JP2004251248A - 内燃機関の過給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱による電動機の効率低下や劣化を防止し、かつ、過給機のレイアウトの制約をなくし、さらに、シンプルな構成、制御で吸排気経路の切換えが可能な過給装置とすることを目的とする
【解決手段】本発明の過給装置は、エンジン１４の排気ガスによって駆動するターボ過給機３と、ターボ過給機３の下流の吸気通路６に介装され、電動機１６によって駆動する電動過給機２３と、電動過給機２３を迂回して、電動過給機２３の上流側の吸気通路６と下流側の吸気通路１０とを連通するバイパス通路３０と、バイパス通路３０中に設けられたバイパス弁９と、バイパス通路３０と電動過給機２３下流の吸気通路１０との合流部よりも下流に設けたインタークーラ１１とを有し、バイパス弁９と電動過給機２３とを関連付けて制御し、バイパス弁９が開いてもバイパス通路３０に空気の流れがほとんど生じないときにバイパス弁９の開閉切換えを行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給装置に関し、特に電動機により駆動する過給機を有する過給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン吸気通路中に、エンジンの排気ガスによって駆動される大型のターボチャージャーと、エンジンの排気ガスおよび電動機によって駆動される、電動機付きの小型のターボチャージャーとを設け、前記大型および小型ターボチャージャーのコンプレッサーの下流で吸気通路が合流し、その合流部より下流の吸気通路にインタークーラを設け、吸気および排気通路に流路を切換えるための切り換え弁を設けて、これを制御することによってエンジン回転数が低速回転域の時は小型ターボチャージャーを作動させると同時に発電・電動機を電動機運転させてブースト圧を高め、エンジン回転数が低速回転域を超えると小型ターボチャージャーを停止して大型ターボチャージャーを作動させ、かつ小型ターボチャージャーを電動機運転してブースト圧の降下を抑える過給装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２０７５２２号公報
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の過給装置では、電動機付きの小型のターボチャージャーは駆動にエンジンの排気ガスも利用するので、電動機が排気ガスの熱により高温となり、過給効率の低下や電動機が劣化しやすくなるという問題や、排気を利用するために排気経路にターボチャージャーを配置する必要があるのでレイアウトに制約を受けるという問題があった。
【０００５】
さらに、両ターボチャージャーの吸気および排気流路の切り換えに多数の切り換え弁が必要となるので構成が複雑になり、制御も難しくなるという問題もあった。
【０００６】
そこで本発明は、熱による電動機の効率低下および劣化を防止し、かつ、電動過給機のレイアウトの制約をなくし、さらに、シンプルな構成で吸気および排気流路の切換えが可能な過給装置とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の過給装置は、エンジンの排気ガスによって駆動するターボ過給機と、前記ターボ過給機の下流の吸気通路に介装され、電動機によってのみ駆動する電動過給機と、前記電動過給機を迂回して、前記電動過給機の上流側の吸気通路と下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路中に設けられたバイパス弁と、前記バイパス通路と前記電動過給機下流の吸気通路との合流部よりも下流に設けたインタークーラとを有し、前記バイパス弁と前記電動過給機とを関連付けて制御し、前記バイパス弁が開いても前記バイパス通路に空気の流れがほとんど生じないときに前記バイパス弁の開閉切換えを行うことを特徴とする。
【０００８】
【作用・効果】
本発明によれば、電動機付きターボチャージャーは電動機のみで駆動し、排気ガスを利用しないので、電動機付きターボチャージャーが排気ガスの熱によって高温になり、効率低下および劣化することを防止できる。また、排気ガスを利用しないことにより、排気通路と関係なく配置することが可能となる。
【０００９】
さらに、前記２つのターボチャージャーの駆動切換えに伴う吸気通路の変更を一つの切り換え弁およびバイパス通路で行うので、システムの構成および制御をシンプルなものにできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は車両に搭載した本発明のシステムを示す図であり、１４はエンジン、３はエンジン１４の排気ガスによって駆動するターボ過給機である。
【００１２】
ターボ過給機３の上流の吸気通路２には図示しないエアクリーナから吸入した吸気量Ｑａを計測するエアフロメータ（ＡＦＭ）１を設置する。
【００１３】
ターボ過給機３の下流の吸気通路６には、駆動モータ１６によってコンプレッサー４を駆動して過給を行う電動過給機２３と、電動過給機２３を迂回して吸気通路６とさらに下流の吸気通路１０をつなぐバイパス通路３０およびバイパス通路３０を開閉するバイパス弁９を設置する。これは本実施形態に用いる電動過給機２３はルーツタイプの容積型過給機であり、電動過給機２３が停止しているときは空気がコンプレッサー４を通過することができないので、空気をバイパスさせるためにバイパス通路３０を設ける必要があるからである。また、吸気通路６のバイパス通路３０の入口より下流かつ電動過給機２３の上流にインタークーラ７ａを配置する。
【００１４】
また、電動過給機２３下流の吸気通路１０とバイパス通路３０との合流部より下流にインタークーラ１１を配置する。
【００１５】
電動過給機２３は、ＥＣＭ１９からの信号に基づいてモーターコントローラ１８がバッテリ１７の電力を電動機１６に供給することにより駆動されるため、回転速度がエンジン１４の回転数に依存せず、過給圧が高まるまでの時間がターボ過給機３よりも短い。
【００１６】
そこでこの特性を生かして、エンジン１４が低回転域にある状況や、過給に遅れが生じるターボラグといったターボ過給機３が過給を行えない状況で、ターボ過給機３の過給が高まるまでの過給を賄うために電動過給機２３を稼働させる。
【００１７】
これら電動過給機２３とバイパス弁９を制御するためにコントロールユニット（ＥＣＭ）１９が備えられる。ＥＣＭ１９は、車両の加速要求があったとき、特に加速初期にターボ過給機３によるターボラグがある間、例えば数秒間、電動過給機２３を作動させると共にバイパス弁９を開閉させて過給圧のつながりが滑らかとなるように過給を行わせる。
【００１８】
ＥＣＭ１９には、電動過給機２３の回転シャフト２３ａの近傍に配置した回転速度センサー２０によって検出したコンプレッサー８の回転速度および加速要求検出手段１２によって検出した加速要求が、それぞれ回転速度検出信号Ｎｃ、加速要求検出信号Ｔｈとして読み込まれる。
【００１９】
加速要求検出手段１２は吸気通路１０に介装したスロットルバルブ１２の開度（あるいはアクセル開度）を検出するもので、スロットルバルブ１２の開度が予め定めた敷居値を超えた場合に、車両が加速要求状態であると判断し、加速要求検出信号ＴｈをＥＣＭ１９に送る。ただし、前記敷居値は一定の値、もしくはエンジン回転数に応じて徐々に大きくなるように決められる値となっている。
【００２０】
加速要求信号ＴｈがＥＣＭ１９に読み込まれると、ＥＣＭ１９は電動機１６に駆動指令を送る。このときバイパス弁９は開いたままである。そのまま加速が継続すると電動機１６の回転速度Ｎが上昇し、エンジン１４が吸入する空気量Ｑａとコンプレッサー４を通過する空気量Ｑｓが等しくなる。このときバイパス通路３０を流れる空気量はゼロである。ＥＣＭ１９はこの状態を検知してバイパス弁９を閉じる。このままバイパス弁９を開いていると、電動過給機２３の下流の吸気通路１０の圧力が上流の圧力よりも高くなり、空気がバイパス通路３０を逆流してしまい、エンジン１４に供給される空気が少なくなるためである。
【００２１】
エンジン１４が吸入する空気量Ｑａはエアフロメータ１によって検出する。
【００２２】
電動過給機２３を通過する空気量Ｑｓは電動機１６の回転速度Ｎによっておおよそ次式（１）のように定まる。
【００２３】
Ｑｓ＝変換係数Ａ×コンプレッサー回転速度Ｎ ・・・（１）
変換係数Ａ：コンプレッサー４が一回転毎に送り出す空気量等
上記のエンジン１４が吸入する空気量Ｑａと電動過給機２３を通過する空気量が一致した瞬間に、バイパス弁９が完全に閉じていることが理想である。この時の電動機１６の回転数を目標回転速度ＮＴとすると、電動機１６が目標回転速度ＮＴになった瞬間にバイパス弁９を閉じればよい。
【００２４】
しかし、バイパス弁９に閉弁信号が入力されてから完全に閉じるまでには一定の遅れ時間Ｔが生じる。したがって、ＥＣＭ１９はこの遅れ時間Ｔを考慮した指令信号をバイパス弁９に送るようになっている。
【００２５】
図２にＥＣＭ１９で行われる本実施形態の制御フローを示す。
【００２６】
ステップＳ１００では、車両が加速中であるか否かの判定を行う。
【００２７】
加速中である場合は、ステップＳ１０１に進み、電動過給機２３が稼動中か否かの判定を行う。
【００２８】
ステップＳ１０１で電動過給機２３が稼動中であると判定した場合には、ステップＳ１０５に進み、バイパス弁９が開いているか否かの判定を行う。
【００２９】
なお、ステップＳ１０１で電動過給機２３が停止中である場合はステップＳ１０２に進み、電動過給機２３を稼働させる。
【００３０】
ステップＳ１０５でバイパス弁９が開いていると判定した場合は、ステップＳ１０６に進み、エンジン吸入空気量Ｑａから、前述した電動過給機２３の目標回転速度ＮＴを求める。
【００３１】
ステップＳ１０７では、後述するフローに従って遅れ時間Ｔ経過後の予測回転速度ＮＦを求めてステップＳ１０８に進む。
【００３２】
ステップＳ１０７でＥＣＭ１９がおこなう制御を図３に示したフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
ステップＳ２０１では、電動過給機２３のシャフト２３ａ近傍に設けた回転センサー２０によって検出した、現在の電動機１６の回転速度Ｎを読み込む。
【００３４】
ステップＳ２０２では、前記回転センサー２０の検出値から実際の電動機１６の回転上昇速度ΔＮを読み込む。
【００３５】
ステップＳ２０３では、電動機１６の電流値Ｉ、電圧値Ｖを読み込む。
【００３６】
ステップＳ２０４では、図４に示す回転上昇予測値のテーブルを検索して、遅れ時間Ｔの間に上昇する回転速度ΔＮＭＡＰを求める。図４のテーブルは、回転速度Ｎが高くなるほど回転上昇予測値が小さくなっている。これは、図５に示した一般的な電動機の特性図からわかるように、電動機は回転速度が高くなるほどトルクが低下する特性を持つので、回転速度が高くなるほど一定時間に上昇する回転数が少なくなるからである。
【００３７】
ステップＳ２０５では、電動機１６の回転上昇速度が電動機１６にかかる負荷の変化や経時劣化等によって変化することを考慮して、回転上昇実速度ΔＮを逐次検出し、この検出値から回転上昇予測値ΔＮＭＡＰの補正を行い、ΔＮ１とする。
【００３８】
ステップＳ２０６では、電動機１６の回転上昇速度が電流値Ｉにより変化することを考慮して、検出した電流値Ｉを用いてステップＳ２０５で求めた回転上昇予測値ΔＮ１を補正してΔＮ２とする。
【００３９】
ステップＳ２０７では電動機１６の回転上昇速度が電圧値Ｖにより変化することを考慮して、検出した電圧値Ｖを用いてステップＳ２０６で求めた回転上昇予測値ΔＮ２を補正してΔＮ３とする。
【００４０】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０１で読み込んだ電動機１６の回転速度Ｎに、上記で求めた回転上昇速度ΔＮ３と遅れ時間Ｔを積算して求めた上昇予測値ΔＮＥを加えて遅れ時間Ｔ後の予測回転速度ＮＦを求める。
【００４１】
以上のように予測回転速度ＮＦを求め、図２のステップＳ１０８へと進む。
【００４２】
なお、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７において補正を行っているが、必ずしもすべての補正を行う必要はなく、いずれか１つのみ、もしくは２つでもかまわない。
【００４３】
ステップＳ１０８では上記予測回転速度ＮＦが目標回転速度ＮＴ以上であるか否かの判定を行い、予測回転速度ＮＦが目標回転速度ＮＴと一致もしくはそれ以上であった場合はステップＳ１０９に進み、バイパス弁９を閉じる。予測回転速度ＮＦが目標回転速度ＮＴより低い場合はバイパス弁９を開いたまま、ステップＳ１００に戻る。
【００４４】
ステップＳ１００で車両が加速中でない場合にはステップＳ１０３でバイパス弁９を開き、ステップＳ１０４で電動過給機２３を停止する。
【００４５】
上記のフローに従って制御を行った場合のタイムチャートを図６に示す。
【００４６】
でスロットルバルブ１２の開度が加速要求開度として設定した敷居値を超えた瞬間（ｔ＝ｔ０）にＥＣＭ１９は電動機駆動指令を出す。
【００４７】
電動機１６は駆動を開始して回転速度Ｎが上昇し、それに伴って予測回転速度ＮＦも上昇する。そしてｔ＝ｔ１のときに予測回転速度ＮＦが目標回転速度ＮＴに達すると、ＥＣＭ１９はバイパス弁９に閉弁指令を出す。
【００４８】
閉弁指令を受けたバイパス弁９は閉弁動作を開始するが、全閉状態になるのはｔ＝ｔ２である。このｔ１からｔ２までの時間が遅れ時間Ｔである。遅れ時間Ｔの間も電動機１６の回転速度は上昇し続けて、ｔ＝ｔ２の時点で目標回転速度ＮＴになっている。
【００４９】
以上のことから、本実施形態ではバイパス弁９が閉弁指令を受けてから全閉状態になるまでの遅れ時間Ｔの間に電動機１６の回転速度が上昇することを考慮して予測回転速度ＮＦを設定し、この予測回転速度ＮＦが目標回転速度ＮＴになった時点で閉弁指令を出すので、電動機１６が目標回転速度になったときに、同時にバイパス弁９が全閉状態となり、閉弁時のトルク変動を防止することができる。
【００５０】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、逐次検出した回転上昇実速度ΔＮに基づいて補正しているので、電動機１６にかかる負荷の変化や経時劣化等によって回転上昇速度が変化しても、正確な予測回転速度ＮＦを求めることができる。
【００５１】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、電動機１６の電流値Ｉ、電圧値Ｖに基づいて補正しているので、運転状態、発電状態およびバッテリ容量等が変化しても正確な予測回転速度ＮＦを求めることができる。
【００５２】
ところで、バイパス弁９が故障により閉じたままの状態（閉固着）になると、電動過給機２３が駆動していない時にはエンジン１４への空気の供給経路が遮断されることになるのでエンジン１４は停止してしまい、車両は走行不能となる。
【００５３】
バイパス弁９が閉固着した場合には、以下に挙げる症状が発生する。
【００５４】
第１には、電動過給機２３が非回転時、または回転後一定時間経過後に、電動過給機２３下流の吸気通路１０の圧力が極端に負圧となる。これは、電動過給機２３が停止状態であるので吸入空気はコンプレッサー４をほとんど通過することができず、また、バイパス弁９が閉じていることによってバイパス通路３０を通過することもできないので、エンジン１４が吸気通路１０の空気を吸入し続けると吸気通路１０内は負圧になるからである。
【００５５】
このことは、バイパス弁９の下流に設けた圧力センサー２２からの圧力検出信号Ｐ_２をＥＣＭ１９に読み込み所定値と比較することにより判定可能である。これを第１の故障判定とする。
【００５６】
第２として、電動過給機２３が非回転時、または回転後一定時間経過後に、スロットルバルブ１２の開度とエンジン１４の回転数から求まる吸入空気量が、エアフロメータ１を通過した空気量よりも少なくなる。
【００５７】
これは、第１の症状と同様に、コンプレッサー４およびバイパス弁９によって吸気通路６と吸気通路１０とが遮断されるからである。
【００５８】
このことは、エアフロメータ１を通過した空気量、スロットルバルブ１２の開度およびエンジン回転数をＥＣＭ１９に読み込んで計算し、その結果を比較することによって判定可能である。これを第２の故障判定とする。
【００５９】
第３として、電動過給機２３が非回転時、または回転後一定時間経過後に、バイパス弁９に開弁信号が出ているにもかかわらず、開閉センサー２４からの検出信号は閉状態を示す。これは開閉センサー２４からの信号をＥＣＭ１９に読み込むことで判定可能である。これを第３の故障判定とする。
【００６０】
ＥＣＭ１９で実行される上記３つの故障判定を用いた制御動作について、以下のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
図７に、加速終了直後以外で電動過給機２３が稼働していない状態（以下、定常状態とする）でバイパス弁９の閉固着を検出する場合の制御フローチャートを示す。
【００６２】
ステップＳ３００で定常状態か否かの判定を行い、定常状態であればステップＳ３０１へ、定常状態でなければそのまま終了する。
【００６３】
定常状態か否かの判定は、回転速度センサー２０からの検出信号をＥＣＭ１９に読み込むことで可能である。
【００６４】
ステップＳ３０１では、第１の故障判定が成立するか否かの判定を行う。
【００６５】
第１の故障判定が成立すればステップＳ３０４に進み、故障判定フラグＦを１にする。第１の故障判定が成立しなければ、ステップＳ３０２に進む。
【００６６】
ステップＳ３０２では第２の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第２の故障判定が成立すれば、ステップＳ３０４に進み、故障判定フラグＦを１にする。
【００６７】
第２の故障判定が成立しなければステップＳ３０３に進む。
【００６８】
ステップＳ３０３では第３の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第３の故障判定が成立すれば、ステップＳ３０４に進み、故障判定フラグＦを１にする。
【００６９】
第３の故障判定が成立しなければそのまま終了する。
【００７０】
なお、上記の故障判定フローにおいて第１〜３の故障判定を行う順序は上記に限らず、自由に変更可能である。
【００７１】
図８に加速終了直後であって電動過給機２３が稼働していない状態でのバイパス弁９の閉固着を検出する場合の制御フローチャートを示す。
【００７２】
ステップＳ４００では電動機１６もしくは回転速度センサー２０からの信号に基づいてＥＣＭ１９で現在過給停止直後か否かの判定を行う。
【００７３】
過給停止直後でなければそのまま終了する。過給停止直後であれば、ステップＳ４０１に進む。
【００７４】
ステップＳ２０１では故障判定手段１が成立するか否かの判定を行う。第１の故障判定が成立すればステップＳ４０５に進み、故障判定フラグＦを１にする。
【００７５】
第１の故障判定が成立しなければステップＳ４０２に進む。
【００７６】
ステップＳ４０２では第２の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第２の故障判定が成立すれば、ステップＳ４０５に進み、故障判定フラグＦを１にする。
【００７７】
故障判定手段２が成立しなければステップＳ４０３に進む。
【００７８】
ステップＳ４０３では第３の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第３の故障判定が成立すれば、ステップＳ４０５に進み、故障判定フラグＦを１にする。
【００７９】
第３の故障判定が成立しなければステップＳ４０４に進む。
【００８０】
ステップＳ４０４では過給停止から一定時間経過したか否かの判定を行い、経過していれば終了し、経過していなければステップＳ４０１に戻り、一定時間経過するまで上記故障判定手段１〜３を繰り返す。
【００８１】
なお、上記の３つの故障判定を行う順序は必ずしもフローチャートに記載した順序である必要はなく、また、３つの判定をすべて行う必要はなく、いずれか１つもしくは２つでもかまわない。
【００８２】
また、図７に示した定常状態での判定と、図８に示した過給停止後の判定は、どちらか一方だけ、もしくは両方を並行して行ってもよい。
【００８３】
次に上記各故障判定を行った後の制御について図９に制御フローを示して説明する。
【００８４】
ステップＳ５０１で判定フラグＦの判定をして、状態フラグＦが１のときはステップＳ５０２へ進む。
【００８５】
ステップＳ５０２ではバッテリ容量の判定をおこない、バッテリ容量が電動機１６を回転させるのに十分である場合はステップＳ５０３に進み、不十分である場合には、ステップＳ５０６に進む。
【００８６】
ステップＳ５０３ではアクセル開度に応じて目標車速を決定する。
【００８７】
ステップＳ５０４では、電動過給機２３を駆動させて、目標車速に応じた空気量をエンジン１４に供給する。
【００８８】
ステップＳ５０６では、オルタネータの発電量を判定する。発電量が電動機１６を回転させるのに十分である場合はステップＳ５０３に進み、不十分である場合には、ステップＳ５０７に進む。
【００８９】
ステップＳ５０７では現在の車速を読み込んで、ステップＳ５０８に進みステップＳ５０７で読み込んだ車速を低速側に補正してステップＳ５０４に進み、電動過給機２３を駆動させて目標車速に応じた空気量をエンジン１４に供給する。
【００９０】
以上により、本実施形態では、バイパス弁６が故障して閉固着した場合でもバッテリ容量もしくはオルタネータの発電量の少なくともいずれか一方が目標車速を維持するのに十分であれば、電動過給機２３を稼働させることによって吸入空気量を確保するので、エンジン吸入空気が著しく低下することで発生するショックやエンストを防止し、アクセル開度に応じた車速、つまり運転者の意図に応じた速度で走行可能である。また、前記の通りバイパス弁９が閉固着しても自走可能なので、レッカー車等を呼ぶことなく異常を解消できる場所、例えば修理工場等まで車両を移動することが可能である。
【００９１】
バッテリ容量およびオルタネータの発電量のいずれもが目標車速を維持するのに不十分になった場合においても、オルタネータの発電量に応じて電動機１６の回転速度を徐々に下げて電動過給機２３への負荷を低減するので、走行中突然エンストすることはなく、異常を解消できる場所まで車両を移動することが可能である。
【００９２】
バイパス弁９の故障判定の際にバッテリ容量を検出することになるので、バッテリ容量不足を早期に検知することが可能となり、バッテリ上がり等の不具合を予防することも可能となる。
【００９３】
第１の故障判定は、バイパス弁９の開閉制御用のセンサーの値を用いるので、新たなセンサーを設けるためのコストが必要ない。
【００９４】
第２の故障判定は、エアフロメータ１により検出した空気量と、スロットル開度およびエンジン回転数から求めることができる吸入空気量といった通常のエンジン制御に用いるパラメータから推定することが可能なので、新たなセンサー等を設けるためのコストが必要ない。
【００９５】
第３の故障判定は、バイパス弁９の開度を直接検出するので、確実に閉固着を検出することが可能である。
【００９６】
以上より本実施形態では、以下のような効果が得られる。
【００９７】
ターボ過給機３の過給が立ち上がるまで補助的に過給を行う電動過給機２３の駆動に排気ガスを用いず、電動機１６のみによって駆動するので、排気ガスから電動過給機２３への熱伝達がほとんどない。これにより電動機１６の稼動中の温度上昇を抑制できるので、電流を流す時間を長くし、登坂路等においてターボ過給機３の過給圧がなかなか高まらず、電動過給機２３が長時間過給しなければならない場合でも電動過給機２３を止めることなく稼働させることも可能となる。
【００９８】
吸気通路６のバイパス通路３０の入口より下流かつ電動過給機２３の上流にインタークーラ７ａを設けることによって、エンジントルクの向上とノックの低減を可能としつつ、ターボ過給機３で圧縮されて高温になった空気がインタークーラ７ａによって冷却されてから電動過給機２３に供給されるので、電動過給機２３のコンプレッサー８からシャフト２３ａ、電動機１６へと伝わる熱量が小さくなり、電動機１６の効率を向上できる。これにより電動機１６の電流値を増加させてトルクを向上させ、運転者の要求する加速要求直後の加速を実現することが可能となる。
【００９９】
電動過給機２３下流の吸気通路１０とバイパス通路３０との合流部より下流にインタークーラ１１を設けたことにより、バイパス弁９が開いた状態ではターボ過給機３により圧縮された空気を、また、バイパス弁９が閉じた状態ではターボ過給機３により圧縮された後にさらに電動過給機２３によって圧縮された空気を、どちらも１つのインタークーラ１１で冷却することが可能となり、エンジン１４に吸入される空気の温度を下げて空気密度を上昇させ、エンジントルクを向上させることができる。
【０１００】
バイパス弁９とターボ過給機３、電動過給機２３を関連付けて制御するので、電動過給機２３のＯＮ・ＯＦＦに伴うトルク変動や空燃比のずれを防止でき、また電動機１６によって駆動するため従来の機械式過給機のようなクラッチ接続に伴うショックもない。よって加速要求時に運転者に不快なショックが伝わることが無くなる。
【０１０１】
電動過給機２３の駆動に排気ガスを使用しないので、排気配管との位置関係に制約がなくなり、レイアウトの自由度が高くなる。したがって、電動過給機２３からスロットルチャンバ１２までの経路長を可能な限り短くすることで、電動過給機２３稼働時の過渡応答性の向上を図れる。
【０１０２】
電動過給機２３の駆動に排気ガスを使用しないので、電動過給機２３のＯＮ・ＯＦＦに伴う排気経路の切換えが必要なくなり、配管切換えに必要なバルブは吸気配管用のみ、特に本実施形態においてはバイパス通路３０に設けたバイパス弁９のみとなる。これによりバイパス弁９とターボ過給機３、電動過給機２３の関連付けた制御が複雑になることを防止できる。
【０１０３】
運転中にバイパス弁９の故障判定を行うので、バイパス弁９が故障して閉固着した状態を検出することができる。そして、閉固着を検出した際には電動過給機２３を駆動してエンジン１４に空気を供給するので、バイパス弁９の異常を解消できる場所まで自走で移動することができる。
【０１０４】
第２実施形態について図１０を用いて説明する。
【０１０５】
本実施形態が第１実施形態と異なるのは、第２のインタークーラ７ａを、吸気通路６がバイパス通路３０と分岐する位置より上流に配置する部分である。バイパス弁９の開閉制御、電動過給機２３の駆動制御等は第１実施形態と同様である。
【０１０６】
本実施形態では第２のインタークーラ７ａを吸気通路６とバイパス通路３０との分岐点より上流に配置したので、ターボ過給機３によって圧送される空気は電動過給機２３が駆動しているか否かにかかわらず、インタークーラ７ａ、インタークーラ１１の２つのインタークーラを通過することになる。
【０１０７】
高負荷運転領域等でターボ過給機３による過給が高まり電動過給機２３が停止した状態においては、第１実施形態ではインタークーラ１１のみで吸気の冷却を賄っていたいが、本実施形態ではインタークーラ７ａによる冷却も行えるので、インタークーラ１１の容量を小さくすることが可能となる。これにより、車載レイアウトの自由度が増す。
【０１０８】
以上により、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果の他に、ターボ過給機３により圧縮された空気が常にインタークーラ７ａを通過するので、吸気通路１０とバイパス通路３０との合流部下流に設けたインタークーラ１１を小型化することができ、車載レイアウトの自由度が増す。という効果が得られる。
【０１０９】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のシステム構成を表す図である。
【図２】第１実施形態のバイパス弁の開閉制御を表すフローチャートである。
【図３】バイパス弁の動作遅れ時間を考慮した予測回転速度を求めるフローチャートである。
【図４】回転上昇予測値と回転速度の関係を表すテーブルである。
【図５】モータの特性図である。
【図６】第１実施形態の制御を行った際のタイムチャートである。
【図７】定常状態におけるバイパス弁の故障判定の制御フローチャートである。
【図８】過給停止後におけるバイパス弁の故障判定の制御フローチャートである。
【図９】バイパス弁の故障検出時の制御フローチャートである。
【図１０】上流側のインタークーラをバイパス通路分岐前に配置したシステム構成を表す図である。
【符号の説明】
１ エアフローメータ（ＡＦＭ）
２ 吸気通路
３ ターボ過給機
３ａ シャフト
４ ターボ過給機コンプレッサー
５ ターボ過給機タービン
６ 吸気通路
７ａ インタークーラ
８ 電動過給機コンプレッサー
９ バイパス弁
１０ 吸気通路
１１ インタークーラ
１２ スロットルチャンバ
１３ 吸気マニホールド
１４ エンジン
１５ 排気マニホールド
１６ 電動機
１７ バッテリ
１８ モーターコントローラ
１９ コントロールユニット（ＥＣＭ）
２０ 回転センサー
２１、２２ 圧力センサー
２３ 電動過給機
２３ａ シャフト
２４ 開閉センサー

Claims (3)

1. エンジンの排気ガスによって駆動するターボ過給機と、
   前記ターボ過給機の下流の吸気通路に介装され、電動機によって駆動する電動過給機と、
   前記電動過給機を迂回して、前記電動過給機の上流側と下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路と、
   前記バイパス通路中に設けられたバイパス弁と、
   前記バイパス通路と前記電動過給機下流の吸気通路との合流部よりも下流に設けた第１のインタークーラとを備え、
   前記バイパス弁と前記電動過給機とを関連付けて制御し、バイパス弁が開いてもバイパス通路に空気の流れがほとんど生じないときにバイパス弁の開閉切換えを行うことを特徴とする内燃機関の過給装置。
2. 前記電動過給機の上流、かつ前記ターボ過給機下流の吸気通路とバイパス通路との分岐点よりも下流の吸気通路通路に第２のインタークーラを設ける請求項１に記載の内燃機関の過給装置。
3. 前記ターボ過給機の下流、かつ前記ターボ過給機下流の吸気通路とバイパス通路との分岐点よりも上流の吸気通路通路に第２のインタークーラを設ける請求項１に記載の内燃機関の過給装置。

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