JP6950585B2

JP6950585B2 - エンジンの過給装置

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Publication number: JP6950585B2
Application number: JP2018040407A
Authority: JP
Inventors: 保憲的場; 宏行森岡; 孝嘉宮地
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: JP2019157627A; EP3536927A1; CN110242401A; US10801423B2; US20190277207A1; EP3536927B1

Description

本発明は、エンジンの過給装置に関し、特に運転状態が所定の過給領域のときに過給機を駆動するエンジンの過給装置に関する。

従来より、吸気通路のうち過給機上流側の部分とインタークーラ下流側の部分とを過給機を迂回するように構成されたバイパス通路によって接続した過給機付きエンジンは知られている。通常、このような過給機付きエンジンでは、運転状態が所定の過給領域（例えば、高回転又は高負荷領域）のときに過給機を駆動し、運転状態が過給領域以外である非過給領域のときに過給機の駆動を停止するように制御している。

また、エミッション性改善を狙いとして、窒化酸化物を含むＥＧＲガスや未燃焼炭化水素を含むブローバイガスを吸気通路の過給機上流側の部分に還流することも公知である。
ＥＧＲガス等が吸気通路に還流された際、吸気通路内の温度が露点よりも低い場合に、ＥＧＲガス等に含まれる水分（水蒸気）が凝縮して凝縮水が発生することがある。
この発生した凝縮水は、吸気通路を構成する金属部品等の腐食の原因になる虞がある。
そこで、吸気通路内に発生した凝縮水を除去する技術が提案されている。

特許文献１の内燃機関の制御装置は、タービンとコンプレッサからなる過給機と、タービン下流の排気通路とコンプレッサ上流の吸気通路を接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部を吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、コンプレッサ上流側吸気通路とコンプレッサ下流側吸気通路をバイパスさせるバイパス通路と、このバイパス通路に配設されたエアバイパスバルブと、吸気通路に設けられた吸気温センサとを備え、吸気温度が凝縮水の発生温度よりも低い場合、エアバイパスバルブを開くエアバイパスバルブ開口手段を設けている。
これにより、冷間時、コンプレッサによって断熱圧縮された空気をバイパス通路を介して循環させることにより吸気温度を上昇させ、吸気通路内に発生した凝縮水の蒸発（除去）を促進している。

特開２０１５−１２９４５７号公報

過給機の機体温度が極低温時において、吸気が過給機に導入された場合、吸気中の水分や吸気通路内の凝縮水が過給機内で氷結し、過給機の機能発揮に支障を来たす虞がある。
特に、エンジンのクランク軸に連結されたプーリと過給機のプーリとの間に伝動ベルトを巻き掛け、エンジンのクランク軸によって駆動される機械式過給機の場合、ロータとケーシングとの間に介在する氷結物（氷塊）によりロータの回転が阻害（ロック）され、伝動ベルトの焼付き等の不具合の発生が懸念される。
そこで、エンジン始動時、過給機の温度が低いときには、運転状態が非過給領域であっても過給機を強制的に駆動することにより、運転状態が過給領域になる前段階において過給機の機体温度（内壁温度）を昇温し、その結果、凝縮水の過給機内への侵入に起因した氷結の発生を回避して過給機の機能を確保することが可能である。

しかし、エンジン停止後において、過給機の内壁温度が露点よりも低い場合、過給機の内壁で結露した凝縮水が既に過給機内で氷結していることがある。
過給機内の凝縮水が既に氷結している状況では、前述のように、運転状態が過給領域になる前段階において過給機の昇温用強制駆動を行う場合、エンジンの再始動時、過給機の機体温度が昇温する前に溶融前の氷結物によってロータの回転が阻害される虞がある。
即ち、冷間時における過給機の機能を確保するためには、更なる改善の余地が残されている。

本発明の目的は、冷間時における過給機の機能を確保可能なエンジンの過給装置等を提供することである。

請求項１のエンジンの過給装置は、エンジンの吸気通路に設けられた過給機と、この過給機を駆動する駆動部と、運転状態が所定の過給領域のときに前記過給機を目標過給圧に応じて駆動し且つ運転状態が非過給領域のときに前記過給機の目標過給圧に応じた駆動を停止するように前記駆動部を制御する制御手段とを備えたエンジンの過給装置において、前記駆動部が、前記エンジンの出力軸と過給機を締結可能な電磁クラッチと、前記過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉可能な開閉手段とを有し、前記制御手段は、運転状態が非過給領域のときに前記電磁クラッチを開放状態にして且つ前記開閉手段を開作動すると共に、前記過給機に関連した過給機温度が設定温度よりも低いとき、前記非過給領域において前記電磁クラッチを締結状態にすると共に前記開閉手段を閉作動することにより前記過給機を目標過給圧に基づかない強制駆動し、前記過給機の強制駆動時における過給機の状態に基づき氷結の発生が判定された場合、前記過給機の強制駆動を禁止することを特徴としている。

このエンジンの過給装置では、制御手段は、運転状態が非過給領域のときに前記電磁クラッチを開放状態にして且つ前記開閉手段を開作動するため、運転状態が非過給領域のとき、流路抵抗を軽減しながら吸気を供給することができる。
制御手段は、前記過給機に関連した過給機温度が設定温度よりも低いとき、前記非過給領域において前記電磁クラッチを締結状態にすると共に前記開閉手段を閉作動することにより前記過給機を目標過給圧に基づかない強制駆動するため、運転状態が過給領域になる前に過給機の温度を早急に昇温することができ、過給機内における氷結の発生を回避して過給機に期待される走行性能を確保することができる。
制御手段が、前記過給機の強制駆動時における過給機の状態に基づき氷結の発生が判定された場合、前記過給機の強制駆動を禁止するため、過給機内に既に存在する氷結物に起因した不具合を回避することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記過給機温度が設定温度よりも低いとき、前記電磁クラッチの締結度合を小さくして前記過給機を強制駆動することを特徴としている。
この構成によれば、過給機内に既に氷結物が存在する場合であっても、氷結物の噛み込みによる不具合を軽減することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記制御手段は、前記過給機の強制駆動時における過給機の回転数に基づき氷結の発生を判定することを特徴としている。
この構成によれば、過給機内に既に存在する氷結物を容易に判定することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記制御手段は、前記過給機温度を前記過給機の過給状態に関するパラメータと前記過給機の冷却性に関するパラメータとに基づき推定することを特徴としている。
この構成によれば、過給機の壁温を容易に推定することができる。

本発明のエンジンの過給装置によれば、冷間時における過給機の機能を確保することができる。

実施例１に係る過給装置の概略構成図である。過給装置が装備されたエンジンの吸排気システムを示すブロック図である。エンジンの斜視図である。エンジンの吸気系の縦断面図である。過給機駆動要求とデューティー率と過給機回転数の作動関係を示すタイムチャートである。吸気バルブタイミングの説明図である。氷結判定用強制駆動時の過給機駆動要求とデューティー率と過給機回転数の作動関係を示すタイムチャートである。過給制御処理手順を示すフローチャートである。氷結判定処理手順を示すフローチャートである。変形例に係る氷結判定用強制駆動時の過給機駆動要求とＡＢＶと過給機回転数の作動関係を示すタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図９に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジンの過給装置１は、過給機２と、この過給機２を駆動するための電磁クラッチ３と、バイパスバルブ（以下、ＡＢＶと略す）４と、このＡＢＶ４を開閉可能な駆動装置５と、吸気ポートを開閉可能な吸気バルブ６と、この吸気バルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構（以下、ＶＶＴと略す）７と、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０等を主な構成要素としている。

この過給装置１のＰＣＭ１０には、エンジンの回転数センサ２１と、エンジンの負荷センサ２２と、エンジンに導入される吸気量を検出可能な吸気量センサ２３と、外気温センサ２４と、過給機２の回転数センサ２５と、過給機２の上流側圧力を検出可能な第１圧力センサ２６と、過給機２の下流側圧力を検出可能な第２圧力センサ２７と、車速センサ２８と、車両前方からエンジンルーム内に導入される走行風の導入量を調整するグリルシャッタ（図示略）の開度を検出可能な開度センサ２９等の各種センサが夫々電気的に接続されている。

まず、過給装置１が装備されたエンジンの概略構成について説明する。
＜エンジンの吸排気システム＞
図２に示すエンジンの吸排気システムにおいて、３０はエンジンの燃焼室を形成する気筒、３１は気筒３０に吸気バルブ６を介して吸気を導入する吸気通路、３２は気筒３０から排気バルブ（図示略）を介して排気を排出する排気通路である。
このエンジンは自動車の過給機付き直列多気筒エンジンである。
図２では１気筒３０のみを図示している。

吸気通路３１には、その上流側から下流側に向かって順に、エアフローセンサからなる吸気量センサ２３、吸気量を調整するスロットルバルブ３３、吸気を圧縮して気筒３０に供給する過給機２、並びに過給機２から吐出される吸気を冷却するインタークーラ３４が配設されている。吸気通路３１は、過給機２をバイパスして過給機２よりも上流側の吸気通路部と下流側の吸気通路部を結ぶバイパス通路３５を備えている。このバイパス通路３５の途中部にその通路断面積を変更可能なＡＢＶ４が設けられている。

過給機２は、エンジンの運転状態が所定の過給領域にあるときに過給機駆動部によって駆動され、エンジンの運転状態が非過給領域にあるときにその駆動が停止される。
この過給機２は、駆動損失の低減要求が高い内部圧縮式過給機、例えば、２つのロータとこれらロータを収容するケーシングとにより構成されたリシュルム式過給機を想定しているが、送風式のルーツ式過給機等であっても良い。

排気通路３２には排気ガスを浄化する排気浄化装置３６が配設されている。
排気通路３２における排気浄化装置３６よりも下流側から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路３１に環流するＥＧＲ通路３７が延びている。ＥＧＲ通路３７はバイパス通路３５におけるＡＢＶ４よりも上流側部分に接続されている。

図４に示すように、この実施形態では、バイパス通路３５は、過給機２よりも上流側の吸気通路部から上方に分岐して過給機２の上側に延びている。
ＥＧＲ通路３７による吸気通路３１へのＥＧＲガス導入部３７ａは、バイパス通路３５における過給機２の上側に延びた部分に設けられている。
また、インタークーラ３４は過給機２の下側に配設されている。
ブローバイガス通路（図示略）は、エンジンのクランク室と過給機２よりも上流側の吸気通路部３１ａとを差圧作動タイプのＰＣＶバルブ（図示略）を介して連結している。ブローバイガス通路による吸気通路部３１ａへのブローバイガス導入部３８ａは、過給機２よりも上流側且つスロットルバルブ３３よりも下流側の上壁部分に設けられている。

＜エンジンの吸気系・排気系の具体的構成＞
このエンジンは、気筒列方向（クランクシャフトの長手方向）が車幅方向になった横置きの前方吸気後方排気エンジンである。排気浄化装置３６は、酸化触媒及びパティキュレートフィルタを内蔵している。
図３に示すように、サージタンク３９は、エンジン本体の側部を気筒列方向に延び、エンジンの各気筒の吸気ポートに接続されている。
吸気マニホールドは、サージタンク３９と、このサージタンク３９と一体になった吸気導入管部４０とを備え、金属製（本実施形態はアルミ合金製）である。吸気導入管部４０はサージタンク３９の下方に延びている。

このエンジンは各気筒に２つの吸気ポートを有する４気筒エンジンである。
吸気マニホールドは、各気筒の２つの吸気ポートに対応した計８つの分岐吸気通路（図示略）を備えている。各分岐吸気通路がサージタンク３９から延び、サージタンク３９から延びた分岐吸気通路の周辺部において、エンジン本体に固定されている。

過給機２は、動力源としてのエンジンの出力軸（クランクシャフト）で駆動される機械式過給機であり、サージタンク３９の前側の側部において回転軸が気筒列方向に配置されている。図４に示すように、過給機２には気筒列方向に延びる上流側吸気管４１が直結されている。この上流側吸気管４１から吸気が過給機２に導入される。この上流側吸気管４１が吸気通路３１における過給機２よりも上流側の吸気通路部３１ａを構成している。

過給機２における上流側吸気管４１の反対側に過給機２のクラッチハウジング４２が突出している。このクラッチハウジング４２に、エンジンの出力軸で過給機２を駆動するための電磁クラッチ３（駆動部）が収容されている。電磁クラッチ３の入力軸に結合したプーリ４３に伝動ベルト４４が巻き掛けられている。
電磁クラッチ３は、電気的にデューティー制御され、デューティー率１００％で完全締結、デューティー率０％で完全開放される。

図３に示すように、伝動ベルト４４は、動力源としてのエンジンの出力軸に結合したクランクプーリ４５と過給機２のプーリ４３とウォータポンプ４６の駆動軸に結合したプーリ４７とに巻き掛けられている。そして、アイドラ４８，４９及びテンションプーリ５０によって、伝動ベルト４４に適切な張力が与えられていると共に、過給機２及びウォータポンプ４６の各々のプーリ４３，４７に適正な巻き掛け角が与えられている。

過給機２よりも上流側の吸気通路部３１ａを構成する上流側吸気管４１からバイパス通路３５を構成するバイパス管５１が分岐している。
図４に示すように、バイパス管５１は、上流側吸気管４１に設けられたスロットルバルブ３３よりも下流側において、上流側吸気管４１の上面側から分岐してスロットルバルブ３３の上側に向かって斜め上方に延びている。このバイパス管５１は、斜め上方に延びた部分から、さらに過給機２の上方に向かうように湾曲して折り返されている。バイパス管５１は、折返し部５１ａに続いてサージタンク３９の中央側に向かって過給機２の上側を気筒列方向に延びている。

バイパス管５１の折返し部５１ａよりも下流側には、図２に示すように、排気系から排気ガスを吸気系に還流するＥＧＲ通路３７が接続されている。
ＥＧＲ通路３７は排気浄化装置３６のパティキュレートフィルタよりも下流側から排気ガスを吸気系に導くようにされている。ＥＧＲ通路３７の途中部には、吸気系に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５２が設けられている。

図４に示すように、バイパス管５１におけるＥＧＲ通路３７の接続部であるＥＧＲガス導入部３７ａに排気ガスの還流量を制御するＥＧＲバルブ５３が設けられている。
また、ＥＧＲバルブ５３よりも下流側のバイパス管５１にＡＢＶ４が設けられている。

本実施形態では、過給用吐出管５４、インタークーラ３４及び吸気導入管部４０が、過給機２から吸気をサージタンク３９に導く下流側吸気管５５を構成している。
図４に示すように、下流側吸気管５５は、気筒列方向に見て、全体としてインタークーラ３４を最下部に配置したＵ字状になっている。

上記エンジンの吸気系・排気系構成では、過給機２が駆動されないときは、吸気が図４に示す過給機２の上流側の吸気通路部３１ａからバイパス通路３５を通ってサージタンク３９に流れ、気筒３０に吸い込まれる。ＥＧＲガスがＥＧＲガス導入部３７ａから吸気通路３１に導入され、或いはブローバイガスがブローバイガス導入部３８ａから吸気通路３１に導入されるとき、そのＥＧＲガス等に含まれる水分が冷却され、吸気通路３１の壁面に結露することにより凝縮水ができる。この凝縮水はバイパス通路３５から上流側の吸気通路部３１ａに流れ、この吸気通路部３１ａの底に溜まり易い。
この結露によって発生した凝縮水は、過給機２の隙間に侵入し易く、過給機２の隙間に侵入した凝縮水は、エンジン停止中で且つ冷間時、氷結する虞がある。

再び、過給装置１の説明に戻る。
図１に示すように、ＰＣＭ１０は、過給機２の内壁温度を推定する内壁温推定部１１と、過給機２の氷結状態を判定する判定部１２と、過給機２とＡＢＶ４と吸気バルブ６の各々の作動を制御する制御部１３等を備えている。
このＰＣＭ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭと、ＲＡＭと、イン側インターフェースと、アウト側インターフェース等によって構成されている。
ＲＯＭには、各種制御するためのプログラムやデータが格納され、ＲＡＭには、ＣＰＵが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。

まず、内壁温推定部１１について説明する。
内壁温推定部１１は、過給機２の温度上昇量と温度低下量とを夫々推定し、これら推定された温度上昇量と温度低下量の差分によって過給機２の内壁温度を推定している。
温度上昇量は、過給機２の過給状態に関するパラメータ、具体的には、各センサ２３〜２７によって夫々検出された吸気量、外気温、過給機２の回転数、過給機２の上流側圧力及び下流側圧力に基づき所定の演算式を用いて演算されている。
また、温度低下量は、過給機２の冷却性に関するパラメータ、具体的には、各センサ２８，２９によって夫々検出された車速及びグリルシャッター開度に基づき所定の演算式を用いて演算されている。
ここで、グリルシャッターは、車両のエンジンルームに配置されるラジエータ前方に配置され、エンジンルーム内に導入される走行風を車速等に応じて開閉制御するものであって（図示略）、この開度によってエンジンルーム内に導入される走行風の量が変わるため、過給機２の温度低下量も変わることから、グリルシャッター開度を演算式に反映している。

次に、判定部１２について説明する。
過給機２の機体温度が露点以下の低温状態で吸気通路部３１ａの底に溜まった凝縮水が過給機２内に侵入した場合、ロータとケーシングとの隙間において凝縮水が氷結する。
そして、エンジンの運転状態が過給領域になったとき、凝縮水の氷結物がロータとケーシングとの隙間に挟まり、ロータの回転が阻害される虞がある。
そこで、判定部１２は、内壁温推定部１１で推定された過給機２の内壁温度が設定温度（例えば、０℃）よりも低いか否か判定している。過給機２の内壁温度が設定温度よりも低い場合、過給機２内に侵入した凝縮水が氷結する第１氷結状態と判定している。

また、エンジン停止後において、過給機２の内壁温度が露点よりも低い場合、過給機２の内壁で結露した凝縮水が過給機内で既に氷結している。
そして、過給機２内の凝縮水が既に氷結しているとき、過給機２が駆動されると、前述同様、氷結物によってロータの回転が阻害される虞がある。
そこで、判定部１２は、後述する氷結判定用強制駆動が実行された過給機２の回転数が設定回転数よりも低いか否か判定している。過給機２の内壁温度が設定温度よりも低く且つ強制駆動された過給機２の回転数が設定回転数よりも低い場合、過給機２の内部に既に氷結物が存在している第２氷結状態と判定している。
ここで、強制駆動は、非過給領域において過給機２を強制的に作動させることである。

以上のように、第２氷結状態は、過給機２の内部に既に氷結物が存在する可能性が高い状態であり、第１氷結状態は、氷結物の有無に拘らず、過給機２に侵入した水が氷結する可能性が高い状態であると見做すことができる。
また、第１氷結状態が判定されたとき、第１氷結状態フラグＦ１に１、第２氷結状態が判定されたとき、第２氷結状態フラグＦ２に１が代入され、初期状態において、第１，第２氷結状態フラグＦ１，Ｆ２は共に０である。

次に、制御部１３について説明する。
制御部１３は、エンジン回転数とエンジン負荷によって過給領域が設定された過給領域マップと、過給領域においてエンジンの運転状態に基づき目標過給圧力が設定された目標過給圧力マップとを有している（何れも図示略）。
この制御部１３は、上記目標過給圧力マップに基づき設定された目標過給圧力によって、締結度合（デューティー率）とＡＶＢ４の開度を夫々設定する。そして、設定された締結度合とＡＶＢ４の開度に応じた指令信号が電磁クラッチ３と駆動装置５に夫々出力される。
図５に示すように、制御部１３は、電磁クラッチ３に出力するデューティー率の変化量が所定値以上の場合、例えば、デューティー率０％から１００％に移行させる場合、過給機２の回転数の急激な変化（締結ショック）を抑えるために中間デューティー率（例えば、２０％）の制御期間を所定期間設けている。
通常運転時では、電磁クラッチ３のデューティー率が高い程ＡＶＢ４の開度は小さくされている。

制御部１３は、判定部１２によって第１氷結状態が判定されたとき、過給機２の内壁温度を早期に昇温するため、非過給領域において、過給機２の内壁温度を上昇させるための昇温用強制駆動と、吸気バルブ６の遅角制御とを実行している。
昇温用強制駆動は、非過給領域、所謂過給機駆動要求が存在しない状況であっても、ＡＢＶ４を閉作動すると共に電磁クラッチ３を完全締結させている。
これにより、断熱圧縮により昇温された圧縮空気を用いて過給機２の機体温度を上昇させている。

第１氷結状態が判定されたとき、吸気バルブ６の開閉タイミングが、ＶＶＴ７によって所定角度（例えば、３０°）遅角されている。
図６に示すように、通常運転時、吸気バルブ６は、エンジンの運転状態に応じて、例えば、上死点（ＴＤＣ）で開弁し、下死点（ＢＤＣ）後６０°で閉弁する基本開閉タイミングが設定されている（実線）。

制御部１３は、第１氷結状態が判定された場合、ＶＶＴ７を作動させて、吸気バルブ６の開閉タイミングを、上記エンジンの運転状態に応じて設定された開閉タイミングから燃焼性を最低限保証可能な最大遅角量、例えば、３０°遅角された開閉タイミングに切り替えている。具体的には、上死点後３０°で開弁し、下死点後９０°で閉弁する開閉タイミングに変更している（破線）。
尚、吸気バルブ６の限界閉弁タイミングは、下死点後１２０°である。
これにより、第１氷結状態が判定されたとき、バイパス通路３５を介して燃焼室内で暖められた吸気の吹き返しを過給機２に還流させることができ、過給機２への凝縮水侵入時の氷結防止を図っている。尚、ＶＶＴ７は、公知の技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

制御部１３は、昇温用強制駆動を実行する前において第２氷結状態を判定するための氷結判定用強制駆動を実行している。
氷結判定用強制駆動は、所定期間、ＡＢＶ４を閉作動すると共に電磁クラッチ３を不完全締結（例えば、デューティー率２０％）させている。
図７に示すように、電磁クラッチ３の不完全締結後、過給機２の内部に氷結物が既に存在するとき、過給機２の回転数に変化がなく（破線）、過給機２の内部に氷結物が存在しないとき、過給機２の回転数は微増する（実線）。
これにより、電磁クラッチ３を半クラッチ状態で締結することができ、既に氷結物が存在している状況であっても、伝動ベルト４４の焼付き等の不具合を生じさせることなく第２氷結状態を判定することができる。また、第２氷結状態が判定された場合、過給機２の昇温が完了するまで、ＡＢＶ４を開作動すると共に電磁クラッチ３を完全開放させている。

即ち、制御部１３は、第２氷結状態が判定された場合、昇温用強制駆動を禁止すると共に、過給機２が昇温されるまで、ＡＢＶ４を開作動且つ電磁クラッチ３をオフ操作する。
また、第２氷結状態が判定されずに第１氷結状態のみが判定された場合、ＡＢＶ４を閉作動且つ電磁クラッチ３をオン操作し、昇温用強制駆動を実行している。
これにより、伝動ベルト４４の焼付き等の不具合を生じることなく、過給機２の早期昇温を図っている。

次に、図８のフローチャートに基づいて、過給制御処理手順について説明する。
尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各処理のためのステップを示している。

まず、Ｓ１にて、各センサ２１〜２９の出力信号等各種情報を読み込む。
次に、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブ６の開閉タイミングを設定し（Ｓ２）、各センサ２１〜２９が検出した出力に基づき過給機２の内壁温度を推定する（Ｓ３）。
Ｓ４では、第１氷結状態フラグＦ１が０か否か判定する。
Ｓ４の判定の結果、第１氷結状態フラグＦ１が０の場合、第１氷結状態が判定されていないため、Ｓ５に移行する。Ｓ５では、エンジンの運転状態が過給領域か否か判定する。
Ｓ５の判定の結果、運転状態が過給領域の場合、ＡＢＶ４の開度を目標過給圧力に応じて通常制御し（Ｓ６）、電磁クラッチ３を完全締結制御した後（Ｓ７）、リターンする。

Ｓ４の判定の結果、第１氷結状態フラグＦ１が０ではない場合、或いはＳ５の判定の結果、エンジンの運転状態が過給領域ではない場合、Ｓ８に移行する。
Ｓ８では、推定された過給機２の内壁温度が設定温度以上か否か判定する。
Ｓ８の判定の結果、過給機２の内壁温度が設定温度以上の場合、過給機２の温度が高いため、ＡＢＶ４を開作動し（Ｓ９）、電磁クラッチ３を完全開放する（Ｓ１０）。
次に、第１氷結状態フラグＦ１を０にすると共に第２氷結状態フラグＦ２を０にして（Ｓ１１，Ｓ１２）、リターンする。

Ｓ８の判定の結果、過給機２の内壁温度が設定温度未満の場合、過給機２が少なくとも第１氷結状態であるため、吸気バルブ６のバルブタイミングを燃焼性を最低限保証可能な最大遅角量（例えば、３０°）遅角させて（Ｓ１３）、Ｓ１４に移行する。
Ｓ１４では、第１氷結状態フラグＦ１が０であるか否か判定する。
Ｓ１４の判定の結果、第１氷結状態フラグＦ１が０である場合、未だ氷結判定処理がされていないため、Ｓ１５に移行し、氷結判定処理を実行する。

次に、Ｓ１６では、第２氷結状態フラグＦ２が１であるか否か判定する。
Ｓ１６の判定の結果、第２氷結状態フラグＦ２が１である場合、過給機２の内部に既に氷結物が存在しているため、ＡＢＶ４の開作動し（Ｓ１７）、電磁クラッチ３を完全開放した後（Ｓ１８）、リターンする。
Ｓ１６の判定の結果、第２氷結状態フラグＦ２が１ではない場合、過給機２の内部に氷結物が存在していないため、ＡＢＶ４の閉作動且つ電磁クラッチ３を完全締結する昇温用強制駆動を実行し（Ｓ１９，Ｓ２０）、リターンする。

次に、Ｓ１５の氷結判定処理手順について説明する。
図９のフローチャートに示すように、氷結判定処理では、まず、Ｓ２１にて、電磁クラッチ３を不完全締結（デューティー率２０％）し、ＡＢＶ４の閉作動した後（Ｓ２２）、Ｓ２３に移行する。

Ｓ２３では、過給機２の回転数が設定回転数未満か否か判定する。
Ｓ２３の判定の結果、過給機２の回転数が設定回転数未満の場合、過給機２の内部に既に氷結物が存在しているため、第２氷結状態を判定する（Ｓ２４）。
Ｓ２５では、第２氷結状態フラグＦ２に１を代入し、Ｓ２６に移行する。
Ｓ２６では、第１氷結状態フラグＦ１に１を代入し、リターンする。
Ｓ２３の判定の結果、過給機２の回転数が設定回転数以上の場合、過給機２の内部に氷結物が存在していないため、第２氷結状態を判定することなく、Ｓ２６に移行する。

次に、上記過給装置１の作用、効果について説明する。
実施例１に係る過給装置１によれば、ＰＣＭ１０は、過給機２に関連した過給機温度が設定温度よりも低い（第１氷結状態）とき、非過給領域において電磁クラッチ３（エンジンの出力軸）によって過給機２を昇温用強制駆動するため、運転状態が過給領域になる前に過給機２の温度を昇温することができ、過給機２内における氷結の発生を回避して過給機２に期待される走行性能を確保することができる。
ＰＣＭ１０が、過給機の氷結判定用強制駆動時における過給機２の状態に基づき過給機２内における氷結の発生（第２氷結状態）が判定された場合、過給機２の昇温用強制駆動を禁止するため、過給機２内に既に存在する氷結物に起因した不具合を回避することができる。

過給機２の駆動部が、エンジンの出力軸と過給機２を締結可能な電磁クラッチ３を有し、ＰＣＭ１０は、過給機２の温度が設定温度よりも低いとき、電磁クラッチ３の締結度合であるデューティー率を小さくして過給機２を氷結判定用強制駆動するため、過給機２内に既に氷結物が存在する場合であっても、氷結物の噛み込みによる不具合を軽減することができる。

過給機２の駆動部が、エンジンの出力軸と過給機２を締結可能な電磁クラッチ３と、過給機２をバイパスするバイパス通路３５と、バイパス通路３５を開閉可能なＡＢＶ４とを有し、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態が非過給領域のときに電磁クラッチ３を開放状態にして且つＡＢＶ４を開作動すると共に、過給機２の温度が設定温度よりも低いとき、非過給領域においてＡＢＶ４を閉作動することにより過給機２を昇温用強制駆動している。
これにより、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態が非過給領域のときに電磁クラッチ３を開放状態にして且つＡＢＶ４を開作動するため、運転状態が非過給領域のとき、流路抵抗を軽減しながら吸気を供給することができる。
また、ＰＣＭ１０は、過給機２の温度が設定温度よりも低いとき、非過給領域においてＡＢＶ４を閉作動することにより過給機２を昇温用強制駆動するため、エンジンの運転状態が過給領域になる前に過給機の温度を昇温することができる。

ＰＣＭ１０は、過給機２の氷結判定用強制駆動時における過給機２の回転数に基づき氷結の発生を判定するため、過給機２内に既に存在する氷結物を容易に判定することができる。

ＰＣＭ１０は、過給機２を昇温用強制駆動するとき、電磁クラッチ３を締結状態にして且つＡＢＶ４を閉作動するため、過給機２の昇温を早急に行うことができる。

ＰＣＭ１０は、過給機２の温度を過給機２の過給状態に関するパラメータと過給機２の冷却性に関するパラメータとに基づき推定するため、過給機２の内壁温度を容易に推定することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、第２氷結状態を判定する氷結判定用強制駆動の際、電磁クラッチを不完全締結（デューティー率２０％）且つＡＢＶを閉作動する例を説明したが、デューティー率は２０％よりも大きくても良く、２０％未満でも良い。
また、駆動抵抗が小さい過給機の場合、電磁クラッチを完全開放且つＡＢＶを閉作動する氷結判定用強制駆動を実行することが可能である。
図１０に示すように、電磁クラッチの完全開放且つＡＢＶの閉作動後、過給機の内部に氷結物が存在するとき、過給機の回転数に変化なく（破線）、過給機の内部に氷結物が存在しないとき、過給機の回転数は微増する（実線）。この氷結判定用強制駆動における過給機の回転数に基づいて、第２氷結状態を判定することが可能である。
これにより、過給機はエンジン吸気に伴う緩慢な駆動になり、過給機内に既に氷結物が存在する場合であっても、氷結物の噛み込みによる不具合を軽減することができる。

２〕前記実施形態においては、第１氷結状態が判定されたとき、吸気バルブの開閉タイミングを燃焼性を最低限保証可能な最大遅角量遅角させた例を説明したが、吸気バルブの開閉タイミングを過給機の温度に応じて遅角させても良い。
具体的には、過給機の温度が低い程吸気バルブの開閉タイミングを遅くする。
これにより、過剰な遅角を抑制することができ、過給機の昇温と燃焼性との両立を図ることができる。また、少なくとも、吸気バルブの閉弁タイミングを遅くできれば良く、開弁タイミングの変更を禁止することも可能である。

３〕前記実施形態においては、過給機温度を過給機の過給状態に関するパラメータと過給機の冷却性に関するパラメータとに基づき推定し、過給機の過給状態に関するパラメータが、吸気量、外気温、過給機の回転数、過給機の上流側圧力及び下流側圧力である例を説明したが、５つの要素のうち少なくとも１つを用いても良い。また、５つの要素のうち少なくとも１つと５つの要素以外の要素との組み合わせで温度上昇量を推定しても良い。
同様に、過給機の冷却性に関するパラメータが、車速、グリルシャッターの開度である例を説明したが、２つの要素のうち少なくとも１つを用いても良い。また、２つの要素のうち少なくとも１つと２つの要素以外の要素との組み合わせで温度低下量を推定しても良い。

４〕前記実施形態においては、リシュルム式過給機の例を説明したが、特に、機械式の過給機に限られず、ブロアを伝導モータで駆動可能な電動過給機、ターボ式過給機等過給機一般に適用することが可能である。

５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１過給装置
２過給機
３電磁クラッチ
４ＡＢＶ
１０ＰＣＭ
３５バイパス通路

Claims

エンジンの吸気通路に設けられた過給機と、この過給機を駆動する駆動部と、運転状態が所定の過給領域のときに前記過給機を目標過給圧に応じて駆動し且つ運転状態が非過給領域のときに前記過給機の目標過給圧に応じた駆動を停止するように前記駆動部を制御する制御手段とを備えたエンジンの過給装置において、
前記駆動部が、前記エンジンの出力軸と過給機を締結可能な電磁クラッチと、前記過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉可能な開閉手段とを有し、
前記制御手段は、運転状態が非過給領域のときに前記電磁クラッチを開放状態にして且つ前記開閉手段を開作動すると共に、
前記過給機に関連した過給機温度が設定温度よりも低いとき、前記非過給領域において前記電磁クラッチを締結状態にすると共に前記開閉手段を閉作動することにより前記過給機を目標過給圧に基づかない強制駆動し、
前記過給機の強制駆動時における過給機の状態に基づき氷結の発生が判定された場合、前記過給機の強制駆動を禁止することを特徴とするエンジンの過給装置。
前記制御手段は、前記過給機温度が設定温度よりも低いとき、前記電磁クラッチの締結度合を小さくして前記過給機を強制駆動することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給装置。
前記制御手段は、前記過給機の強制駆動時における過給機の回転数に基づき氷結の発生を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの過給装置。
前記制御手段は、前記過給機温度を前記過給機の過給状態に関するパラメータと前記過給機の冷却性に関するパラメータとに基づき推定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの過給装置。