WO2017154068A1 - 過給システム、過給システムの制御装置、過給システムの制御方法、およびプログラム - Google Patents

過給システム、過給システムの制御装置、過給システムの制御方法、およびプログラム Download PDF

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electric motor
valve
exhaust
control unit
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祐亮 彌城
良洋 林
秉一 安
若井　雄二
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a supercharging system, a supercharging system control device, a supercharging system control method, and a program.
  • the turbocharger's work depends on the energy the turbine receives from the exhaust. Therefore, the effect of the turbocharger is small in a low rotation range where there is little exhaust from the engine.
  • a supercharging system that can perform supercharging even when the exhaust gas is small has been studied by providing a turbocharger and an electric compressor in the air supply path (see Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a supercharging system, a supercharging system control device, a supercharging system control method, and a program that prevent the flow of air from being obstructed by an electric compressor.
  • the control device for the supercharging system is provided in the intake passage through which the intake air supplied to the engine flows, and is driven to compress the intake air.
  • An electric motor that drives the first compressor; a second compressor that is provided in the intake passage independently of the first compressor and that compresses the intake air; and an exhaust system through which exhaust from the engine circulates A turbine that is provided and rotated by the exhaust to drive the second compressor; a bypass passage that is connected to the intake passage and bypasses the first compressor; and an open / close that opens and closes the bypass passage
  • a control device for a supercharging system comprising a valve, wherein the motor is started based on a drive signal, and the motor is started by the motor controller. After more, and a valve control unit for switching to the closed state the switch valve from the open state.
  • control device for the supercharging system further includes a first acquisition unit that acquires a physical quantity related to rotation of the first compressor, and the valve control unit includes: The opening / closing valve may be switched from an open state to a closed state after the start of the electric motor and when the physical quantity acquired by the first acquisition unit exceeds a predetermined threshold.
  • the supercharging system control device according to the first or second aspect further includes a second acquisition unit that acquires a physical quantity related to rotation of the second compressor, and an electric motor control unit.
  • the electric motor is stopped, and the valve control unit closes the on-off valve at a speed according to the rotation speed of the electric motor. May be switched from open to open.
  • the control device for the supercharging system further includes a command receiving unit that receives an interrupt command for stopping the motor, and the motor control unit is configured to receive the command received.
  • the unit receives the interrupt command
  • the motor is stopped, and the time from when the motor starts to stop based on the interrupt command until the motor stops is based on the physical quantity. It may be shorter than the time from the start of stopping until the motor stops.
  • the turbine is configured such that the nozzle vane can be opened and closed, and the turbine that controls opening and closing of the nozzle vane is controlled.
  • a control unit may be further provided, and the electric motor control unit may start the electric motor when the turbine control unit closes the nozzle vane.
  • the supercharging system is provided in an intake passage through which intake air supplied to the engine flows, and is driven to compress the intake air, and the first compressor
  • An electric motor that drives one compressor, a second compressor that compresses the intake air, is provided in the intake passage independently of the first compressor, and an exhaust system through which exhaust from the engine flows.
  • a turbine that drives the second compressor by being rotated by the exhaust, a bypass passage that is connected to the intake passage and bypasses the first compressor, an on-off valve that opens and closes the bypass passage, And a control device according to any one of the first to fifth aspects.
  • an engine system includes an engine and a supercharging system according to the sixth aspect.
  • a control method for a supercharging system comprising: a first compressor that is provided in an intake passage through which intake air supplied to an engine flows and that is driven to compress the intake air.
  • An electric motor that drives the first compressor; a second compressor that is provided in the intake passage independently of the first compressor and that compresses the intake air; and an exhaust system through which exhaust from the engine circulates A turbine that is provided and rotated by the exhaust to drive the second compressor; a bypass passage that is connected to the intake passage and bypasses the first compressor; and an open / close that opens and closes the bypass passage
  • a control method of a supercharging system comprising a valve, wherein the open / close valve is opened after starting the electric motor based on a drive signal and starting the electric motor And a switching to Luo closed.
  • the program is provided in an intake passage through which intake air supplied to the engine flows and is driven to compress the intake air, and the first compressor
  • a turbine that is driven by exhaust gas to drive the second compressor;
  • a bypass channel that is connected to the intake channel and bypasses the first compressor; and an on-off valve that opens and closes the bypass channel.
  • the computer of the control device of the supply system starts the electric motor based on the drive signal, and after starting the electric motor, the open / close valve is opened from the open state. To perform the switching to the state.
  • the on-off valve switches from the open state to the closed state after the start of the electric motor.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to a first embodiment. It is a schematic block diagram which shows the software structure of the turbo controller which concerns on 1st Embodiment. It is a flowchart which shows the control operation of the electric compressor by the turbo controller which concerns on 1st Embodiment. It is a graph which shows the relationship between the target supercharging amount contained in a supercharging control signal, and the supercharging amount by a supercharging system. It is a graph which shows a time-dependent change of the rotation speed of an electric compressor. It is a graph which shows the relationship between the torque of an electric motor, and the opening degree of a bypass valve. It is a schematic block diagram of the engine system which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to the first embodiment.
  • the engine system 1 includes an engine 11, a throttle valve 12, an engine controller 13, a supercharging system 14, and an intercooler 15.
  • Examples of the engine 11 include a gasoline engine and a diesel engine.
  • the throttle valve 12 is a valve that controls the flow rate of intake air supplied to the engine 11.
  • the engine controller 13 performs adjustment of the fuel injection amount of the engine 11, adjustment of the opening degree of the throttle valve 12, and other controls based on an engine control signal including the rotation speed and the load.
  • the engine controller 13 outputs a supercharging control signal to the supercharging system 14.
  • the supercharging control signal is a signal including the rotation speed of the engine 11, the fuel injection amount, the exhaust amount, and the target supercharging amount.
  • the supercharging system 14 is a system for increasing the intake air density of the engine 11 and obtaining high combustion energy.
  • the intercooler 15 cools the intake air compressed by the supercharging system 14.
  • the supercharging system 14 includes an intake passage 141, an exhaust passage 142, an electric compressor 143, a battery 144, a turbocharger 145, a bypass valve 146 (an on-off valve), a first A pressure sensor 147, a second pressure sensor 148, and a turbo controller 149 are provided.
  • the intake passage 141 is a pipe that distributes intake air to the engine 11.
  • the intake passage 141 includes a main intake passage 1411 that passes through the turbocharger 145 and the electric compressor 143, and a bypass passage 1412 that passes through the turbocharger 145 without passing through the electric compressor 143.
  • the exhaust passage 142 is a pipe through which exhaust from the engine 11 is circulated.
  • the electric compressor 143 is a device that compresses the intake air of the engine 11 by electricity supplied from the battery 144.
  • the electric compressor 143 includes a compressor 1431 (first compressor) and an electric motor 1432.
  • the compressor 1431 is provided in the main intake passage 1411 of the intake passage 141.
  • the compressor 1431 rotates to compress the intake air.
  • the electric motor 1432 is driven by being supplied with electricity from the battery 144.
  • the electric motor 1432 and the compressor 1431 rotate on a common shaft. Therefore, the electric motor 1432 drives the compressor 1431.
  • the turbocharger 145 is a device that compresses intake air of the engine 11 by exhaust of the engine 11.
  • the turbocharger 145 includes a compressor 1451 (second compressor) and a turbine 1452.
  • the compressor 1451 is provided in the intake passage 141 of the engine 11.
  • the compressor 1451 compresses intake air by rotating.
  • the turbine 1452 is provided in the exhaust passage 142 of the engine 11.
  • the turbine 1452 rotates on a common shaft with the compressor 1451. Therefore, the turbine 1452 is driven by the exhaust to drive the compressor 1451.
  • the bypass valve 146 is provided in the bypass flow path 1412 in the intake flow path 141. By opening the bypass valve 146, the flow rate of the intake air passing through the electric compressor 143 decreases. When the bypass valve 146 is closed, the flow rate of the intake air passing through the electric compressor 143 increases. The opening degree of the bypass valve 146 when the electric compressor 143 is not operating is 100%.
  • the first pressure sensor 147 measures the outlet pressure of the electric compressor 143 (compressor 1431).
  • the second pressure sensor 148 measures the outlet pressure of the turbocharger 145 (compressor 1451).
  • the turbo controller 149 controls the electric compressor 143 and the bypass valve 146 based on the supercharging control signal input from the engine controller 13.
  • the turbo controller 149 is an example of a control device for a supercharging system.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a software configuration of the turbo controller according to the first embodiment.
  • the turbo controller 149 includes a signal reception unit 401, an auxiliary necessity determination unit 402, a first acquisition unit 403, a second acquisition unit 404, an electric motor control unit 405, and a valve control unit 406.
  • the signal receiving unit 401 receives a supercharging control signal from the engine controller 13. Based on the supercharging control signal received by the signal receiving unit 401, the auxiliary necessity determining unit 402 determines whether supercharging assistance by the electric compressor 143 is necessary.
  • the first acquisition unit 403 acquires a sensor signal indicating the outlet pressure of the electric compressor 143 from the first pressure sensor 147.
  • the second acquisition unit 404 acquires a sensor signal indicating the outlet pressure of the turbocharger 145 from the second pressure sensor 148.
  • the electric motor control unit 405 controls the rotation speed of the electric motor 1432 based on the supercharging control signal received by the signal receiving unit 401 and the sensor signal acquired by the second acquisition unit 404.
  • the valve control unit 406 controls the opening degree of the bypass valve 146 based on the sensor signal acquired by the first acquisition unit 403.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control operation of the electric compressor by the turbo controller according to the first embodiment.
  • the signal receiving unit 401 of the turbo controller 149 receives the supercharging control signal from the engine controller 13
  • the auxiliary necessity determining unit 402 is based on the exhaust amount of the engine 11 and the target supercharging amount included in the supercharging control signal. Then, it is determined whether or not assistance by the electric compressor 143 is necessary (step S1). For example, the auxiliary necessity determination unit 402 predicts the supercharging amount by the turbocharger 145 based on the exhaust amount, and assistance by the electric compressor 143 is necessary when the predicted supercharging amount is less than the target supercharging amount. It is determined that When the assistance necessity determination unit 402 determines that assistance by the electric compressor 143 is unnecessary (step S1: NO), the turbo controller 149 ends the process without driving the electric compressor 143.
  • step S1 YES
  • the motor control unit 405 starts supplying electricity from the battery 144 to the motor 1432.
  • the electric motor 1432 starts (step S2).
  • the number of revolutions of the electric motor 1432 gradually increases after starting to reach the target number of revolutions. That is, the rotational speed of the electric motor 1432 immediately after starting does not reach the target rotational speed.
  • the first acquisition unit 403 acquires a sensor signal indicating the outlet pressure of the electric compressor 143 from the first pressure sensor 147 (step S3).
  • the valve control unit 406 determines whether or not the outlet pressure indicated by the sensor signal acquired by the first acquisition unit 403 has exceeded the first pressure threshold (step S4).
  • the first pressure threshold corresponds to the outlet pressure of the electric compressor 143 when the rotation speed of the electric compressor 143 exceeds a certain number and a sufficient flow rate of air flows through the main intake passage 1411 by the electric compressor 143.
  • the first pressure threshold is a value determined by a previous experiment or simulation.
  • step S5 when the outlet pressure of the electric compressor 143 exceeds the first pressure threshold (step S4: YES), the valve control unit 406 closes the bypass valve 146 (step S5). That is, the valve control unit 406 changes the opening degree of the bypass valve 146 to 0%. Therefore, the intake air does not pass through the bypass passage 1412 but flows into the turbocharger 145 through the main intake passage 1411. As a result, the electric compressor 143 starts supercharging assistance. As described above, the valve control unit 406 switches the bypass valve 146 from the open state to the closed state after the motor 1432 is started by the motor control unit 405.
  • the second acquisition unit 404 acquires a sensor signal indicating the outlet pressure of the turbocharger 145 from the second pressure sensor 148 (step S6).
  • the electric motor control unit 405 determines whether or not the outlet pressure indicated by the sensor signal acquired by the second acquisition unit 404 exceeds the second pressure threshold value (step S7).
  • the second pressure threshold corresponds to the outlet pressure of the turbocharger 145 when the rotation speed of the turbocharger 145 exceeds a certain number and supercharging assistance by the electric compressor 143 becomes unnecessary.
  • the second pressure threshold is a value determined by a previous experiment or simulation.
  • step S7 when the outlet pressure of the turbocharger 145 exceeds the second pressure threshold (step S7: YES), the electric motor control unit 405 decreases the rotational speed of the electric motor 1432 by a certain number (step S8).
  • the valve control unit 406 increases the opening degree of the bypass valve 146 by a certain amount (step S9). At this time, the valve control unit 406 increases the opening degree of the bypass valve 146 by the opening degree corresponding to the decrease in the rotational speed with respect to the target rotational speed of the electric motor 1432.
  • the valve control unit 406 increases the opening degree of the bypass valve 146 by 5%.
  • the electric motor control unit 405 determines whether or not the electric motor 1432 has stopped (step S10).
  • the turbo controller 149 returns the process to step S8, decreases the rotation speed of the electric motor 1432, and increases the opening degree of the bypass valve 146.
  • the turbo controller 149 ends the control operation of the electric compressor 143.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the target supercharging amount included in the supercharging control signal and the supercharging amount by the supercharging system.
  • a line L1 indicates the target supercharging amount.
  • Line L2 indicates the supercharging amount of the supercharging system 14.
  • FIG. 5 is a graph showing changes with time in the rotational speed of the electric compressor.
  • line L ⁇ b> 3 indicates the rotation speed of the electric compressor 143.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the torque of the electric motor and the opening of the bypass valve.
  • line L ⁇ b> 4 indicates the torque of the electric motor 1432.
  • Line L5 indicates the opening of bypass valve 146.
  • the turbo controller 149 receives a supercharging control signal for increasing the supercharging amount at time t0.
  • the torque of the electric motor 1432 reaches a constant value at time t1.
  • the supercharging amount by the supercharging system 14 reaches the target supercharging amount at time t2.
  • the turbo controller 149 determines that assistance by the electric compressor 143 is necessary at time t0, and starts the electric motor 1432. As shown in FIG. 6, between time t0 and time t1, the torque and rotational speed of electric motor 1432 gradually increase. When time t1 is reached, the outlet pressure of the electric compressor 143 exceeds the first pressure threshold. The turbo controller 149 closes the bypass valve 146 at time t1. Thereby, since the supercharging assistance by the electric compressor 143 is started, the supercharging amount of the supercharging system 14 increases as shown in FIG. At time t2, the supercharging amount by the supercharging system 14 reaches the target supercharging amount. At this time, the outlet pressure of the turbocharger 145 exceeds the second pressure threshold.
  • the turbo controller 149 gradually decreases the rotational speed of the electric motor 1432 and gradually increases the opening degree of the bypass valve 146 as shown in FIG. 5 at time t2. Thereby, as shown in FIG. 4, the turbo controller 149 can control the supercharging amount of the supercharging system 14 to be the target supercharging amount.
  • the valve control unit 406 switches the bypass valve 146 from the open state to the closed state after the electric motor 1432 is started by the electric motor control unit 405.
  • the valve control unit 406 can prevent the supply air pressure from decreasing immediately after the start of the electric motor 1432.
  • the valve control unit 406 switches the bypass valve 146 from the open state to the closed state when the outlet pressure of the electric compressor 143 exceeds the first pressure threshold.
  • the valve control unit 406 can close the bypass valve 146 after the rotational speed of the electric motor 1432 has reliably reached a certain value.
  • the turbo controller 149 when the outlet pressure of the turbocharger 145 exceeds the second pressure threshold, gradually decreases the speed of the electric motor 1432 and responds to the rotation speed of the electric motor 1432. At a speed, the bypass valve 146 is switched from the closed state to the open state. Thus, by gradually changing the speed of the electric motor 1432 and the opening degree of the bypass valve 146, the influence of the resistance due to the deceleration of the electric compressor 143 can be reduced. That is, according to the turbo controller 149 according to the first embodiment, it is possible to prevent the supercharging amount of the supercharging system 14 from rapidly decreasing.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an engine system according to the second embodiment.
  • the engine system 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment in the operations of the battery 144 and the turbo controller 149.
  • the battery 144 according to the second embodiment outputs an interrupt command for requesting the turbo controller 149 to stop the electric motor 1432 when the remaining capacity becomes equal to or less than a predetermined capacity threshold.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating a software configuration of the turbo controller according to the second embodiment.
  • the turbo controller 149 according to the second embodiment further includes a command receiving unit 407 in addition to the configuration according to the first embodiment.
  • the command receiving unit 407 receives an input of an interrupt command for requesting the motor 1432 to stop from the battery 144.
  • the motor control unit 405 according to the second embodiment is based on the supercharging control signal received by the signal receiving unit 401, the sensor signal acquired by the second acquiring unit 404, and the interrupt command received by the command receiving unit 407. The number of revolutions of the electric motor 1432 is controlled.
  • the valve control unit 406 according to the second embodiment controls the opening degree of the bypass valve 146 based on the sensor signal acquired by the first acquisition unit 403 and the interrupt command received by the command reception unit 407.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control operation of the electric compressor by the turbo controller according to the second embodiment.
  • the signal receiving unit 401 of the turbo controller 149 receives the supercharging control signal from the engine controller 13
  • the auxiliary necessity determining unit 402 is based on the exhaust amount of the engine 11 and the target supercharging amount included in the supercharging control signal. Then, it is determined whether or not assistance by the electric compressor 143 is necessary (step S101). If the assistance necessity determination unit 402 determines that assistance by the electric compressor 143 is not required (step S101: NO), the turbo controller 149 ends the process without driving the electric compressor 143.
  • step S101 when the assistance necessity determination unit 402 determines that assistance by the electric compressor 143 is necessary (step S101: YES), the motor control unit 405 starts supplying electricity from the battery 144 to the motor 1432. Thereby, the electric motor 1432 is started (step S102).
  • the first acquisition unit 403 acquires a sensor signal indicating the outlet pressure of the electric compressor 143 from the first pressure sensor 147 (step S103).
  • the valve control unit 406 determines whether or not the outlet pressure indicated by the sensor signal acquired by the first acquisition unit 403 has exceeded the first pressure threshold (step S104). When the outlet pressure of the electric compressor 143 is equal to or lower than the first pressure threshold (step S104: NO), the turbo controller 149 returns the process to step S103, and acquires the sensor signal again.
  • step S104 when the outlet pressure of the electric compressor 143 exceeds the first pressure threshold (step S104: YES), the valve control unit 406 closes the bypass valve 146 (step S105).
  • the second acquisition unit 404 acquires a sensor signal indicating the outlet pressure of the turbocharger 145 from the second pressure sensor 148 (step S106).
  • the electric motor control unit 405 determines whether or not the outlet pressure indicated by the sensor signal acquired by the second acquisition unit 404 exceeds the second pressure threshold (step S107).
  • step S107 NO
  • the command receiving unit 407 determines whether an interrupt command has been received from the battery 144 (step S108).
  • the turbo controller 149 returns the process to step S105 and acquires the sensor signal again.
  • the electric motor control unit 405 decreases the rotational speed of the electric motor 1432 according to the first change rate (step S109).
  • the valve control unit 406 increases the opening degree of the bypass valve 146 according to the first rate of change (step S110). For example, when the first rate of change is 5%, the motor control unit 405 decreases the rotation number by 5% with respect to the target rotation number of the motor 1432 in the control of step S102, and the valve control unit 406 Increase the opening of the valve 146 by 5%.
  • the first change rate is a change rate at which the influence of resistance due to deceleration of the electric compressor 143 is sufficiently reduced.
  • the electric motor control unit 405 determines whether or not the electric motor 1432 has stopped (step S111). When the electric motor 1432 is not stopped (step S111: NO), the turbo controller 149 returns the process to step S109, decreases the rotation speed of the electric motor 1432, and increases the opening degree of the bypass valve 146. When the electric motor 1432 stops (step S111: YES), the turbo controller 149 ends the control operation of the electric compressor 143.
  • step S108 when an interrupt command is received from the battery 144 (step S108: YES), the motor control unit 405 decreases the rotational speed of the motor 1432 in accordance with the second rate of change (step S112).
  • the valve control unit 406 increases the opening degree of the bypass valve 146 according to the second change rate (step S113).
  • the second rate of change is a rate of change greater than the first rate of change.
  • the electric motor control unit 405 determines whether or not the electric motor 1432 has stopped (step S114). When the electric motor 1432 is not stopped (step S114: NO), the turbo controller 149 returns the process to step S112, decreases the rotation speed of the electric motor 1432, and increases the opening degree of the bypass valve 146. When the electric motor 1432 stops (step S114: YES), the turbo controller 149 ends the control operation of the electric compressor 143.
  • the turbo controller 149 promptly stops the electric compressor 143 when an interrupt command from the battery 144 is received, and the outlet pressure of the turbocharger 145 reaches the second pressure threshold. When exceeding, the electric compressor 143 is gradually lowered.
  • the turbo controller 149 according to the second embodiment can promptly prevent the capacity of the battery 144 from decreasing when the remaining capacity of the battery 144 decreases due to the use of an air conditioner or the like.
  • the turbo controller 149 according to the second embodiment can prevent the supercharging amount of the supercharging system 14 from suddenly decreasing when the remaining capacity of the battery 144 is sufficient.
  • the turbo controller 149 changes the stop speed of the electric compressor 143 and the opening speed of the bypass valve 146 based on an interrupt command from the battery 144, but is not limited thereto.
  • the turbo controller 149 of another embodiment may change the starting speed of the electric compressor 143 and the closing speed of the bypass valve 146 based on an interrupt command from the battery 144.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an engine system according to the third embodiment.
  • the engine system 1 according to the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the turbine 1452 and the operation of the turbo controller 149.
  • the turbine 1452 according to the third embodiment is a VGT (Variable Geometry Turbo). That is, the nozzle vane of the turbine 1452 according to the third embodiment is configured to be openable and closable, and the opening degree of the nozzle vane is controlled by driving an actuator (not shown) provided in the turbine 1452.
  • VGT Very Geometry Turbo
  • FIG. 11 is a schematic block diagram illustrating a software configuration of a turbo controller according to the third embodiment.
  • the turbo controller 149 according to the third embodiment further includes a turbine control unit 408 in addition to the configuration according to the first embodiment.
  • the turbine control unit 408 controls the opening and closing of the nozzle vanes of the turbine 1452 based on the supercharging control signal received by the signal receiving unit 401.
  • the auxiliary necessity determination unit 402 according to the third embodiment is an electric compressor when the supercharging amount predicted based on the exhaust amount is less than the target supercharging amount and also when the nozzle vane of the turbine 1452 is closed. It is determined that assistance by 143 is necessary. That is, the electric motor control unit 405 according to the third embodiment starts the electric motor 1432 when the turbine control unit 408 closes the nozzle vanes of the turbine 1452.
  • the turbo controller 149 closes the nozzle vane and starts the electric motor 1432, so that the speed of increase in the rotation speed of the turbocharger 145 can be increased and the intake air flow rate can be secured.
  • the valve control unit 406 controls the opening degree of the bypass valve 146 based on the outlet pressure of the electric compressor 143, but is not limited thereto.
  • the valve control unit 406 may control the opening degree of the bypass valve 146 based on the rotation speed, torque, or other physical quantity related to the rotation of the electric compressor 143.
  • the valve control unit 406 may control the opening degree of the bypass valve 146 based on the elapsed time from the start of the electric motor 1432. For example, the valve control unit 406 may close the bypass valve 146 when 0.1 second has elapsed since the motor control unit 405 started the motor 1432.
  • the motor control unit 405 controls the rotation speed of the motor 1432 based on the outlet pressure of the turbocharger 145, but is not limited thereto.
  • the motor control unit 405 may control the rotational speed of the electric motor 1432 based on the rotational speed, torque, or other physical quantity related to the rotation of the turbocharger 145.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a modification of the engine system according to the embodiment.
  • the electric compressor 143 is provided in the front stage of the turbocharger 145, but is not limited thereto.
  • the turbo controller 149 can achieve the same effects as those of the above-described embodiment.
  • turbo controller 149 and the engine controller 13 are provided separately, but the present invention is not limited to this.
  • the engine controller 13 may include the function of the turbo controller 149.
  • FIG. 13 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a computer according to at least one embodiment.
  • the computer 900 includes a CPU 901, a main memory 902, a storage 903, and an interface 904.
  • the turbo controller 149 described above is mounted on the computer 900.
  • the operation of each processing unit described above is stored in the storage 903 in the form of a program.
  • the CPU 901 reads a program from the storage 903, expands it in the main memory 902, and executes the above processing according to the program.
  • the storage 903 is an example of a tangible medium that is not temporary.
  • Other examples of the tangible medium that is not temporary include a magnetic disk, a magneto-optical disk, an optical disk, and a semiconductor memory connected via the interface 904.
  • the computer 900 that has received the distribution may develop the program in the main memory 902 and execute the above processing.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above.
  • the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-described function in combination with another program already stored in the storage 903.
  • the on-off valve is switched from the open state to the closed state after the motor is started.

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Abstract

制御装置は、電動機を駆動信号に基づいて始動させる。制御装置は、電動機の始動より後に、バイパスバルブを開状態から閉状態に切り替える。

Description

過給システム、過給システムの制御装置、過給システムの制御方法、およびプログラム
　本発明は、過給システム、過給システムの制御装置、過給システムの制御方法、およびプログラムに関する。
　ターボチャージャの仕事は、タービンが排気から受けるエネルギーに依存する。そのため、エンジンからの排気が少ない低回転域においては、ターボチャージャの効果が小さい。そこで、給気経路にターボチャージャと電動コンプレッサとを備えることで、排気が小さい場合にも過給を行うことができる過給システムが研究されている（特許文献１を参照）。
米国特許第６９２０７５６号明細書
　上述の過給システムにおいて電動コンプレッサを作動させる場合、バルブを動作させて、空気が電動コンプレッサを通るように流路を切り替える。しかしながら、電動コンプレッサの回転数が小さいときに流路が切り替わると、電動コンプレッサが空気の流れを妨げて、給気圧力を低下させる可能性がある。
　本発明の目的は、電動コンプレッサによって空気の流れが妨げられることを防ぐ過給システム、過給システムの制御装置、過給システムの制御方法、およびプログラムを提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、過給システムの制御装置は、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁とを備える過給システムの制御装置であって、前記電動機を駆動信号に基づいて始動させる電動機制御部と前記電動機制御部による前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える弁制御部とを備える。
　本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る過給システムの制御装置は、前記第１コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第１取得部をさらに備え、前記弁制御部が、前記電動機の始動より後であり、かつ前記第１取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えるものであってよい。
　本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様に係る過給システムの制御装置は、前記第２コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第２取得部をさらに備え、電動機制御部が、前記第２取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記電動機を停止させ、弁制御部が、前記電動機の回転数に応じた速度で、前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替えるものであってよい。
　本発明の第４の態様によれば、第３の態様に係る過給システムの制御装置は、前記電動機を停止させる割り込み指令を受け付ける指令受付部をさらに備え、前記電動機制御部が、前記指令受付部が前記割り込み指令を受け付けた場合に、前記電動機を停止させ、前記割り込み指令に基づいて前記電動機の停止を開始してから前記電動機が停止するまでの時間が、前記物理量に基づいて前記電動機の停止を開始してから前記電動機が停止するまでの時間より短いものであってよい。
　本発明の第５の態様によれば、第１から第４の何れかの態様に係る過給システムの制御装置は、前記タービンがノズルベーンを開閉可能に構成され、前記ノズルベーンの開閉を制御するタービン制御部をさらに備え、前記電動機制御部が、前記タービン制御部が前記ノズルベーンを閉じるときに、前記電動機を始動させるものであってよい。
　本発明の第６の態様によれば、過給システムは、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と第１から第５の何れかの態様に係る制御装置とを備える。
　本発明の第７の態様によれば、エンジンシステムは、エンジンと、第６の態様に係る過給システムとを備える。
　本発明の第８の態様によれば、過給システムの制御方法は、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁とを備える過給システムの制御方法であって、前記電動機を駆動信号に基づいて始動させることと前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることとを含む。
　本発明の第９の態様によれば、プログラムは、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁とを備える過給システムの制御装置のコンピュータに、前記電動機を駆動信号に基づいて始動させることと前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることとを実行させる。
　上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、開閉弁は、電動機の始動より後に開状態から閉状態に切り替わる。これにより、給気流路を流通する空気が第１コンプレッサを経由するときには、第１コンプレッサが既に回転しているため、給気圧力の低下を防ぐことができる。
第１の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。 第１の実施形態に係るターボコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係るターボコントローラによる電動コンプレッサの制御動作を示すフローチャートである。 過給制御信号に含まれる目標過給量と、過給システムによる過給量との関係を示すグラフである。 電動コンプレッサの回転数の経時変化を示すグラフである。 電動機のトルクとバイパスバルブの開度との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。 第２の実施形態に係るターボコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。 第２の実施形態に係るターボコントローラによる電動コンプレッサの制御動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。 第３の実施形態に係るターボコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。 実施形態に係るエンジンシステムの変形例を示す概略構成図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
〈第１の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
　図１は、第１の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
　エンジンシステム１は、エンジン１１とスロットルバルブ１２とエンジンコントローラ１３と過給システム１４とインタークーラ１５とを備える。
　エンジン１１の例としては、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンが挙げられる。
　スロットルバルブ１２は、エンジン１１に供給される吸気の流量を制御する弁である。エンジンコントローラ１３は、回転数および負荷を含むエンジン制御信号に基づいて、エンジン１１の燃料噴射量の調整、スロットルバルブ１２の開度の調整、およびその他の制御を実行する。エンジンコントローラ１３は、過給制御信号を過給システム１４に出力する。過給制御信号は、エンジン１１の回転数、燃料噴射量、排気量、および目標過給量を含む信号である。
　過給システム１４は、エンジン１１の吸気の密度を高め、高い燃焼エネルギーを得るためのシステムである。
　インタークーラ１５は、過給システム１４により圧縮された吸気を冷却する。
　第１の実施形態に係る過給システム１４は、吸気流路１４１と、排気流路１４２と、電動コンプレッサ１４３と、バッテリ１４４と、ターボチャージャ１４５と、バイパスバルブ１４６（開閉弁）と、第１圧力センサ１４７と、第２圧力センサ１４８と、ターボコントローラ１４９とを備える。
　吸気流路１４１は、エンジン１１への吸気を流通させる配管である。吸気流路１４１は、ターボチャージャ１４５と電動コンプレッサ１４３とを経由する主吸気流路１４１１と、電動コンプレッサ１４３を経由せずにターボチャージャ１４５を経由するバイパス流路１４１２とを有する。
　排気流路１４２は、エンジン１１からの排気を流通させる配管である。
　電動コンプレッサ１４３は、バッテリ１４４から供給される電気によりエンジン１１の吸気を圧縮する装置である。電動コンプレッサ１４３は、コンプレッサ１４３１（第１コンプレッサ）と電動機１４３２とを備える。コンプレッサ１４３１は、吸気流路１４１の主吸気流路１４１１に設けられる。コンプレッサ１４３１は回転することにより、吸気を圧縮する。電動機１４３２は、バッテリ１４４から電気の供給を受けて駆動する。電動機１４３２とコンプレッサ１４３１とは共通の軸で回転する。従って、電動機１４３２は、コンプレッサ１４３１を駆動させる。
　ターボチャージャ１４５は、エンジン１１の排気によりエンジン１１の吸気を圧縮する装置である。ターボチャージャ１４５は、コンプレッサ１４５１（第２コンプレッサ）とタービン１４５２とを備える。コンプレッサ１４５１は、エンジン１１の吸気流路１４１に設けられる。コンプレッサ１４５１は回転することにより、吸気を圧縮する。タービン１４５２は、エンジン１１の排気流路１４２に設けられる。タービン１４５２は、コンプレッサ１４５１と共通の軸で回転する。したがって、タービン１４５２は、排気により回転されることで、コンプレッサ１４５１を駆動させる。
　バイパスバルブ１４６は、吸気流路１４１のうちバイパス流路１４１２に設けられる。バイパスバルブ１４６が開状態となることで、電動コンプレッサ１４３を経由する吸気の流量が減少する。バイパスバルブ１４６が閉状態となることで、電動コンプレッサ１４３を経由する吸気の流量が増加する。電動コンプレッサ１４３が動作していないときのバイパスバルブ１４６の開度は１００％である。
　第１圧力センサ１４７は、電動コンプレッサ１４３（コンプレッサ１４３１）の出口圧力を計測する。
　第２圧力センサ１４８は、ターボチャージャ１４５（コンプレッサ１４５１）の出口圧力を計測する。
　ターボコントローラ１４９は、エンジンコントローラ１３から入力される過給制御信号に基づいて、電動コンプレッサ１４３およびバイパスバルブ１４６を制御する。ターボコントローラ１４９は、過給システムの制御装置の一例である。
　図２は、第１の実施形態に係るターボコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
　ターボコントローラ１４９は、信号受信部４０１、補助要否判定部４０２、第１取得部４０３、第２取得部４０４、電動機制御部４０５、弁制御部４０６を備える。
　信号受信部４０１は、エンジンコントローラ１３から過給制御信号を受信する。
　補助要否判定部４０２は、信号受信部４０１が受信した過給制御信号に基づいて、電動コンプレッサ１４３による過給の補助が必要であるか否かを判定する。
　第１取得部４０３は、第１圧力センサ１４７から電動コンプレッサ１４３の出口圧力を示すセンサ信号を取得する。
　第２取得部４０４は、第２圧力センサ１４８からターボチャージャ１４５の出口圧力を示すセンサ信号を取得する。
　電動機制御部４０５は、信号受信部４０１が受信した過給制御信号と第２取得部４０４が取得したセンサ信号とに基づいて、電動機１４３２の回転数を制御する。
　弁制御部４０６は、第１取得部４０３が取得したセンサ信号に基づいて、バイパスバルブ１４６の開度を制御する。
　図３は、第１の実施形態に係るターボコントローラによる電動コンプレッサの制御動作を示すフローチャートである。
　ターボコントローラ１４９の信号受信部４０１がエンジンコントローラ１３から過給制御信号を受信すると、補助要否判定部４０２は、過給制御信号に含まれるエンジン１１の排気量と目標過給量とに基づいて、電動コンプレッサ１４３による補助が必要か否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、補助要否判定部４０２は、排気量に基づいてターボチャージャ１４５による過給量を予測し、予測された過給量が目標過給量未満である場合に、電動コンプレッサ１４３による補助が必要であると判定する。補助要否判定部４０２が、電動コンプレッサ１４３による補助が不要であると判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９は、電動コンプレッサ１４３を駆動させずに処理を終了する。
　他方、補助要否判定部４０２が、電動コンプレッサ１４３による補助が必要であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、電動機制御部４０５は、バッテリ１４４から電動機１４３２へ電気の供給を開始する。これにより、電動機１４３２は始動する（ステップＳ２）。電動機１４３２の回転数は、始動後、徐々に増加して目標回転数に至る。つまり、始動直後における電動機１４３２の回転数は目標回転数に至っていない。
　第１取得部４０３は、第１圧力センサ１４７から電動コンプレッサ１４３の出口圧力を示すセンサ信号を取得する（ステップＳ３）。弁制御部４０６は、第１取得部４０３が取得したセンサ信号が示す出口圧力が、第１圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ４）。第１圧力閾値は、電動コンプレッサ１４３の回転数が一定数を超え、電動コンプレッサ１４３によって主吸気流路１４１１に十分な流量の空気が流通するときの、電動コンプレッサ１４３の出口圧力に相当する。第１圧力閾値は、予めの実験またはシミュレーションにより決定された値である。電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値以下である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９はステップＳ３に処理を戻し、再度センサ信号を取得する。
　他方、電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値を超える場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６を閉じる（ステップＳ５）。つまり、弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を０％に変更する。したがって、吸気はバイパス流路１４１２を経由せず、主吸気流路１４１１を経由してターボチャージャ１４５へ流入する。これにより電動コンプレッサ１４３は、過給の補助を開始する。このように、弁制御部４０６は、電動機制御部４０５による電動機１４３２の始動より後に、バイパスバルブ１４６を開状態から閉状態に切り替える。
　電動コンプレッサ１４３が吸気の圧縮の補助を開始すると、第２取得部４０４は、第２圧力センサ１４８からターボチャージャ１４５の出口圧力を示すセンサ信号を取得する（ステップＳ６）。電動機制御部４０５は、第２取得部４０４が取得したセンサ信号が示す出口圧力が、第２圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ７）。第２圧力閾値は、ターボチャージャ１４５の回転数が一定数を超え、電動コンプレッサ１４３による過給の補助が不要となるときの、ターボチャージャ１４５の出口圧力に相当する。第２圧力閾値は、予めの実験またはシミュレーションにより決定された値である。ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２圧力閾値以下である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９はステップＳ５に処理を戻し、再度センサ信号を取得する。
　他方、ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２圧力閾値を超える場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、電動機制御部４０５は、電動機１４３２の回転数を一定数減少させる（ステップＳ８）。弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を一定量増加させる（ステップＳ９）。このとき、弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を、電動機１４３２の目標回転数に対する回転数の減少分に応じた開度だけ増加させる。例えば、電動機制御部４０５が、ステップＳ２の制御における電動機１４３２の目標回転数に対して、回転数を５％減少させた場合、弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を５％増加させる。電動機制御部４０５は、電動機１４３２が停止したか否かを判定する（ステップＳ１０）。電動機１４３２が停止していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９は、処理をステップＳ８に戻し、電動機１４３２の回転数を減少させ、バイパスバルブ１４６の開度を増加させる。これにより、電動機１４３２の回転が停止した時、バイパスバルブ１４６の開度は１００％となる。電動機１４３２が停止した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４９は、電動コンプレッサ１４３の制御動作を終了する。
　ここで、第１の実施形態に係る過給システム１４の効果について具体例を用いて説明する。
　図４は、過給制御信号に含まれる目標過給量と、過給システムによる過給量との関係を示すグラフである。図４において、ラインＬ１は、目標過給量を示す。ラインＬ２は、過給システム１４の過給量を示す。
　図５は、電動コンプレッサの回転数の経時変化を示すグラフである。図５において、ラインＬ３は、電動コンプレッサ１４３の回転数を示す。
　図６は、電動機のトルクとバイパスバルブの開度との関係を示すグラフである。図６において、ラインＬ４は、電動機１４３２のトルクを示す。ラインＬ５は、バイパスバルブ１４６の開度を示す。
　図４、図５、図６を参照すると、ターボコントローラ１４９は、時刻ｔ０に過給量を増加させる過給制御信号を受信している。電動機１４３２のトルクは、時刻ｔ１に一定値に達している。過給システム１４による過給量は、時刻ｔ２に目標過給量に達している。
　ターボコントローラ１４９は、時刻ｔ０に、電動コンプレッサ１４３による補助が必要であると判定し、電動機１４３２を始動させる。図６に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間、電動機１４３２のトルクおよび回転数が徐々に増加する。時刻ｔ１に達したとき、電動コンプレッサ１４３の出口圧力は第１圧力閾値を超える。ターボコントローラ１４９は、時刻ｔ１に、バイパスバルブ１４６を閉じる。これにより、電動コンプレッサ１４３による過給の補助が開始されるため、図４に示すように過給システム１４の過給量が増加する。時刻ｔ２に、過給システム１４による過給量は目標過給量に達する。このとき、ターボチャージャ１４５の出口圧力は第２圧力閾値を超える。ターボコントローラ１４９は、時刻ｔ２に、図５に示すように電動機１４３２の回転数を徐々に減少させ、バイパスバルブ１４６の開度を徐々に増加させる。これにより、ターボコントローラ１４９は、図４に示すように、過給システム１４の過給量が目標過給量となるように制御することができる。
　このように、第１の実施形態によれば、弁制御部４０６は、電動機制御部４０５による電動機１４３２の始動より後に、バイパスバルブ１４６を開状態から閉状態に切り替える。これにより、弁制御部４０６は、電動機１４３２の始動の直後に給気圧力が低下することを防ぐことができる。特に、第１の実施形態によれば、弁制御部４０６は、電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値を超えた場合に、バイパスバルブ１４６を開状態から閉状態に切り替える。これにより、弁制御部４０６は、電動機１４３２の回転数が確実に一定値に達してからバイパスバルブ１４６を閉じることができる。
　第１の実施形態によれば、ターボコントローラ１４９は、ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２の圧力閾値を超えた場合に、電動機１４３２の速度を徐々に低下させ、電動機１４３２の回転数に応じた速度で、バイパスバルブ１４６を閉状態から開状態に切り替える。このように電動機１４３２の速度およびバイパスバルブ１４６の開度を徐々に変化させることで、電動コンプレッサ１４３の減速による抵抗の影響を小さくすることができる。つまり、第１の実施形態に係るターボコントローラ１４９によれば、過給システム１４の過給量が急に低下することを防ぐことができる。
〈第２の実施形態〉
　図７は、第２の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
　第２の実施形態に係るエンジンシステム１は、第１の実施形態とバッテリ１４４およびターボコントローラ１４９の動作が異なる。第２の実施形態に係るバッテリ１４４は、残り容量が所定の容量閾値以下になったときに、ターボコントローラ１４９に電動機１４３２の停止を要求する割り込み指令を出力する。
　図８は、第２の実施形態に係るターボコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
　第２の実施形態に係るターボコントローラ１４９は、第１の実施形態に係る構成に加え、さらに指令受付部４０７を備える。指令受付部４０７は、バッテリ１４４から電動機１４３２の停止を要求する割り込み指令の入力を受け付ける。
　第２の実施形態に係る電動機制御部４０５は、信号受信部４０１が受信した過給制御信号と第２取得部４０４が取得したセンサ信号と指令受付部４０７が受け付けた割り込み指令とに基づいて、電動機１４３２の回転数を制御する。第２の実施形態に係る弁制御部４０６は、第１取得部４０３が取得したセンサ信号と指令受付部４０７が受け付けた割り込み指令とに基づいて、バイパスバルブ１４６の開度を制御する。
　図９は、第２の実施形態に係るターボコントローラによる電動コンプレッサの制御動作を示すフローチャートである。
　ターボコントローラ１４９の信号受信部４０１がエンジンコントローラ１３から過給制御信号を受信すると、補助要否判定部４０２は、過給制御信号に含まれるエンジン１１の排気量と目標過給量とに基づいて、電動コンプレッサ１４３による補助が必要か否かを判定する（ステップＳ１０１）。補助要否判定部４０２が、電動コンプレッサ１４３による補助が不要であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９は、電動コンプレッサ１４３を駆動させずに処理を終了する。
　他方、補助要否判定部４０２が、電動コンプレッサ１４３による補助が必要であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、電動機制御部４０５は、バッテリ１４４から電動機１４３２へ電気の供給を開始する。これにより、電動機１４３２は始動する（ステップＳ１０２）。第１取得部４０３は、第１圧力センサ１４７から電動コンプレッサ１４３の出口圧力を示すセンサ信号を取得する（ステップＳ１０３）。弁制御部４０６は、第１取得部４０３が取得したセンサ信号が示す出口圧力が、第１圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値以下である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９はステップＳ１０３に処理を戻し、再度センサ信号を取得する。
　他方、電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値を超える場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６を閉じる（ステップＳ１０５）。電動コンプレッサ１４３が吸気の圧縮の補助を開始すると、第２取得部４０４は、第２圧力センサ１４８からターボチャージャ１４５の出口圧力を示すセンサ信号を取得する（ステップＳ１０６）。電動機制御部４０５は、第２取得部４０４が取得したセンサ信号が示す出口圧力が、第２圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２圧力閾値以下である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、指令受付部４０７は、バッテリ１４４から割り込み指令を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。バッテリ１４４から割り込み指令を受け付けていない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９はステップＳ１０５に処理を戻し、再度センサ信号を取得する。
　他方、ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２圧力閾値を超える場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、電動機制御部４０５は、電動機１４３２の回転数を第１の変化率に従って減少させる（ステップＳ１０９）。弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を第１の変化率に従って増加させる（ステップＳ１１０）。例えば、第１の変化率が５％である場合、電動機制御部４０５は、ステップＳ１０２の制御における電動機１４３２の目標回転数に対して、回転数を５％減少させ、弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を５％増加させる。第１の変化率は、電動コンプレッサ１４３の減速による抵抗の影響が充分に小さくなる変化率である。電動機制御部４０５は、電動機１４３２が停止したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。電動機１４３２が停止していない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９は、処理をステップＳ１０９に戻し、電動機１４３２の回転数を減少させ、バイパスバルブ１４６の開度を増加させる。電動機１４３２が停止した場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４９は、電動コンプレッサ１４３の制御動作を終了する。
　他方、バッテリ１４４から割り込み指令を受け付けた場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、電動機制御部４０５は、電動機１４３２の回転数を第２の変化率に従って減少させる（ステップＳ１１２）。弁制御部４０６は、バイパスバルブ１４６の開度を第２の変化率に従って増加させる（ステップＳ１１３）。第２の変化率は、第１の変化率より大きい変化率である。電動機制御部４０５は、電動機１４３２が停止したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。電動機１４３２が停止していない場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、ターボコントローラ１４９は、処理をステップＳ１１２に戻し、電動機１４３２の回転数を減少させ、バイパスバルブ１４６の開度を増加させる。電動機１４３２が停止した場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４９は、電動コンプレッサ１４３の制御動作を終了する。
　つまり、ステップＳ１１２からステップＳ１１４の繰り返し処理により電動機１４３２が停止するまでの時間は、ステップＳ１０９からステップＳ１１１の繰り返し処理により電動機１４３２が停止するまでの時間より短い。これにより、第２の実施形態によれば、ターボコントローラ１４９は、バッテリ１４４からの割り込み指令を受け付けた場合に速やかに電動コンプレッサ１４３を停止させ、ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２の圧力閾値を超えた場合に、徐々に電動コンプレッサ１４３を低下させる。これにより、第２の実施形態に係るターボコントローラ１４９は、エアコンの使用などによりバッテリ１４４の残り容量が少なくなった場合に、バッテリ１４４の容量の低下を速やかに防ぐことができる。他方、第２の実施形態に係るターボコントローラ１４９は、バッテリ１４４の残り容量に余裕がある場合には、過給システム１４の過給量が急に低下することを防ぐことができる。
　第２の実施形態では、ターボコントローラ１４９は、バッテリ１４４からの割り込み指令に基づいて電動コンプレッサ１４３の停止速度およびバイパスバルブ１４６の開速度を変化させるが、これに限られない。例えば、他の実施形態のターボコントローラ１４９は、バッテリ１４４からの割り込み指令に基づいて電動コンプレッサ１４３の始動速度およびバイパスバルブ１４６の閉速度を変化させてもよい。
〈第３の実施形態〉
　図１０は、第３の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
　第３の実施形態に係るエンジンシステム１は、第１の実施形態とタービン１４５２の構成およびターボコントローラ１４９の動作が異なる。第３の実施形態に係るタービン１４５２は、ＶＧＴ（Variable Geometry Turbo）である。つまり、第３の実施形態に係るタービン１４５２のノズルベーンは開閉可能に構成され、タービン１４５２に設けられた図示しないアクチュエータが駆動することで、ノズルベーンの開度が制御される。
　図１１は、第３の実施形態に係るターボコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
　第３の実施形態に係るターボコントローラ１４９は、第１の実施形態に係る構成に加え、さらにタービン制御部４０８を備える。タービン制御部４０８は、信号受信部４０１が受信した過給制御信号に基づいて、タービン１４５２のノズルベーンの開閉を制御する。
　第３の実施形態に係る補助要否判定部４０２は、排気量に基づいて予測された過給量が目標過給量未満である場合に加え、タービン１４５２のノズルベーンを閉じる場合にも、電動コンプレッサ１４３による補助が必要であると判定する。つまり、第３の実施形態に係る電動機制御部４０５は、タービン制御部４０８がタービン１４５２のノズルベーンを閉じるときに、電動機１４３２を始動させる。
　タービン１４５２のノズルベーンを閉じると、排気流路１４２における排気の流れが妨げられて排気圧力が増加するため、過給量が増加しやすくなる。他方、タービン１４５２のノズルベーンを閉じると吸気流量が減少するため、ノズルベーンを閉じた直後は、エンジン１１のトルクが下がる可能性がある。これに対し、第３の実施形態によれば、ターボコントローラ１４９は、ノズルベーンを閉じるとともに電動機１４３２を始動させるため、ターボチャージャ１４５の回転数増加速度を速め、かつ吸気流量を確保することができる。
〈他の実施形態〉
　以上、図面を参照していくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
　例えば、上述の実施形態では、弁制御部４０６が、電動コンプレッサ１４３の出口圧力に基づいてバイパスバルブ１４６の開度を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る弁制御部４０６は、電動コンプレッサ１４３の回転数、トルク、または電動コンプレッサ１４３の回転に関するその他の物理量に基づいてバイパスバルブ１４６の開度を制御してもよい。他の実施形態においては、弁制御部４０６が、電動機１４３２の始動からの経過時間に基づいてバイパスバルブ１４６の開度を制御してもよい。例えば、弁制御部４０６は、電動機制御部４０５が電動機１４３２を始動させてから０．１秒が経過したときに、バイパスバルブ１４６を閉じてもよい。
　上述の実施形態では、電動機制御部４０５が、ターボチャージャ１４５の出口圧力に基づいて電動機１４３２の回転数を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る電動機制御部４０５は、ターボチャージャ１４５の回転数、トルク、またはターボチャージャ１４５の回転に関するその他の物理量に基づいて電動機１４３２の回転数を制御してもよい。
　図１２は、実施形態に係るエンジンシステムの変形例を示す概略構成図である。
　上述の実施形態では、図１、図７、図１０に示すように、電動コンプレッサ１４３がターボチャージャ１４５の前段に設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態において図１２に示すように、ターボチャージャ１４５が電動コンプレッサ１４３の前段に設けられていても、ターボコントローラ１４９は上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
　上述の実施形態では、ターボコントローラ１４９とエンジンコントローラ１３とが別個に設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、エンジンコントローラ１３がターボコントローラ１４９の機能を含んでいてもよい。
〈コンピュータ構成〉
　図１３は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、メインメモリ９０２、ストレージ９０３、インタフェース９０４を備える。
　上述のターボコントローラ１４９は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムをストレージ９０３から読み出してメインメモリ９０２に展開し、そのプログラムに従って上記処理を実行する。
　少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。プログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００がそのプログラムをメインメモリ９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。
　プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。プログラムは、前述した機能をストレージ９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　過給システムの制御装置によれば、開閉弁は、電動機の始動より後に開状態から閉状態に切り替わる。これにより、給気流路を流通する空気が第２コンプレッサを経由するときには、第２コンプレッサが既に回転しているため、制御装置は、過給システムの給気圧力の低下を防ぐことができる。
１　エンジンシステム
１１　エンジン
１４　過給システム
１４１　吸気流路
１４１１　主吸気流路
１４１２　バイパス流路
１４２　排気流路
１４３　電動コンプレッサ
１４３１　コンプレッサ
１４３２　電動機
１４４　バッテリ
１４５　ターボチャージャ
１４５１　コンプレッサ
１４５２　タービン
１４６　バイパスバルブ
１４７　第１圧力センサ
１４８　第２圧力センサ
１４９　ターボコントローラ
４０１　信号受信部
４０２　補助要否判定部
４０３　第１取得部
４０４　第２取得部
４０５　電動機制御部
４０６　弁制御部
４０７　指令受付部
４０８　タービン制御部

Claims (9)

  1. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
    　前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
    　を備える過給システムの制御装置であって、
    　前記電動機を駆動信号に基づいて始動させる電動機制御部と
    　前記電動機制御部による前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える弁制御部と
    　を備える過給システムの制御装置。
  2. 　前記第１コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第１取得部をさらに備え、
    　前記弁制御部が、前記電動機の始動より後であり、かつ前記第１取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える
    　請求項１に記載の過給システムの制御装置。
  3. 　前記第２コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第２取得部をさらに備え、
    　電動機制御部が、前記第２取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記電動機を停止させ、
    　弁制御部が、前記電動機の回転数に応じた速度で、前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える、
    　請求項１または請求項２に記載の過給システムの制御装置。
  4. 　前記電動機を停止させる割り込み指令を受け付ける指令受付部をさらに備え、
    　前記電動機制御部が、前記指令受付部が前記割り込み指令を受け付けた場合に、前記電動機を停止させ、
    　前記割り込み指令に基づいて前記電動機の停止を開始してから前記電動機が停止するまでの時間が、前記物理量に基づいて前記電動機の停止を開始してから前記電動機が停止するまでの時間より短い
    　請求項３に記載の過給システムの制御装置。
  5. 　前記タービンがノズルベーンを開閉可能に構成され、
    　前記ノズルベーンの開閉を制御するタービン制御部をさらに備え、
    　前記電動機制御部が、前記タービン制御部が前記ノズルベーンを閉じるときに、前記電動機を始動させる
    　請求項１から請求項４の何れか１項に記載の過給システムの制御装置。
  6. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
    　前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
    　請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置と
    　を備える過給システム。
  7. 　エンジンと、
    　請求項６に記載の過給システムと
    　を備えるエンジンシステム。
  8. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
    　前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
    　を備える過給システムの制御方法であって、
    　前記電動機を駆動信号に基づいて始動させることと
    　前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることと
    　を含む過給システムの制御方法。
  9. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気系統に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
    　前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
    　を備える過給システムの制御装置のコンピュータに、
    　前記電動機を駆動信号に基づいて始動させることと
    　前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることと
    　を実行させるためのプログラム。
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