JP2017014936A - Engine supercharger device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの過給装置に関するものである。 The present invention relates to an engine supercharging device.
エンジンへの吸気を過給する電動過給機を設けるとともに、低圧ＥＧＲを有する吸排気系としたエンジン、即ち、電動過給機のインペラの上流側にエンジンの排気ガスを供給するためのＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを設けたエンジンが知られている（特許文献１等）。特許文献１ではパティキュレートフィルタの冷却のために電動過給機を使用している。 An engine having an electric supercharger for supercharging intake air to the engine and an intake / exhaust system having a low pressure EGR, that is, an EGR passage for supplying engine exhaust gas to the upstream side of the impeller of the electric supercharger An engine provided with an EGR valve is known (Patent Document 1, etc.). In Patent Document 1, an electric supercharger is used for cooling the particulate filter.
ところが、図７に示すように、低圧ＥＧＲを有する吸排気系に電動過給機２００を取り付ける場合、ＥＧＲバルブ２０１が開弁した時に、ＥＧＲガス（排気ガス）が電動過給機２００のコンプレッサ２０２を通過する。このとき、排気ガスの一部がモータケース２０３内部に流れ込み、部品（軸受のグリス、磁石、コイル、鉄心）を腐食、汚染し寿命低下や故障の原因となる。その対策として、例えば、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、電動モータ２０４により発生した回転力をインペラ２０５に伝えるためのシャフト（回転軸）２０６における電動モータ２０４とインペラ２０５との間の部位においてラビリンス型のシール材２０７を設けることが考えられる。これによりシャフト２０６の隙間からガスのモータケース２０８内への進入を防ぐことが可能となる。この場合には、シール材２０７の不具合に起因する漏れが発生する可能性がある。また、シール材２０７が必要となり、シール材２０７の分だけ軸長が長くなり、大型化を招く。さらに、シール長さが必要となることから軸長が長くなり固有振動数が低下し、共振回転数が下がり、電動モータ２０４で使用する回転数域において共振が起きやすくなる。 However, as shown in FIG. 7, when the electric supercharger 200 is attached to an intake / exhaust system having a low pressure EGR, when the EGR valve 201 is opened, EGR gas (exhaust gas) is discharged from the compressor 202 of the electric supercharger 200. Pass through. At this time, a part of the exhaust gas flows into the motor case 203 and corrodes and contaminates parts (bearing grease, magnets, coils, and iron cores), causing a life reduction and failure. As countermeasures, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the electric motor 204 and the impeller 205 in the shaft (rotary shaft) 206 for transmitting the rotational force generated by the electric motor 204 to the impeller 205. It is conceivable to provide a labyrinth-type sealing material 207 at a position between the two. As a result, it is possible to prevent gas from entering the motor case 208 through the gap between the shafts 206. In this case, there is a possibility that leakage due to a failure of the sealing material 207 occurs. Further, the sealing material 207 is necessary, and the shaft length is increased by the amount corresponding to the sealing material 207, leading to an increase in size. Furthermore, since the seal length is required, the shaft length is increased, the natural frequency is decreased, the resonance rotational speed is decreased, and resonance is likely to occur in the rotational speed range used by the electric motor 204.
本発明の目的は、排気ガスがモータケース内部に流れ込むのを抑制することができるエンジンの過給装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine supercharging device capable of suppressing exhaust gas from flowing into a motor case.
請求項１に記載の発明では、エンジンの吸気通路に設けられたインペラを電動モータで回転させて前記エンジンへの吸気を過給する電動過給機と、前記吸気通路における前記電動過給機のインペラの上流側に前記エンジンの排気ガスを供給するためのＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、前記電動過給機の電動モータを駆動させた後に前記ＥＧＲバルブを開弁させる制御手段と、を備えることを要旨とする。 According to the first aspect of the present invention, an electric supercharger that supercharges intake air to the engine by rotating an impeller provided in an intake passage of the engine with an electric motor, and the electric supercharger in the intake passage. An EGR passage for supplying exhaust gas of the engine upstream of the impeller, an EGR valve provided in the EGR passage, and an electric motor of the electric supercharger are driven, and then the EGR valve is opened. And a control means.
請求項１に記載の発明によれば、ＥＧＲバルブの開弁により、ＥＧＲ通路から、吸気通路における電動過給機のインペラの上流側にエンジンの排気ガスが供給される。ここで、制御手段により、電動過給機の電動モータが駆動された後にＥＧＲバルブが開弁される。これにより、排気ガスがモータケース内部に流れ込むのを抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas of the engine is supplied from the EGR passage to the upstream side of the impeller of the electric supercharger in the intake passage by opening the EGR valve. Here, after the electric motor of the electric supercharger is driven by the control means, the EGR valve is opened. Thereby, it can suppress that exhaust gas flows into the inside of a motor case.
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエンジンの過給装置において、前記電動過給機の電動モータは密閉型モータであることを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、排気ガスがモータケース内部に流れ込むのを抑制しやすくなる。
The invention according to claim 2 is summarized in that, in the engine supercharging device according to claim 1, the electric motor of the electric supercharger is a hermetically sealed motor.
According to invention of Claim 2, it becomes easy to suppress that exhaust gas flows into the inside of a motor case.
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のエンジンの過給装置において、前記制御手段は、前記ＥＧＲバルブの開弁に先立ち前記電動過給機の電動モータを駆動させてモータケース内を新気で充填し、前記モータケース内を新気で充填したことを前記電動過給機の電動モータの回転数から確認することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the engine supercharging device according to the first or second aspect, the control means drives the electric motor of the electric supercharger prior to the opening of the EGR valve. The gist of the present invention is that the inside of the case is filled with fresh air and that the motor case is filled with fresh air from the number of revolutions of the electric motor of the electric supercharger.
請求項３に記載の発明によれば、電動過給機の電動モータの回転数から容易にモータケース内を新気で充填したことを確認することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to easily confirm that the motor case has been filled with fresh air from the rotational speed of the electric motor of the electric supercharger.
本発明によれば、排気ガスがモータケース内部に流れ込むのを抑制することができる。 According to the present invention, exhaust gas can be prevented from flowing into the motor case.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態におけるエンジンの過給装置１０は、電動過給機１１と、排気タービン過給機１２と、制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１５を備えている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an engine supercharger 10 according to this embodiment includes an electric supercharger 11, an exhaust turbine supercharger 12, and an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 15 as control means. ing.
車両にエンジン１６が搭載されており、エンジン１６の出力が変速機を介して車輪に伝達される。エンジン１６には、排気ガスが通る排気通路１７および吸入空気が通る吸気通路１８が接続されている。排気通路１７には、排気タービン過給機１２のタービン１９が設けられている。一方、吸気通路１８には排気タービン過給機１２のコンプレッサ２０が設けられている。排気タービン過給機１２において、コンプレッサ２０とタービン１９とは一体的に接続され、排気ガスの圧力によってタービン１９が回転駆動されるとともにコンプレッサ２０も回転する。即ち、排気タービン過給機１２はエンジン１６の排気ガスのエネルギーによって駆動されて吸入空気を圧縮する。また、吸気通路１８において、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２０の下流には順に、第一インタークーラ２１、電動過給機１１のコンプレッサ２２および第二インタークーラ２３が設けられている。 The engine 16 is mounted on the vehicle, and the output of the engine 16 is transmitted to the wheels via the transmission. An exhaust passage 17 through which exhaust gas passes and an intake passage 18 through which intake air passes are connected to the engine 16. A turbine 19 of the exhaust turbine supercharger 12 is provided in the exhaust passage 17. On the other hand, a compressor 20 of the exhaust turbine supercharger 12 is provided in the intake passage 18. In the exhaust turbine supercharger 12, the compressor 20 and the turbine 19 are integrally connected, and the turbine 19 is driven to rotate by the pressure of the exhaust gas, and the compressor 20 also rotates. In other words, the exhaust turbine supercharger 12 is driven by the exhaust gas energy of the engine 16 to compress the intake air. Further, in the intake passage 18, a first intercooler 21, a compressor 22 of the electric supercharger 11, and a second intercooler 23 are sequentially provided downstream of the compressor 20 of the exhaust turbine supercharger 12.
電動過給機１１のコンプレッサ２２は、エンジン１６の吸気通路１８に設けられたインペラ２４を備える。電動過給機１１は、インペラ２４に回転力を付与する電動モータ２５が備えられ、インペラ２４は電動モータ２５によって回転駆動されて吸入空気を圧縮する。また、吸気通路１８には、電動過給機１１のコンプレッサ２２を迂回するバイパス流路２６が連結されている。バイパス流路２６の一端は、第一インタークーラ２１の下流かつ電動過給機１１のコンプレッサ２２の上流に接続されている。また、バイパス流路２６の他端は、電動過給機１１のコンプレッサ２２の下流かつ第二インタークーラ２３の上流に接続されている。バイパス流路２６には逆止弁２７が設けられている。 The compressor 22 of the electric supercharger 11 includes an impeller 24 provided in the intake passage 18 of the engine 16. The electric supercharger 11 includes an electric motor 25 that applies a rotational force to the impeller 24, and the impeller 24 is rotationally driven by the electric motor 25 to compress the intake air. The intake passage 18 is connected to a bypass passage 26 that bypasses the compressor 22 of the electric supercharger 11. One end of the bypass channel 26 is connected downstream of the first intercooler 21 and upstream of the compressor 22 of the electric supercharger 11. The other end of the bypass passage 26 is connected downstream of the compressor 22 and upstream of the second intercooler 23 of the electric supercharger 11. A check valve 27 is provided in the bypass channel 26.
ここで、図１を参照して吸入空気の流れについて説明する。
エンジン１６が所定速度以上で回転している場合、排気通路１７に流入する排気の圧力によって排気タービン過給機１２のタービン１９は高速で回転駆動される。これにより、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２０が駆動され、吸気通路１８を流通する吸入空気はコンプレッサ２０によって圧縮される。この圧縮された吸入空気は第一インタークーラ２１によって冷却される。ＥＣＵ１５は、エンジン１６が所定速度以上の高速度で回転している場合は、電動過給機１１の電動モータ２５を停止状態に維持する。
Here, the flow of the intake air will be described with reference to FIG.
When the engine 16 is rotating at a predetermined speed or higher, the turbine 19 of the exhaust turbine supercharger 12 is driven to rotate at high speed by the pressure of the exhaust gas flowing into the exhaust passage 17. As a result, the compressor 20 of the exhaust turbine supercharger 12 is driven, and the intake air flowing through the intake passage 18 is compressed by the compressor 20. The compressed intake air is cooled by the first intercooler 21. The ECU 15 maintains the electric motor 25 of the electric supercharger 11 in a stopped state when the engine 16 is rotating at a high speed equal to or higher than a predetermined speed.
回転駆動していない電動過給機１１のコンプレッサ２２のインペラ２４は、吸気通路１８における吸入空気の流れに対する抵抗となる。そのため、吸入空気はバイパス流路２６に流入する。この時、吸入空気の圧力によって逆止弁２７は開状態となり、吸入空気はバイパス流路２６を流通し、再び吸気通路１８に流入し、第二インタークーラ２３を通過して、エンジン１６に流入する。 The impeller 24 of the compressor 22 of the electric supercharger 11 that is not rotationally driven serves as a resistance against the flow of intake air in the intake passage 18. Therefore, the intake air flows into the bypass channel 26. At this time, the check valve 27 is opened by the pressure of the intake air, and the intake air flows through the bypass flow path 26, flows again into the intake passage 18, passes through the second intercooler 23, and flows into the engine 16. To do.
一方、エンジン１６の回転が所定速度以上の高速度回転から所定速度未満の低速度回転に切り替わった場合、排気タービン過給機１２のタービン１９は排気ガスによる充分なエネルギーを得ることができず、排気タービン過給機１２のコンプレッサ２０は吸入空気の過給圧を充分に高めることができない。ＥＣＵ１５は、エンジン１６が所定速度未満で回転している場合は、電動過給機１１の電動モータ２５を駆動させる。これによってコンプレッサ２２のインペラ２４が回転して、充分圧縮されずに排気タービン過給機１２のコンプレッサ２０を通過した吸気通路１８の吸入空気は、第一インタークーラ２１を通過して、電動過給機１１のコンプレッサ２２によって圧縮される。この時、バイパス流路２６に設けられた逆止弁２７は閉状態であり、吸入空気はバイパス流路２６には流通しない。そして、電動過給機１１のコンプレッサ２２により圧縮された吸入空気は第二インタークーラ２３によって冷却された後、エンジン１６に流入する。 On the other hand, when the rotation of the engine 16 is switched from a high speed rotation of a predetermined speed or higher to a low speed rotation of a predetermined speed or less, the turbine 19 of the exhaust turbine supercharger 12 cannot obtain sufficient energy from the exhaust gas, The compressor 20 of the exhaust turbine supercharger 12 cannot sufficiently increase the supercharging pressure of the intake air. The ECU 15 drives the electric motor 25 of the electric supercharger 11 when the engine 16 is rotating at a speed lower than a predetermined speed. As a result, the impeller 24 of the compressor 22 rotates, and the intake air in the intake passage 18 that has passed through the compressor 20 of the exhaust turbine supercharger 12 without being sufficiently compressed passes through the first intercooler 21 and is electrically charged. Compressed by the compressor 22 of the machine 11. At this time, the check valve 27 provided in the bypass flow path 26 is closed, and the intake air does not flow through the bypass flow path 26. The intake air compressed by the compressor 22 of the electric supercharger 11 is cooled by the second intercooler 23 and then flows into the engine 16.
電動過給機１１の詳細を、図２を用いて説明する。
図２に示すように、電動過給機１１の電動モータ２５は、金属製のモータケース３０を備える。モータケース３０は、有底円筒状のモータケース本体３１と、モータケース本体３１の軸方向一端の開口部に固定された円板状のシールプレート３２を有する。電動モータ２５は密閉型モータであり、モータケース３０の内部、即ち、モータケース本体３１とシールプレート３２とで囲まれた空間は密閉されている。
The details of the electric supercharger 11 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the electric motor 25 of the electric supercharger 11 includes a metal motor case 30. The motor case 30 includes a bottomed cylindrical motor case main body 31 and a disc-shaped seal plate 32 fixed to an opening at one axial end of the motor case main body 31. The electric motor 25 is a hermetically sealed motor, and the interior of the motor case 30, that is, the space surrounded by the motor case body 31 and the seal plate 32 is sealed.
モータケース３０の内部において有底円筒状のモータケース本体３１の底部の中央部には軸受支持部３３が固定されている。軸受支持部３３には固定側軸受３４が支持されている。モータケース３０の内部においてシールプレート３２の中央部には軸受支持部３５が固定されている。軸受支持部３５には可動側軸受３６が支持されている。 A bearing support 33 is fixed to the center of the bottom of the bottomed cylindrical motor case body 31 inside the motor case 30. A fixed bearing 34 is supported on the bearing support portion 33. A bearing support portion 35 is fixed to the center portion of the seal plate 32 inside the motor case 30. A movable bearing 36 is supported on the bearing support portion 35.
電動モータ２５のシャフト（回転軸）３７は、軸方向の一端側が固定側軸受３４によって回転可能に支持されている。電動モータ２５のシャフト３７は、軸方向の他端側が可動側軸受３６によって回転可能に支持されている。軸受支持部３５の内部には予圧ばね３８が収納されている。この予圧ばね３８の軸方向一端は、回り止め部材３９を介して可動側軸受３６に当接し、予圧ばね３８の軸方向他端はシールプレート３２に固定されたカバー４０の内面に当接している。予圧ばね３８は、軸方向に圧縮された状態で回り止め部材３９とカバー４０との間に配置されている。そして、可動側軸受３６には、圧縮された予圧ばね３８の原形状へ復帰しようとする力によって荷重が加えられている。予圧ばね３８によって可動側軸受３６に加えられた荷重は、可動側軸受３６を介してシャフト３７に伝わり、そのシャフト３７を介して固定側軸受３４に伝わる。その結果、予圧ばね３８によって固定側軸受３４が予圧されている。 A shaft (rotating shaft) 37 of the electric motor 25 is rotatably supported at one end side in the axial direction by a fixed-side bearing 34. The shaft 37 of the electric motor 25 is rotatably supported at the other end in the axial direction by a movable bearing 36. A preload spring 38 is accommodated in the bearing support portion 35. One end of the preload spring 38 in the axial direction is in contact with the movable bearing 36 via the rotation preventing member 39, and the other end of the preload spring 38 in the axial direction is in contact with the inner surface of the cover 40 fixed to the seal plate 32. . The preload spring 38 is disposed between the rotation preventing member 39 and the cover 40 in a state where the preload spring 38 is compressed in the axial direction. A load is applied to the movable bearing 36 by a force for returning to the original shape of the compressed preload spring 38. The load applied to the movable bearing 36 by the preload spring 38 is transmitted to the shaft 37 through the movable bearing 36 and is transmitted to the fixed bearing 34 through the shaft 37. As a result, the fixed bearing 34 is preloaded by the preload spring 38.
電動過給機１１のコンプレッサ２２は、内部にインペラ２４が配置される金属製のコンプレッサハウジング４３を備える。コンプレッサハウジング４３は、コンプレッサハウジング本体部４４と、コンプレッサハウジング本体部４４に固定された円板状のシールプレート４５で構成されている。コンプレッサハウジング本体部４４には、気体を吸入するための吸気口４６が設けられている。コンプレッサハウジング本体部４４とシールプレート４５との間には、インペラ２４を中心として渦巻状に形成されたスクロール流路４７が形成されている。シャフト３７における有底円筒状のモータケース本体３１の底部からの突出端部にはインペラ２４が固定されている。 The compressor 22 of the electric supercharger 11 includes a metal compressor housing 43 in which the impeller 24 is disposed. The compressor housing 43 includes a compressor housing main body 44 and a disc-shaped seal plate 45 fixed to the compressor housing main body 44. The compressor housing body 44 is provided with an intake port 46 for sucking gas. Between the compressor housing main body 44 and the seal plate 45, a scroll channel 47 formed in a spiral shape with the impeller 24 as a center is formed. An impeller 24 is fixed to a projecting end portion of the shaft 37 from the bottom portion of the bottomed cylindrical motor case main body 31.
そして、電動モータ２５の駆動に伴いシャフト３７に固定されたインペラ２４が回転する。このインペラ２４の回転に伴いコンプレッサ２２の吸気口４６からコンプレッサハウジング４３に気体が吸入される。さらに、吸入された気体は、インペラ２４の回転によってスクロール流路４７に送り出され、圧縮された状態でエンジン１６に供給される。 As the electric motor 25 is driven, the impeller 24 fixed to the shaft 37 rotates. As the impeller 24 rotates, gas is sucked into the compressor housing 43 from the intake port 46 of the compressor 22. Further, the sucked gas is sent out to the scroll passage 47 by the rotation of the impeller 24 and supplied to the engine 16 in a compressed state.
このように、電動過給機１１は、エンジン１６の吸気通路１８に設けられたインペラ２４を電動モータ２５で回転させてエンジン１６への吸気を過給する。
図１に示すように、排気通路１７におけるタービン１９の下流側と吸気通路１８における電動過給機１１のコンプレッサ２０の上流側とはＥＧＲ通路１３で接続されている。ＥＧＲ通路１３は、吸気通路１８における電動過給機１１のインペラ２４の上流側にエンジン１６の排気ガスを供給するためのものである。ＥＧＲ通路１３にＥＧＲバルブ１４が設けられている。
As described above, the electric supercharger 11 supercharges intake air to the engine 16 by rotating the impeller 24 provided in the intake passage 18 of the engine 16 by the electric motor 25.
As shown in FIG. 1, the downstream side of the turbine 19 in the exhaust passage 17 and the upstream side of the compressor 20 of the electric supercharger 11 in the intake passage 18 are connected by an EGR passage 13. The EGR passage 13 is for supplying exhaust gas of the engine 16 to the upstream side of the impeller 24 of the electric supercharger 11 in the intake passage 18. An EGR valve 14 is provided in the EGR passage 13.
このように、低圧ＥＧＲと電動過給機１１の両方を有する吸排気系となっている。
図１に示すように、電動過給機１１の電動モータ２５にはＥＣＵ１５が電気的に接続されている。ＥＣＵ１５にはＥＧＲバルブ１４が接続されている。ＥＣＵ１５は、エンジン回転速度、ブレーキ操作、アクセル開度、車速、電動モータ２５の回転数等に基づいて電動モータ２５やＥＧＲバルブ１４を制御する。電動モータ２５の回転数は回転数センサＳ１からの信号ＮｍをＥＣＵ１５が受信することにより検知される。ＥＧＲの制御について詳しくは、排気ガスの再循環のためにエンジン低回転・低負荷時においてＥＧＲバルブ１４が開かれる。
Thus, the intake / exhaust system has both the low-pressure EGR and the electric supercharger 11.
As shown in FIG. 1, the ECU 15 is electrically connected to the electric motor 25 of the electric supercharger 11. An EGR valve 14 is connected to the ECU 15. The ECU 15 controls the electric motor 25 and the EGR valve 14 based on the engine rotation speed, the brake operation, the accelerator opening, the vehicle speed, the rotation speed of the electric motor 25, and the like. The rotational speed of the electric motor 25 is detected when the ECU 15 receives the signal Nm from the rotational speed sensor S1. Specifically, the EGR valve 14 is opened at low engine speed and low load for exhaust gas recirculation.
ＥＣＵ１５は、ＥＧＲバルブ１４の開弁の際に電動過給機１１の電動モータ２５の駆動タイミングを制御する。即ち、ＥＣＵ１５は、ＥＧＲバルブ１４の開弁に先立ち電動過給機１１の電動モータ２５を駆動させてモータケース３０内を新気で充填した後にＥＧＲバルブ１４を開弁させることができるようになっている。 The ECU 15 controls the drive timing of the electric motor 25 of the electric supercharger 11 when the EGR valve 14 is opened. That is, the ECU 15 can open the EGR valve 14 after driving the electric motor 25 of the electric supercharger 11 and filling the motor case 30 with fresh air prior to opening the EGR valve 14. ing.
次に、作用について説明する。
図３にはＥＣＵ１５が実行する処理を示す。図４には、ＥＧＲバルブ開指令の発生状況、電動モータの駆動状況、電動モータの回転数の推移、ＥＧＲバルブの開閉状況を示す。
Next, the operation will be described.
FIG. 3 shows a process executed by the ECU 15. FIG. 4 shows the generation status of the EGR valve opening command, the driving status of the electric motor, the transition of the rotation speed of the electric motor, and the opening / closing status of the EGR valve.
図３において、ＥＣＵ１５はステップ１００においてＥＧＲバルブ１４の開指令に基づきステップ１０１において電動モータ２５が駆動しているか否か判定する。そして、ＥＣＵ１５は電動モータ２５が駆動していないとステップ１０２に移行して電動モータ２５を駆動させる（図４のｔ１のタイミング）。さらに、ステップ１０３でＥＣＵ１５は電動モータ２５の回転数が閾値以上か否か判定し、閾値未満ならばステップ１０２に戻り電動モータ２５の駆動を継続する。 In FIG. 3, the ECU 15 determines in step 100 whether or not the electric motor 25 is driven in step 101 based on an opening command for the EGR valve 14. If the electric motor 25 is not driven, the ECU 15 proceeds to step 102 and drives the electric motor 25 (timing t1 in FIG. 4). Further, in step 103, the ECU 15 determines whether or not the rotation speed of the electric motor 25 is equal to or greater than a threshold value.
ＥＣＵ１５は電動モータ２５の回転数が閾値以上ならば、モータケース３０内が新気で充填されモータケース３０内が新気で高圧になっており、以後においてＥＧＲガス（排気ガスの一部）がモータケース３０内に入ることがなくなったと判定してステップ１０４に移行してＥＧＲバルブ１４を開く（図４のｔ２のタイミング）。即ち、ＥＣＵ１５は、モータケース３０の内部を新気で充填したことを電動モータ２５の回転数から確認する。 If the rotational speed of the electric motor 25 is equal to or greater than the threshold value, the ECU 15 fills the motor case 30 with fresh air and the motor case 30 is fresh and high pressure, and thereafter, EGR gas (part of the exhaust gas) is generated. It is determined that the motor case 30 is no longer entered, and the routine proceeds to step 104 where the EGR valve 14 is opened (timing t2 in FIG. 4). That is, the ECU 15 confirms from the rotational speed of the electric motor 25 that the motor case 30 has been filled with fresh air.
一方、図４において仮想線Ｌで示すように、ＥＧＲバルブ１４の開指令に基づくｔ１のタイミングで電動モータ２５が駆動しており、かつ、電動モータ２５の回転数が閾値未満ならば、次のようになる。ステップ１０１→ステップ１０３→ステップ１０２に移行して電動モータ２５の駆動を継続する。そして、図４のｔ３のタイミングで電動モータ２５の回転数が閾値になるとモータケース３０内が新気で充填したと判定してＥＧＲバルブ１４を開く。 On the other hand, as shown by the phantom line L in FIG. 4, if the electric motor 25 is driven at the timing t1 based on the opening command of the EGR valve 14 and the rotational speed of the electric motor 25 is less than the threshold value, It becomes like this. The process proceeds from step 101 to step 103 to step 102 and the drive of the electric motor 25 is continued. Then, when the rotational speed of the electric motor 25 reaches a threshold value at the timing t3 in FIG. 4, it is determined that the motor case 30 is filled with fresh air, and the EGR valve 14 is opened.
このようにして、従来、シャフト（回転軸）３７の隙間からＥＧＲガスがモータケース３０内部に流れ込むと、軸受３４，３６のグリス、永久磁石、コイル、コア（鉄心）の汚染・腐食の原因となる。そのため、本実施形態では、ＥＧＲバルブ１４が開かれる前に、電動過給機１１を駆動させモータケース３０内部を新気で充填しておく。その後にＥＧＲバルブ１４を開くことで、ＥＧＲガスのモータケース３０内部への流れ込みが防止される。 Thus, conventionally, if EGR gas flows into the motor case 30 from the clearance between the shafts (rotating shafts) 37, the grease, permanent magnets, coils, and cores (iron cores) of the bearings 34 and 36 may be contaminated and corroded. Become. Therefore, in this embodiment, before the EGR valve 14 is opened, the electric supercharger 11 is driven to fill the motor case 30 with fresh air. Thereafter, the EGR valve 14 is opened to prevent the EGR gas from flowing into the motor case 30.
つまり、図７のように、電動過給機２００（電動モータ）を停止している状態で、ＥＧＲバルブ２０１を開くと、モータケース２０３内部にＥＧＲガスが流れ込んでしまう。
これに対し、本実施形態では、図５に示すようにＥＧＲバルブ１４を閉めた状態で電動過給機１１を駆動し、その後に図６に示すようにＥＧＲバルブ１４を開く。この場合にはモータケース３０内部は新気で充填されているためＥＧＲガスがモータケース３０の内部に流れ込むことが防止される。
That is, as shown in FIG. 7, when the EGR valve 201 is opened while the electric supercharger 200 (electric motor) is stopped, EGR gas flows into the motor case 203.
In contrast, in the present embodiment, the electric supercharger 11 is driven with the EGR valve 14 closed as shown in FIG. 5, and then the EGR valve 14 is opened as shown in FIG. In this case, since the motor case 30 is filled with fresh air, the EGR gas is prevented from flowing into the motor case 30.
即ち、電動過給機１１の停止中にＥＧＲバルブ１４を開くとモータケース３０内部にＥＧＲガスが流れ込むが、電動過給機１１の駆動中にはモータケース３０内部は新気で充填されているためＥＧＲガスは流れ込まない。電動過給機１１が駆動していなければ、ＥＧＲバルブ１４は閉じたまま待機して、電動過給機１１を先に駆動させモータケース３０内部が新気で充填してから、ＥＧＲバルブ１４を開く。 That is, when the EGR valve 14 is opened while the electric supercharger 11 is stopped, EGR gas flows into the motor case 30, but the motor case 30 is filled with fresh air while the electric supercharger 11 is being driven. Therefore, EGR gas does not flow. If the electric supercharger 11 is not driven, the EGR valve 14 is in a standby state with the EGR valve 14 closed, and the electric supercharger 11 is driven first to fill the motor case 30 with fresh air. open.
このように、ＥＧＲガスのモータケース３０内部への流れ込みを制御方法で防止でき、軸受３４，３６のグリスが排気ガスで劣化する等を防止することができる。また、図８でのシール材２０７を不要にでき、部品点数の削減、回転軸長の短縮化（体格ダウン）を図ることができる。また、シール材２０７の不具合に起因する漏れの発生を回避できる。さらに、シール材が不要となることから、大型化を回避できるとともにシール長さが不要となり、固有振動数が低くなることもなく電動モータで使用する回転数域において共振を防止することができる。 Thus, the flow of EGR gas into the motor case 30 can be prevented by the control method, and the grease of the bearings 34 and 36 can be prevented from being deteriorated by the exhaust gas. Further, the sealing material 207 in FIG. 8 can be eliminated, and the number of parts can be reduced and the length of the rotating shaft can be shortened (physique reduction). Further, the occurrence of leakage due to the malfunction of the sealing material 207 can be avoided. Further, since no seal material is required, an increase in size can be avoided and a seal length is not required, and resonance can be prevented in the rotation speed range used in the electric motor without lowering the natural frequency.
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）エンジンの過給装置１０の構成として、エンジン１６の吸気通路１８に設けられたインペラ２４を電動モータ２５で回転させてエンジン１６への吸気を過給する電動過給機１１を備える。また、吸気通路１８における電動過給機１１のインペラ２４の上流側にエンジン１６の排気ガスを供給するためのＥＧＲ通路１３と、ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲバルブ１４を備える。さらに、電動過給機１１の電動モータ２５を駆動させた後にＥＧＲバルブ１４を開弁させるＥＣＵ１５を備える。よって、排気ガスがモータケース３０内部に流れ込むのを抑制することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a configuration of the engine supercharging device 10, an electric supercharger 11 that supercharges intake air to the engine 16 by rotating an impeller 24 provided in an intake passage 18 of the engine 16 by an electric motor 25 is provided. Further, an EGR passage 13 for supplying exhaust gas of the engine 16 to the upstream side of the impeller 24 of the electric supercharger 11 in the intake passage 18 and an EGR valve 14 provided in the EGR passage 13 are provided. Further, an ECU 15 is provided that opens the EGR valve 14 after the electric motor 25 of the electric supercharger 11 is driven. Therefore, the exhaust gas can be prevented from flowing into the motor case 30.
（２）電動過給機１１の電動モータ２５は密閉型モータであるので、排気ガスがモータケース３０内部に流れ込むのを抑制しやすくなる。
（３）ＥＣＵ１５は、ＥＧＲバルブ１４の開弁に先立ち電動過給機１１の電動モータ２５を駆動させてモータケース３０内を新気で充填し、モータケース３０内を新気で充填したことを電動過給機１１の電動モータ２５の回転数から確認する。よって、電動過給機１１の電動モータ２５の回転数から容易にモータケース３０内を新気で充填したことを確認することができる。
(2) Since the electric motor 25 of the electric supercharger 11 is a sealed motor, it is easy to suppress the exhaust gas from flowing into the motor case 30.
(3) The ECU 15 drives the electric motor 25 of the electric supercharger 11 to open the EGR valve 14 and fills the motor case 30 with fresh air, and fills the motor case 30 with fresh air. It confirms from the rotation speed of the electric motor 25 of the electric supercharger 11. Therefore, it can be easily confirmed that the inside of the motor case 30 is filled with fresh air from the number of revolutions of the electric motor 25 of the electric supercharger 11.
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図３のステップ１０３において電動モータ２５の回転数が閾値になるとモータケース３０内が新気で充填されたと判定した。これに代わり、モータケース３０内の圧力を測定してモータケース３０内の圧力が閾値以上になるとモータケース３０内が新気で充填されたと判定してもよい。他にも、電動モータ２５の駆動時間を測定して電動モータ２５の駆動時間が閾値以上になるとモータケース３０内が新気で充填されたと判定してもよい。このようにモータケース３０内部の充填の確認は圧力センサか電動過給機の駆動時間を使うことができるが、一瞬で充填するならば時間計測のみでセンサを省略することも可能である。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
In Step 103 of FIG. 3, when the number of rotations of the electric motor 25 reaches a threshold value, it is determined that the motor case 30 is filled with fresh air. Alternatively, the pressure in the motor case 30 may be measured and it may be determined that the motor case 30 is filled with fresh air when the pressure in the motor case 30 exceeds a threshold value. Alternatively, the driving time of the electric motor 25 may be measured, and it may be determined that the motor case 30 is filled with fresh air when the driving time of the electric motor 25 exceeds a threshold value. As described above, the filling of the motor case 30 can be confirmed by using the pressure sensor or the driving time of the electric supercharger. However, if filling is performed in an instant, the sensor can be omitted only by measuring the time.
・モータケース３０内を新気で充填可能であるならば、電動過給機の電動モータ２５は密閉型モータでなくてもよい。
・電動過給機の電動モータ２５は永久磁石埋め込みタイプのモータでなくてもよく、その形式は問わない。
If the motor case 30 can be filled with fresh air, the electric motor 25 of the electric supercharger may not be a hermetically sealed motor.
The electric motor 25 of the electric supercharger may not be a permanent magnet embedded type motor, and the type thereof is not limited.
・吸気通路１８における排気タービン過給機のコンプレッサ２０と電動過給機のコンプレッサ２２の配置位置として、図１では上流側に排気タービン過給機のコンプレッサ２０を設けたが、これに代わり、上流側に電動過給機のコンプレッサ２２を設けてもよい。 As an arrangement position of the compressor 20 of the exhaust turbine supercharger and the compressor 22 of the electric supercharger in the intake passage 18, the compressor 20 of the exhaust turbine supercharger is provided on the upstream side in FIG. An electric supercharger compressor 22 may be provided on the side.
・図１における排気タービン過給機１２はなくてもよい。 The exhaust turbine supercharger 12 in FIG.
１０…エンジンの過給装置、１１…電動過給機、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲバルブ、１５…ＥＣＵ、１６…エンジン、１８…吸気通路、２４…インペラ、２５…電動モータ、３０…モータケース。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine supercharging device, 11 ... Electric supercharger, 13 ... EGR passage, 14 ... EGR valve, 15 ... ECU, 16 ... Engine, 18 ... Intake passage, 24 ... Impeller, 25 ... Electric motor, 30 ... Motor Case.
Claims (3)
前記吸気通路における前記電動過給機のインペラの上流側に前記エンジンの排気ガスを供給するためのＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、
前記電動過給機の電動モータを駆動させた後に前記ＥＧＲバルブを開弁させる制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの過給装置。 An electric supercharger that supercharges intake air to the engine by rotating an impeller provided in an intake passage of the engine with an electric motor;
An EGR passage for supplying exhaust gas of the engine to the upstream side of the impeller of the electric supercharger in the intake passage;
An EGR valve provided in the EGR passage;
Control means for opening the EGR valve after driving the electric motor of the electric supercharger;
An engine supercharging device comprising:
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