JP4770786B2 - 内燃機関システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関システムに関する。

特開２００５−８３２２２号公報には、内燃機関の排気を用いるタービン発電機による回生動作を、機関トルクを制限する場合（例えば、機関トルクが変速系の入力トルク制限値を超える場合）に行う技術が開示されている。タービン発電機によれば、通常であれば捨てられる排気ガスのエネルギーを電力として回収することができるので、システムの総合効率を高めることができる。

また、特開２００４−２０８４２０号公報には、電気モータと内燃機関とのハイブリッドシステムにおいて、タービン発電機による回生動作によって得られた電力で電気モータを駆動する技術が開示されている。

特開２００５−８３２２２号公報 特開２００５−８３３１７号公報 特開２００４−２０８４２０号公報 特開２００４−１９０５７９号公報

しかしながら、上述した前者の従来の技術では、機関トルクを制限する場合にしかタービン発電機による回生動作を実行できないので、回生動作を実行できる機会が少ない。また、タービン発電機による回生動作を実行すると、背圧が増大し、ポンプ損失が大きくなるので、機関トルクが低下する場合がある。このため、タービン発電機による回生動作を無闇に実行すると、総合効率を十分に高めることができない。

また、タービン発電機による回生動作によって得られた電力でハイブリッドシステムの電気モータを駆動する場合、回生動作の開始の際、トルク段差が生じ易いという問題もある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気ガスにより作動するタービンの駆動で発電可能な回転電機を備えた内燃機関システムにおいて、システムの総合効率を向上することを目的とする。また、本発明の他の目的は、排気ガスにより作動するタービンによって駆動される回転電機で発電された電力を電動機に供給して機関トルクをアシストする場合に、トルク段差の発生を抑制することにある。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関システムであって、
内燃機関の排気ガスにより作動するタービンと、
前記内燃機関の軸トルクをアシストする電動機と、
前記タービンにより駆動されることで発電可能な回転電機と、
前記回転電機により発電された回生電力を前記電動機に供給する場合に、前記回転電機の発電量と、前記回生電力による前記電動機のトルク増分とに基づいて、機関トルクを制御する機関トルク制御手段と、
を備え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、
前記機関トルク制御手段は、
前記回転電機の発電に起因する機関トルクの低下分を補正する低下分補正手段と、
前記回生電力による前記電動機のトルク増分に起因する機関トルクの余剰分を補正する余剰分補正手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記回転電機の発電実行時に、前記内燃機関と前記電動機との合計出力に対する燃料消費率が最小となるように、前記回転電機または前記内燃機関の所定の制御パラメータを機関回転数および機関負荷に応じて設定するパラメータ設定手段を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、内燃機関システムであって、
内燃機関の排気ガスにより作動するタービンと、
前記タービンにより駆動されることで発電可能な回転電機と、
前記回転電機の発電実行時に、機関出力と、前記回転電機により発電された回生電力との合計に対する燃料消費率が最小となるように、前記回転電機または前記内燃機関の所定の制御パラメータを機関回転数および機関負荷に応じて設定するパラメータ設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
前記制御パラメータは、前記回転電機の発電量であることを特徴とする。

また、第６の発明は、第３または第４の発明において、
前記制御パラメータは、前記内燃機関の点火時期であることを特徴とする。

また、第７の発明は、第３または第４の発明において、
排気浄化触媒の保護および／または前記内燃機関の高出力化が必要な場合に燃料噴射量を増量する燃料増量手段と、
前記回転電機の発電実行時に、発電非実行時に比して、前記燃料増量手段の燃料増量幅を小さくする増量幅減縮手段と、
を備え、
前記制御パラメータは、前記増量幅減縮手段による燃料減少量であることを特徴とする。

また、第８の発明は、第３または第４の発明において、
前記内燃機関の排気ガスの一部を、前記タービンをバイパスして通過させるウェイストゲート弁、および／または、前記タービンの入口面積を可変とする可変ノズルを備え、
前記制御パラメータは、前記ウェイストゲート弁および／または前記可変ノズルの閉じ量であることを特徴とする。

また、第９の発明は、第３または第４の発明において、
前記内燃機関の排気弁開き時期を可変とする排気可変動弁機構を備え、
前記制御パラメータは、前記排気弁開き時期であることを特徴とする。

また、第１０の発明は、第３または第４の発明において、
前記内燃機関の排気弁と吸気弁とのバルブオーバーラップ量を可変とする可変動弁機構を備え、
前記制御パラメータは、前記バルブオーバーラップ量であることを特徴とする。

また、第１１の発明は、第３乃至第１０の発明の何れかにおいて、
機関トルクを検出または推定するトルク取得手段と、
前記機関トルクと燃料噴射量とに基づいて、前記燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
前記燃料消費率算出手段の算出結果に基づいて、前記燃料消費率が最小となるような前記制御パラメータの値を各機関回転数および機関負荷毎に学習する学習手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第１２の発明は、第１乃至第１１の発明の何れかにおいて、
排気浄化触媒の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記触媒温度取得手段により取得された温度が所定値より低い場合には、前記回転電機の発電を禁止する発電禁止手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第１３の発明は、第１乃至第１２の発明の何れかにおいて、
機関トルクの一部によって駆動可能な発電機と、
前記回転電機による発電が許可された場合には、前記発電機による発電よりも前記回転電機による発電を優先して実行させる優先手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第１４の発明は、第１３の発明において、
前記優先手段は、前記回転電機による発電が許可されたときに、前記発電機による発電が実行されている場合には、前記回転電機の発電量の分だけ前記発電機の発電量を減少させることを特徴とする。

また、第１５の発明は、第１乃至第１４の発明の何れかにおいて、
前記タービンと一体となって回転し、前記内燃機関に供給される吸入空気を圧縮するコンプレッサを備え、
前記回転電機を電動機として作動させることにより前記コンプレッサによる過給をアシスト可能であることを特徴とする。

第１の発明によれば、高負荷時等に、タービンで排気エネルギーを回収して得られた仕事によって回転電機で発電（以下「ターボ発電」と称する）し、その電力（以下「ターボ発電電力」と称する）で電動機を作動させて機関トルクをアシストすることができる。このため、システムの総合効率を向上することができ、高速巡航時等の燃費性能を大幅に向上することができる。また、ターボ発電電力と、ターボ発電電力による電動機のトルク増分とに基づいて、機関トルクを制御することができる。このため、ターボ発電の実行時にトルク段差が生ずることを確実に防止することができる。

第２の発明によれば、ターボ発電に起因する機関トルクの低下分と、ターボ発電電力による電動機のトルク増分に起因する機関トルクの余剰分とをそれぞれ補正することができる。このため、ターボ発電の実行時にトルク段差が生ずることをより確実に防止することができる。

第３の発明によれば、ターボ発電の実行時に、内燃機関と電動機との合計出力に対する燃料消費率が最小となるように、回転電機または内燃機関の所定の制御パラメータを機関回転数および機関負荷に応じて設定することができる。これにより、システムの総合効率を更に向上することができ、更に優れた燃費性能が得られる。

第４の発明によれば、ターボ発電の実行時に、機関出力とターボ発電電力との合計に対する燃料消費率が最小となるように、回転電機または内燃機関の所定の制御パラメータを機関回転数および機関負荷に応じて設定することができる。これにより、システムの総合効率を更に向上することができ、更に優れた燃費性能が得られる。

第５の発明によれば、ターボ発電の実行時に、ターボ発電電力が最適値となるように制御することができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

第６の発明によれば、ターボ発電の実行時に、内燃機関の点火時期が最適値となるように制御することができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

第７の発明によれば、ターボ発電の実行時に、燃料増量制御における燃料増量幅を小さくして燃料を減少させるとともに、その燃料減少量が最適値となるように制御することができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

第８の発明によれば、ターボ発電の実行時に、ウェイストゲート弁あるいはタービン可変ノズルの閉じ量が最適値となるように制御することができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

第９の発明によれば、ターボ発電の実行時に、排気弁開き時期が最適値となるように制御することができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

第１０の発明によれば、ターボ発電の実行時に、排気弁と吸気弁とのバルブオーバーラップ量が最適値となるように制御することができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

第１１の発明によれば、ターボ発電の実行時に最適化すべき制御パラメータの最適値マップを学習制御によって自動的に生成することができる。このため、その最適値マップを予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。また、内燃機関の個体差や経時変化にかかわらず、高精度な最適値マップが得られる。このため、上記制御パラメータをより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

第１２の発明によれば、排気浄化触媒の温度が所定値より低い場合には、ターボ発電を禁止することにより、触媒に流入する排気ガスの温度を高めることができる。このため、排気浄化触媒を早期に暖機することができ、エミッションを低減することができる。

第１３の発明によれば、機関トルクの一部によって駆動可能な発電機を備えたシステムにおいて、ターボ発電が許可された場合には、上記発電機による発電よりもターボ発電による発電を優先して実行させることができる。このため、発電機駆動トルクを低減することができるので、システムの総合効率を向上することができる。

第１４の発明によれば、ターボ発電が許可されたときに、上記発電機による発電が実行されている場合には、ターボ発電電力分だけ発電機の発電電力を減少させることができる。このため、発電機駆動トルクを低減することができるので、システムの総合効率を向上することができる。

第１５の発明によれば、必要時には、上記回転電機を電動機として作動させることにより、コンプレッサによる過給をアシストすることができる。このため、過給の応答遅れによる加速の応答遅れを少なくすることができ、優れたドライバビリティが得られる。

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のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、エンジン１０（内燃機関）を備えている。本実施形態において、エンジン１０は、ハイブリッド車両に搭載されているものとする。このエンジン１０は、複数気筒を有しており、図１にはそのうちの一つの気筒の断面が示されている。

各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、筒内に直接に燃料を噴射する燃料インジェクタ１８と、点火プラグ２０とが設けられている。なお、本発明は、図示のような機関に限らず、吸気ポート内に燃料を噴射する方式の機関や、圧縮着火機関などにも適用可能である。

エンジン１０は、モータアシストターボ過給機２２を備えている。モータアシストターボ過給機（以下、「ＭＡＴ」と称する）２２は、タービン２４と、コンプレッサ２６と、モータ（回転電機）２８とを備えている。タービン２４、コンプレッサ２６、およびモータ２８の回転軸は、一体化しており、これらは一体となって回転する。

タービン２４は、排気通路３０の途中に配置されている。エンジン１０の排気ガスのエネルギーによって、タービン２４が作動（回転）する。タービン２４の近傍には、タービン２４をバイパスして排気ガスを流す排気バイパス通路３２と、この排気バイパス通路３２への排気ガス流量を調節するウェイストゲート弁３４とが設けられている。また、タービン２４の下流側には、排気ガスを浄化する触媒３６が設置されている。

コンプレッサ２６は、吸気通路３８の途中に配置されている。エアクリーナ４０を介して吸気通路３８に吸入された空気は、コンプレッサ２６によって圧縮される。エアクリーナ４０の近傍には、吸入空気量Qを検出するエアフローメータ４２が設置されている。コンプレッサ２６の上流側と下流側とは、エアバイパス通路４４によって接続されている。エアバイパス通路４４には、エアバイパス通路４４を流れる空気量を調節するエアバイパスバルブ４６が設けられている。

コンプレッサ２６の下流側には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ４８と、スロットル弁５０と、サージタンク５２とが設けられている。これらを通過した空気は、吸気弁１４から各気筒に流入する。サージタンク５２には、吸気温度センサ５４と、吸気管圧力センサ５６とが設置されている。

また、本実施形態のシステムは、エンジン１０のクランク軸５８の回転角度を検出するクランク角センサ６０と、車両のアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ６２と、燃料インジェクタ１８を駆動するインジェクタＥＤＵ(Electronic Driver Unit)６４とを備えている

更に、本実施形態のシステムは、システム全体を制御するエンジンＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０と、ＭＡＴ２２のモータ２８を駆動するＭＡＴ−ＥＤＵ７２と、エンジンＥＣＵ（以下、単に「ＥＣＵ」と称する）７０からの指令に基づきＭＡＴ−ＥＤＵ７２を介してモータ２８の作動を制御するＭＡＴ−ＥＣＵ７４と、クランク軸５８に駆動されて発電可能なＨＶジェネレータ７６と、ＨＶモータ７８と、インバータ８０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、バッテリー８４とを更に備えている。

本実施形態では、エンジン１０とＨＶジェネレータ７６とＨＶモータ７８とで、ハイブリッド駆動機構が構成される。つまり、エンジン１０のトルクとＨＶモータ７８のトルクとを合わせて、車両を駆動することができる。

ＭＡＴ２２のモータ２８は、例えばＤＣブラシレスモータで構成することができる。このモータ２８には、回転子の磁極位相を検出するセンサが内蔵されており、そのセンサ信号はＭＡＴ−ＥＣＵ７４へ送信される。このセンサ信号によれば、モータ２８の回転数、つまりターボ回転数を検出することもできる。

モータ２８は、１２０°通電制御、またはベクトル制御による正弦波通電制御により制御される。図２は、１２０°通電制御の場合の電気角を示す図であり、図３は、正弦波通電制御の場合の電気角を示す図である。モータ２８は、この１２０°通電制御または正弦波通電制御により、力行運転および回生運転の何れも可能になっている。

このようなＭＡＴ２２によれば、排気ガス量（排気エネルギー）の小さい領域での加速時などに、モータ２８を力行運転することにより、ターボの回転をアシストすることができる。これにより、過給圧を迅速に上昇させることができ、過給の応答遅れ（ターボラグ）を少なくすることができる。

一方、モータ２８を回生運転する場合、つまり、タービン２４によってモータ２８を回転駆動し、モータ２８で発電する場合には、廃熱（排気エネルギー）を電力として回収することができる。以下、このようなＭＡＴ２２による発電を「ターボ発電」ともいう。

モータ２８は、ＭＡＴ−ＥＤＵ７２、インバータ８０およびＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して、バッテリー８４と電力をやり取りすることができる。

また、モータ２８で発電された電力をＭＡＴ−ＥＤＵ７２およびインバータ８０を介してＨＶモータ７８に供給することにより、ＨＶモータ７８を力行運転することもできる。

ＨＶジェネレータ７６で発電された電力は、インバータ８０およびＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して、バッテリー８４に充電することができる。また、バッテリー８４に蓄えられた電力をＤＣ／ＤＣコンバータ８２およびインバータ８０を介してＨＶモータ７８に供給することにより、ＨＶモータ７８を力行させることもできる。更に、ＨＶジェネレータ７６で発電された電力をインバータ８０を介してＨＶモータ７８に供給することにより、ＨＶモータ７８を力行させることもできる。

［実施の形態１の特徴］
本実施形態では、エンジン１０の高負荷運転中に、ＭＡＴ２２のモータ２８を回生運転し、この回生運転によって発電された電力をＨＶモータ７８に供給することとした。これにより、ＭＡＴ２２によって発電された回生電力によってＨＶモータ７８のトルクをアップすることができる。この場合、本来捨てられるはずの廃熱を回生して、ＨＶモータ７８の出力を高めることができるので、システムとしての総合効率（総合熱効率）を向上することができる。このため、本実施形態によれば、高速巡航時等において、優れた燃費性能が得られる。

ところで、ＭＡＴ２２の回生運転を開始すると、エンジン１０の背圧が増加し、ポンプ損失が増大して、エンジントルクが低下する場合がある。一方、ＭＡＴ２２によって発電された回生電力がＨＶモータ７８に供給されると、前述したように、ＨＶモータ７８のトルクがアップする。この場合に、本実施形態では、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が発生しないように、エンジントルクを修正することとした。

［実施の形態１における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に、あるいは所定クランク角毎に、繰り返し実行されるものとする。図４に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得される（ステップ１００）。次いで、現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ１０２）。この場合、要求エンジントルクTeは、アクセル開度等に基づいて算出される。

続いて、上記ステップ１００で取得されたエンジン回転数Neおよび上記ステップ１０２で算出された要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ１０４）。図５は、ターボ発電許可領域（高負荷域）とターボ発電不許可領域とを定めたマップである。このステップ１０４では、図５に示すマップを参照して、ターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１０４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、ターボ発電、つまりＭＡＴ２２のモータ２８の回生運転が実行される（ステップ１０６）。

ターボ発電が開始されると、その発電電力（以下「ターボ発電電力」と称する）Ptが取得される（ステップ１０８）。ここで、ターボ発電電力Ptは、ＭＡＴ−ＥＤＵ７２によって検出されているモータ２８の電流および電圧の積として算出される。

次いで、上記ターボ発電電力PtによってＨＶモータ７８が力行運転する場合のトルクTmが算出される（ステップ１１０）。ＨＶモータ７８のトルクTmは、発電電力Pt、充電効率、モータ効率などに基づいて算出される。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ１１２）。

なお、ターボ発電開始前に、ＨＶモータ７８がバッテリー８４からの電力供給によって既に力行運転されている場合には、上記トルクTmは、ターボ発電電力Ptが加算されることによるトルク増分を表すこととなる。この場合、上記ステップ１１２では、そのトルク増分が実現されるように、ＨＶモータ７８が制御される。

続いて、エンジントルクが修正される（ステップ１１４）。このステップ１１４では、まず、ターボ発電の実行に起因するエンジントルク低下分が算出される。本実施形態では、ＥＣＵ７０に、ターボ発電電力Ptとエンジントルク低下分との関係がマップとして記憶されており、このマップに基づいて、エンジントルク低下分が算出されるものとする。トルク段差の発生を防止するためには、このエンジントルク低下分だけ実際のエンジントルクを増大させるとともに、上記ステップ１１０で算出されたＨＶモータ７８のトルク（またはトルク増分）Tmの分だけエンジントルクを減少させる必要がある。そこで、上記エンジントルク低下分と、ＨＶモータ７８のトルクTmとから、必要なエンジントルク補正量が算出され、そのエンジントルク補正量が実現されるように、燃料インジェクタ１８からの燃料噴射量やスロットル弁５０の開度が補正される。

以上説明したように、本実施形態では、高負荷運転中にターボ発電により得られた電力をＨＶモータ７８に供給して力行運転させることにより、システムの総合効率を向上することができる。このため、従来のハイブリッドシステムで燃費改善効果の十分でなかった高速巡航時等における燃費性能を大幅に向上させることができる。

また、ターボ発電を実行する際、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないようにエンジントルクを制御することができる。このため、トルクショックの発生を防止することができ、快適なドライバビリティが得られる。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ１０８〜１１４の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「機関トルク制御手段」と前記第２の発明における「低下分補正手段」および「余剰分補正手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図７に示すルーチンの処理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６は、各エンジン回転数Ne1,Ne2,…および各エンジントルクTrq1,Trq2,…におけるターボ発電電力の最適値を表す図である。ここで、ターボ発電電力の最適値とは、ハイブリッドシステムの総合効率を最良とするようなターボ発電電力のことであり、換言すれば、エンジン１０とＨＶモータ７８との合計出力（またはエンジン出力とターボ発電電力との合計）に対する燃料消費率（以下「システムの燃料消費率」と称する）を最小とするようなターボ発電電力のことである。

ターボ発電を実行する場合、ターボ発電電力を段々大きくしていくと、背圧増加によるポンプ損失が増大していくので、エンジントルク低下分も増大していく。その結果、ハイブリッドシステムの総合効率も低下していき、図６に示すように、システムの燃料消費率は増加していく。一方、ターボ発電電力を段々小さくしていくと、エネルギー回生量が少なくなっていくので、ハイブリッドシステムの総合効率は低下していき、図６に示すように、やはりシステムの燃料消費率は増加していく。

したがって、システムの燃料消費率を最小とするようなターボ発電電力の最適値が存在する。そして、そのターボ発電電力の最適値は、エンジン回転数やエンジントルクに応じて異なる。そこで、本実施形態では、燃費性能を更に向上するべく、エンジン回転数やエンジントルクに応じて、ターボ発電電力が最適な大きさとなるように制御することとした。

［実施の形態２における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ１２０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ１２２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ１２４）。図８は、ターボ発電許可領域およびターボ発電電力の最適値を定めたマップである。図８に示すマップでは、ターボ発電許可領域内が更に複数の領域に区画され、各区画毎にターボ発電電力の最適値が定められている。本実施形態では、予め実験等に基づいて図６に示すようなデータを取得しておき、そのデータに基づいて図８に示すマップが作成され、ＥＣＵ７０に記憶されているものとする。このステップ１２４では、図８に示すマップに基づいて、現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１２４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、更に図８に示すマップが参照され、ターボ発電電力の最適値が算出される（ステップ１２６）。ここで、ターボ発電電力の大きさは、前述した図２に示す１２０°通電制御の場合には最大電流またはデューティ（ゲートＯＮとＯＦＦとの比）で制御することができ、図３に示す正弦波制御の場合には最大電流で制御することができる。そこで、上記ステップ１２６で算出されたターボ発電電力の最適値（目標値）に基づいて、上記の何れの制御方法を採用しているかに応じ、ターボ発電電流またはデューティが算出される（ステップ１２８）。そして、その算出されたターボ発電電流またはデューティとなるように制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ１３０）。

これ以降の処理は、実施の形態１と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ１３２）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ１３４）。ＨＶモータ７８のトルクTmは、発電電力Pt、充電効率、モータ効率などに基づいて算出される。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ１３６）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ１３８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電を実行する場合、エンジン回転数およびエンジントルク（負荷）に応じて、ターボ発電電力の大きさを、システムの燃料消費率が最小となるような最適な大きさに制御することができる。このため、燃費性能を更に向上することができる。

なお、上述した実施の形態２においては、ターボ発電電力が前記第３および第４の発明における「制御パラメータ」並びに前記第５の発明における「回転電機の発電量」に相当している。また、ＥＣＵ７０が上記ステップ１２０〜１２６の処理を実行することにより前記第３および第４の発明における「パラメータ設定手段」が実現されている。

また、上述した実施の形態２では、図１に示すようなハイブリッド車両のシステムの場合について説明したが、前記第４の発明は、ＨＶモータ７８を持たない通常車両のシステムにも適用可能である。すなわち、通常車両においてターボ発電を実行する場合に、システムの総合効率を向上するために、上記実施の形態２と同様の制御を行うことが可能である。なお、このことは、以下の各実施形態についても同様である。

実施の形態３．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、前述した図７に示すルーチンおよび後述する図１０に示すルーチンの処理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］
前述した実施の形態２では、各エンジン回転数およびエンジントルク毎にターボ発電電力の最適値を定めたマップ（図８）を予め実験データ等から求めてＥＣＵ７０に記憶することとしている。これに対し、本実施形態では、このマップを車両走行中に学習することで生成することとした。図９は、その学習方法を説明するための図である。

図９に示すように、本実施形態では、車両走行中、ターボ発電電力を変えながら、各ターボ発電電力毎に、燃料噴射量に基づいてシステムの燃料消費率を算出することにより、システムの燃料消費率が最小となる点を探索し、ＥＣＵ７０に記憶する。このような学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、図８に相当するマップを自動的に生成することができる。

［実施の形態３における具体的処理］
図１０は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンによれば、まず、エンジン１０の現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ１４０）。この判別は、前述した図５のようなマップに基づいて行われる。その結果、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１４０でエンジン１０がターボ発電許可領域内にあると判別された場合には、次に、ターボ発電電力の最適値を探索するため、ターボ発電電力を適当な値に設定する（ステップ１４２）。すなわち、図９のようにターボ発電電力を徐々に増やしながら最適値を探索する場合には、このステップ１４２では、前回の設定値よりも所定の刻み幅だけ大きくなるように今回のターボ発電電力が設定される。

続いて、上記ステップ１４２で設定されたターボ発電電力を実現できるようなターボ発電電流またはデューティが算出される（ステップ１４４）。そして、その算出されたターボ発電電流またはデューティとなるように制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ１４６）。

次いで、現在のターボ発電電力Pt、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeおよび燃料噴射量tauがそれぞれ取得される（ステップ１４８，１５０，１５２，１５４）

なお、上記ステップ１５２でエンジントルクTeを求める方法は、特に限定されず、いかなる方法でもよい。例えば、下記の各方法が挙げられる。
１．トルクセンサ（図示せず）によってエンジントルクTeを直接に検出（測定）する。
２．筒内圧センサ（図示せず）で検出された筒内圧から図示トルクを算出し、フリクションによる機械損失トルクをその図示トルクから差し引いて、正味トルク（エンジントルクTe）を算出する。
３．車速等から求められる車両走行抵抗と、ギア段（ギア比）およびエンジン回転数Neとから、エンジントルクTeを推定する。

続いて、システムの燃料消費率SFC[g/kWh]が算出される（ステップ１５６）。すなわち、このステップ１５６では、燃料噴射量tauから求まる燃料消費量を、エンジン回転数NeおよびエンジントルクTeから求まるエンジン出力と、ターボ発電電力Ptとの合計（または、エンジン出力と、ターボ発電電力Ptから求まるＨＶモータ７８の出力との合計）で除算することにより、システムの燃料消費率SFCが算出される。

次いで、上記ステップ１５６で算出されたシステムの燃料消費率SFCが今回のエンジン回転数NeおよびエンジントルクTeの下で最小であるか否かが判定される（ステップ１５８）。その結果、今回算出された燃料消費率SFCが最小でないと判定された場合には、上記ステップ１４２以下の処理が再度実行される。これに対し、上記ステップ１５８で、今回算出された燃料消費率SFCが最小であると判定された場合には、今回の条件（エンジン回転数Ne、エンジントルクTe、ターボ発電電力Pt）が最適であるものとしてＥＣＵ７０に記憶される（ステップ１６０）。

以上説明したような図１０に示す学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、各エンジン回転数およびエンジントルク毎にターボ発電電力の最適値を取得することができ、前述した図８に相当するマップを自動的に生成することができる。そのようなマップが生成された後は、実施の形態２と同様に、前述した図７に示すルーチンの処理を実行すればよい。

本実施形態によれば、ターボ発電電力の最適値を予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。

また、ターボ発電電力の最適値マップを学習によって生成するので、高精度なマップが得られる。すなわち、予め用意されたマップであると、エンジン１０の個体差（機械系フリクションばらつき、噴射系ばらつき、動弁系ばらつき、ターボ羽性能ばらつき等）や経時変化の影響により、実際の最適点との間にズレが生ずる場合があるが、本実施形態の場合には、そのようなズレが生ずることがない。このため、ターボ発電電力をより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ１５２の処理を実行することにより前記第１１の発明における「トルク取得手段」が、上記ステップ１５６の処理を実行することにより前記第１１の発明における「燃料消費率算出手段」が、上記ステップ１５８および１６０の処理を実行することにより前記第１１の発明における「学習手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態４．
次に、図１１乃至図１３を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図１３に示すルーチンの処理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４の特徴］
本実施形態では、ターボ発電を実行する場合に、点火時期をベース点火時期よりも遅角することとした。点火時期を遅角すると、排気ガス温度（排気エネルギー）が上昇するので、タービン２４の回収仕事が大きくなり、ターボ発電電力を増大させることができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

図１１は、各エンジン回転数およびエンジントルクにおける点火時期遅角量の最適値を表す図である。ここで、点火時期遅角量の最適値とは、システムの燃料消費率を最小とするような点火時期遅角量のことである。

図１１に示すように、ターボ発電を実行する場合、点火時期をベース点火時期（図１１の横軸原点）から段々に遅角していくと、上述した理由により、システムの燃料消費率は低下していく。しかしながら、点火時期遅角量が大きくなり過ぎると、エンジントルクの低下により、あるところから、システムの燃料消費率は上昇に転じる。つまり、システムの燃料消費率を最小とするような点火時期遅角量の最適値が存在する。そして、その点火時期遅角量の最適値は、エンジン回転数やエンジントルクに応じて異なる。

図１２は、上述した図１１に示すデータから抽出される、点火時期遅角量の最適値を定めたマップである。図１２に示すマップでは、ターボ発電許可領域内が更に複数の領域に区画され、各区画毎に点火時期遅角量の最適値が定められている。本実施形態では、予め実験等に基づいて図１１に示すようなデータを取得しておき、そのデータに基づいて図１２に示すマップが作成され、ＥＣＵ７０に記憶されているものとする。そして、本実施形態では、ターボ発電の実行時、図１２に示すマップに基づいて、点火時期遅角量がエンジン回転数やエンジントルクに応じた最適な大きさとなるように制御することとした。

［実施の形態４における具体的処理］
図１３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図１３に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ１７０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ１７２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ１７４）。このステップ１７４では、図１２に示すマップに基づいて、現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１７４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、更に図１２に示すマップが参照され、点火時期遅角量の最適値が算出される（ステップ１７６）。次いで、その点火時期遅角量最適値とベース点火時期とに基づいて、目標点火時期が算出される（ステップ１７８）。そして、その目標点火時期が実現されるように制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ１８０）。

これ以降の処理は、前述した実施の形態と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ１８２）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ１８４）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ１８６）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ１８８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電を実行する場合、点火時期を遅角することによりターボ発電電力を増大させるとともに、エンジン回転数およびエンジントルク（負荷）に応じて、点火時期遅角量の大きさをシステムの燃料消費率が最小となるような最適な大きさに制御することができる。このため、燃費性能を更に向上することができる。

なお、上述した実施の形態４においては、点火時期が前記第３および第４の発明における「制御パラメータ」に相当している。また、ＥＣＵ７０が上記ステップ１７０〜１７６の処理を実行することにより前記第３および第４の発明における「パラメータ設定手段」が実現されている。

実施の形態５．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、前述した図１３に示すルーチンおよび後述する図１４に示すルーチンの処理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５の特徴］
前述した実施の形態４では、各エンジン回転数およびエンジントルク毎に点火時期遅角量の最適値を定めたマップ（図１２）を予め実験データ等から求めてＥＣＵ７０に記憶することとしている。これに対し、本実施形態では、このマップを車両走行中に学習することで生成することとした。すなわち、本実施形態では、ターボ発電を実行する場合、点火時期遅角量を変えながら、燃料噴射量に基づいてシステムの燃料消費率を算出することにより、システムの燃料消費率が最小となる点火時期遅角量を探索し、ＥＣＵ７０に記憶する。このような学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、図１２に相当するマップを自動的に生成することができる。

［実施の形態５における具体的処理］
図１４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図１４に示すルーチンによれば、まず、エンジン１０の現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ１９０）。その結果、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１９０でエンジン１０がターボ発電許可領域内にあると判別された場合には、次に、ターボ発電時の点火時期遅角量の最適値を探索するため、ターボ発電時の点火時期遅角量θ0を適当な値に設定する（ステップ１９２）。例えば、点火時期遅角量を徐々に大きくしながら最適値を探索する場合には、このステップ１９２では、前回の設定値よりも所定の刻み幅だけ大きくなるように今回の点火時期遅角量θ0が設定される。

続いて、上記ステップ１９２で設定された点火時期遅角量θ0とベース点火時期とに基づいて、目標点火時期θが算出される（ステップ１９４）。そして、その目標点火時期θが実現されるように制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ１９６）。

次いで、現在のターボ発電電力Pt、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeおよび燃料噴射量tauがそれぞれ取得される（ステップ１９８，２００，２０２，２０４）。なお、ステップ２０２の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５２と同様である。

続いて、システムの燃料消費率SFCが算出される（ステップ２０６）。このステップ２０６の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５６と同様である。

次いで、上記ステップ２０６で算出されたシステムの燃料消費率SFCが今回のエンジン回転数NeおよびエンジントルクTeの下で最小であるか否かが判定される（ステップ２０８）。その結果、今回算出された燃料消費率SFCが最小でないと判定された場合には、上記ステップ１９２以下の処理が再度実行される。これに対し、上記ステップ２０８で、今回算出された燃料消費率SFCが最小であると判定された場合には、今回の条件（エンジン回転数Ne、エンジントルクTe、点火時期遅角量θ0）が最適であるものとしてＥＣＵ７０に記憶される（ステップ２１０）。

以上説明したような図１４に示す学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、各エンジン回転数およびエンジントルク毎に点火時期遅角量の最適値を取得することができ、前述した図１２に相当するマップを自動的に生成することができる。そのようなマップが生成された後は、実施の形態４と同様に、前述した図１３に示すルーチンの処理を実行すればよい。

本実施形態によれば、ターボ発電時の点火時期遅角量の最適値を予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。

また、ターボ発電時の点火時期遅角量の最適値マップを学習によって生成するので、高精度なマップが得られる。すなわち、予め用意されたマップであると、エンジン１０の個体差や経時変化の影響により、実際の最適点との間にズレが生ずる場合があるが、本実施形態の場合には、そのようなズレが生ずることがない。このため、ターボ発電時の点火時期遅角量をより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態６．
次に、図１５乃至図１７を参照して、本発明の実施の形態６について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図１７に示すルーチンの処理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６の特徴］
エンジン１０では、燃料噴射量を通常時より増量する制御（以下「燃料増量制御」と称する）が実行される場合がある。燃料増量制御は、高負荷時等に触媒３６の温度が上昇し過ぎるのを防止して触媒３６を保護する場合や、急加速時等にエンジン１０の出力を更に増大させる場合に実行される。

本実施形態では、ターボ発電の実行中は、燃料増量制御時、燃料増量幅を小さくして、燃料を減少させ、ターボ発電非実行時と比べてリーン寄りの空燃比A/Fで燃焼させることとした。これにより、燃料消費量を低減することができるので、システムの総合効率を更に向上することができる。

なお、ターボ発電の実行中は、タービン２４によって排気エネルギーが多量に回収されるので、タービン出口温度T6、つまり触媒３６に流入する排気ガスの温度が通常時より低くなる。このため、燃料増量制御時の燃料を減少させても、触媒３６の温度が上昇し過ぎることはない。また、ターボ発電の実行中は、ターボ発電電力で駆動されるＨＶモータ７８によるアシストがあるため、燃料増量制御時の燃料を減少させても、十分な加速性能が得られる。このため、ターボ発電の実行中は、燃料増量制御時の燃料を減少させても、問題はない。

以下、ターボ発電実行中における燃料増量幅の減縮量を「燃料減少量」と称する。図１５は、各エンジン回転数およびエンジントルクにおける燃料減少量の最適値tau0を表す図である。ここで、燃料減少量の最適値tau0とは、システムの燃料消費率を最小とするような燃料減少量のことである。

図１５に示すように、ターボ発電実行中の燃料減少量を段々に多くしていくと、上述した理由により、システムの燃料消費率は低下していく。しかしながら、燃料減少量が大きくなり過ぎると、エンジントルクの低下により、あるところから、システムの燃料消費率は上昇に転じる。つまり、システムの燃料消費率を最小とするような燃料減少量の最適値tau0が存在する。そして、その燃料減少量の最適値tau0は、エンジン回転数やエンジントルクに応じて異なる。

図１６は、上述した図１５に示すデータから抽出される、燃料減少量の最適値tau0を定めたマップである。図１６に示すマップでは、ターボ発電許可領域内が更に複数の領域に区画され、各区画毎に燃料減少量の最適値tau0が定められている。本実施形態では、予め実験等に基づいて図１５に示すようなデータを取得しておき、そのデータに基づいて図１６に示すマップが作成され、ＥＣＵ７０に記憶されているものとする。そして、本実施形態では、ターボ発電の実行時、図１６に示すマップに基づいて、燃料減少量がエンジン回転数やエンジントルクに応じた最適な大きさとなるように制御することとした。

［実施の形態６における具体的処理］
図１７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図１７に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ２２０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ２２２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ２２４）。このステップ２２４では、図１６に示すマップに基づいて、現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ２２４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、更に図１６に示すマップが参照され、燃料減少量の最適値tau0が算出される（ステップ２２６）。次いで、その燃料減少量最適値tau0に基づいて、目標燃料噴射量tauが算出される（ステップ２２８）。そして、その目標燃料噴射量tauが実現されるように燃料インジェクタ１８を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ２３０）。

これ以降の処理は、前述した実施の形態と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ２３２）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ２３４）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ２３６）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ２３８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電を実行する場合、燃料増量制御時の燃料を減少させるとともに、エンジン回転数およびエンジントルク（負荷）に応じて、燃料減少量をシステムの燃料消費率が最小となるような最適な量に制御することができる。このため、燃費性能を更に向上することができる。

なお、上述した実施の形態６においては、ＥＣＵ７０が、燃料増量制御を実行することにより前記第７の発明における「燃料増量手段」が、上記ステップ２２４〜２２８の処理を実行することにより前記第７の発明における「増量幅減縮手段」が実現されている。

実施の形態７．
次に、図１８を参照して、本発明の実施の形態７について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、前述した図１７に示すルーチンおよび後述する図１８に示すルーチンの処理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７の特徴］
前述した実施の形態６では、各エンジン回転数およびエンジントルク毎に燃料減少量の最適値を定めたマップ（図１６）を予め実験データ等から求めてＥＣＵ７０に記憶することとしている。これに対し、本実施形態では、このマップを車両走行中に学習することで生成することとした。すなわち、本実施形態では、ターボ発電を実行する場合、燃料減少量を変えながら、燃料噴射量に基づいてシステムの燃料消費率を算出することにより、システムの燃料消費率が最小となる燃料減少量を探索し、ＥＣＵ７０に記憶する。このような学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、図１６に相当するマップを自動的に生成することができる。

［実施の形態７における具体的処理］
図１８は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図１８に示すルーチンによれば、まず、エンジン１０の現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ２４０）。その結果、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ２４０でエンジン１０がターボ発電許可領域内にあると判別された場合には、次に、ターボ発電時の燃料減少量の最適値を探索するため、ターボ発電時の燃料減少量tau0を適当な値に設定する（ステップ２４２）。例えば、燃料減少量を徐々に大きくしながら最適値を探索する場合には、このステップ２４２では、前回の設定値よりも所定の刻み幅だけ大きくなるように今回の燃料減少量tau0が設定される。

続いて、上記ステップ２４２で設定された燃料減少量tau0に基づいて、目標燃料噴射量tauが算出される（ステップ２４４）。そして、その目標燃料噴射量tauが実現されるように燃料インジェクタ１８を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ２４６）。

次いで、現在のターボ発電電力Pt、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeおよび燃料噴射量tauがそれぞれ取得される（ステップ２４８，２５０，２５２，２５４）。なお、ステップ２５２の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５２と同様である。

続いて、システムの燃料消費率SFCが算出される（ステップ２５６）。このステップ２５６の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５６と同様である。

次いで、上記ステップ２５６で算出されたシステムの燃料消費率SFCが今回のエンジン回転数NeおよびエンジントルクTeの下で最小であるか否かが判定される（ステップ２５８）。その結果、今回算出された燃料消費率SFCが最小でないと判定された場合には、上記ステップ２４２以下の処理が再度実行される。これに対し、上記ステップ２５８で、今回算出された燃料消費率SFCが最小であると判定された場合には、今回の条件（エンジン回転数Ne、エンジントルクTe、燃料減少量tau0）が最適であるものとしてＥＣＵ７０に記憶される（ステップ２６０）。

以上説明したような図１８に示す学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、各エンジン回転数およびエンジントルク毎に燃料減少量の最適値を取得することができ、前述した図１６に相当するマップを自動的に生成することができる。そのようなマップが生成された後は、実施の形態６と同様に、前述した図１７に示すルーチンの処理を実行すればよい。

本実施形態によれば、ターボ発電時の燃料減少量の最適値を予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。

また、ターボ発電時の燃料減少量の最適値マップを学習によって生成するので、高精度なマップが得られる。すなわち、予め用意されたマップであると、エンジン１０の個体差や経時変化の影響により、実際の最適点との間にズレが生ずる場合があるが、本実施形態の場合には、そのようなズレが生ずることがない。このため、ターボ発電時の燃料減少量をより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態８．
次に、図１９乃至図２１を参照して、本発明の実施の形態８について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図２１に示すルーチンの処理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８の特徴］
本実施形態のシステムは、前述したように、ウェイストゲート弁３４を備えている。ウェイストゲート弁３４の開度（以下「ウェイストゲート開度」と称する）を大きくするほど、排気バイパス通路３２へ流れる排気ガス量が多くなるので、タービン２４の仕事量は少なくなる。逆に、ウェイストゲート開度を小さくするほど、タービン２４の仕事量は多くなる。

本実施形態では、ターボ発電の実行中は、ウェイストゲート開度をターボ発電非実行時の開度（ベース開度）に比して小さくすることにより、タービン２４の仕事量を増大させて、ターボ回転数を上昇させることとした。これにより、ターボ発電電力を増大させることができるので、システムの総合効率を更に向上することができる。以下、ターボ発電実行時における、ウェイストゲート弁３４のベース開度に対する閉じ量を「ウェイストゲート閉じ量」と称する。

図１９は、各エンジン回転数およびエンジントルクにおけるウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0を表す図である。ここで、ウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0とは、システムの燃料消費率を最小とするようなウェイストゲート閉じ量のことである。

図１９に示すように、ターボ発電実行中のウェイストゲート閉じ量をベースの閉じ量と比べて段々に大きく、上述した理由により、システムの燃料消費率は低下していく。しかしながら、ウェイストゲート閉じ量が大きくなり過ぎると、背圧が過大となり、エンジントルクが低下するので、あるところから、システムの燃料消費率は上昇に転じる。つまり、システムの燃料消費率を最小とするようなウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0が存在する。そして、そのウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0は、エンジン回転数やエンジントルクに応じて異なる。

図２０は、上述した図１９に示すデータから抽出される、ウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0を定めたマップである。図２０に示すマップでは、ターボ発電許可領域内が更に複数の領域に区画され、各区画毎にウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0が定められている。本実施形態では、予め実験等に基づいて図１９に示すようなデータを取得しておき、そのデータに基づいて図２０に示すマップが作成され、ＥＣＵ７０に記憶されているものとする。そして、本実施形態では、ターボ発電の実行時、図２０に示すマップに基づいて、ウェイストゲート閉じ量がエンジン回転数やエンジントルクに応じた最適な大きさとなるように制御することとした。

［実施の形態８における具体的処理］
図２１は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図２１に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ２７０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ２７２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ２７４）。このステップ２７４では、図２０に示すマップに基づいて、現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ２７４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、更に図２０に示すマップが参照され、ウェイストゲート閉じ量の最適値WGV0が算出される（ステップ２７６）。次いで、そのウェイストゲート閉じ量最適値WGV0とベース開度とに基づいて、目標ウェイストゲート開度WGVが算出される（ステップ２７８）。そして、その目標ウェイストゲート開度WGVが実現されるようにウェイストゲート弁３４を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ２８０）。

これ以降の処理は、前述した実施の形態と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ２８２）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ２８４）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ２８６）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ２８８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電を実行する場合、ウェイストゲート弁３４をベース開度より閉じるとともに、エンジン回転数およびエンジントルク（負荷）に応じて、ウェイストゲート閉じ量をシステムの燃料消費率が最小となるような最適な量に制御することができる。このため、燃費性能を更に向上することができる。

なお、上述した実施の形態８においては、ターボ発電実行時にウェイストゲート開度をベース開度より閉じる場合について説明したが、タービン２４の入口面積を可変とする可変ノズルを備えたシステムにおいては、その可変ノズルの開度をターボ発電実行時にベース開度より閉じるようにしてもよい。可変ノズルを閉じると、タービン２４に流入する排気ガスの流速が増大してターボ回転数を上昇させることができるので、上述した実施の形態８と同様の効果が得られる。

実施の形態９．
次に、図２２を参照して、本発明の実施の形態９について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、前述した図２１に示すルーチンおよび後述する図２２に示すルーチンの処理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９の特徴］
前述した実施の形態８では、各エンジン回転数およびエンジントルク毎にウェイストゲート閉じ量の最適値を定めたマップ（図２０）を予め実験データ等から求めてＥＣＵ７０に記憶することとしている。これに対し、本実施形態では、このマップを車両走行中に学習することで生成することとした。すなわち、本実施形態では、ターボ発電を実行する場合、ウェイストゲート閉じ量を変えながら、燃料噴射量に基づいてシステムの燃料消費率を算出することにより、システムの燃料消費率が最小となるウェイストゲート閉じ量を探索し、ＥＣＵ７０に記憶する。このような学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、図２０に相当するマップを自動的に生成することができる。

［実施の形態９における具体的処理］
図２２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図２２に示すルーチンによれば、まず、エンジン１０の現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ２９０）。その結果、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ２９０でエンジン１０がターボ発電許可領域内にあると判別された場合には、次に、ターボ発電時のウェイストゲート閉じ量の最適値を探索するため、ターボ発電時のウェイストゲート閉じ量WGV0を適当な値に設定する（ステップ２９２）。例えば、ウェイストゲート閉じ量を徐々に大きくしながら最適値を探索する場合には、このステップ２９２では、前回の設定値よりも所定の刻み幅だけ大きくなるように今回のウェイストゲート閉じ量WGV0が設定される。

続いて、上記ステップ２９２で設定されたウェイストゲート閉じ量WGV0に基づいて、目標ウェイストゲート開度WGVが算出される（ステップ２９４）。そして、その目標ウェイストゲート開度WGVが実現されるようにウェイストゲート弁３４を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ２９６）。

次いで、現在のターボ発電電力Pt、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeおよび燃料噴射量tauがそれぞれ取得される（ステップ２９８，３００，３０２，３０４）。なお、ステップ３０２の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５２と同様である。

続いて、システムの燃料消費率SFCが算出される（ステップ３０６）。このステップ３０６の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５６と同様である。

次いで、上記ステップ３０６で算出されたシステムの燃料消費率SFCが今回のエンジン回転数NeおよびエンジントルクTeの下で最小であるか否かが判定される（ステップ３０８）。その結果、今回算出された燃料消費率SFCが最小でないと判定された場合には、上記ステップ２９２以下の処理が再度実行される。これに対し、上記ステップ３０８で、今回算出された燃料消費率SFCが最小であると判定された場合には、今回の条件（エンジン回転数Ne、エンジントルクTe、ウェイストゲート閉じ量WGV0）が最適であるものとしてＥＣＵ７０に記憶される（ステップ３１０）。

以上説明したような図２２に示す学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、各エンジン回転数およびエンジントルク毎にウェイストゲート閉じ量の最適値を取得することができ、前述した図２０に相当するマップを自動的に生成することができる。そのようなマップが生成された後は、実施の形態８と同様に、前述した図２１に示すルーチンの処理を実行すればよい。

本実施形態によれば、ターボ発電時のウェイストゲート閉じ量の最適値を予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。

また、ターボ発電時のウェイストゲート閉じ量の最適値マップを学習によって生成するので、高精度なマップが得られる。すなわち、予め用意されたマップであると、エンジン１０の個体差や経時変化の影響により、実際の最適点との間にズレが生ずる場合があるが、本実施形態の場合には、そのようなズレが生ずることがない。このため、ターボ発電時のウェイストゲート閉じ量をより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態１０．
次に、図２３乃至図２５を参照して、本発明の実施の形態１０について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態のシステムは、排気弁開き時期を可変とする可変動弁装置を備えているものとする。この可変動弁装置は、作用角一定のままで排気弁開き時期を可変とするものでも、排気弁開き時期の変化に伴って作用角を変化させるものでもよい。あるいは、任意の時期に排気弁１６を開閉可能な電磁駆動弁でもよい。これらの機構は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

本実施形態のシステムは、上記の点以外は、前述した図１に示すシステムと同様である。本実施形態は、そのようなシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図２５に示すルーチンの処理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１０の特徴］
本実施形態では、ターボ発電を実行する場合に、排気弁開き時期をベースの開き時期よりも進角することとした。排気弁開き時期を進角すると、排気ガス温度（排気エネルギー）が上昇するので、タービン２４の回収仕事が大きくなり、ターボ発電電力を増大させることができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

図２３は、各エンジン回転数およびエンジントルクにおける排気弁開き時期進角量の最適値を表す図である。ここで、排気弁開き時期進角量の最適値とは、システムの燃料消費率を最小とするような排気弁開き時期進角量のことである。

図２３に示すように、ターボ発電を実行する場合、排気弁開き時期をベースの開き時期（図２３の横軸原点）から段々に進角していくと、上述した理由により、システムの燃料消費率は低下していく。しかしながら、排気弁開き時期進角量が大きくなり過ぎると、ピストン１２が膨張行程で受け取る仕事が減少してエンジントルクが低下するので、あるところから、システムの燃料消費率は上昇に転じる。つまり、システムの燃料消費率を最小とするような排気弁開き時期進角量の最適値が存在する。そして、その排気弁開き時期進角量の最適値は、エンジン回転数やエンジントルクに応じて異なる。

図２４は、上述した図２３に示すデータから抽出される、排気弁開き時期進角量の最適値を定めたマップである。図２４に示すマップでは、ターボ発電許可領域内が更に複数の領域に区画され、各区画毎に排気弁開き時期進角量の最適値が定められている。本実施形態では、予め実験等に基づいて図２３に示すようなデータを取得しておき、そのデータに基づいて図２４に示すマップが作成され、ＥＣＵ７０に記憶されているものとする。そして、本実施形態では、ターボ発電の実行時、図２４に示すマップに基づいて、排気弁開き時期進角量がエンジン回転数やエンジントルクに応じた最適な大きさとなるように制御することとした。

［実施の形態１０における具体的処理］
図２５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図２５に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ３２０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ３２２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ３２４）。このステップ３２４では、図２４に示すマップに基づいて、現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ３２４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、更に図２４に示すマップが参照され、排気弁開き時期進角量の最適値EXO0が算出される（ステップ３２６）。次いで、その排気弁開き時期進角量最適値EXO0とベースの開き時期とに基づいて、目標排気弁開き時期EXOが算出される（ステップ３２８）。そして、その目標排気弁開き時期EXOが実現されるように排気弁１６の作動を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ３３０）。

これ以降の処理は、前述した実施の形態と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ３３２）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ３３４）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ３３６）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ３３８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電を実行する場合、排気弁開き時期を進角することによりターボ発電電力を増大させるとともに、エンジン回転数およびエンジントルク（負荷）に応じて、排気弁開き時期進角量の大きさをシステムの燃料消費率が最小となるような最適な大きさに制御することができる。このため、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態１１．
次に、図２６を参照して、本発明の実施の形態１１について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、前述した図２５に示すルーチンおよび後述する図２６に示すルーチンの処理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１１の特徴］
前述した実施の形態１０では、各エンジン回転数およびエンジントルク毎に排気弁開き時期進角量の最適値を定めたマップ（図２４）を予め実験データ等から求めてＥＣＵ７０に記憶することとしている。これに対し、本実施形態では、このマップを車両走行中に学習することで生成することとした。すなわち、本実施形態では、ターボ発電を実行する場合、排気弁開き時期進角量を変えながら、燃料噴射量に基づいてシステムの燃料消費率を算出することにより、システムの燃料消費率が最小となる排気弁開き時期進角量を探索し、ＥＣＵ７０に記憶する。このような学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、図２４に相当するマップを自動的に生成することができる。

［実施の形態１１における具体的処理］
図２６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図２６に示すルーチンによれば、まず、エンジン１０の現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ３４０）。その結果、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ３４０でエンジン１０がターボ発電許可領域内にあると判別された場合には、次に、ターボ発電時の排気弁開き時期進角量の最適値を探索するため、排気弁開き時期進角量EXO0を適当な値に設定する（ステップ３４２）。例えば、排気弁開き時期進角量を徐々に大きくしながら最適値を探索する場合には、このステップ３４２では、前回の設定値よりも所定の刻み幅だけ大きくなるように今回の排気弁開き時期進角量EXO0が設定される。

続いて、上記ステップ３４２で設定された排気弁開き時期進角量EXO0とベースの開き時期とに基づいて、目標排気弁開き時期EXOが算出される（ステップ３４４）。そして、その目標排気弁開き時期EXOが実現されるように可変動弁装置を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ３４６）。

次いで、現在のターボ発電電力Pt、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeおよび燃料噴射量tauがそれぞれ取得される（ステップ３４８，３５０，３５２，３５４）。なお、ステップ３５２の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５２と同様である。

続いて、システムの燃料消費率SFCが算出される（ステップ３５６）。このステップ３５６の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５６と同様である。

次いで、上記ステップ３５６で算出されたシステムの燃料消費率SFCが今回のエンジン回転数NeおよびエンジントルクTeの下で最小であるか否かが判定される（ステップ３５８）。その結果、今回算出された燃料消費率SFCが最小でないと判定された場合には、上記ステップ３４２以下の処理が再度実行される。これに対し、上記ステップ３５８で、今回算出された燃料消費率SFCが最小であると判定された場合には、今回の条件（エンジン回転数Ne、エンジントルクTe、排気弁開き時期進角量EXO0）が最適であるものとしてＥＣＵ７０に記憶される（ステップ３６０）。

以上説明したような図２６に示す学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、各エンジン回転数およびエンジントルク毎に排気弁開き時期進角量の最適値を取得することができ、前述した図２４に相当するマップを自動的に生成することができる。そのようなマップが生成された後は、実施の形態１０と同様に、前述した図２５に示すルーチンの処理を実行すればよい。

本実施形態によれば、ターボ発電時の排気弁開き時期進角量の最適値を予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。

また、ターボ発電時の排気弁開き時期進角量の最適値マップを学習によって生成するので、高精度なマップが得られる。すなわち、予め用意されたマップであると、エンジン１０の個体差や経時変化の影響により、実際の最適点との間にズレが生ずる場合があるが、本実施形態の場合には、そのようなズレが生ずることがない。このため、ターボ発電時の排気弁開き時期進角量をより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態１２．
次に、図２７乃至図２９を参照して、本発明の実施の形態１２について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態のシステムは、吸気弁１４と排気弁１６とが共に開いているバルブオーバーラップ期間の長さ（以下「バルブオーバーラップ量」と称する）を可変とする可変動弁装置を備えているものとする。すなわち、この可変動弁装置は、排気弁閉じ時期と吸気弁開き時期との少なくとも一方を可変とするものである。バルブオーバーラップ量を可変とする可変動弁装置は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

本実施形態のシステムは、上記の点以外は、前述した図１に示すシステムと同様である。本実施形態は、そのようなシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図２９に示すルーチンの処理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１２の特徴］
本実施形態では、ターボ発電を実行する場合に、バルブオーバーラップ量をベースの量より大きくすることとした。バルブオーバーラップ量を大きくすると、掃気される空気量（吸気ポートから排気ポートへ流れる空気量）が増大し、タービン２４への流入ガス量が増大するので、ターボ回転数が上昇し、ターボ発電電力を増大させることができる。このため、システムの総合効率を更に向上することができる。

以下、ベースのバルブオーバーラップ量に対するターボ発電時のバルブオーバーラップ量の増加量を「バルブオーバーラップ増加量」と称する。図２７は、各エンジン回転数およびエンジントルクにおけるバルブオーバーラップ増加量の最適値OL0を表す図である。ここで、バルブオーバーラップ増加量の最適値OL0とは、システムの燃料消費率を最小とするようなバルブオーバーラップ増加量のことである。

図２７に示すように、ターボ発電を実行する場合、バルブオーバーラップ量をベースの量（図２７の横軸原点）から段々に進角していくと、上述した理由により、システムの燃料消費率は低下していく。しかしながら、バルブオーバーラップ増加量が大きくなり過ぎると、エンジントルクが低下するので、あるところから、システムの燃料消費率は上昇に転じる。つまり、システムの燃料消費率を最小とするようなバルブオーバーラップ増加量の最適値OL0が存在する。そして、そのバルブオーバーラップ増加量の最適値OL0は、エンジン回転数やエンジントルクに応じて異なる。

図２８は、上述した図２７に示すデータから抽出される、バルブオーバーラップ増加量の最適値OL0を定めたマップである。図２８に示すマップでは、ターボ発電許可領域内が更に複数の領域に区画され、各区画毎にバルブオーバーラップ増加量の最適値OL0が定められている。本実施形態では、予め実験等に基づいて図２７に示すようなデータを取得しておき、そのデータに基づいて図２８に示すマップが作成され、ＥＣＵ７０に記憶されているものとする。そして、本実施形態では、ターボ発電の実行時、図２８に示すマップに基づいて、バルブオーバーラップ増加量がエンジン回転数やエンジントルクに応じた最適な大きさとなるように制御することとした。

［実施の形態１２における具体的処理］
図２９は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図２９に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ３７０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ３７２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ３７４）。このステップ３７４では、図２８に示すマップに基づいて、現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ３７４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、更に図２８に示すマップが参照され、バルブオーバーラップ増加量の最適値OL0が算出される（ステップ３７６）。次いで、そのバルブオーバーラップ増加量最適値OL0に基づいて、目標バルブオーバーラップOLが算出される（ステップ３７８）。そして、その目標バルブオーバーラップOLが実現されるように可変動弁装置の作動を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ３８０）。

これ以降の処理は、前述した実施の形態と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ３８２）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ３８４）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ３８６）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ３８８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電を実行する場合、バルブオーバーラップ量を増大することによりターボ発電電力を増大させるとともに、エンジン回転数およびエンジントルク（負荷）に応じて、バルブオーバーラップ増加量の大きさをシステムの燃料消費率が最小となるような最適な大きさに制御することができる。このため、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態１３．
次に、図３０を参照して、本発明の実施の形態１３について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、前述した図２９に示すルーチンおよび後述する図３０に示すルーチンの処理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１３の特徴］
前述した実施の形態１２では、各エンジン回転数およびエンジントルク毎にバルブオーバーラップ増加量の最適値を定めたマップ（図２８）を予め実験データ等から求めてＥＣＵ７０に記憶することとしている。これに対し、本実施形態では、このマップを車両走行中に学習することで生成することとした。すなわち、本実施形態では、ターボ発電を実行する場合、バルブオーバーラップ増加量を変えながら、燃料噴射量に基づいてシステムの燃料消費率を算出することにより、システムの燃料消費率が最小となるバルブオーバーラップ増加量を探索し、ＥＣＵ７０に記憶する。このような学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、図２８に相当するマップを自動的に生成することができる。

［実施の形態１３における具体的処理］
図３０は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図３０に示すルーチンによれば、まず、エンジン１０の現在の運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが判別される（ステップ３９０）。その結果、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ３９０でエンジン１０がターボ発電許可領域内にあると判別された場合には、次に、ターボ発電時のバルブオーバーラップ増加量の最適値を探索するため、バルブオーバーラップ増加量OL0を適当な値に設定する（ステップ３９２）。例えば、バルブオーバーラップ増加量を徐々に大きくしながら最適値を探索する場合には、このステップ３９２では、前回の設定値よりも所定の刻み幅だけ大きくなるように今回のバルブオーバーラップ増加量OL0が設定される。

続いて、上記ステップ３９２で設定されたバルブオーバーラップ増加量OL0に基づいて、目標バルブオーバーラップOLが算出される（ステップ３９４）。そして、その目標バルブオーバーラップOLが実現されるように可変動弁装置を制御しつつ、ターボ発電が実行される（ステップ３９６）。

次いで、現在のターボ発電電力Pt、エンジン回転数Ne、エンジントルクTeおよび燃料噴射量tauがそれぞれ取得される（ステップ３９８，４００，４０２，４０４）。なお、ステップ４０２の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５２と同様である。

続いて、システムの燃料消費率SFCが算出される（ステップ４０６）。このステップ４０６の処理は、前述した実施の形態３のステップ１５６と同様である。

次いで、上記ステップ４０６で算出されたシステムの燃料消費率SFCが今回のエンジン回転数NeおよびエンジントルクTeの下で最小であるか否かが判定される（ステップ４０８）。その結果、今回算出された燃料消費率SFCが最小でないと判定された場合には、上記ステップ３９２以下の処理が再度実行される。これに対し、上記ステップ４０８で、今回算出された燃料消費率SFCが最小であると判定された場合には、今回の条件（エンジン回転数Ne、エンジントルクTe、バルブオーバーラップ増加量OL0）が最適であるものとしてＥＣＵ７０に記憶される（ステップ４１０）。

以上説明したような図３０に示す学習処理を各エンジン回転数およびエンジントルク毎に行うことにより、各エンジン回転数およびエンジントルク毎にバルブオーバーラップ増加量の最適値を取得することができ、前述した図２８に相当するマップを自動的に生成することができる。そのようなマップが生成された後は、実施の形態１２と同様に、前述した図２９に示すルーチンの処理を実行すればよい。

本実施形態によれば、ターボ発電時のバルブオーバーラップ増加量の最適値を予め実験等により求める必要がないので、システムの開発期間を短縮することができる。

また、ターボ発電時のバルブオーバーラップ増加量の最適値マップを学習によって生成するので、高精度なマップが得られる。すなわち、予め用意されたマップであると、エンジン１０の個体差や経時変化の影響により、実際の最適点との間にズレが生ずる場合があるが、本実施形態の場合には、そのようなズレが生ずることがない。このため、ターボ発電時のバルブオーバーラップ増加量をより高い精度で真の最適値に制御することができ、燃費性能を更に向上することができる。

実施の形態１４．
次に、図３１を参照して、本発明の実施の形態１４について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図３１に示すルーチンの処理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１４の特徴］
ターボ発電を実行すると、タービン２４で排気エネルギーが多く回収されるので、タービン出口温度T6が低下し、触媒３６に流入する排気ガスの温度が低下する。このため、触媒３６の温度が十分上昇していないときにターボ発電を行うと、触媒暖機時間が長く掛かることがある。そこで、本実施形態では、触媒３６の温度が十分に高くなるまでは、ターボ発電を禁止することとした。

［実施の形態１４における具体的処理］
図３１は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、図４に示すルーチンに対し、ステップ１０４と１０６との間にステップ４２０および４２２が追加されていること以外は同じである。

すなわち、図３１に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ１００）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ１０２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが所定のマップに基づいて判別される（ステップ１０４）。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１０４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、次に、触媒３６の温度（床温）が取得される（ステップ４２０）。触媒３６の温度を取得する方法は、特に限定されず、例えば、次のような方法が挙げられる。
１．触媒３６に温度センサを設け、直接に測定する。
２．触媒３６の入口に設けた温度センサで測定される排気ガス温度と、空燃比A/Fから求められる触媒３６の反応発熱量とから、触媒３６の推定温度を算出する。
３．触媒３６の入口の排気ガス温度推定値をエンジン１０の運転状態から算出し、その推定値と、空燃比A/Fから求められる触媒３６の反応発熱量とから、触媒３６の推定温度を算出する。

続いて、上記ステップ４２０で取得された触媒３６の温度が所定温度（例えば４００℃）より高いか否かが判別される（ステップ４２２）。その結果、触媒３６の温度が上記所定温度より高かった場合には、触媒３６は十分に暖機されていると判断できる。そこで、この場合には、ターボ発電が実行される（ステップ１０６）。

ターボ発電を実行する場合の処理は、前述した実施の形態１と同様である。すなわち、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ１０８）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ１１０）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ１１２）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ１１４）。

これに対し、上記ステップ４２２で、触媒３６の温度が上記所定温度以下であった場合、つまり触媒３６が十分に暖機されていない場合には、ターボ発電を実行することなく、そのまま今回のルーチンの実行が終了される。つまり、ターボ発電の実行が禁止される。

以上説明したように、本実施形態によれば、触媒３６の温度が十分に高くなるまではターボ発電の実行を禁止することにより、触媒３６に流入する排気ガスの温度を高く保つことができる。このため、触媒３６を早期に暖機することができ、エミッション低減が図れる。また、触媒３６が一旦暖機された後でも、軽負荷運転が続いたような場合には、触媒３６の温度が再び低下することがあるが、図３１に示すルーチンによれば、そのような場合にも、ターボ発電の実行を禁止することができる。このため、触媒３６の温度を再び迅速に暖機することができ、エミッション悪化を防止することができる。

また、上述した実施の形態１４においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ４２０の処理を実行することにより前記第１２の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ４２２の処理を実行することにより前記第１２の発明における「発電禁止手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態１５．
次に、図３２を参照して、本発明の実施の形態１５について説明するが、上述した各実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、前述した図１に示すシステムを用いて、ＥＣＵ７０に、後述する図３２に示すルーチンの処理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１５の特徴］
本実施形態では、ターボ発電許可領域に入ったときにＨＶジェネレータ７６の発電（以下「ジェネレータ発電」と称する）が実行されている場合には、ターボ発電を優先させ、ターボ発電電力分だけ、ＨＶジェネレータ７６での発電電力（以下「ジェネレータ発電電力」と称する）を減少させることとした。

ＨＶジェネレータ７６は、エンジン１０の出力を利用して発電しているので、ジェネレータ発電の実行中はシステムの総合効率が低下する。これに対し、本実施形態によれば、本来捨てられるはずの排気ガスのエネルギーをターボ発電電力として回収し、その分だけジェネレータ発電電力を減少させることができるので、システムの総合効率を更に向上することができる。

［実施の形態１５における具体的処理］
図３２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。図３２に示すルーチンによれば、まず、現在のエンジン回転数Neが取得され（ステップ４３０）、更に現在の要求エンジントルクTeが算出される（ステップ４３２）。

続いて、上記エンジン回転数Neおよび要求エンジントルクTeによって規定される運転状態がターボ発電許可領域内にあるか否かが所定のマップに基づいて判別される（ステップ４３４）。そして、ターボ発電許可領域外であると判別された場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。

一方、上記ステップ４３４で、ターボ発電領域内にあると判別された場合には、次に、ジェネレータ発電が実行中であるか否かが判別される（ステップ４３６）。その結果、ジェネレータ発電が実行されていなかった場合には、以下、前述した実施の形態１と同様の処理が実行される。すなわち、ターボ発電が実行されるとともに（ステップ４３８）、ターボ発電電力Ptが取得され（ステップ４４０）、そのターボ発電電力Ptに基づいてＨＶモータ７８のトルクTmが算出される（ステップ４４２）。そして、ＨＶモータ７８の力行運転が実行される（ステップ４４４）。また、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ４４６）。

これに対し、上記ステップ４３６で、ジェネレータ発電が実行中であった場合には、まず、ジェネレータ発電電力が取得される（ステップ４４８）。次いで、ターボ発電が実行されるとともに（ステップ４５０）、ターボ発電電力Ptが取得される（ステップ４５２）。

続いて、補正ジェネレータ発電電力が算出される（ステップ４５４）。この補正ジェネレータ発電電力は、上記ステップ４４８で取得されたジェネレータ発電電力から上記ステップ４５２で取得されたターボ発電電力Ptを差し引いた値として算出される。そして、この算出された補正ジェネレータ発電電力となるようにジェネレータ発電電力を制御した上でジェネレータ発電が続行される（ステップ４５６）。

続いて、ハイブリッドシステムの軸トルクにトルク段差が生じないように、エンジントルクが修正される（ステップ４５８）。このステップ４５８では、まず、ターボ発電の実行に起因するエンジントルク低下分が算出される。次いで、ジェネレータ発電電力の減少によるジェネレータ駆動トルクの低下に伴うエンジントルク余剰分が算出される。そして、上記エンジントルク低下分と上記エンジントルク余剰分との差し引きにより必要なエンジントルク補正量が算出され、そのエンジントルク補正量が実現されるように、燃料インジェクタ１８からの燃料噴射量やスロットル弁５０の開度が補正される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ターボ発電許可領域に入ったときにジェネレータ発電実行中であった場合には、ターボ発電を優先させ、ターボ発電電力分だけ、ジェネレータ発電電力を減少させることができる。このため、ＨＶジェネレータ７６の駆動に消費されるトルクを低減することができるので、システムの総合効率を更に向上することができる。

また、上述した実施の形態１５においては、ＨＶジェネレータ７６が前記第１３の発明における「発電機」に相当している。また、ＥＣＵ７０が、上記ステップ４３６〜４５６の処理を実行することにより前記第１３および第１４の発明における「優先手段」が実現されている。

なお、上述した実施の形態１５では、図１に示すようなハイブリッド車両のシステムの場合について説明したが、前記第１３および第１４の発明は、通常車両において、ターボ発電許可領域に入ったときに発電機（オルタネータ）が発電実行中であった場合にも適用することが可能である。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 １２０°通電制御の場合の電気角を示す図である。 正弦波通電制御の場合の電気角を示す図である。 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。 ターボ発電許可領域とターボ発電不許可領域とを定めたマップである。 ターボ発電電力の最適値を表す図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 ターボ発電許可領域およびターボ発電電力の最適値を定めたマップである。 ターボ発電電力の最適値を学習する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 点火時期遅角量の最適値を表す図である。 点火時期遅角量の最適値を定めたマップである。 本発明の実施の形態４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５において実行されるルーチンのフローチャートである。 燃料減少量の最適値を表す図である。 燃料減少量の最適値を定めたマップである。 本発明の実施の形態６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７において実行されるルーチンのフローチャートである。 ウェイストゲート閉じ量の最適値を表す図である。 ウェイストゲート閉じ量の最適値を定めたマップである。 本発明の実施の形態８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９において実行されるルーチンのフローチャートである。 排気弁開き時期進角量の最適値を表す図である。 排気弁開き時期進角量の最適値を定めたマップである。 本発明の実施の形態１０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１１において実行されるルーチンのフローチャートである。 バルブオーバーラップ増加量の最適値を表す図である。 バルブオーバーラップ増加量の最適値を定めたマップである。 本発明の実施の形態１２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１３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１４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１５において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
１４ 吸気弁
１６ 排気弁
１８ 燃料インジェクタ
２２ モータアシストターボ過給機
２４ タービン
２６ コンプレッサ
２８ モータ
３２ 排気バイパス通路
３４ ウェイストゲート弁
５４ 吸気温度センサ
５６ 吸気管圧力センサ
６０ クランク角センサ
７０ ＥＣＵ
７６ ＨＶジェネレータ
７８ ＨＶモータ

Claims (15)

1. 内燃機関の排気ガスにより作動するタービンと、
   前記内燃機関の軸トルクをアシストする電動機と、
   前記タービンにより駆動されることで発電可能な回転電機と、
   前記回転電機により発電された回生電力を前記電動機に供給する場合に、前記回転電機の発電量と、前記回生電力による前記電動機のトルク増分とに基づいて、機関トルクを制御する機関トルク制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関システム。
2. 前記機関トルク制御手段は、
   前記回転電機の発電に起因する機関トルクの低下分を補正する低下分補正手段と、
   前記回生電力による前記電動機のトルク増分に起因する機関トルクの余剰分を補正する余剰分補正手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関システム。
3. 前記回転電機の発電実行時に、前記内燃機関と前記電動機との合計出力に対する燃料消費率が最小となるように、前記回転電機または前記内燃機関の所定の制御パラメータを機関回転数および機関負荷に応じて設定するパラメータ設定手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関システム。
4. 内燃機関の排気ガスにより作動するタービンと、
   前記タービンにより駆動されることで発電可能な回転電機と、
   前記回転電機の発電実行時に、機関出力と、前記回転電機により発電された回生電力との合計に対する燃料消費率が最小となるように、前記回転電機または前記内燃機関の所定の制御パラメータを機関回転数および機関負荷に応じて設定するパラメータ設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関システム。
5. 前記制御パラメータは、前記回転電機の発電量であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関システム。
6. 前記制御パラメータは、前記内燃機関の点火時期であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関システム。
7. 排気浄化触媒の保護および／または前記内燃機関の高出力化が必要な場合に燃料噴射量を増量する燃料増量手段と、
   前記回転電機の発電実行時に、発電非実行時に比して、前記燃料増量手段の燃料増量幅を小さくする増量幅減縮手段と、
   を備え、
   前記制御パラメータは、前記増量幅減縮手段による燃料減少量であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関システム。
8. 前記内燃機関の排気ガスの一部を、前記タービンをバイパスして通過させるウェイストゲート弁、および／または、前記タービンの入口面積を可変とする可変ノズルを備え、
   前記制御パラメータは、前記ウェイストゲート弁および／または前記可変ノズルの閉じ量であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関システム。
9. 前記内燃機関の排気弁開き時期を可変とする排気可変動弁機構を備え、
   前記制御パラメータは、前記排気弁開き時期であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関システム。
10. 前記内燃機関の排気弁と吸気弁とのバルブオーバーラップ量を可変とする可変動弁機構を備え、
    前記制御パラメータは、前記バルブオーバーラップ量であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関システム。
11. 機関トルクを検出または推定するトルク取得手段と、
    前記機関トルクと燃料噴射量とに基づいて、前記燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
    前記燃料消費率算出手段の算出結果に基づいて、前記燃料消費率が最小となるような前記制御パラメータの値を各機関回転数および機関負荷毎に学習する学習手段と、
    を備えることを特徴とする請求項３乃至１０の何れか１項記載の内燃機関システム。
12. 排気浄化触媒の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
    前記触媒温度取得手段により取得された温度が所定値より低い場合には、前記回転電機の発電を禁止する発電禁止手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項記載の内燃機関システム。
13. 機関トルクの一部によって駆動可能な発電機と、
    前記回転電機による発電が許可された場合には、前記発電機による発電よりも前記回転電機による発電を優先して実行させる優先手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の内燃機関システム。
14. 前記優先手段は、前記回転電機による発電が許可されたときに、前記発電機による発電が実行されている場合には、前記回転電機の発電量の分だけ前記発電機の発電量を減少させることを特徴とする請求項１３記載の内燃機関システム。
15. 前記タービンと一体となって回転し、前記内燃機関に供給される吸入空気を圧縮するコンプレッサを備え、
    前記回転電機を電動機として作動させることにより前記コンプレッサによる過給をアシスト可能であることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項記載の内燃機関システム。

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