JP6015724B2

JP6015724B2 - 内燃機関システム

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Publication number: JP6015724B2
Application number: JP2014178214A
Authority: JP
Inventors: 怜杉山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: US20160061102A1; EP2993329A1; JP2016050568A

Description

この発明は、ターボ過給機とともに電動コンプレッサを過給機として備える内燃機関システムに関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関用過給システムが開示されている。この従来の過給システムでは、ターボ過給機のターボコンプレッサよりも上流側の吸気通路に電動コンプレッサが備えられている。また、ターボコンプレッサの上流側の吸気通路には、電動コンプレッサを迂回するバイパス通路が設けられている。バイパス通路には、当該バイパス通路への空気の流入量を調整するバイパス弁が設けられている。そのうえで、上記過給システムでは、電動コンプレッサの作動点がサージ領域に進入またはそのおそれがある場合に、サージの回避のために上記バイパス弁が開かれる。

また、例えば特許文献２に開示されているように、ターボコンプレッサと電動コンプレッサとを吸気通路に並列に備える内燃機関システムが知られている。

特開２００５−２０１０９２号公報特開２００７−０７７８５４号公報特開平０３−２７５９３９号公報

ターボコンプレッサと電動コンプレッサとを吸気通路に並列に備える内燃機関システムでは、特許文献１に記載の直列方式のシステムとは異なり、ターボコンプレッサのみを使用するシングル過給モードとターボコンプレッサと電動コンプレッサの双方を使用するツイン過給モードとの間で過給モードを切り替えるためには、電動コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路および吸気バイパス弁を必要としない。しかしながら、この並列方式のシステムにおいて上記吸気バイパス通路を備えていない場合には、電動コンプレッサの作動中に内燃機関の減速要求が出された際に下流側のスロットル弁が閉じられると、電動コンプレッサの出口圧力を、吸気バイパス通路を利用して逃がすことができなくなる。このため、サージが発生してしまう可能性がある。その一方で、システム構成を簡素化してコスト低減を図るためには、吸気バイパス通路および吸気バイパス弁を追加することなく、減速時に電動コンプレッサのサージの発生を抑制できるようになっていることが望ましい。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、システム構成の複雑化を回避しつつ、内燃機関の減速時に電動コンプレッサでのサージの発生を抑制できるようにした内燃機関システムを提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関システムであって、
内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備え、前記タービンにより駆動されて吸入空気を過給するターボコンプレッサを吸気通路に備えるターボ過給機と、
前記ターボコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を開閉する吸気バイパス弁と、
前記ターボコンプレッサよりも下流側の前記吸気通路に配置され、当該吸気通路を開閉するスロットル弁と、
前記ターボコンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と、前記ターボコンプレッサよりも下流側かつ前記スロットル弁よりも上流側の前記吸気通路とを接続する並列吸気通路と、
前記並列吸気通路に配置されたコンプレッサホイールと、前記コンプレッサホイールを駆動する電動機とを含み、前記電動機により前記コンプレッサホイールを駆動することで吸入空気を過給する電動コンプレッサと、
前記内燃機関の減速要求が出された場合に、前記スロットル弁を閉じるスロットル制御手段と、
前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動中に前記減速要求が出された場合に、前記スロットル弁が閉弁動作を開始する前もしくは閉弁動作を開始するのと同時に、前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動を停止する電動機制御手段と、
前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動中に前記減速要求が出された場合に、前記スロットル弁の閉弁動作の開始以後に前記吸気バイパス弁を開く吸気バイパス弁制御手段と、
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、
前記並列吸気通路を開閉する吸気切替弁と、
前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動中に前記減速要求が出された場合に、前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動停止以後、かつ、前記スロットル弁が閉弁動作を開始する前に前記吸気切替弁を閉じる吸気切替弁制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、電動機によるコンプレッサホイールの駆動中に内燃機関の減速要求が出された場合には、スロットル弁が閉弁動作を開始する前もしくは閉弁動作を開始するのと同時に、コンプレッサホイールの駆動が停止される。これにより、電動コンプレッサのサージ抑制のために吸気バイパス通路および吸気バイパス弁を備える必要なしに、減速時に電動コンプレッサのサージの発生を抑制することができる。また、ターボコンプレッサでの減速サージの発生を抑制することができる。

第２の発明によれば、スロットル弁を閉じた後に、ターボコンプレッサによって圧縮された吸気の一部が並列吸気通路を通ってターボコンプレッサの上流に向けて逆流してしまうことを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関システムの構成を概略的に説明するための図である。内燃機関システムで用いられる過給モードをエンジン運転領域との関係で説明するための図である。減速サージを説明するために用いるコンプレッサマップである。本発明の実施の形態１における減速時のサージ抑制制御を説明するためのタイムチャートである。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。本発明の実施の形態２における減速時のサージ抑制制御を説明するためのタイムチャートである。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。

実施の形態１．
まず、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［内燃機関システムのハードウェア構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関システム１０の構成を概略的に説明するための図である。図１に示す内燃機関システム１０は、内燃機関本体１２を備えている。内燃機関システム１０は、圧縮着火式エンジン（一例として、ディーゼルエンジン）のシステムであり、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。内燃機関本体１２の各気筒には、吸気通路１４および排気通路１６が連通している。

吸気通路１４の入口付近には、エアクリーナ１８が設けられている。エアクリーナ１８よりも下流側の吸気通路１４には、吸入空気を過給するために、ターボ過給機２０のターボコンプレッサ２０ａが配置されている。ターボコンプレッサ２０ａとしては、遠心式または軸流式のコンプレッサが用いられる。ターボ過給機２０は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン２０ｂを排気通路１６に備えている。ターボコンプレッサ２０ａは、連結軸２０ｃを介してタービン２０ｂと一体的に連結されており、タービン２０ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。また、ターボコンプレッサ２０ａをバイパスする吸気バイパス通路２２と、吸気バイパス通路２２を開閉する吸気バイパス弁２４とが備えられている。吸気バイパス弁２４としては、例えば、電磁弁を用いることができる。

ターボコンプレッサ２０ａよりも下流側の吸気通路１４には、ターボコンプレッサ２０ａ、もしくはターボコンプレッサ２０ａと後述の電動コンプレッサ３４の双方によって圧縮された吸入空気を冷却するためのインタークーラ２６が配置されている。インタークーラ２６よりも下流側の吸気通路１４には、当該吸気通路１４を開閉する電子制御式のスロットル弁２８が配置されている。スロットル弁２８よりも下流側の吸気通路１４は、吸気マニホールド３０として構成されており、吸入空気は、吸気マニホールド３０を介して各気筒に分配される。

また、吸気通路１４は、ターボコンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１４と、ターボコンプレッサ２０ａよりも下流側かつスロットル弁２８よりも上流側の吸気通路１４とを接続する並列吸気通路３２を備えている。すなわち、並列吸気通路３２は、ターボコンプレッサ２０ａをバイパスする吸気通路である。並列吸気通路３２には、電動コンプレッサ３４のコンプレッサホイール３４ａが配置されている。コンプレッサホイール３４ａは、電動機３４ｂによって駆動される。電動機３４ｂには、図示省略する電源から電力が供給される。電動コンプレッサ３４も遠心式または軸流式である。電動コンプレッサ３４によれば、電動機３４ｂによりコンプレッサホイール３４ａを駆動することで吸入空気を過給することができる。

また、電動コンプレッサ３４よりも下流側の並列吸気通路３２には、並列吸気通路３２を開閉する吸気切替弁３６が配置されている。吸気切替弁３６としては、例えば、電磁弁を用いることができる。なお、ここでは、一例として、吸気切替弁３６が電動コンプレッサ３４の下流側の並列吸気通路３２に配置された構成を示したが、吸気切替弁３６の配置部位は、並列吸気通路３２を開閉するものであれば上記に限定されず、例えば、電動コンプレッサ３４の上流であってもよい。なお、吸気切替弁３６に代え、並列吸気通路３２を通ってスロットル弁２８側に向かう空気の流れを許容し、その逆向きの流れを制限するように構成された逆止弁が備えられていてもよい。

各気筒からの排気ガスは、排気通路１６の排気マニホールド３８によって集められて下流側に排出される。排気通路１６には、タービン２０ｂをバイパスする排気バイパス通路４０が接続されている。排気バイパス通路４０には、排気バイパス通路４０を開閉するバイパス弁として、ウェイストゲートバルブ４２が配置されている。

さらに、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４４を備えている。ＥＣＵ４４は、少なくとも入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。入出力インターフェースは、内燃機関システム１０に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関システム１０が備える各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。ＥＣＵ４４が信号を取り込むセンサには、クランク軸の回転位置およびエンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ４６等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。上記センサには、内燃機関システム１０を搭載する車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ４８も含まれる。ＥＣＵ４４が操作信号を出すアクチュエータには、上述した吸気バイパス弁２４、スロットル弁２８、電動機３４ｂ、吸気切替弁３６およびウェイストゲートバルブ４２に加え、各気筒の燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射弁５０等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。メモリには、内燃機関システム１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。

［過給モード］
図２は、内燃機関システム１０で用いられる過給モードをエンジン運転領域との関係で説明するための図である。内燃機関システム１０では、エンジン運転領域に応じてシングル過給モードおよびツイン過給モードのうちの何れか一方が選択される。

シングル過給モードは、ターボ過給機２０のみを利用する過給モードである。シングル過給モードでは、電動機３４ｂへの通電が停止され、かつ、吸気切替弁３６が全閉とされる。その結果、排気エネルギを利用してターボコンプレッサ２０ａによって過給された吸気が、並列吸気通路３２に流入することなく各気筒の燃焼室に供給されるようになる。

一方、ツイン過給モードは、ターボ過給機２０とともに電動コンプレッサ３４を利用する過給モードである。ツイン過給モードでは、吸気切替弁３６が開放された状態で電動機３４ｂへの通電が行われる。その結果、並列吸気通路３２に導入された吸気が電動コンプレッサ３４によって過給される。電動コンプレッサ３４によって過給された吸気は、ターボコンプレッサ２０ａによって過給された吸気に合流し、各気筒の燃焼室に供給される。これにより、電動コンプレッサ３４を利用してターボ過給機２０による過給をアシストすることができる。

図２に示すように、ツイン過給モードは、エンジン最高出力が得られる出力点付近の高回転高負荷領域において使用される。シングル過給モードは、ツイン過給モードが使用される運転領域以外で過給が行われる場合の過給モードに相当する。

［減速サージ］
図３は、減速サージを説明するために用いるコンプレッサマップである。図３の縦軸はコンプレッサの前後の圧力比（出口圧力／入口圧力）であり、その横軸はコンプレッサの通過空気流量である。このようなコンプレッサマップの特性は、ターボコンプレッサ２０ａおよび電動コンプレッサ３４のどちらにも共通するものである。図３において、サージラインよりも低空気流量側の領域は、サージが発生するサージ領域に該当する。

前提として、内燃機関システム１０では、アクセルペダルがオフとされることで内燃機関の減速要求を検知した場合には、運転者に対して減速感を与えるためにスロットル弁２８を閉じる制御が行われる。ターボコンプレッサ２０ａ、もしくはターボコンプレッサ２０ａと電動コンプレッサ３４によって過給が行われている時に下流側のスロットル弁２８が閉じられると、コンプレッサの出口圧力が下がらないままコンプレッサの通過空気流量が低下する。このため、このような状況下では、コンプレッサの作動点はコンプレッサマップ上において低空気流量側に移動することとなる。その結果、図３に示す一例のように作動点の移動量が大きい場合には、コンプレッサの作動点がサージ領域に進入し、サージが発生してしまう。以下、上記のような態様で減速時に発生するサージを単に「減速サージ」と称する。

［実施の形態１における特徴的な制御］
図４は、本発明の実施の形態１における減速時のサージ抑制制御を説明するためのタイムチャートである。ツイン過給モードが使用される高回転高負荷運転時にアクセルペダルがオフとされてスロットル弁２８が閉じられると、電動コンプレッサ３４およびターボコンプレッサ２０ａの何れにおいても、減速サージが発生し易くなる。そこで、本実施形態では、電動機３４ｂによるコンプレッサホイール３４ａの駆動中（すなわち、電動コンプレッサ３４の作動中）にアクセルペダルがオフとされた場合には、電動コンプレッサ３４およびターボコンプレッサ２０ａのそれぞれの減速サージの発生を抑制するために、以下に示す順序で各アクチュエータの動作を行うこととした。なお、本明細書における以下の説明では、吸気バイパス弁２４の開度を、全開開度と全閉開度との間で制御する例について説明を行っている。ここでいう全開開度および全閉開度とは、それぞれ、所定の開度制御範囲上の最大開度および最小開度のことであり、必ずしも弁の開度として１００％および０％であるとは限らない。このことは、実施の形態２における吸気切替弁３６の開度制御についても同様である。また、本発明の制御に用いられる吸気バイパス弁および吸気切替弁の開度は、本発明の効果が得られるように制御されるものであれば、全開開度および全閉開度に限られず、それぞれ任意の所定開度であってもよい。

すなわち、ツイン過給モードの使用中に図４（Ａ）に示すようにアクセルペダルがオフ（全閉）とされた場合には、まず、図４（Ｂ）に示すように電動コンプレッサ３４の電動機３４ｂへの通電が停止される。これにより、コンプレッサホイール３４ａの駆動が停止される。その結果、図４（Ｃ）に示すように電動コンプレッサ３４の回転速度が低下していく。なお、コンプレッサホイール３４ａの駆動を停止する態様には、上記のように電動機３４ｂへの通電を単に停止するもの以外に、次のような態様も含まれる。すなわち、電動コンプレッサ３４の回転速度を速やかにゼロに低下させるために、通電オフ後に惰性で回転している電動機３４ｂに生じる逆起電力を利用して、電動機３４ｂの回転、すなわち、コンプレッサホイール３４ａの回転に制動力を与えるものであってもよい。

コンプレッサホイール３４ａの駆動された後に、図４（Ｄ）に示すように、所定開度に向けてのスロットル弁２８の閉弁動作が開始される。ここでいう所定開度とは、減速時に減速感を得られるようにするためのスロットル弁２８の開度として事前に設定されたものである。なお、コンプレッサホイール３４ａの駆動を停止するタイミングは、上記の例のようにスロットル弁２８の閉弁動作が開始する前に限らず、スロットル弁２８の閉弁動作を開始するのと同時であってもよい。

また、スロットル弁２８の閉弁動作の開始と同時に、図４（Ｅ）に示すように、全開位置となるように吸気バイパス弁２４が開かれる。なお、吸気バイパス弁２４は、スロットル弁２８の閉弁動作の開始後に開かれるようになっていてもよい。

図５は、本発明の実施の形態１における減速時のサージ抑制制御を実現するためにＥＣＵ４４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

図５に示すルーチンでは、ＥＣＵ４４は、まず、ステップ１００において、電動コンプレッサ３４が作動中であるか否かを判定する。エンジン運転領域がツイン過給モードを利用する高回転高負荷領域にあるときには、本ステップ１００の判定が成立することになる。

ステップ１００の判定が成立する場合には、ＥＣＵ４４は、ステップ１０２に進み、アクセルペダルがオフとされたか否かを判定する。その結果、本ステップ１０２の判定が成立する場合、つまり、内燃機関の減速要求を検知した場合には、ＥＣＵ４４は、ステップ１０４に進み、電動機３４ｂへの通電を停止することによってコンプレッサホイール３４ａの駆動を停止する。

次に、ＥＣＵ４４は、ステップ１０６に進み、上記所定開度に向けてのスロットル弁２８の閉弁動作を実行する。次いで、ＥＣＵ４４は、ステップ１０８に進み、全開位置となるように吸気バイパス弁２４を開く。

以上説明した内燃機関システム１０は、ターボコンプレッサ２０ａと電動コンプレッサ３４とを並列に備えている。このような構成によれば、ターボ過給機と電動コンプレッサとを直列に備える構成とは異なり、電動コンプレッサをバイパスさせるためのバイパス通路およびバイパス弁を、シングル過給モードとツイン過給モードとの間での過給モードの切り替えのために備えることを必要としない。したがって、並列方式を採用する場合には、電動コンプレッサの減速サージ対策のために吸気バイパス通路および吸気バイパス弁を備えずに済めば、コスト低減が図れるといえる。本実施形態の制御によれば、電動コンプレッサ３４の作動中に減速要求が出された場合には、スロットル弁２８を閉じる前にコンプレッサホイール３４ａの駆動が停止される。言い換えると、コンプレッサホイール３４ａの駆動停止に対してスロットル弁２８の閉弁動作の開始が遅延される。電動機３４ｂへの通電が停止されることでコンプレッサホイール３４ａを駆動する力が消滅すると、電動コンプレッサ３４による過給が行われなくなるので、電動コンプレッサ３４にてサージが生じることはない。したがって、スロットル弁２８の閉弁動作の開始に先立ってコンプレッサホイール３４ａの駆動を停止することで、電動コンプレッサ３４の減速サージ抑制のためにバイパス通路およびバイパス弁を備える必要なしに、電動コンプレッサ３４の減速サージの発生を抑制することができる。また、コンプレッサホイール３４ａの駆動停止によって並列吸気通路３２に向かう吸気の流れがなくなるので、ターボコンプレッサ２０ａの入口圧力が高くなる。このことは、ターボコンプレッサ２０ａの前後の圧力比を小さくするように作用するので、ターボコンプレッサ２０ａの減速サージの抑制に関して良い影響を与える。

また、本実施形態の制御によれば、スロットル弁２８の閉弁動作の開始とともに吸気バイパス弁２４が開かれる。吸気バイパス弁２４を開くことによって、ターボコンプレッサ２０ａでの減速サージの発生を抑制することができる。単にターボコンプレッサ２０ａでの減速サージの発生を抑制するという観点では、減速要求を受けて吸気バイパス弁２４を直ちに開放すればよい。しかしながら、スロットル弁２８の閉弁動作の開始よりも先に吸気バイパス弁２４を開かないようにすることで、スロットル弁２８の閉弁動作に先立って各気筒に流入する空気の量が減少することを回避することができる。これにより、スロットル弁２８の閉弁動作を契機とする減速感の発生タイミングが、減速サージの対策の実行の有無によって変化しないようにすることができる。

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４４がステップ１０２の判定が成立する状況下においてステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「スロットル制御手段」が実現されており、ＥＣＵ４４がステップ１００および１０２の判定がともに成立する状況下においてステップ１０６の処理に先立ってステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「電動機制御手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４４がステップ１０６の処理に続いてステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気バイパス弁制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図６および図７を新たに参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態は、上述した内燃機関システム１０のハードウェア構成を用いて、以下に説明する減速時のサージ抑制制御を行うものである。

［実施の形態２における特徴的な制御］
電動コンプレッサ３４の作動中に減速要求が出された場合には、電動コンプレッサ３４については電動機３４ｂへの通電を停止することでコンプレッサホイール３４ａの駆動を停止することができるが、ターボコンプレッサ２０ａには排気エネルギに基づく駆動力が供給され続ける。このため、吸気切替弁３６が開いたままであると、ターボコンプレッサ２０ａによって圧縮された吸気の一部が並列吸気通路３２を通ってターボコンプレッサ２０ａの上流に向けて逆流してしまう。本実施形態では、このような逆流への対策も含めた減速時のサージ抑制制御が行われる。

図６は、本発明の実施の形態２における減速時のサージ抑制制御を説明するためのタイムチャートである。図６に示すタイムチャートは、吸気切替弁３６の制御が加えられ、かつ、吸気切替弁３６の動作との関係でスロットル弁２８の閉弁動作を開始するタイミングが決定される点において、上述した図４に示すタイムチャートと相違している。

すなわち、ツイン過給モードの使用中に図６（Ａ）に示すようにアクセルペダルがオフ（全閉）とされた場合には、まず、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示すように、電動コンプレッサ３４の駆動停止と同時に、全閉位置に向けての吸気切替弁３６の閉弁動作が開始される。そして、吸気切替弁３６が全閉された後に、図６（Ｅ）に示すようにスロットル弁２８の閉弁動作が開始される。また、スロットル弁２８の閉弁動作の開始と同時に、図６（Ｆ）に示すように吸気バイパス弁２４が開かれる。なお、吸気切替弁３６の閉弁動作は、コンプレッサホイール３４ａの駆動停止よりも後のタイミングで開始されるものであってもよい。また、吸気バイパス弁２４がスロットル弁２８の閉弁動作の開始と同時ではなく、当該閉弁動作の開始後に開かれるようになっていてもよいことは実施の形態１と同様である。

図７は、本発明の実施の形態２における減速時のサージ抑制制御を実現するためにＥＣＵ４４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図７において、実施の形態１における図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図７に示すルーチンでは、ＥＣＵ４４は、ステップ１０２の判定が成立する場合には、ステップ２００に進む。ステップ２００では、ＥＣＵ４４は、電動機３４ｂへの通電を停止するとともに、全閉位置に向けての吸気切替弁３６の閉弁動作を実行する。

次いで、ＥＣＵ４４は、ステップ２０２に進み、吸気切替弁３６が全閉されたか否かを判定する。その結果、吸気切替弁３６が全閉されたと判定した場合には、ＥＣＵ４４は、ステップ１０６に進む。

以上説明した図７に示すルーチンによれば、実施の形態１の減速時のサージ抑制制御に加え、次のような効果を奏する。すなわち、上記ルーチンによれば、コンプレッサホイール３４ａの駆動停止と同時に、吸気切替弁３６の閉弁動作が開始される。そして、吸気切替弁３６が全閉とされた後に、スロットル弁２８の閉弁動作が開始される。これにより、ターボコンプレッサ２０ａによって圧縮された吸気の一部が並列吸気通路３２を通ってターボコンプレッサ２０ａの上流に向けて逆流することを抑制することができる。また、既述したように、吸気切替弁３６の閉弁動作の開始タイミングは、必ずしもコンプレッサホイール３４ａの駆動停止と同時である必要はない。しかしながら、この開始タイミングが遅くなると、スロットル弁２８を閉じる前の期間中に上記の逆流を許容する結果となり、この期間中に各気筒に流入する空気の量を減少させてしまうことに繋がり得る。このため、上記の開始タイミングは、コンプレッサホイール３４ａの駆動停止と同時となっている上述した制御例のように、できるだけ早い方がよいといえる。

なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４４がステップ１００および１０２の判定がともに成立する状況下においてステップ１０６の処理に先立ってステップ２００の処理を実行することにより、前記第１の発明における「電動機制御手段」および前記第２の発明における「吸気切替弁制御手段」がそれぞれ実現されている。

ところで、ツイン過給モードを利用する高回転高負荷領域からの減速時は、電動コンプレッサ３４およびターボコンプレッサ２０ａの何れも高い過給効果を発揮させている状態にあるので、電動コンプレッサ３４およびターボコンプレッサ２０ａの何れに対しても減速サージが生じ易い状況であるといえる。ただし、電動コンプレッサ３４の使用態様としては、上記のような高回転高負荷領域での使用以外のもの、例えば、低回転低負荷領域の使用中に急加速が要求された時にターボ過給機２０をアシストするために電動コンプレッサ３４を駆動させるものも含まれ得る。したがって、上述した実施の形態１および２の減速サージの抑制制御の適用対象には、このような態様での電動コンプレッサ３４の作動中に内燃機関の減速要求が出された場合を含めてもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、アクセルペダルがオフとされることで「内燃機関の減速要求」があったとＥＣＵ４４が判断する例について説明を行った。アクセルペダルがオフとされることを契機として「内燃機関の減速要求」が出される状況としては、主には、運転者が車両を減速させたいときにアクセルペダルがオフされたときが該当する。これ以外に、例えば、火花点火式エンジンと手動式変速機とを備える車両の加速時にギヤ段をより高いギヤ段に変更する際に一時的にアクセルペダルがオフとされたときも、「内燃機関の減速要求」が出される状況に該当する。ただし、「内燃機関の減速要求」は、必ずしもアクセルペダルがオフとされることを契機とするものに限られない。例えば、火花点火式エンジンと変速機との間に介在するクラッチを電子制御式とした車両では、車両の加速時にアクセルペダルは踏み込まれたままの状態で、ギヤ段をより高いギヤ段に変更するためにクラッチを解放したうえでスロットル弁を閉じる制御が行われることがある。この場合には、ＥＣＵによるスロットル弁を閉じる指令が「内燃機関の減速要求」に該当する。

また、上述した実施の形態１および２においては、圧縮着火式エンジンであるディーゼルエンジンを対象とした減速サージの抑制制御について説明を行ったが、本発明は、スロットル弁を利用して吸入空気流量が調整されるガソリンエンジンなどの火花点火式エンジンに適用してもよい。

１０内燃機関システム
１２内燃機関本体
１４吸気通路
１６排気通路
１８エアクリーナ
２０ターボ過給機
２０ａターボコンプレッサ
２０ｂタービン
２０ｃ連結軸
２２吸気バイパス通路
２４吸気バイパス弁
２６インタークーラ
２８スロットル弁
３０吸気マニホールド
３２並列吸気通路
３４電動コンプレッサ
３４ａコンプレッサホイール
３４ｂ電動機
３６吸気切替弁
３８排気マニホールド
４０排気バイパス通路
４２ウェイストゲートバルブ
４４ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４６クランク角センサ
４８アクセル開度センサ
５０燃料噴射弁

Claims

内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備え、前記タービンにより駆動されて吸入空気を過給するターボコンプレッサを吸気通路に備えるターボ過給機と、
前記ターボコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を開閉する吸気バイパス弁と、
前記ターボコンプレッサよりも下流側の前記吸気通路に配置され、当該吸気通路を開閉するスロットル弁と、
前記ターボコンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と、前記ターボコンプレッサよりも下流側かつ前記スロットル弁よりも上流側の前記吸気通路とを接続する並列吸気通路と、
前記並列吸気通路に配置されたコンプレッサホイールと、前記コンプレッサホイールを駆動する電動機とを含み、前記電動機により前記コンプレッサホイールを駆動することで吸入空気を過給する電動コンプレッサと、
前記内燃機関の減速要求が出された場合に、前記スロットル弁を閉じるスロットル制御手段と、
前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動中に前記減速要求が出された場合に、前記スロットル弁が閉弁動作を開始する前もしくは閉弁動作を開始するのと同時に、前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動を停止する電動機制御手段と、
前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動中に前記減速要求が出された場合に、前記スロットル弁の閉弁動作の開始以後に前記吸気バイパス弁を開く吸気バイパス弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関システム。
前記並列吸気通路を開閉する吸気切替弁と、
前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動中に前記減速要求が出された場合に、前記電動機による前記コンプレッサホイールの駆動停止以後、かつ、前記スロットル弁が閉弁動作を開始する前に、前記吸気切替弁を閉じる吸気切替弁制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。