JP6672785B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

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Description

電動機で吸気を過給する電動式過給機と、排気ガスのエネルギをタービンで回収して吸気を過給する機械式過給機を備えるエンジンの制御装置に関する。
排気ガスのエネルギを利用して、燃焼室に導入される吸気を過給する機械式過給機を備えたエンジンが広く採用されている。
この種の機械式過給機はターボチャージャとも呼ばれ、エンジンの吸気通路の途中にコンプレッサを配置し、排気通路の途中にタービンを配置し、排気通路を流れる排気ガスでタービンを回転させることによりコンプレッサを作動させ、燃焼室への吸入空気量を増大させて、エンジンのトルクの向上を図っている。
また、近年は、排気ガスのエネルギを利用した過給機以外にも、コンプレッサを電動機で駆動するようにした電動式過給機が種々提案されている。電動式過給機は、エンジンの運転状態によらず、電力を供給することで任意に過給が出来るという利点がある（例えば、特許文献１参照）。
また、排気ガスのエネルギを利用する機械式過給機は、排気ガスの一部を分流させることにより、タービンへの流入量を調節するウェイストゲートバルブが採用される。タービンを通過する排気ガスの量をウェイストゲートバルブで調整することで、吸気の過給圧を制御することができる。
従来のウェイストゲートバルブは、過給圧を動力源とした空圧式アクチュエータにより制御されていたが、近年は、電動機で開閉制御するようにした電制式ウェイストゲートバルブも採用されている。ウェイストゲートバルブを電制式とすることで、過給圧が低い場合でも駆動でき、より緻密な制御が可能となっている。
ところで、電動式過給機を駆動させる場合、多くの電力を必要とする。このため、電動式過給機を駆動するための電力として、そのエンジンを搭載する車両が減速する際における回生電力を用いることが有効である。
回生発電量を増大させる例として、例えば、特許文献２に記載の技術がある。
この技術では、車両が減速する際における回生発電量に応じて、ウェイストゲートバルブの作動を制御している。具体的には、車両の減速状態で且つ蓄電池の充電量が少なく、発電用の回転電機であるオルタネータにて回生発電が行われると、ウェイストゲートバルブを開状態に設定することでタービンに導入される排気ガスの流量を減少させ、燃焼室から排気通路へ排出される排気ガスの圧力、すなわち、排圧を低減することができる。
排圧の低減に伴って、ポンピングロスを低減することができるので、エンジンの回転抵抗によるエンジンブレーキの制動力を低減し、車両の持っている運動エネルギを、効率的に回生発電に活用することを可能としている。
特開２００５−１６３６７４号公報 特開２０１４−１６９６４６号公報
一般に、電動式過給機を駆動すると相当な電力を消費する。その駆動電力として回生発電を活用するとしても、その供給電力量には制限がある。このため、電動式過給機の駆動開始からある程度の時間が経過すると、その過給源を、電動式過給機から機械式過給機へと移行していく必要がある。
このとき、電動式過給機と機械式過給機とでは対応できる運転領域が異なるので、過給源の移行時には、運転領域に応じてそれぞれの過給機の性能を最大限発揮できる制御が求められる。
しかし、どの段階でどの程度の過給圧を、電動式過給機から機械式過給機へと移行させることが、それぞれの過給機の性能を最大限発揮できる制御であるかについては、いずれの文献にも開示されていない。
そこで、この発明の課題は、吸気を過給する過給源を、電動式過給機と機械式過給機との間で移行させるに際し、それぞれの過給機の性能を最大限発揮することである。
上記の課題を解決するために、この発明は、エンジンの回転によって発電する回転電機と、前記回転電機によって発電された電力を蓄える蓄電池と、吸気通路に配置され前記蓄電池の電力によって燃焼室への吸気を過給する電動式コンプレッサを備えた電動式過給機と、排気通路に配置され前記排気通路内の排気ガスによって駆動される排気タービンと前記吸気通路に配置され燃焼室への吸気を過給する機械式コンプレッサとを備えた機械式過給機と、前記蓄電池の残充電量を検出する残充電量検出手段と、前記蓄電池の残充電量に応じて前記電動式過給機による過給圧と前記機械式過給機による過給圧との割合を調整する過給制御手段とを備えるエンジンの制御装置。
このとき、前記排気通路における前記排気タービンの上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路を開閉する排気バイパスバルブを備え、前記過給制御手段は、前記排気バイパスバルブの開度を前記蓄電池の残充電量に応じて制御する構成を採用することができる。
また、前記過給制御手段は、前記排気バイパスバルブの開度を吸気の目標過給圧と前記電動式過給機による過給圧との差に基づいて決定する構成を採用することができる。
これらの各構成において、前記過給制御手段は、前記電動式過給機の駆動中に前記蓄電池の残充電量が所定充電量未満となった際に前記電動式過給機による過給圧を減少させ前記機械式過給機による過給圧を上昇させる過渡制御を行う構成を採用することができる。
これらの各構成において、エンジンの回転速度とエンジンの負荷とを制御する運転状態制御手段を備え、前記運転状態制御手段は、前記電動式過給機による過給圧と前記機械式過給機による過給圧との割合が変化する際に、エンジンの出力が変化しない等出力曲線を基準にエンジンの回転速度とエンジンの負荷とを制御する構成を採用することができる。
ここで、前記運転状態制御手段を備えたエンジンの制御装置を搭載した車両であって、シフトレバーが自動シフトポジションにある際に無段階に変速する無段自動変速モード又は段階的に変速する有段自動変速モードを備えた変速装置を備え、前記運転状態制御手段は、エンジンの回転速度とエンジンの負荷が等出力曲線に沿って変化するにつれて前記変速装置の変速を制御する車両を採用することができる。
この発明によれば、蓄電池の残充電量に応じて電動式過給機による過給圧と機械式過給機による過給圧との割合を調整するようにしたので、電動式過給機の過給中は蓄電池の残充電量を監視し、蓄電池の電力を枯渇させない範囲で電動式過給機による最大限の過給を行うとともに、蓄電池の残充電量が少ない際には電動式過給機から機械式過給機へと効率よく移行して、それぞれの過給機の性能を最大限発揮できる制御が可能である。
この発明の実施形態を示すエンジンの制御装置の模式図である。 この発明のエンジンの制御を示すフローチャートである。 この発明のエンジンの制御を示すフローチャートである。 この発明のエンジンの始動時を示すグラフ図である。
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態のエンジンの制御装置Ｅを概念的に示す模式図である。
この実施形態のエンジン１は自動車用４サイクルガソリンエンジンである。エンジン１の構成は、図１に示すように、内部に燃焼室を有する気筒２内に吸気を送り込む吸気ポート３、その吸気ポート３に通じる吸気通路４、排気ポート１３から引き出された排気通路１４、吸気ポート３又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射装置等を備えている。吸気ポート３及び排気ポート１３は、それぞれバルブによって開閉される。
この実施形態では４つの気筒を備えた４気筒エンジンを想定しているが、気筒の数に関わらずこの発明を適用可能である。
燃焼室へ通じる吸気通路４には、燃焼室への接続部である吸気ポート３から上流側に向かって、吸気ポート３への流路面積を調節するスロットルバルブ５、吸気通路４を流れる吸気を冷却する吸気冷却装置（インタークーラ）６、機械式過給機（ターボチャージャ）１０の機械式コンプレッサ１１が、さらに上流側の吸気通路４には、流路面積を調節する第二スロットルバルブ７、エアクリーナ（図示せず）等が設けられる。
排気通路１４には、燃焼室への接続部である排気ポート１３から下流側に向かって、機械式過給機１０のタービン１２、排気中の未燃炭化水素（ＨＣ）等を除去する触媒等を備えた排気浄化部１５、消音器１６等が設けられる。
機械式過給機１０は、図１に示すように、吸気通路４に配置され燃焼室へ導入される吸気を過給する機械式コンプレッサ１１と、排気通路１４に配置される排気タービン１２とで構成される。排気通路１４を流れる排気ガスによって排気タービン１２が回転すると、その回転が吸気通路４の機械式コンプレッサ１１に伝達される。機械式コンプレッサ１１の回転によって、吸気通路４内を流れる吸気に過給が行われる。
また、排気通路１４における排気タービン１２の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路４１と、その排気バイパス通路４１を開閉する排気バイパスバルブ４２とを備えた排気バイパス装置４０、いわゆるウェイストゲートバルブ装置が設けられている。排気バイパスバルブ４２を開放すれば、排気タービン１２側に流れている排気ガスの一部が排気バイパス通路４１側に分流され、排気タービン１２に加わる排気エネルギが低減される。
この実施形態では、排気バイパスバルブ４２は電動機で開閉制御される電制式ウェイストゲートバルブとなっている。
さらに、吸気通路４の途中には、電動式過給機３０が配置されている。電動式過給機３０は、吸気通路４に配置され燃焼室への吸気を過給する電動式コンプレッサ３２を備える。電力を供給することにより電動式コンプレッサ３２を駆動すると、吸気通路４内を流れる吸気に過給が行われる
また、吸気通路４には、電動式コンプレッサ３２の上流側と下流側とを接続する吸気バイパス通路３３と、その吸気バイパス通路３３を開閉する吸気バイパスバルブ３４が設けられている。
排気バイパスバルブ４２や電動式コンプレッサ３２の駆動電力は、バッテリ６０から供給されるようになっている。ここでは、排気バイパスバルブ４２や電動式コンプレッサ３２に電力を供給するバッテリ６０を、エンジン１の他の部分やこのエンジン１を搭載する車両全般に電力を供給するバッテリと共通としている。ただし、排気バイパスバルブ４２や電動式コンプレッサ３２の駆動電力を供給するバッテリは、エンジン１や車両全体に電力を供給するバッテリとは別に設けることもできる。
排気通路１４の排気タービン１２の下流側と、吸気通路１１の機械式コンプレッサ１１と第二スロットルバルブ７との中途部分は、排気ガス再循環装置２０を構成する排気還流通路２１によって連通している。排気還流通路２１を介して、燃焼室から排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路４の機械式コンプレッサ１１及び電動式コンプレッサ３２の上流側に還流する。この排気還流通路２１には排気還流バルブ２２が設けられている。排気還流バルブ２２の開閉と第二スロットルバルブ７の開閉に伴う吸気通路４内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路４内の吸気に合流する。
このエンジン１を搭載する車両は、エンジンを制御するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０を備える。
電子制御ユニット５０は、吸気ポート３又は燃焼室内に設けた燃料噴射装置（図示せず）による燃料噴射や、過給圧の制御、スロットルバルブ５や第二スロットルバルブ７の開度の制御、排気ガス再循環装置２０の制御、その他、エンジンの制御に必要な指令を行う。
また、電子制御ユニット５０は、電動式過給機３０と機械式過給機１０とを制御する過給制御手段５２、吸気バイパスバルブ３４を制御する吸気バイパス装置制御手段５３、排気バイパス装置４０の排気バイパスバルブ４２を制御する排気バイパス装置制御手段５４等を備える。過給制御手段５２は、電動式過給機３０と機械式過給機１０のそれぞれの過給を制御するとともに、それに必要な吸気バイパスバルブ３４や排気バイパスバルブ４２の動作を、吸気バイパス装置制御手段５３と排気バイパス装置制御手段５４に指令する。
また、図１に示すように、吸気通路４には、燃料タンクで発生した蒸発燃料をキャニスタ等において一時的に蓄え、それをスロットルバルブ５の下流側に導入するパージ装置ａが設けられている。また、エンジン１の内部に漏出した未燃焼ガスを主成分とするブローバイガスを、吸気ポート３に還流させるブローバイガス還流装置ｂ、第二スロットルバルブ７の上流側に開口してクランクケース内の圧力を逃がすためのブリーザ装置ｅ等が設けられている。これらの装置も、電子制御ユニット５０が制御する。
さらに、吸気通路４には、エンジン１の制御に必要な情報を取得するセンサ装置として、スロットルバルブ５の下流側の圧力センサｃ、スロットルバルブ５の上流側の圧力センサｄ、吸気通路４内を流れる空気の量を検出するエアーフローセンサｆ等が設けられている。
排気通路１４には、エンジン１の制御に必要な情報を取得するセンサ装置として、排気ガスの温度を検出する排気温度センサｇが設けられている。
また、エンジン１には、シリンダブロック等を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサｉ、エンジン１のクランクシャフトの回転速度を検出する回転速度センサｊが設けられる。また、このエンジン１を搭載する車両の車体（図示せず）には、アクセルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサｋ、車両の速度を検出する車速センサｌ等が設けられている。
これらの各種センサ類の情報は、ケーブルを通じて電子制御ユニット５０が取得できるようになっている。
電子制御ユニット５０は、通常の運転状態ではアクセル開度センサｋからの信号により、アクセルの踏み込み量に応じた開度となるようにスロットルバルブ５の開閉を制御する。車速センサｌは、車両の車速を検出でき、その情報に基づいて、電子制御ユニット５０は、その車両が加速中であるか、減速中であるか、停止中であるか等を判別することができる。
エンジン１には、エンジン１の回転によって発電を行う回転電機７０が備えられている。この実施形態では、発電用の回転電機７０としてオルタネータ（以下、オルタネータ７０と称する。）を採用している。
オルタネータ７０は、エンジン１のクランクシャフトとベルト等を介して接続されている。また、オルタネータ７０は、電力供給用のケーブルを介して、電力を蓄電するバッテリ（蓄電池）６０と電気的に接続されている。オルタネータ７０は、クランクシャフトの回転によって駆動されることで発電し、車両の前照灯やその他の電装部品や、エンジン１の制御に必要な装置、バッテリ６０に電力を供給する。また、オルタネータ７０による発電量は、電子制御ユニット５０によって制御される。
また、電子制御ユニット５０は、バッテリ６０の残充電量を検出する残充電量検出手段５１を備える。過給制御手段５２は、バッテリ６０の残充電量に応じて電動式過給機３０による過給圧と機械式過給機１０による過給圧との割合を調整する機能を有する。
機械式過給機１０の過給圧は、排気バイパスバルブ４２の開度によって制御され、排気バイパスバルブ４２を閉じると機械式過給機１０が排気ガスから回収するエネルギが増大して過給圧が上昇する。しかし、その反面、排気行程のポンプ損失が増大し、熱効率が低下する、このため、排気バイパスバルブ４２は出来る限り開放することが望まれる。すなわち、電動式過給機３０が過給する場合、排気バイパスバルブ４２は出来るだけ開いた状態で目標の過給圧が得られるように制御する。これにより、排気ポンプロスが低減され、燃費の良い運転が可能である。
一方、電動式過給機３０を駆動するための電力は、バッテリ６０によって供給される。バッテリ６０には、通常の運転時において、エンジン１のクランクシャフトの回転によるオルタネータ７０の発電によって充電が行われる。また、車両の減速中等においても、エンジン１のクランクシャフトの回転を用いたオルタネータ７０の回生発電によって電力が蓄えられている。しかし、電動式過給機３０の消費電力は大きいので、回生発電を活用したとしても、バッテリ６０からの供給電力量には限界がある。
このため、電動式過給機３０による過給中は残充電量検出手段５１がバッテリ６０の残充電量を監視し、過給制御手段５２は、その残充電量に基づいて、バッテリ６０の残充電量が枯渇して電動式過給機３０が停止に至る前に、電動式過給機３０を徐々に停止するよう制御する。同時に、排気バイパスバルブ４２を徐々に閉じる方向に調整して機械式過給機１０の過給仕事を増加させることで、一定の空気量を燃焼室に供給し、出力変動を抑制する制御を行う。なお、電動式過給機３０による過給が開始されるのに伴って、過給制御手段５２は、吸気バイパスバルブ３４を閉じる制御も行う。
以下、このエンジン１の電動式過給機３０から機械式過給機１０への過渡制御を、図２及び図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、図２の制御の例について説明する。ステップＳ１により、電動式過給機３０から機械式過給機１０への過渡制御を開始する。
ステップＳ２において、電動式過給機３０の駆動中であるかどうかが判別される。この判別は、過給制御手段５２の指令内容に基づいて電子制御ユニット５０が行うことができる。電動式過給機３０の駆動中でなければ過渡制御の対象ではないのでステップＳ１４へ移行し制御を終了する。電動式過給機３０の駆動中であれば、ステップＳ３へ移行する。
ステップＳ３では、バッテリ６０の残充電量を検出する。ステップＳ４において、残充電量が予め決められた所定充電量以上である場合は、当面はこのまま電動式過給機３０の駆動を継続しても問題ないので、ステップＳ２へ戻る。残充電量が予め決められた所定充電量未満である場合は、ステップＳ５へ移行し、電動式過給機３０から機械式過給機１０へと過給を移行させるための具体的処理を行う。
ステップＳ５では、残充電量に基づいて排気バイパスバルブ４２の開度を決定する。この開度は、予めバッテリ６０に決められた所定充電量や最低確保充電量から、現状での残充電量を減算することで得られる充電量差に基づいて決定され、その開度の決定により、排気バイパスバルブ４２の開度は徐々に小さくされていく。
例えば、電動式過給機３０の駆動により電力が消費され、残充電量が所定充電量未満となれば、排気バイパスバルブ４２の開度を全開状態から僅かに閉じた状態に設定される。このときの開度は、所定充電量から現状での残充電量を減算することで得られる充電量差に基づいて決定される。例えば、充電量差が大きければ排気バイパスバルブ４２の開度を小さく、充電量差が小さければ排気バイパスバルブ４２の開度は大きく設定されるよう、予め充電量差と開度とが決められている。また、予め決められている排気バイパスバルブ４２の開度は、残充電量が最低確保充電量を下回れば、機械式過給機１０のみによる吸気圧が目標過給圧となるように設定される。
ステップＳ６において、排気バイパスバルブ４２の開度の減少により、機械式過給機１０による過給が開始されるので、これに合わせてステップＳ７では、機械式過給機１０による過給圧増大に応じて、吸気の目標過給圧が変化しないように電動式過給機３０の過給圧を減少させるべく、その電動式過給機３０による新たな過給圧を決定する。例えば、電動式過給機３０による過給圧を、目標過給圧と機械式過給機１０による過給圧との差と設定することができる。
ステップＳ８では、電動式過給機３０の出力を落とす制御が行われ、電動式過給機３０による新たな過給圧が設定される。
ステップＳ９では、バッテリ６０の残充電量を再度検出する。ステップＳ１０において、残充電量が予め決められた最低確保充電量以上である場合は、さらに電動式過給機３０による過給圧の減少を進めるため、ステップＳ５へ戻り同様の制御を繰り返す。残充電量が最低確保充電量未満となっている場合は、ステップＳ１１、Ｓ１２へ移行し、排気バイパスバルブ４２の開度を調整し、機械式過給機１０による吸気圧が目標過給圧に至るように制御されれば、これに合わせてステップＳ１３では、電動式過給機３０の駆動を停止し、ステップＳ１４で過渡制御を終了する。
つぎに、図３の制御の例について説明する。ステップＳ２１により、電動式過給機３０から機械式過給機１０への過渡制御を開始する。制御の基本的な流れは図２の制御とも共通する部分が多いので、その差異点を中心に説明する。
ステップＳ２２において、電動式過給機３０の駆動中であるかどうかが判別される。電動式過給機３０の駆動中でなければ過渡制御の対象ではないのでステップＳ３５へ移行し制御を終了する。電動式過給機３０の駆動中であれば、ステップＳ２３へ移行する。
ステップＳ２３では、バッテリ６０の残充電量を検出する。ステップＳ２４において、残充電量が予め決められた所定充電量以上である場合は、当面はこのまま電動式過給機３０の駆動を継続しても問題ないので、ステップＳ２２へ戻る。残充電量が予め決められた所定充電量未満である場合は、ステップＳ２５へ移行し、電動式過給機３０から機械式過給機１０へと過給を移行させるための具体的処理を行う。
ステップＳ２５では、残充電量に基づいて電動式過給機３０による過給圧を決定する。この過給圧は、予めバッテリ６０に決められた所定充電量や最低確保充電量から、現状での残充電量を減算することで得られる充電量差に基づいて決定され、その過給圧の決定により、電動式過給機３０の出力は徐々に低減されていく。
例えば、電動式過給機３０の駆動により電力が消費され、残充電量が所定充電量未満となれば、電動式過給機３０の出力が少し抑えられ、その電動式過給機３０による過給圧がやや低減された状態に設定される。このときの電動式過給機３０による過給圧及びそれに対応する出力は、所定充電量から現状での残充電量を減算することで得られる充電量差に基づいて決定される。例えば、充電量差が大きければ（残充電量が所定充電量を大きく下回っていれば）電動式過給機３０による過給圧は小さく、充電量差が小さければ（残充電量が所定充電量を下回る量が少なければ）電動式過給機３０による過給圧は大きく設定されるよう、予め充電量差と電動式過給機３０による過給圧とが決められている。また、電動式過給機３０による過給圧は、残充電量が最低確保充電量を下回ればゼロ、すなわち、駆動が停止状態となるように設定されている。
ステップＳ２６において、電動式過給機３０の出力減により電動式過給機３０による過給圧の低減が開始されるので、これに合わせてステップＳ２７では、電動式過給機３０による過給圧低減に応じて、吸気の目標過給圧が変化しないように機械式過給機１０の過給圧を増大させるべく、その機械式過給機１０による新たな過給圧を決定する。例えば、機械式過給機１０による過給圧を、目標過給圧と電動式過給機３０による過給圧との差と設定することができる。
ステップＳ２８では、機械式過給機１０による新たな過給圧に基づいて、排気バイパスバルブ４２の開度が決定される。ステップＳ２９では、その決定された開度に基づき、排気バイパスバルブ４２の開度を小さくする制御が行われ、機械式過給機１０による新たな過給圧が設定される。
ステップＳ３０では、バッテリ６０の残充電量を再度検出する。ステップＳ３１において、残充電量が予め決められた最低確保充電量以上である場合は、さらに電動式過給機３０による過給圧の減少を進めるため、ステップＳ２５へ戻り同様の制御を繰り返す。残充電量が最低確保充電量未満となっている場合は、ステップＳ３２へ移行し電動式過給機３０の駆動を停止する。電動式過給機３０の駆動の停止に合わせて、ステップＳ３３、Ｓ３４では、排気バイパスバルブ４２の開度を調整し、機械式過給機１０による吸気圧が目標過給圧に至るように制御されれば、ステップＳ３４で過渡制御を終了する。
ここで、このエンジンの制御装置Ｅを搭載する車両の制御について説明する。
この車両は、上記構成からなるエンジンの制御装置Ｅに加え、エンジン１の回転速度とエンジンの負荷とを制御する運転状態制御手段５５を備えている。
運転状態制御手段５５は、エンジン１の制御に必要な情報を取得する各種センサ装置、例えば、圧力センサｃ・ｄ、エアーフローセンサｆ、排気温度センサｇ、水温センサｉ、回転速度センサｊ、アクセル開度センサｋ、車速センサｌ等からの情報に基づいて、また、運転者からの加速要求、制動要求、その他各種入力に基づいて、制御に必要な指令を対応する装置に発信する。
また、この車両は、ベルトやチェーン、その他、歯車以外の動力伝達部材を介して変速比を連続的に変化させることができる変速機構を備えている。この変速機構として、たとえな、無段変速機や、連続可変トランスミッション（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等を採用することができる。
これらの変速機構は、運転者が操作するシフトレバーが自動シフトポジションにある際に、無段階に変速する無段自動変速モードを備えている。変速機構は、運転者からの入力信号に基づいて、又は、運転状態に基づいて自動的に運転状態制御手段５５によって制御される。
特に、過渡制御において、運転状態制御手段５５は、電動式過給機３０による過給圧と機械式過給機１０による過給圧との割合が変化する際に、エンジン１の出力が急激に変化することによる走行中の急激な速度の変化、乗り心地の変化、運転者が感じる走行間隔上の違和感の発生を抑える制御を行う。
具体的には、図４のグラフに示すように、エンジン回転速度とエンジントルクとの関係において、電動過給機３０の方が機械式過給機１０よりも効率的に過給できる運転領域Ａ、電動過給機３０と機械式過給機１０の両方を併用できる運転領域Ｂ、機械式過給機１０のみが過給できる運転領域Ｃが存在する。
いま、エンジン１は、運転領域Ａ内の点Ｐにおいて、電動式過給機３０のみによる過給が行われているとする。その後、バッテリ６０の残充電量に基づく上記過渡制御に移行した場合、電動過給機３０による過給圧が減少し、機械式過給機１０による過給圧が増加するにつれて、エンジン１は、図中の等出力曲線（等馬力曲線）に沿って、図中の矢印の方向へ点Ｐから点Ｑへとエンジンの出力が変化しないように制御が行われる。すなわち、急激な速度の変化、乗り心地の変化、違和感を発生させることなく、電動過給機３０から機械式過給機１０へと移行できるよう、エンジンの回転速度とエンジンの負荷とが制御される。
ここでエンジンの回転速度とエンジン１の負荷は、図中の等出力曲線上を移動するように制御されることが望ましいが、その等出力曲線に沿って移動している限りにおいて、等出力曲線を大きく外れない程度、すなわち、急激な速度の変化、乗り心地の変化、違和感を発生させない程度の多少のずれは許容される。
ここで、運転状態制御手段５５は、エンジン１の回転速度とエンジン１の負荷が等出力曲線に沿って変化するにつれて、変速装置の変速比を徐々に低速側へ低くしていく制御を行う。変速機構は、変速比を連続的に変化させることができるので、この変化の最中に運転者が感じる違和感もそれほど大きくないと考えられる。
なお、ここでは、車両が備える変速機構として、運転者が操作するシフトレバーが自動シフトポジションにある際に無段階に変速する無段自動変速モードとしたが、これを、シフトレバーが自動シフトポジションにある際に段階的に変速する有段自動変速モードを備えた変速装置においても、この過渡制御を採用することができる。このとき、有段自動変速モードの各変速段は、設定された等出力曲線上に位置しているか、その等出力曲線にできるだけ近い所に設定されていることが望ましい。
上記の実施形態は、電動式過給機３０から機械式過給機１０への過渡制御を例に、この発明を説明したが、このエンジンの制御装置Ｅ及びそれを搭載した車両においては、バッテリ６０の残充電量を検出する残充電量検出手段５１と、バッテリ６０の残充電量に応じて電動式過給機３０による過給圧と機械式過給機１０による過給圧との割合を調整する過給制御手段５２とを用いて、種々の制御が可能である。
例えば、バッテリ６０の残充電量が所定充電量を一旦下回った後、充電により充電量が回復して所定充電量以上となった場合等において、電動式過給機３０による過給圧を増加させ機械式過給機１０による過給圧を減少させるような運転状況においても適用できる。すなわち、充電量の回復に応じて、電動式過給機３０による過給圧を増加させ機械式過給機１０による過給圧を減少させるとともに、変速機構を、図４中の当出力曲線に沿って矢印と反対方向に移動するように制御することができる。
この実施形態では、排気バイパス装置４０、すなわち、ウェイストゲートバルブ装置を電制式とすることで、過給圧が低い場合でも駆動でき、より緻密な制御を可能としているが、ウェイストゲートバルブ装置は、空圧式アクチュエータにより制御してもよい。このとき、バキュームポンプを用いた負圧式とすることが望ましい。
この実施形態のエンジン１は自動車用４サイクルガソリンエンジンとしたが、この実施形態には限定されず、他の形式のガソリンエンジンの他、ディーゼルエンジンでもこの発明を適用できる。
１ エンジン
２ 気筒
３ 吸気ポート
４ 吸気通路
５ スロットルバルブ
６ 吸気冷却装置（インタークーラ）
７ 第二スロットルバルブ
１０ 機械式過給機
１１ 機械式コンプレッサ
１２ 排気タービン
１３ 排気ポート
１４ 排気通路
１５ 排気浄化部
１６ 消音器
２０ 排気還流装置
２１ 排気還流通路
２２ 排気還流バルブ
３０ 電動式過給機
３２ 電動式コンプレッサ
３３ 吸気バイパス通路
３４ 吸気バイパスバルブ
４０ 排気バイパス装置
４１ 排気バイパス通路
４２ 排気バイパスバルブ
５０ 電子制御ユニット
５１ 残充電量検出手段
５２ 過給制御手段
５３ 吸気バイパス装置制御手段
５４ 排気バイパス装置制御手段
５５ 運転状態制御手段

Claims (4)

  1. エンジンの回転によって発電する回転電機と、
    前記回転電機によって発電された電力を蓄える蓄電池と、
    吸気通路に配置され前記蓄電池の電力によって燃焼室への吸気を過給する電動式コンプレッサを備えた電動式過給機と、
    排気通路に配置され前記排気通路内の排気ガスによって駆動される排気タービンと前記吸気通路に配置され燃焼室への吸気を過給する機械式コンプレッサとを備えた機械式過給機と、
    前記蓄電池の残充電量を検出する残充電量検出手段と、
    前記蓄電池の残充電量に応じて前記電動式過給機による過給圧と前記機械式過給機による過給圧との割合を調整する過給制御手段と、
    前記排気通路における前記排気タービンの上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路を開閉する排気バイパスバルブと、
    を備え、
    前記過給制御手段は、前記排気バイパスバルブの開度を吸気の目標過給圧と前記電動式過給機による過給圧との差に基づいて決定するエンジンの制御装置。
  2. 前記過給制御手段は、前記電動式過給機の駆動中に前記蓄電池の残充電量が所定充電量未満となった際に前記電動式過給機による過給圧を減少させ前記機械式過給機による過給圧を上昇させる過渡制御を行う
    請求項１に記載のエンジンの制御装置。
  3. エンジンの回転速度とエンジンの負荷とを制御する運転状態制御手段を備え、
    前記運転状態制御手段は、前記電動式過給機による過給圧と前記機械式過給機による過給圧との割合が変化する際に、エンジンの出力が変化しない等出力曲線を基準にエンジンの回転速度とエンジンの負荷とを制御する
    請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
  4. 請求項３に記載のエンジンの制御装置を搭載した車両であって、
    シフトレバーが自動シフトポジションにある際に無段階に変速する無段自動変速モード又は段階的に変速する有段自動変速モードを備えた変速装置を備え、
    前記運転状態制御手段は、エンジンの回転速度とエンジンの負荷が等出力曲線に沿って変化するにつれて前記変速装置の変速を制御する車両。
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