンECU５０では、電動モータ２８に与える目標ターボ回転数の算出と、その目標ターボ回転数のモータコントローラ５２への指令とが行われる。そして、モータコントローラ５２では、エンジンECU５０から受け取った目標ターボ回転数（サージ限界ターボ回転数である場合を含む）を基に、PID制御を用いたターボ回転数のフィードバック制御によって、電動モータ２８に与えるモータ電流の制御が行われる。

［本実施形態の電動モータ（交流モータ）の制御手法］
図３は、コンプレッサ２６aの入口圧力に対する出口圧力の圧力比と、コンプレッサ通過空気量との関係を示す図である。図３中に太線で示す曲線は、サージラインを表しており、図３において、サージラインより左側のハッチングを付した領域がサージ領域に対応している。すなわち、サージは、コンプレッサ２６aの圧力比が大きく、コンプレッサ通過空気量が少ない状況下で発生し易くなる。

図３には、等ターボ回転数ラインが表されている。図３に示すように、ターボ回転数が一定の場合には、コンプレッサ通過空気量が少なくなるほどサージ領域に近づいていく。また、ターボ回転数と圧力比との間には、圧力比が高くなるほどターボ回転数が高くなるという関係がある。このような図３に示す関係によれば、内燃機関１０の運転パラメータの１つであるコンプレッサ通過空気量が分かれば、サージラインに達するターボ回転数、すなわち、サージ限界ターボ回転数を把握することができる。

図４は、そのようなコンプレッサ通過空気量とサージ限界ターボ回転数との関係を直接的に表した図である。図４に示すように、サージ限界ターボ回転数は、コンプレッサ通過空気量が多くなるほど高くなるという傾向を有している。図４に示す関係をサージマップとしてECU５０に記憶させておけば、エアフローメータ１８によって計測されるコンプレッサ通過空気量を取得することで、サージ限界ターボ回転数を取得することができる。

効率の良い過給を実現するうえでは、コンプレッサ２６aをサージライン近傍で制御することが望ましい。そこで、本実施形態では、上記図４に示すサージマップに基づいて算出されたサージ限界ターボ回転数と、現状のターボ回転数とに基づいて、ＭＡＴ２６の電動モータ２８を制御するようにした。より具体的には、上記のように算出されるサージ限界ターボ回転数を越えない範囲内で、電動モータ２８の目標ターボ回転数を制御するようにした。

［実施の形態１における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、アクセルポジションセンサ６０およびクランク角センサ５８の出力に基づいて、現在のアクセル開度とエンジン回転数とが取得され、それらに基づいて、電動モータ２８の目標ターボ回転数が算出される（ステップ１００）。

次に、エアフローメータ１８によりコンプレッサ通過空気量が計測され（ステップ１０２）、次いで、ターボ回転数センサ３０によりターボ回転数が計測される（ステップ１０４）。

次に、サージマップと、上記ステップ１０２において取得されたコンプレッサ通過空気量とに基づいて、サージ限界ターボ回転数が算出される（ステップ１０６）。ECU５０は、サージ限界ターボ回転数を取得するためのサージマップとして、上記図４に示すような関係を記憶している。このようなサージマップは、予め実験等によって定められるものである。

次に、上記ステップ１０６において取得されたサージ限界ターボ回転数が、上記ステップ１００において算出された目標ターボ回転数より大きいか否かが判別される（ステップ１０８）。その結果、サージ限界ターボ回転数＞目標ターボ回転数が成立する場合には、現時点の目標ターボ回転数が未だサージ限界に達していないと判断することができる。このため、上記ステップ１００において算出された目標ターボ回転数がそのまま使用される。

一方、上記ステップ１０８において、サージ限界ターボ回転数＞目標ターボ回転数が成立しないと判定された場合には、コンプレッサ２６aの作動点がサージ領域に入ってしまうのを回避すべく、目標ターボ回転数が上記ステップ１００において算出された値から上記ステップ１０６において算出されたサージ限界ターボ回転数に置き換えられる（ステップ１１０）。

以上説明した図５に示すルーチンによれば、コンプレッサ通過空気量に基づいて、正確かつ迅速にサージ限界ターボ回転数が取得され、電動モータ２８の目標ターボ回転数がサージ限界ターボ回転数を越えない範囲内で制御されるようになる。そして、図２に示すブロック図を参照して説明したように、モータコントローラ５２によって、そのようなサージ限界内に抑えられた目標ターボ回転数となるように、現状のターボ回転数を用いたターボ回転数のフィードバック制御によって、モータの回転数、すなわち、ターボ回転数が制御される。このため、本実施形態の手法によれば、サージを精度良く回避しつつ、コンプレッサ２６aをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。

以上説明した本実施形態の手法とは異なり、過給圧ベースで電動モータ２８を制御するという手法も知られている。より具体的には、エンジンECUが、コンプレッサ通過空気量とターボ回転数との関係からサージ限界となる圧力比を算出し、そのサージ限界圧力比から過給圧の限界圧力を算出する。次いで、その限界圧力と現状の過給圧との差に基づいて、電動モータのモータ出力の目標値を算出する。次いで、エンジンECUが算出したモータ出力の目標値をモータコントローラに出力する。モータコントローラは、そのモータ出力の目標値と現状のモータ出力値との差がゼロに近づくように、所定の目標ターボ回転数（モータ回転数）を定める。そして、その目標ターボ回転数と現状のターボ回転数との差がゼロとなるように、モータ電流を制御するという手法である。

上記のような従来の手法のように圧力比をパラメータとして用いる場合には、吸気管圧力は吸気系の脈動の影響を受けるため、そのような変動の大きい吸気管圧力に基づいて正確な圧力比を算出するまでに一定時間（数百ミリ秒）を要してしまう。このように、過給圧を用いると、制御の遅れや計測値のばらつきが大きく、迅速かつ正確にサージ判定を行うことが困難である。そして、その結果として、サージを確実に回避するためには、サージラインに対して所定の余裕代を持たせて過給機を作動させる必要が生ずる。そのようなサージへの余裕代を設けることとすれば、サージライン近傍で効率の良い過給を実現することができなくなる。
また、上記従来の手法を用いることとすれば、エンジンECU内に、過給圧のフィードバック回路が必要となる。そして、交流モータは回転数制御されるものであるにも関わらず、モータコントローラ内に、ターボ回転数のフィードバック回路に加えて、モータ出力のフィードバック回路を加える必要が生ずる。

これに対し、ターボ回転数（モータ回転数）ベースの制御となる本実施形態の手法では、リアルタイムで計測する必要のあるパラメータは、コンプレッサ通過空気量とターボ回転数となる。コンプレッサ通過空気量は脈動の影響をほとんど受けることのない吸気管１４の入口付近で計測されるため、比較的短時間で正確な値を得ることができる。そして、交流モータである電動モータ２８を回転数制御しようとするモータコントローラ５２に対して、上記ステップ１０８〜１１０の処理で示したように、サージ限界を考慮した目標ターボ回転数を与えることとしているため、上記従来の手法が有するような過給圧やモータ出力のフィードバック回路を電動モータ２８の制御系に備えておく必要がない。従って、本実施形態の手法によれば、電動モータ２８の制御系の構成を簡素化しながら、サージを精度良く回避できる過給制御を実現することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、サージ回避のために、エアフローメータ１８により計測されたコンプレッサ通過空気量およびターボ回転数センサ３０により計測された現状のターボ回転数をそれぞれ直接的に用いるようにしている。しかしながら、サージを更に確実に回避するためには、以下の図６および図７を参照して説明する手法によって目標ターボ回転数を制御するようにしてもよい。

図６は、そのような目標ターボ回転数制御の変形例を実現するために、ECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図６において、図５に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図６に示すルーチンでは、先ず、吸気温度センサ３７および吸気圧センサ３６のそれぞれの出力に基づいて、吸気温度および吸気圧力がそれぞれ計測される（ステップ２００）。

次に、コンプレッサ通過空気量およびターボ回転数が計測（ステップ１０２および１０４）された後、吸気温度および吸気圧力に基づいて、上記ステップ１０２および１０４で取得されたコンプレッサ通過空気量およびターボ回転数がそれぞれ修正される（ステップ２０２）。具体的には、次式に従って修正される。
修正空気量＝コンプレッサ通過空気量×√θ／δ
修正ターボ回転数＝ターボ回転数／√θ
但し、上記の各式において、θは、吸気温度／基準温度（例えば293.15K）、δは、吸気圧力／基準圧力（例えば101.325kPa abs（絶対圧））

次に、図７に示すサージマップと、上記ステップ２０２において取得された修正空気量とに基づいて、サージ限界ターボ回転数が算出される（ステップ２０４）。図７は、修正空気量に基づいてサージ限界ターボ回転数を取得するために、ECU５０が記憶しているサージマップである。図７に示すマップは、コンプレッサ通過空気量が修正空気量に変更された点を除き、上述した図４に示すマップと同様のものである。

次に、上記ステップ２０４において取得されたサージ限界ターボ回転数と、上記ステップ２０２において取得された修正ターボ回転数との比較が実行される（ステップ２０６）。その結果、サージ限界ターボ回転数＞修正ターボ回転数が成立すると判定された場合には、現時点の目標ターボ回転数が未だサージ限界に達していないと判断することができる。そこで、この場合には、修正ターボ回転数が目標ターボ回転数として使用される（ステップ２０８）。

一方、上記ステップ２０６において、サージ限界ターボ回転数＞修正ターボ回転数が成立しないと判定された場合には、コンプレッサ２６aの作動点がサージ領域に入ってしまうのを回避すべく、サージ限界ターボ回転数が目標ターボ回転数として使用される（ステップ１１０）。

以上説明した図６に示すルーチンによれば、サージ限界ターボ回転数の算出精度を上記図５に示す手法に比して更に向上させることができるので、それを用いて、サージを更に精度良く回避しつつ、コンプレッサ２６aをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。

尚、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「回転数取得手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「運転パラメータ取得手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「限界回転数取得手段」が、上記ステップ１０８および１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「コンプレッサ制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第２の発明における「目標回転数取得手段」が、上記ステップ１０８の判定が不成立の場合に上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「目標回転数制限手段」が、それぞれ実現されている。
また、エンジンECU５０が前記第３の発明における「エンジン制御装置」に、モータコントローラ５２が前記第３の発明における「モータ制御装置」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、図５に示すルーチンに類似するルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態２の特徴］
図８は、本実施の形態２において用いられるサージマップを表した図である。上述した実施の形態１においては、サージ限界ターボ回転数を、コンプレッサ通過空気量との関係で定めたサージマップに従って算出するようにしている。しかしながら、サージ判定のために用いることのできる内燃機関１０の運転パラメータであって、コンプレッサ２６aの作動特性と相関があり、かつ、吸気管圧力に比して変動の少ない運転パラメータは、コンプレッサ通過空気量に限らない。例えば、エンジン回転数であってもよい。つまり、本実施形態では、図８に示すように、サージ限界ターボ回転数を、エンジン回転数との関係で定めたサージマップに従って算出することを特徴としている。

エンジン回転数とターボ回転数とサージ領域との間には、上記図３のコンプレッサマップに示すような相関がある。従って、コンプレッサ通過空気量の場合と同様の考え方で、エンジン回転数が分かれば、サージラインに達するターボ回転数、すなわち、サージ限界ターボ回転数を把握することができる。

エンジン回転数との関係でサージ限界ターボ回転数を定めたサージマップを用いた目標ターボ回転数の制御は、上述した図５に示すルーチンにおけるコンプレッサ通過空気量をエンジン回転数に置き換えた類似のルーチンをECU５０に実行させることにより実現することができ、上述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、図５に示すルーチンに類似するルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態３の特徴］
図９は、本実施の形態３において用いられるサージマップを表した図である。本実施形態のサージマップは、上述した実施の形態２と同様に、エンジン回転数との関係でサージ限界ターボ回転数を定めたものである。ところで、内燃機関１０の吸気効率は、例えば、スワールコントロールバルブの開度が変化する場合や、可変動弁機構４６、４８の制御位置が変化する場合に変化する。そこで、本実施形態には、そのような内燃機関１０に備えられるアクチュエータの駆動による吸気効率の変化をサージマップに反映させている点に特徴を有している。

概念的に説明すると、本実施形態のサージマップは、図９に示すように、内燃機関１０のアクチュエータの制御量（ここではスワールコントロールバルブの開度）に応じたサージラインをサージマップ中に複数本備えている。このサージラインは、スワールコントロールバルブの開度が大きくなるに従って、すなわち、吸気効率が高くなるに従って、あるエンジン回転数に対するサージ限界ターボ回転数の値が高くなるように設定されている。

以上説明した本実施形態のサージマップによれば、エンジン回転数に加え、スワールコントロールバルブの開度とに基づいて、サージ限界ターボ回転数が算出されることになる。このため、内燃機関１０のアクチュエータの駆動に伴う吸気効率の変化をサージ限界ターボ回転数の算出に反映させることができる。そして、そのように算出されたサージ限界ターボ回転数を用いることで、上述した実施の形態２に比して、サージを更に精度良く回避しつつ、コンプレッサ２６aをサージ限界近傍の高効率な作動領域で制御することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態３においては、内燃機関１０の吸気効率と関係のあるアクチュエータであるスワールコントロールバルブの開度に基づいて、サージ限界ターボ回転数を算出するようにしているが、内燃機関１０の吸気効率と関係のあるアクチュエータは、可変動弁機構４６、４８により制御される吸排気弁の開弁特性（リフト量、作用角、開閉時期など）であってもよい。
更に、吸気効率を考慮するその他の手法としては、内燃機関１０の吸気マニホールド１２内の圧力および温度をそれぞれ検知するインマニ圧センサおよびインマニ吸気温センサを備えることとしてもよい。そして、次式に従って吸気効率を内燃機関１０の運転中に算出し、算出された吸気効率に応じてサージマップ中のサージラインを変更するようにしてもよい。
吸気効率（体積効率）＝（吸入空気量／吸入空気密度）／（エンジン回転数×排気量）×（基準圧力／インマニ圧）×（インマニ吸気温度／基準温度）

ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、コンプレッサ２６aを強制駆動可能な電動モータ２８を備えるターボ過給機２６を用いることとしているが、本発明における過給機は、遠心式のコンプレッサを備えるものであれば、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、電動式のコンプレッサであってもよい。

本発明の実施の形態１の構成を説明するための概略構成図である。 本発明の実施の形態１のターボ過給機が備える電動モータの制御系を説明するためのブロック図である。 コンプレッサの入口圧力に対する出口圧力の圧力比と、コンプレッサ通過空気量との関係を示す図である。 コンプレッサ通過空気量とサージ限界ターボ回転数との関係を直接的に表した図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例において実行されるルーチンのフローチャートである。 修正空気量に基づいてサージ限界ターボ回転数を取得するためのサージマップである。 本発明の実施の形態２において用いられるサージマップを表した図である。 本発明の実施の形態３において用いられるサージマップを表した図である。

符号の説明

１０ 内燃機関
１４ 吸気管
１８ エアフローメータ
２４ 過給圧センサ
２６ 電動モータ付きターボ過給機
２６a コンプレッサ
２６b タービン
２８ 電動モータ
３０ ターボ回転数センサ
３６ 吸気圧センサ
３７ 吸気温度センサ
４０ 排気管
４６ 吸気可変動弁機構
４８ 排気可変動弁機構
５０ ECU(Electronic Control Unit)
５２ モータコントローラ
５６ 燃料噴射弁
５８ クランク角センサ
６０ アクセルポジションセンサ

Claims (3)

1. 遠心式コンプレッサを備える過給機と、
   前記遠心式コンプレッサのコンプレッサ回転数を取得する回転数取得手段と、
   前記遠心式コンプレッサの作動特性と相関のある内燃機関の運転パラメータであって、吸気管圧力に比して変動の少ない前記運転パラメータを取得する運転パラメータ取得手段と、
   前記運転パラメータに基づいて、サージ限界コンプレッサ回転数を取得する限界回転数取得手段と、
   前記サージ限界コンプレッサ回転数と、前記コンプレッサ回転数とに基づいて、コンプレッサ回転数を制御するコンプレッサ制御手段と、
   を備え、
   前記運転パラメータは、エンジン回転数であり、
   前記限界回転数取得手段は、エンジン回転数に加え、内燃機関の吸気効率に基づいて、前記サージ限界コンプレッサ回転数を取得することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記コンプレッサ制御手段は、
   内燃機関の運転条件に基づいて、前記遠心式コンプレッサの目標コンプレッサ回転数を取得する目標回転数取得手段と、
   当該目標コンプレッサ回転数がサージ限界コンプレッサ回転数以下となるように制限する目標回転数制限手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記遠心式コンプレッサを駆動する電動モータを更に備え、
   前記コンプレッサ制御手段は、内燃機関の運転を制御するエンジン制御装置とは別に設けられ、前記電動モータの回転数を制御するモータ制御装置を更に備え、
   前記コンプレッサ制御手段は、前記目標回転数取得手段および前記目標回転数制限手段をエンジン制御装置内に備え、
   前記モータ制御装置は、前記エンジン制御装置から与えられる前記目標コンプレッサ回転数と現状の前記コンプレッサ回転数との差がなくなるように、前記電動モータを制御することを特徴とする請求項２記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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