内燃机的控制装置的制作方法

本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及适当地作为对如下的内燃机进行控制的装置的内燃机的控制装置，在该内燃机中，涡轮增压器的涡轮压缩机和电动压缩机并列地配置在进气通路中。

背景技术：

在专利文献1中，公开有具有在内燃机的进气通路中并列地配置的涡轮增压器和电动压缩机的增压系统。该增压系统构成为，在内燃机的实际进气流量不足时，使电动压缩机以为了补偿实际进气流量和目标进气流量之差所需要的转速工作。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2007-077854号公报

专利文献2：日本特开2008-190412号公报

专利文献3：日本特开2010-048225号公报

专利文献4：日本特开2004-278430号公报

在实际进气流量和目标进气流量之差被确认的状况下，如专利文献1中记载的技术那样，总是利用电动压缩机对与该差相当的空气流量进行辅助，在这种情况下，存在如下担忧：即便能够提高发动机转矩的响应性(车辆的加速响应性)，也会导致电力消耗增多。

另一方面，若在接收到作出了转矩增大要求而打开了节气门时涡轮压缩机的转速为低转速的状态，则起因于伴随着节气门的打开的进气流量的增加而有可能使得涡轮压缩机的压力比(＝出口压力/入口压力)不足1。若涡轮压缩机的压力比不足1，则涡轮压缩机作为进气通路中的节流装置发挥作用，在进气通过涡轮压缩机时会产生压力损失。在这种状态下，若为了抑制电力消耗而想要进行不利用电动压缩机而依赖于涡轮压缩机的转矩增大，则存在下述那样的问题。即，随着打开了节气门，向内燃机的气缸供给的空气的流量减少与上述压力损失相当的量。其结果是，为了达到所要求的发动机转矩所需要的时间延长。

技术实现要素：

本发明是为了应对上述那样的课题而作出的，其目的之一在于提供一种内燃机的控制装置，在涡轮增压器的涡轮压缩机和电动压缩机并列地配置在进气通路中的内燃机中，在作出了提高发动机转矩的转矩增大要求的情况下，可以谋求抑制电动压缩机的电力消耗并提高发动机转矩的响应性。

用于解决课题的方案

本发明的内燃机的控制装置是对内燃机进行控制的控制装置，该内燃机具有：第一进气通路，所述第一进气通路供将被吸入到气缸的进气流动；排气通路，所述排气通路供来自所述气缸的排气流动；涡轮增压器，所述涡轮增压器具有配置在所述排气通路中的涡轮机、以及配置在所述第一进气通路中的涡轮压缩机；第二进气通路，所述第二进气通路与所述第一进气通路中的、所述涡轮压缩机的下游侧的部位连接；电动压缩机，所述电动压缩机配置在所述第二进气通路中，由电动机驱动；以及节气门，所述节气门对所述第一进气通路进行开闭，所述内燃机的控制装置具有节气门控制机构、预测机构、以及空气流量控制机构。在作出了提高发动机转矩的转矩增大要求的情况下，节气门控制机构打开所述节气门。预测机构对在由所述节气门控制机构打开了所述节气门的情况下所述涡轮压缩机的出口压力与入口压力的压力比是否不足1进行预测。空气流量控制机构构成为，在由所述预测机构预测为所述压力比不足1的情况下，所述空气流量控制机构进行使用所述电动压缩机从所述第二进气通路向所述第一进气通路供给空气的空气供给动作，并且，在由所述预测机构预测为所述压力比不会不足1的情况下，所述空气流量控制机构不进行所述空气供给动作。

所述空气流量控制机构也可以构成为，在由所述预测机构预测为所述压力比不足1的情况下，所述空气流量控制机构进行所述空气供给动作，以使所述空气供给动作开始时的所述压力比与不进行所述空气供给动作的情况下的所述压力比相比接近1。

执行所述空气供给动作时由所述电动压缩机供给的空气的流量优选为从第一空气流量减去第二空气流量而得到的空气流量。其中，所述第一空气流量是基于作出了所述转矩增大要求时的发动机转速和所述气缸的行程容积之积的空气流量，所述第二空气流量是在作出了所述转矩增大要求时的所述涡轮压缩机的转速下所述压力比为1时的所述涡轮压缩机的空气流量。

执行所述空气供给动作时由所述电动压缩机供给的空气的流量优选为从第一空气流量减去第二空气流量而得到的值以上的空气流量。其中，所述第一空气流量是基于作出了所述转矩增大要求时的发动机转速和所述气缸的行程容积之积的空气流量，所述第二空气流量是在作出了所述转矩增大要求时的所述涡轮压缩机的转速下所述压力比为1时的所述涡轮压缩机的空气流量。

执行所述空气供给动作时由所述电动压缩机供给的空气的流量优选为从第一空气流量减去第三空气流量而得到的值以下的空气流量。其中，所述第一空气流量是基于作出了所述转矩增大要求时的发动机转速和所述气缸的行程容积之积的空气流量，所述第三空气流量是在作出了所述转矩增大要求时的所述涡轮压缩机的转速下在所述涡轮压缩机产生喘振的最大空气流量。

所述预测机构也可以在第一空气流量比第二空气流量多的情况下，预测为在由所述节气门控制机构打开了所述节气门的情况下所述压力比不足1。其中，所述第一空气流量是基于作出了所述转矩增大要求时的发动机转速和所述气缸的行程容积之积的空气流量，所述第二空气流量是在作出了所述转矩增大要求时的所述涡轮压缩机的转速下所述压力比为1时的所述涡轮压缩机的空气流量。

所述转矩增大要求优选为以在所述内燃机的运转区域处于自然进气区域的状况下要求增压区域的发动机转矩为对象。所述空气供给动作优选为，在如下期间中进行所述空气供给动作，所述期间包括在伴随着所述转矩增大要求而增大发动机转矩时向所述气缸供给的进气的压力上升至大气压为止的期间中的至少一部分。

根据本发明，在作出了提高发动机转矩的转矩增大要求时，在预测为在由节气门控制机构打开了节气门时涡轮压缩机的压力比不足1的情况下，执行空气供给动作。根据如上所述被执行的空气供给动作，当在具有下述结构的内燃机中作出了上述预测时，可以抑制伴随着打开了节气门而引起的涡轮压缩机的通过空气流量的增加，在该内燃机中，在第一进气通路中配置涡轮压缩机，并且，在与第一进气通路中的、涡轮压缩机的下游侧的部位连接的第二进气通路中配置电动压缩机。由此，与不执行空气供给动作的情况相比，可以抑制发动机转矩增大过程中的涡轮压缩机的压力比降低到不足1的范围内。因此，可以抑制涡轮压缩机产生进气的压力损失。另外，在预测为即便随着转矩增大要求而打开了节气门、涡轮压缩机的压力比也不会不足1的情况下，不执行空气供给动作。因此，在该情况下，电力不会被电动压缩机消耗。如上所述，根据本发明，在作出了转矩增大要求的情况下，可以谋求抑制电动压缩机的电力消耗并提高发动机转矩的响应性。

附图说明

图1是用于概略地说明本发明的实施方式1的系统结构的图。

图2是表示涡轮压缩机的压力比与通过涡轮压缩机的空气的流量之间的关系的压缩机映射。

图3是表示作出了转矩增大要求时的发动机转矩的变化的时序图。

图4是用于说明在本发明的实施方式1中在转矩增大要求时被执行的控制的图。

图5是表示在本发明的实施方式1中在作出了转矩增大要求时被执行的控制的流程的流程图。

图6是表示确定了涡轮压缩机的压力比为1时的涡轮转速Nt与空气流量B0之间的关系的映射的趋势的图。

图7是表示确定了电动压缩机的压力比为1时的电动压缩机的转速Nec与辅助空气流量C之间的关系的映射的趋势的图。

图8是用于说明本发明的实施方式2中的空气供给动作的图。

图9是表示在本发明的实施方式2中在作出了转矩增大要求时被执行的控制的流程的流程图。

图10是表示电动压缩机的压缩机映射的图。

附图标记说明

10 内燃机

14a 第一进气通路

14b 第二进气通路

16 排气通路

22a 涡轮压缩机

22b 涡轮机

24 涡轮转速传感器

28a 电动压缩机

28b 电动机

30 蓄电池

32 开闭阀

34 节气门

38 排气旁通通路

40 废气旁通阀(WGV)

50 电子控制单元(ECU)

52 曲轴转角传感器

56 油门位置传感器

具体实施方式

实施方式1.

[实施方式1的系统结构]

图1是用于概略地说明本发明的实施方式1的系统结构的图。图1所示的内燃机10具有内燃机主体12。作为一例，内燃机10是4冲程直列四缸型的火花点火式发动机(例如，汽油发动机)，搭载于车辆，作为其动力装置。进气通路14以及排气通路16与内燃机主体12的各气缸连通。

进气通路14具有供将被吸入到内燃机的10的各气缸的空气流动的第一进气通路14a。在第一进气通路14a的入口附近设置有空气滤清器18。在空气滤清器18安装有：输出与在第一进气通路14a中流动的进气的流量(质量流量)相应的信号的空气流量计20、以及用于检测进气的温度的进气温度传感器21。

在比空气滤清器18靠下游侧的第一进气通路14a中，为了对进气进行增压而配置有涡轮增压器22的压缩机(以下，称为“涡轮压缩机”)22a。作为涡轮压缩机22a的一例，可以使用离心式的压缩机。涡轮增压器22将涡轮机22b配置在排气通路16中。涡轮压缩机22a经由连结轴22c与涡轮机22b一体地连结，由流到涡轮机22b的排气驱动而旋转。另外，在涡轮增压器22，安装有用于检测涡轮压缩机22a的转速(以下，也称为“涡轮转速”)Nt的涡轮转速传感器24。

在比涡轮压缩机22a靠下游侧的第一进气通路14a中配置有中间冷却器26，该中间冷却器26用于对由涡轮压缩机22a压缩了的或由涡轮压缩机22a和后述的电动压缩机28a双方压缩了的进气进行冷却。

进气通路14具有第二进气通路14b。第二进气通路14b将第一进气通路14a中的涡轮压缩机22a上游侧的部位和下游侧的部位连接。即，第二进气通路14b是绕过涡轮压缩机22a的进气通路。在第二进气通路14b中配置有电动增压器28的压缩机(以下，称为“电动压缩机”)28a。电动压缩机28a也采用离心式的压缩机作为一例。电动压缩机28a由电动机28b驱动。从蓄电池30向电动机28b供给电力。储存于蓄电池30的电力是利用省略图示的发电机(例如，交流发电机)发出的电力。根据电动增压器28，通过利用电动机28b驱动电动压缩机28a，可以对进气进行增压。

在比电动压缩机28a靠下游侧的第二进气通路14b中配置有开闭阀(例如，电磁阀)32，该开闭阀32构成为，在使电动压缩机28a工作时，将比电动压缩机28a靠下游侧的第二进气通路14b打开，在使电动压缩机28a不工作时，将比电动压缩机28a靠下游侧的第二进气通路14b关闭。另外，也可以代替开闭阀32而具有单向阀，该单向阀构成为允许空气通过第二进气通路14b朝向中间冷却器26侧流动而限制其相反方向的流动。

在比中间冷却器26靠下游侧的第一进气通路14a中配置有电子控制式的节气门34。节气门34根据油门开度而动作，与其开度相应地使进气的流量变化。比节气门34靠下游侧的第一进气通路14a作为进气歧管14c而构成，进气经由进气歧管14c被分配到各气缸。在进气歧管14c安装有进气压力传感器36，该进气压力传感器36对向各气缸供给的进气的压力(即，进气门(省略图示)的正上游的进气的压力，在此为进气歧管压力Pim)进行检测。

来自各气缸的排气由排气通路16的排气歧管16a集聚而向下游侧排出。绕过涡轮机22b的排气旁通通路38与排气通路16连接。在排气旁通通路38中，作为对排气旁通通路38进行开闭的旁通阀而配置有电子控制式的废气旁通阀(WGV)40。通过调节WGV40的开度，可以控制涡轮机22b回收的排气能量的量并控制涡轮压缩机22a的增压压力。

并且，作为控制内燃机10的控制装置，本实施方式的系统具有电子控制单元(ECU)50以及用于驱动下述的各种促动器的驱动电路(省略图示)等。ECU50至少具有输入输出接口、存储器以及运算处理装置(CPU)，进行图1所示的系统整体的控制。输入输出接口设置成用于从安装于内燃机10或安装于搭载该内燃机10的车辆的各种传感器取入传感器信号，并且，向内燃机10具有的各种促动器输出操作信号。在存储器中，存储有用于控制内燃机10的各种控制程序以及映射等。CPU从存储器读出控制程序等并执行，并且，基于取入的传感器信号而生成各种促动器的操作信号。

供ECU50取入信号的传感器，除上述空气流量计20、进气温度传感器21、涡轮转速传感器24以及进气压力传感器36之外，还包括用于取得曲轴的旋转位置以及发动机转速的曲轴转角传感器52等用于取得发动机运转状态的各种传感器。上述传感器还包括：检测蓄电池30的充电率(SOC：State Of Charge，充电状态)的SOC传感器54、以及用于对搭载内燃机10的车辆的加速踏板的踩踏量(油门开度)进行检测的油门位置传感器56。另外，ECU50构成为能够从行驶模式选择器58取入与车辆的驾驶员所选择的行驶模式相关的信号。供ECU50输出操作信号的促动器，除上述电动机28b、开闭阀32、节气门34以及WGV40之外，还包括用于向各气缸供给燃料的燃料喷射阀、以及用于对缸内的混合气体进行点火的点火装置等用于控制发动机运转的各种促动器(省略图示)。

[作为前提的发动机转矩控制]

在内燃机10的发动机转矩控制中，与油门开度相应地算出要求转矩，控制发动机转矩以便得到算出的要求转矩。具体而言，在算出要求转矩时，为了实现要求转矩而所需要的进气流量作为目标进气流量被算出。

在内燃机10的情况下，进气流量可以使用节气门34或WGV40进行调节。在本实施方式中，出于由泵气损失的降低带来的降低燃料消耗等的目的，作为WGV40的控制而实施所谓常开控制。具体而言，在由发动机转矩和发动机转速限定的发动机运转区域中的、低负荷侧的运转区域中，在将WGV40的开度以规定的开度控制范围内的最大开度(以下，也称为“全开开度”)打开的状态下，通过节气门34的开度调节来调节进气流量，以便得到目标进气流量。在本说明书中，将如上所述通过节气门34的开度调节来控制进气流量的运转区域称为“自然进气区域”。

另一方面，在需要比在使WGV40为全开开度的状态下节气门34达到了全开开度时的进气流量多的进气流量的运转区域中，在将节气门34维持在全开开度的状态下，调节WGV40的开度，以便得到为了实现目标进气流量而所需要的目标进气压力(目标进气歧管压力)。由此，该运转区域中的进气流量被调节以便成为目标进气流量。在本说明书中，将上述那样的运转区域(比自然进气区域靠高负荷侧的运转区域)称为“增压区域”。

另外，本实施方式的内燃机10如上所述具有电动压缩机28a。因此，通过根据需要使电动压缩机28a工作，包括对基于涡轮压缩机22a的增压进行辅助在内，也可以调节进气流量。

[实施方式1的控制]

(作出了转矩增大要求时的课题)

首先，参照图2以及图3，对作出了转矩增大要求时的课题进行说明。

图2是表示涡轮压缩机22a的压力比与通过涡轮压缩机22a的空气的流量之间的关系的压缩机映射。图3是表示作出了转矩增大要求时的发动机转矩的变化的时序图。另外，图2所示的压力比指的是涡轮压缩机22a的出口压力与入口压力之比(＝出口压力/入口压力)。

图2中的工作点P1表示在内燃机10的运转区域处于自然进气区域的状况下要求增压区域的发动机转矩的转矩增大要求(车辆的加速要求)的检测时刻处的涡轮压缩机22a的工作点P的一例。工作点P1是WGV40被控制在全开开度时(即，发动机运转区域处于自然进气区域时)的工作点，是涡轮转速Nt低的状态下的工作点。再者，在WGV40被控制在全开开度的情况下涡轮转速Nt处于低转速的状态时的涡轮压缩机22a的压力比，根据涡轮压缩机22a是否进行用于提高进气的压力的做功(增压做功)以及涡轮压缩机22a的增压功率的大小来确定。即，对于工作点P1处的压力比而言，若涡轮压缩机22a少量进行增压做功，则如图2所示表示比1稍高的值，另外，涡轮转速Nt越低，则增压功率越少，因此，逐渐接近1。

在作出了上述转矩增大要求(即，在自然进气区域的使用中像工作点P1那样从涡轮转速Nt低的状态转移到增压区域的要求)的情况下，在利用WGV40的常开控制的本实施方式的系统中，节气门34被控制为全开，并且WGV40关闭。在上述那样的转矩增大要求时想要不利用电动压缩机28a而通过涡轮压缩机22a来实现进气流量的增大时，虽然可以抑制因利用电动压缩机28a而产生的电力消耗，但存在如下那样的问题。即，在使节气门34全开并关闭WGV40的情况下，由节气门34的调节带来的进气流量的响应性，相比由WGV40的调节带来的进气流量的响应性而增高。其结果是，对于作出了转矩增大要求的情况下的进气流量而言，首先，随着节气门34向全开开度的打开，上述进气流量逐渐增大以便成为体积流量Av，该体积流量Av是基于内燃机10的排气量和作出了转矩增大要求时的发动机转速之积的体积流量，此后，随着涡轮转速Nt开始上升，借助涡轮压缩机22a的增压而逐渐增加。

与上述体积流量Av相当的空气流量在转换为质量流量Am后，用于后述的本实施方式的发动机控制。上述体积流量Av与在接收转矩增大要求而使发动机转矩增大时在转矩增大期间中的初期(加速初期)的自然进气区域中所需要的空气流量相当。换句话说，体积流量Av与在检测到转矩增大要求时的发动机转速下节气门34为全开时向内燃机10(的全部气缸)供给的空气的流量相当。于是，在以下的说明中，将从该体积流量Av换算的质量流量Am称为“发动机所需空气流量Am”，另外，有时将其简称为“所需空气流量Am”。另外，由体积流量Av的上述定义可知，发动机转速越高，则所需空气流量Am越多。

另外，在本实施方式中并非直接使用体积流量Av而利用质量流量Am的理由是为了将使用空气流量计20检测到的进气的质量流量用于发动机控制。因此，与本实施方式不同，在利用检测体积流量的空气流量计的系统中，将体积流量Av用作“发动机所需空气流量Av”即可。

随着使节气门34全开而产生的直至所需空气流量Am为止的进气流量的增加对于涡轮压缩机22a而言是急剧的增加，其结果是，所需空气流量Am有时超过在作出了转矩增大要求时的涡轮转速Nt下可以进行增压的空气流量。在这种情况下，涡轮压缩机22a作为第一进气通路14a的节流装置发挥作用。

更具体地说，对于涡轮压缩机22a而言，进气流量随着节气门34的打开而急剧上升这种情况，与在涡轮转速Nt不上升的状态下通过涡轮压缩机22a的空气的流量逐渐增加的情况相当。在图2所示的压缩机映射中，这种情况与涡轮压缩机22a的工作点P从工作点P1在等转速线上向高进气流量侧移动的情况相当。此时，当在穿过工作点P1的等转速线上空气流量为所需空气流量Am时的工作点P如图2中的工作点P2那样为压力比不足1的工作点时，涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用。其结果是，涡轮压缩机22a的存在导致产生进气的压力损失。

在此，图3中的虚线表示与转矩增大要求对应地提高发动机转矩时涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用的情况下的发动机转矩的变化。另一方面，该图中的实线表示在与虚线所示的情况相同的条件下提高发动机转矩时涡轮压缩机22a并不作为节流装置发挥作用的情况。在图3中，时刻t0是检测到基于加速踏板的踩踏的转矩增大要求的时刻，时刻t1是接收伴随着转矩增大要求的节气门34(以及WGV40)的操作而使得发动机转矩(进气流量)开始增大的时刻。另外，时刻t2是随着节气门34全开、与所需空气流量Am相当的进气流量流入到气缸内的时刻。

在经过时刻t2后，作为关闭了WGV40的作用，涡轮转速Nt逐渐上升，起因于此，进气流量(发动机转矩)逐渐增加。因此，如图3所示，直至时刻t2为止的发动机运转区域与自然进气区域(NA区域)相当，经过时刻t2后的发动机运转区域与增压区域相当。另外，时刻t3以及t3'分别是发动机转矩达到了要求转矩的时刻(进气流量达到了本次的转矩增大要求时的目标进气流量的时刻)。另外，由该说明也可知，所需空气流量Am与目标进气流量(与油门开度(转矩增大要求度)相应的作为最终的达到目标的进气流量)不同。

如上所述，在涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用而使得进气的压力损失增大时，随着使节气门34全开而流入到气缸内的空气的流量(与所需空气流量Am相当)，与涡轮压缩机22a不成为节流装置的情况下的值相比，减少与上述压力损失相当的量。其结果是，由图3也可知，在涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用的情况下(虚线)，与并非是上述情况(实线)相比，通过使节气门34全开而实现的发动机转矩(时刻t2的发动机转矩)减少。在发动机转矩依赖于涡轮压缩机22a而增大的期间(时刻t2后的期间)(即，进入增压区域后)也受到该转矩减少的影响。因此，在涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用的情况下，直至达到最终的要求转矩所需要的时间与时刻t3和时刻t3'之差相应地延长。这种情况牵涉到车辆的加速性能的降低。

(实施方式1的控制的概要)

接着，参照图4，对在本发明的实施方式1中在转矩增大要求时被执行的控制进行说明。图4所示的压缩机映射是涡轮压缩机22a的映射。另外，在图4中工作点P到达附图标记“i”、“ii”、“ii'”、“iii”以及“iii'”分别相关联的各工作点P1、P2、P2'、P3以及P3'的时机，在图3的时序图中与上述附图标记“i”等分别相关联的时刻t1、t2、t3、t3'对应。另外，对于图4中的喘振线而言，在涡轮压缩机22a的工作点P处于相比该喘振线为高压力比且低空气流量侧的喘振区域内时，表示在涡轮压缩机22a产生喘振。

在本实施方式中，在作出了从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求时，执行下述那样的控制。即，判断在随着转矩增大要求而打开了节气门34的情况下涡轮压缩机22a的压力比是否不足1。而且，在预测为在打开了节气门34时涡轮压缩机22a的压力比不足1的情况下，进行使用电动压缩机28a从第二进气通路14b向第一进气通路14a供给空气的空气供给动作，另一方面，在预测为即便打开了节气门34、涡轮压缩机22a的压力比也不会不足1的情况下，不进行空气供给动作。

具体而言，与在随着转矩增大要求而打开了节气门34的情况下涡轮压缩机22a的压力比是否不足1相关的判断，例如可以如下所述进行。即，图4中所示的工作点P2'的空气流量B0是在穿过作出了转矩增大要求时的工作点P1的等转速线上压力比为1时的空气流量。在所需空气流量Am比该空气流量B0多的情况下，随着节气门34被打开，涡轮转速Nt实质上不增加而空气流量上升到所需空气流量Am，其结果是，涡轮压缩机22a的压力比不足1(即，涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用)。相反，在所需空气流量Am为空气流量B0以下的情况下，即便节气门34被打开而空气流量迅速上升至所需空气流量Am，压力比也不会不足1(即，涡轮压缩机22a不会作为节流装置发挥作用)。因此，上述判断可以基于所需空气流量Am是否比空气流量B0多来进行。

在本实施方式中，上述空气供给动作在该空气供给动作开始时(更具体地说，随着转矩增大要求而增大发动机转矩的过程中)的涡轮压缩机22a的压力比与不进行空气供给动作的情况下的压力比相比接近1的形态下执行。更具体地说，本实施方式的空气供给动作以辅助空气流量C来执行，该辅助空气流量C用于使转矩增大过程中的空气流量达到所需空气流量Am时的涡轮压缩机22a的压力比为1。该辅助空气流量C是在执行空气供给动作时通过电动压缩机28a的空气流量(即，电动压缩机28a向涡轮压缩机22a的下游供给的空气流量)，设为从所需空气流量Am减去空气流量B0而得到的流量。

图4中虚线所示的工作点P的轨迹是不进行基于电动压缩机28a的空气供给动作的情况下的轨迹，与图3中的虚线对应。根据该虚线的轨迹，在接收转矩增大要求而使节气门34全开了时，在工作点P在等转速线上从P1到达P2(与所需空气流量Am对应的工作点)的过程中，压力比变得不足1。

另一方面，图4中实线所示的工作点P的轨迹是进行空气供给动作的情况下的轨迹，根据以下说明的理由，结果是与图3中的实线对应。在涡轮压缩机22a以及电动压缩机28a双方工作的情况下，通过涡轮压缩机22a的空气流量B与通过电动压缩机28a的辅助空气流量C之和，为向与第一进气通路14a连接的所有的气缸(在内燃机10的情况下为全部气缸)供给的发动机空气流量A。因此，在接收转矩增大要求使节气门34全开而使得发动机空气流量A成为所需空气流量Am的状况下，在由电动压缩机28a向涡轮压缩机22a的下游供给与辅助空气流量C(＝A-B0)相当的量的空气时，通过涡轮压缩机22a的空气流量B2'如下所述。

即，如图4中的实线的轨迹所示，空气流量B2'成为从所需空气流量Am减去辅助空气流量C而得到的流量、即空气流量B0。这样，通过由电动压缩机28a供给辅助空气流量C的空气，发动机空气流量A达到了所需空气流量Am时的涡轮压缩机22a的工作点P2'处的空气流量B2'，与没有该供给时的空气流量B2相比，减少与辅助空气流量C相应的量。即，可以抑制与打开了节气门34相伴随的涡轮压缩机22a的通过空气流量B的增加。由此，可以使工作点P2'处的压力比为1(可以避免压力比降低到不足1)。

根据上述空气供给动作，可以避免在涡轮压缩机22a中产生进气的压力损失。由此，在作出了从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求时，与不进行空气供给动作的情况相比，可以提高自然进气区域内的进气流量的增加量(发动机转矩的增大量)。而且，伴随着上述情况，可以缩短达到作为转矩增大要求时的最终的达到目标的发动机转矩的时间。即，可以用图3中的实线表示从自然进气区域朝向增压区域使发动机转矩增大时的发动机转矩的时间变化。

(实施方式1中的具体的处理)

图5是表示在本发明的实施方式1中在作出了转矩增大要求时被执行的控制的流程的流程图。如图5所示，ECU50首先判定是否存在从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求(步骤100)。该转矩增大要求(作为车辆，为加速要求)的有无例如可以基于是否以油门开度从油门开度不足规定值的状态成为规定值以上的方式踩踏了加速踏板来进行判断。即，该规定值作为油门开度的阈值被预先设定，该油门开度的阈值能够判别转矩增大要求(加速要求)是否要求从自然进气区域向增压区域的转矩增大。

在步骤100的判定成立的情况下，ECU50执行用于打开节气门34并且关闭WGV40的处理(步骤102)。具体而言，节气门34的开度被控制在全开开度。WGV40的开度被控制在与基于油门开度的要求转矩对应的开度。另外，此时的WGV40的开度也可以构成为，为了迅速提高增压压力，在初期被控制在全闭开度，此后被控制在与要求转矩对应的开度。

接着，ECU50计算所需空气流量Am(步骤104)。所需空气流量(质量流量)Am可以通过将进气密度ρim与体积流量Av相乘来计算。体积流量Av是基于总行程容积(在内燃机10的情况下，与排气量Ve相当)与发动机转速Ne之积的空气流量，该总行程容积是与第一进气通路14a连接的所有的气缸的行程容积之和。

更具体地说，体积流量Av可以通过将排气量Ve(m³)、作出了转矩增大要求时的发动机转速Ne(s^-1)以及进气的体积效率ηv之积除以2来计算。进气的体积效率ηv可以参照确定了发动机转速Ne与体积效率ηv之间的关系的映射(省略图示)来计算。另外，进气密度ρim可以通过将进气歧管压力Pim和进气歧管14c内的进气温度代入气体的状态方程式来计算。另外，进气密度ρim的计算所使用的进气温度也可以用进气通路入口(空气滤清器18内)的进气温度来代替。在步骤104中，为了计算进气密度ρim而使用由进气压力传感器36检测到的进气歧管压力Pim以及由进气温度传感器21检测到的进气入口处的进气温度。

另外，更严格地说，在例如进气气门正时与发动机负荷率KL相应地变更时，体积效率ηv与发动机负荷率KL相应地变化。因此，体积效率ηv也可以构成为除基于与发动机转速Ne之间的关系之外还基于与发动机负荷率KL之间的关系来计算。

接着，ECU50计算空气流量B0(步骤106)。ECU50将确定了涡轮压缩机22a的压力比为1时的涡轮转速Nt与空气流量B0之间的关系的映射存储起来。图6是表示上述那样的映射的趋势的图。如图6所示，涡轮转速Nt越高，则空气流量B0越多。在本步骤106中，参照这样的映射来计算与由涡轮转速传感器24检测到的涡轮转速Nt对应的空气流量B0。另外，涡轮转速Nt的取得不限于由涡轮转速传感器24进行的检测，也可以通过使用公知方法的推定来取得涡轮转速Nt。

接着，ECU50判定所需空气流量Am是否比空气流量B0多(步骤108)。其结果是，ECU50在判定为所需空气流量Am比空气流量B0多的情况下、即在可以预测为在随着转矩增大要求而打开了节气门34时涡轮压缩机22a的压力比不足1的情况下，进入步骤110。另一方面，ECU50在判定为所需空气流量Am为空气流量B0以下的情况下、即在可以预测为即便随着转矩增大要求而打开了节气门34、涡轮压缩机22a的压力比也不会不足1的情况下，结束针对本次的转矩增大要求的处理。

在步骤110中，计算在本实施方式的空气供给动作中电动压缩机28a供给的辅助空气流量C。如前文所述，辅助空气流量C作为从所需空气流量Am减去空气流量B0而得到的值被计算出。

接着，ECU50基于在步骤110中算出的辅助空气流量C，计算执行本次的空气供给动作时的电动压缩机28a的转速Nec(步骤112)。ECU50将确定了电动压缩机28a的压力比为1时的电动压缩机28a的转速Nec与辅助空气流量C之间的关系的映射存储起来。图7是表示上述那样的映射的趋势的图。如图7所示，辅助空气流量C越多，则压缩机转速Nec越高。在本步骤112中，参照这样的映射来计算与如上所述算出的辅助空气流量C对应的压缩机转速Nec。利用图7所示的关系来计算与辅助空气流量C(＝Am-B0)对应的压缩机转速Nec，在转矩增大要求时的所需空气流量Am比空气流量B0多的状况下使用压缩机转速Nec使电动压缩机28a工作，从而可以在如下状态下供给空气，该状态为使电动压缩机28a在压力比为1的情形下工作的状态。

接着，在步骤114中，ECU50执行用于打开在电动压缩机28a的下游配置的开闭阀32的处理，并且，执行用于使电动压缩机28a以在步骤112中算出的压缩机转速Nec工作(即，执行空气供给动作)的处理(步骤114)。

接着，ECU50判定向各气缸供给的进气的压力(在此，使用进气歧管压力Pim)是否达到了大气压Pa(步骤116)。其结果是，在本判定不成立的期间中、即在发动机转矩的增大过程中运转区域处于自然进气区域的期间中，ECU50使空气供给动作继续。另一方面，在本判定成立的情况下，ECU50执行用于将开闭阀32关闭的处理，并且，执行用于使空气供给动作结束的处理(步骤118)。

如上所述，对于本实施方式中的由电动压缩机28a进行的辅助而言，基本上在利用涡轮压缩机22a来满足要求转矩这样的思想下，并不使用电动压缩机28a来积极地进行增压，仅在预测到在涡轮压缩机22a产生进气的压力损失的情况下进行空气供给动作(即，使用蓄电池30的电力)。而且，执行空气供给动作时的电动压缩机28a的辅助空气流量C为由刚好足够避免在涡轮压缩机22a产生进气的压力损失的少量(Am-B0)的空气供给带来的流量。由此，在从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求时，可以将电力消耗抑制在所需最小限度并提高发动机转矩的响应性(加速的响应性)。

另外，在上述实施方式1中，ECU50在步骤100的判定成立的情况下执行步骤102的处理，从而实现本发明中的“节气门控制机构”，ECU50在步骤100的判定成立的情况下执行步骤104～108的一系列的处理，从而实现本发明中的“预测机构”，ECU50在步骤108的判定成立的情况下执行步骤110～118的一系列的处理，从而实现本发明中的“空气流量控制机构”。另外，发动机所需空气流量Am相当于本发明中的“第一空气流量”，空气流量B0相当于本发明中的“第二空气流量”。

实施方式2.

接着，再参照图8～图10，说明本发明的实施方式2。在以下的说明中，作为实施方式2的系统结构的一例，使用参照图1已论述的系统结构。

[实施方式2的控制]

(实施方式2的控制的概要)

图8是用于说明本发明的实施方式2中的空气供给动作的图，表示涡轮压缩机22a的压缩机映射。

根据上述实施方式1的空气供给动作，使由电动压缩机28a供给的空气的流量为辅助空气流量C(＝Am-B0)，从而使电动压缩机28a进行确保在作出了从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求时涡轮压缩机22a并不作为节流装置发挥作用的所需最小限度的辅助。

然而，在转矩增大过程中在内燃机10的工作点通过自然进气区域内的期间(与图3中的从时刻t1到时刻t2相当的期间)中，当相比空气流量(Am-B0)而增大由电动压缩机28a供给的空气的流量C时，虽然电力消耗增大，但可以提高到达上述时刻t2的时机处的发动机转矩。而且，伴随于此，可以缩短达到作为转矩增大要求时的最终的达到目标的发动机转矩的时间。因此，可以提高发动机转矩的响应性(加速的响应性)。

但是，在相比空气流量(Am-B0)而增大辅助空气流量C时，需要注意下述点。即，图8中所示的工作点P2″是通过作出了转矩增大要求时的工作点P1的等转速线与喘振线的交点。喘振极限空气流量BS是该工作点P2″处的空气流量，是在穿过工作点P1的等转速线下在涡轮压缩机22a产生喘振的最大的(极限的)空气流量。在使辅助空气流量C比从所需空气流量Am减去喘振极限空气流量BS而得到的流量(Am-BS)多时，作为使电动压缩机28a工作的结果，通过涡轮压缩机22a的空气流量相比喘振极限空气流量BS而减少。其结果是，导致在涡轮压缩机22a产生喘振，不再能够谋求提高发动机转矩。由此，导致发动机转矩的响应性反而降低。因此，从避免涡轮压缩机22a中的喘振的观点来看，需要使辅助空气流量C最大为喘振极限空气流量BS。

在此，当相比空气流量(Am-B0)而增大辅助空气流量C时，如上所述可以提高发动机转矩的响应性(加速的响应性)，对其理由进行说明。在此，以图8中实线所示的工作点P的轨迹、即利用最大辅助空气流量Cmax进行了空气供给动作的情形为例进行说明。另外，图8中虚线所示的工作点P的轨迹与图4中虚线所示的轨迹相同。

在利用最大辅助空气流量Cmax进行了空气供给动作的情况下，在内燃机10的工作点结束通过自然进气区域的时机(图3中的时刻t2)，向内燃机10供给的空气流量自身，若以体积流量来论述，则与利用最小辅助空气流量Cmin(＝A-B0)的情况同样地与体积流量Av相当。但是，通过对图4中的工作点P2'处的压力比和图8中的工作点P2″处的压力比进行比较可知，在利用最大辅助空气流量Cmax的情况下，与利用最小辅助空气流量Cmin的情况相比，涡轮压缩机22a的压力比(＝电动压缩机28a的压力比)增高。由于涡轮压缩机22a的入口压与大气压相当而不变，因此，压力比增高意味着：涡轮压缩机22a的出口压增高，伴随于此，进气歧管压力Pim增高。在进气歧管压力Pim增高时，进气密度ρim增高。其结果是，在图3中的时刻t2向内燃机10供给的空气流量，若以质量流量来论述，则利用最大辅助空气流量Cmax的情况下的上述空气流量增多。这是提高发动机转矩的主要原因。因此，当相比最小辅助空气流量Cmin(＝Am-B0)而增大由空气供给动作带来的辅助空气流量C时，如上所述，可以提高在转矩增大过程中内燃机10的工作点通过自然进气区域内的期间(与图3中的从时刻t1到时刻t2相当的期间)中的发动机转矩，伴随于此，可以提高发动机转矩的响应性(加速的响应性)。

于是，在本实施方式中，根据车辆的驾驶员选择的行驶模式、以及向电动压缩机28a供给电力的蓄电池30的SOC(充电率)，使辅助空气流量C在最小辅助空气流量Cmin(＝Am-B0)以上且最大辅助空气流量Cmax(＝Am-BS)以下的范围内变化。在此，作为行驶模式的一例，假定经济模式和运动模式。经济模式是如下的行驶模式：相比车辆的加速响应性，使通过抑制由电动压缩机28a引起的电力消耗来降低内燃机10的燃料消耗这种情形优先。相反，运动模式是相比降低燃料消耗使加速响应性优先的模式。另外，SOC是表示将蓄电池30满充电的状态设为100％、将完全放电的状态设为0％时的蓄电池30的充电率的指标值。

(实施方式2的具体的处理)

图9是表示在本发明的实施方式2中在作出了转矩增大要求时被执行的控制的流程的流程图。另外，在图9中，对于与实施方式1中的图5所示的步骤相同的步骤，标注相同的附图标记而省略或简化其说明。

根据按照图9所示的流程图的处理，ECU50在步骤108中判定为所需空气流量Am比空气流量B0多的情况下，进入步骤200。ECU50将涡轮压缩机22a的压缩机映射(参照图8)存储起来。在本步骤200中，参照该压缩机映射，计算作出了转矩增大要求时的涡轮转速Nt的等转速线与喘振线相交的工作点(作为一例，为图8中的工作点P2″)的喘振极限空气流量BS。

接着，ECU50使用SOC传感器54取得SOC，并且，使用行驶模式选择器58取得当前的行驶模式(步骤202)。接着，ECU50在最小辅助空气流量Cmin(＝Am-B0)以上且最大辅助空气流量Cmax(＝Am-BS)以下的范围内，作为与在步骤202中所取得的行驶模式以及SOC相应的值而计算辅助空气流量C(步骤204)。

作为一例，与行驶模式和SOC相应的辅助空气流量C的确定可以采用下述那样的方法来进行。即，在经济模式被选择的情况下，不论SOC的大小如何，ECU50使用最小辅助空气流量Cmin(＝Am-B0)作为辅助空气流量C。另一方面，在运动模式被选择的情况，ECU50根据SOC的大小，在最小辅助空气流量Cmin(＝Am-B0)以上且最大辅助空气流量Cmax(＝Am-BS)以下的范围内变更辅助空气流量C。在该情况下，SOC越高，辅助空气流量C在上述范围内越增加。由此，考虑SOC的同时根据由驾驶员要求的加速响应性的程度，可以改变辅助空气流量C。

接着，ECU50基于在步骤204中算出的辅助空气流量C、以及如下所述算出的压力比R，计算电动压缩机28a的转速Nec(步骤206)。在转矩增大过程中在内燃机10的工作点通过自然进气区域内的期间(与图3中的从时刻t1到时刻t2相当的期间)中使电动压缩机28a以辅助空气流量C工作的情况下，通过涡轮压缩机22a的空气流量B为从所需空气流量Am减去辅助空气流量C而得到的流量B2″(＝Am-C)。压力比R作为在作出了转矩增大要求时的涡轮转速Nt下可得到空气流量B2″时的压力比，可以参照涡轮压缩机22a的压缩机映射来计算。

图10是表示电动压缩机28a的压缩机映射的图。在并列地配备有涡轮压缩机22a和电动压缩机28a的内燃机10中，在打开了开闭阀32的状态下，涡轮压缩机22a的压力比和电动压缩机28a的压力比变得相等。在本步骤206中，参照电动压缩机28a的压缩机映射，计算在如上所述算出的压力比R下可得到辅助空气流量C的电动压缩机28a的转速Nec。接着，ECU50进入步骤208。

在步骤208中，执行用于使用在步骤206中算出的压缩机转速Nec进行空气供给动作的处理，并且，执行用于将开闭阀32打开的处理。另外，此后在步骤116的判定成立的情况下，ECU50进入步骤210。

在步骤210中，执行用于使空气供给动作结束的处理，并且，执行与开闭阀32的控制相关的处理。具体而言，在此所说的开闭阀32的控制，例如若是在转矩增大过程中运转区域进入增压区域后不进行由电动压缩机28a来辅助增压的情况(例如，经济模式被选择的情况)，则对应于将开闭阀32关闭的控制。另外，例如若是运动模式被选择或因SOC存在余量这种理由而在运转区域进入增压区域后由电动压缩机28a另行进行增压的辅助的情况，则以打开状态维持开闭阀32的控制与本步骤210中的开闭阀32的控制对应。尽管如上所述进入增压区域后进行辅助，仍随着空气供给动作的结束而将开闭阀32关闭，在这种情况下，与在将开闭阀32暂时关闭后再次打开所需要的时间相应地，上述辅助的开始时间延迟，而且，为了将开闭阀32开闭而消耗多余的电力。因此，在这种情况下，优选为开闭阀32以打开状态维持。

根据按照以上说明的图9所示的流程图的处理，可以避免在随着转矩增大要求而打开了节气门34时涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用，可以根据SOC和行驶模式(由驾驶员要求的加速响应性的程度)适当地设定电动压缩机28a的辅助空气流量C。尤其是，在作为辅助空气流量C而选择了最小辅助空气流量Cmin(＝Am-B0)的情况下，可以将电力消耗抑制在最小限度，并且可以避免在涡轮压缩机22a中产生进气的压力损失。另外，根据上述设定，辅助空气流量C为不超过最大辅助空气流量Cmax(＝Am-BS)的范围内的流量，因此，可以避免因过度增大辅助空气流量C(换句话说，过度减小涡轮压缩机22a负担的空气流量B)而在涡轮压缩机22a产生喘振。

另外，在上述实施方式2中，ECU50在步骤100的判定成立的情况下执行步骤102的处理，从而实现本发明中的“节气门控制机构”，ECU50在步骤100的判定成立的情况下执行步骤104～108的一系列的处理，从而实现本发明中的“预测机构”，ECU50在步骤108的判定成立的情况下执行步骤200～208、116以及210的一系列的处理，从而实现本发明中的“空气流量控制机构”。另外，发动机所需空气流量Am相当于本发明中的“第一空气流量”，空气流量B0相当于本发明中的“第二空气流量”，喘振极限空气流量BS相当于本发明中的“第三空气流量”。

另外，在上述实施方式1以及2中，对如下的空气供给动作进行了说明，该空气供给动作以作出了在发动机运转区域处于自然进气区域的状况下要求增压区域的发动机转矩的转矩增大要求时为对象来进行。如在实施方式1中参照图2以及图3已说明的那样，在作出了从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求时，显著产生如下课题：起因于随着转矩增大要求而打开了节气门34时涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用这种情形，为了达到要求发动机转矩所需要的时间延长。因此，本发明中的空气供给动作优选为，以作出了从自然进气区域向增压区域的转矩增大要求时为对象来执行。但是，本发明中的空气供给动作并不限于上述形态的作出了转矩增大要求时，也可以在作出了在自然进气区域内提高发动机转矩的转矩增大要求时执行。

另外，在上述实施方式1以及2中，将空气流量(Am-B0)或该空气流量以上的空气流量用作辅助空气流量C。由此，可以避免涡轮压缩机22a作为节流装置发挥作用。但是，即便在利用不足空气流量(Am-B0)的辅助空气流量C执行了空气供给动作的情况下，与不执行空气供给动作的情况相比，也可以得到使空气供给动作开始时的涡轮压缩机22a的压力比接近1这样的作用，可以说能够减轻在涡轮压缩机22a中产生的进气的压力损失。因此，在本发明中的“空气供给动作”中利用的空气流量不一定是空气流量(Am-B0)或比其多的空气流量。

另外，在上述实施方式1以及2中，空气供给动作在伴随着转矩增大要求而增大发动机转矩时向各气缸供给的进气的压力(进气歧管压力Pim)上升至大气压Pa为止的期间中持续执行(参照图5或图9)。但是，在本发明中执行空气供给动作的期间只要包括上述期间中的至少一部分期间即可。这是因为：即便在上述期间中的一部分期间执行了空气供给动作的情况下，通过该执行，即使是临时的，也可以得到使空气供给动作开始时的涡轮压缩机22a的压力比与不执行空气供给动作时相比接近1这样的作用。另外，空气供给动作的执行期间的控制也可以构成为，代替步骤116的处理，通过执行对是否经过与在发动机转矩增大时内燃机10的工作点通过自然进气区域所需要的时间相当的规定时间(例如，0.5秒)进行判断的处理，来进行空气供给动作的执行期间的控制。

另外，在进行上述实施方式1以及2中的空气供给动作的情况下，为了提高由电动压缩机进行空气供给的响应性，也可以考虑如下结构：具有将电动压缩机28a的上游侧的第二进气通路14b和比电动压缩机28a靠下游侧且比开闭阀32靠上游侧的第二进气通路14b连接的旁通通路、以及对该旁通通路进行开闭的旁通阀，执行预旋转控制，在该预旋转控制中，通过在打开旁通阀的状态下使电动压缩机工作，从而在开始空气供给动作之前预先提高电动压缩机的转速。若为利用上述那样的预旋转控制的情况，则将旁通阀关闭并且相比预旋转控制执行中的转速而提高电动压缩机的转速这种情形与使本发明中的空气供给动作开始的动作对应。

另外，在上述实施方式1以及2中，在所需空气流量Am比空气流量B0多的情况下，预测为在随着转矩增大要求而打开了节气门34的情况下涡轮压缩机22a的压力比不足1。但是，与在随着转矩增大要求而打开了节气门的情况下涡轮压缩机的压力比是否不足1相关的判断，例如也可以是下述那样的方法。即，也可以在作出了转矩增大要求时的涡轮转速为特定涡轮转速以下的情况下进行上述预测。在此所说的特定涡轮转速指的是在涡轮压缩机22a的压缩机映射中、通过涡轮压缩机22a的空气流量为所需空气流量Am且压力比为1时的涡轮转速。

另外，在上述实施方式1以及2中，对将本发明的空气供给动作应用于作为WGV40的控制而进行常开控制的内燃机10的例子进行了说明。在此，作为成为前提的WGV40的控制而进行常闭控制的内燃机是已知的。常闭控制指的是：在低旋转且低负荷侧的运转区域中使WGV40全闭，在涡轮压缩机22a的增压压力比规定值高的高旋转且高负荷侧的运转区域中打开WGV40。只要存在预测为在随着转矩增大要求而打开了节气门的情况下涡轮压缩机的压力比不足1的状况，也可以将本发明中的空气供给动作应用于进行常闭控制的内燃机。

另外，在上述实施方式1以及2中，以如下的内燃机10为例进行了说明，在该内燃机10中，以在第一进气通路14a中配置涡轮压缩机22a并且在绕过第一进气通路14a的第二进气通路14b中配置电动压缩机28a这种形态，并列地配置有涡轮压缩机22a和电动压缩机28a。但是，作为本发明的对象的内燃机并不限于具备如下的进气通路14，该进气通路14具有如上所述电动压缩机28a的上游以及下游双方与涡轮压缩机22a的上游以及下游双方分别连接的结构。即，作为本发明的对象的内燃机只要至少连接涡轮压缩机的下游和电动压缩机的下游即可，因此，涡轮压缩机以及电动压缩机的上游也可以具有相互独立的进气通路入口(大气导入口)。

另外，在上述实施方式1以及2中，以在比来自涡轮压缩机22a的进气和来自电动压缩机28a的进气汇合的位置靠下游侧的第一进气通路14a中具有节气门34的内燃机10为例进行了说明。但是，即便设置节气门34的位置不是上述位置，通过随着转矩增大要求而打开节气门34，涡轮压缩机也可以作为节流装置发挥作用。因此，本发明中的设置节气门的位置只要处于第一进气通路中即可，并未特别限定。

另外，在上述实施方式1以及2中，以作为火花点火式发动机的内燃机10为例进行了说明。但是，作为本发明的对象的内燃机，只要是在作出了在发动机运转区域处于自然进气区域的状况下要求增压区域的发动机转矩的转矩增大要求的情况下进行打开节气门的控制的内燃机即可，不仅包括火花点火式发动机，也可以包括压燃式发动机(例如，柴油发动机)。另外，在本发明的内燃机具有控制涡轮压缩机的增压压力的增压压力控制促动器的情况下，除对排气旁通通路进行开闭的废气旁通阀之外，例如，与涡轮增压器组合的可变喷嘴机构也与上述那样的增压压力控制促动器对应。