(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸を回転自在に支持するラジアルベアリングに、オイルを供給するためのオイル供給装置と、このオイル供給装置によるオイル供給圧を制御する制御装置とを備え、
前記オイル供給装置は、内燃機関のオイルパン内のオイルを吸い出すオイルポンプと、このオイルポンプから吐出されるオイルを前記ラジアルベアリングの設置領域に供給するための油路と、前記油路において前記オイルポンプの入口側と出口側とに接続されるバイパス油路と、このバイパス油路に設けられかつ開度が前記制御装置により制御されることにより前記油路から前記設置領域へ供給するオイルの供給圧を制御する流量制御弁とを備え、
前記制御装置は、前記ラジアルベアリングに供給するオイルがタービンハウジングあるいはコンプレッサハウジングに吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、条件が成立していない場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定するように前記流量制御弁の開度を制御する、ことを特徴とする過給機。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機において、
前記制御装置は、内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするタービンホイールの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記タービンホイールの背面圧を推定するタービン背面圧推定処理と、
内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするコンプレッサインペラの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記コンプレッサインペラの背面圧を推定するインペラ背面圧推定処理と、
前記２つの推定処理でそれぞれ推定した結果の少なくともいずれか一方が負圧であるか否かを判定する判定処理と、
この判定処理で肯定判定した場合に、タービンホイールの背面圧あるいはコンプレッサインペラの背面圧が正圧である場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定する設定処理とを実行する、ことを特徴とする過給機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の過給機において、
前記ラジアルベアリングは、前記回転軸の中間領域とベアリングハウジングとの対向環状空間に設置され、このラジアルベアリングよりタービンホイール寄り位置とコンプレッサインペラ寄り位置とには、前記ラジアルベアリングに供給されたオイルの外側流出を堰き止めるための密封部がそれぞれ設けられ、
前記タービンホイールの背面側で前記密封部よりも外側に前記タービンホイールの背面室が、また、前記コンプレッサインペラの背面側で前記密封部よりも外側に前記コンプレッサインペラの背面室がそれぞれ設けられる、ことを特徴とする過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車などの車両に搭載される内燃機関（エンジンともいう）に用いる過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用のエンジンにおいて、排気ガスの流体エネルギーを利用して吸入空気を圧縮して空気密度を高め、これによってエンジン出力の増大を図る過給機（ターボチャージャとも言う）が知られている。
【０００３】
過給機は、排気通路の途中に設けられタービンハウジング内に配設されたタービンホイールと、吸気通路の途中に設けられコンプレッサハウジング内に配設されたコンプレッサインペラとを備えている。
【０００４】
動作としては、排気ガスの圧力によってタービンホイールが回転すると、その回転力がタービンシャフトを介してコンプレッサインペラに伝達され、このコンプレッサインペラの回転によって吸入空気が燃焼室に向けて過給される。
【０００５】
そして、タービンホイールとコンプレッサインペラとは回転軸によって連結されており、この回転軸は、フローティングブッシュなどのすべり軸受や、転がり軸受などのラジアルベアリングにより回転自在に支持されている（例えば特許文献１〜３参照）。このラジアルベアリングには、内燃機関のオイルパン内のオイルがオイルポンプで吸い上げられて供給されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１３５９３３号公報
【特許文献２】実開平２−１０５５４５号公報
【特許文献３】特開２００８−３１８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に係る従来例では、タービン軸の振れ量が大きくなるターボ回転領域つまり過回転領域においてターボ過給機への潤滑油の供給量を増加させることにより、タービン軸の振動を抑制して、ターボ過給機の破損を防止するようにしているが、タービン軸を支持するラジアルベアリングに供給するオイルのリークについての言及が無く、当然ながら前記オイルリークを解決するという思想はない。
【０００８】
上記特許文献２に係る従来例では、エンジンの低速回転領域あるいは減速時にロータの背面部が負圧になると、軸受け室に存在するオイルがロータの背面側に設けられている背面室を経てエンジンの吸気管へ吸い出されるので、前記ロータの背面部が負圧になったときに、ロータの背面室を大気開放させるようにして前記負圧を消滅させることにより、前記オイルの吸出しを防止するようにしている。しかしながら、この従来例には、オイル吸出しを防止することを目的として、ベアリングハウジングへのオイル供給圧を低くするという技術思想はない。
【０００９】
上記特許文献３に係る従来例では、電動機付きターボチャージャにおいて、ターボチャージャの作動時にタービンホイールまたはコンプレッサホイールの翼背面部分の圧力が低下すると、軸受け部に供給されるオイルがエンジンの排気管または吸気管に吸い出されるので、前記翼背面部分の圧力が低下したときに、翼背面部分と中空部（軸受け配置側）との圧力を略等しくすることにより、前記オイルの吸出しを防止するようにしている。しかしながら、この従来例には、オイル吸出しを防止することを目的として、ベアリングハウジングへのオイル供給圧を低くするという技術思想はない。
【００１０】
このような事情に鑑み、本発明は、タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸をラジアルベアリングで回転自在に支持する構成の過給機において、前記ラジアルベアリングに供給するオイルの外側への吸出しを抑制または防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る過給機は、タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸を回転自在に支持するラジアルベアリングに、オイルを供給するためのオイル供給装置と、このオイル供給装置によるオイル供給圧を制御する制御装置とを備え、前記オイル供給装置は、内燃機関のオイルパン内のオイルを吸い出すオイルポンプと、このオイルポンプから吐出されるオイルを前記ラジアルベアリングの設置領域に供給するための油路と、前記油路において前記オイルポンプの入口側と出口側とに接続されるバイパス油路と、このバイパス油路に設けられかつ開度が前記制御装置により制御されることにより前記油路から前記設置領域へ供給するオイルの供給圧を制御する流量制御弁とを備え、前記制御装置は、前記ラジアルベアリングに供給するオイルがタービンハウジングあるいはコンプレッサハウジングに吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、条件が成立していない場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定するように前記流量制御弁の開度を制御する、ことを特徴としている。
【００１２】
このような前提構成を有する過給機では、タービンホイールの背面圧が負圧になると、ラジアルベアリングに供給されたオイルがタービンホイール側に吸い出される可能性が高くなり、また、コンプレッサインペラの背面圧が負圧になると、ラジアルベアリングに供給されたオイルがコンプレッサインペラ側に吸い出される可能性が高くなる。つまり、このタービンホイールの背面圧あるいはコンプレッサインペラの背面圧が負圧になる状態が、オイル吸出しが発生する可能性が高くなる条件の一つとして挙げられる。
【００１３】
そして、本発明では、オイル吸出しが発生する可能性が高くなる条件が成立した場合に、ラジアルベアリングに供給するオイルの供給圧を低く設定しているから、吸い出し対象となるオイルの量が少なくなり、そのため、前記オイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。また、本発明の過給機に備えるオイル供給装置は、比較的簡易な構成でオイル供給圧を制御することが可能になり、設備コストの上昇を抑制するうえで有利となる。
【００１４】
好ましくは、前記制御装置は、内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするタービンホイールの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記タービンホイールの背面圧を推定するタービン背面圧推定処理と、内燃機関への燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするコンプレッサインペラの背面圧の等値線を示すマップを用いて前記コンプレッサインペラの背面圧を推定するインペラ背面圧推定処理と、前記２つの推定処理でそれぞれ推定した結果の少なくともいずれか一方が負圧であるか否かを判定する判定処理と、この判定処理で肯定判定した場合に、タービンホイールの背面圧あるいはコンプレッサインペラの背面圧が正圧である場合に比べて前記オイル供給圧を低く設定する設定処理とを実行する。
【００１５】
この構成では、制御装置によりタービンホイールの背面圧およびコンプレッサインペラの背面圧をそれぞれ推定する形態を特定している。この特定により、前記背面圧をセンサなどで直接的に検出する形態とする場合に比べると、センサの費用ならびにその設置費用などを含む設備コストの上昇を抑制するうえで有利となる。
【００１６】
そして、この構成では、タービンホイールの背面圧とコンプレッサインペラの背面圧との少なくともいずれか一方が負圧になったと判定した場合に、ラジアルベアリングに供給するオイルの供給圧を前記背面圧が正圧である場合に比べて小さく設定している。これにより、吸い出し対象となるオイルの量が少なくなるので、前記オイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。
【００１９】
そして、前記構成では、例えば流量制御弁の開度を小さくすると、オイルポンプから吐出されるオイルがバイパス油路に流入する量が少なくなるので、油路内のオイル圧力が高くなる。一方、流量制御弁の開度を大きくすると、オイルポンプから吐出されるオイルがバイパス油路に流入する量が多くなるので、油路内のオイル圧力が低くなる。このように、流量制御弁の開度を制御装置で制御することによって油路からラジアルベアリング設置領域へのオイル供給圧を変更することが可能になる。
【００２０】
好ましくは、前記ラジアルベアリングは、前記回転軸の中間領域とベアリングハウジングとの対向環状空間に設置され、このラジアルベアリングよりタービンホイール寄り位置とコンプレッサインペラ寄り位置とには、前記ラジアルベアリングに供給されたオイルの外側流出を堰き止めるための密封部がそれぞれ設けられ、前記タービンホイールの背面側で前記密封部よりも外側に前記タービンホイールの背面室が、また、前記コンプレッサインペラの背面側で前記密封部よりも外側に前記コンプレッサインペラの背面室がそれぞれ設けられる。
【００２１】
この構成では、ラジアルベアリングの設置場所やタービンホイールおよびコンプレッサインペラの各背面圧の発生場所を特定している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、過給機において、タービンホイールおよびコンプレッサインペラが設けられている回転軸を回転自在に支持するラジアルベアリングに供給するオイルの外側への吸出しを抑制または防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る過給機を備える内燃機関の一実施形態で、概略構成を示す図である。
【図２】図１の過給機の断面を示す図である。
【図３】図１の過給機にオイルを供給するためのオイル供給装置の一実施形態で、概略構成を示す図である。
【図４】図１の制御装置による動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ３においてタービンホイールの背面圧Ｐｔｂｎを推定する際に用いるマップを示す図である。
【図６】図４のステップＳ３においてコンプレッサインペラの背面圧Ｐｉｍｐを推定する際に用いるマップを示す図である。
【図７】図４のステップＳ３においてターボ回転数Ｎｔを推定する際に用いるマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１から図７に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、シングルターボ式の過給機を備える内燃機関に本発明を適用した例を挙げている。
【００２６】
図１に示す内燃機関１には、過給機２０が装備されている。過給機２０は、内燃機関１から排気通路３に排出される排気の圧力を利用して吸気通路２から内燃機関１に吸入される空気を過給する。
【００２７】
過給機２０のタービンホイール２２が排気により回転すると、これに伴いコンプレッサインペラ２４が回転して、エアクリーナ４から吸気通路２に吸入された空気がインタークーラ５により冷却されると共に、その容積が圧縮された後、内燃機関１の燃焼室に供給される。
【００２８】
内燃機関１の運転に伴い燃焼室からクランク室に漏れたブローバイガスは、図示していないが、ベンチレーションケースに導入され、このベンチレーションケース内においてブローバイガスに含まれるミスト状（霧状）のオイルが分離される。このようにオイルが分離されたブローバイガスは、ブローバイガス通路６を介して吸気通路２において過給機２０の上流側（即ち、エアクリーナ４と過給機２０との間）に還流される。ブローバイガス通路６の途中部には、ブローバイガスを冷却するためのＰＣＶクーラ７が設けられている。
【００２９】
次に、図２を参照して、過給機２０を詳しく説明する。過給機２０は、タービンホイール２２とコンプレッサインペラ２４とを備えている。
【００３０】
タービンホイール２２は、排気通路３において図示しない触媒コンバータよりも上流側に設けられたタービンハウジング２１内に収納されている。一方、コンプレッサインペラ２４は、吸気通路２においてエアクリーナ４の下流側に設けられたコンプレッサハウジング２３内に収納されている。
【００３１】
タービンホイール２２は、回転軸２５の軸方向一端に一体に形成されており、コンプレッサインペラ２４は、回転軸２５の軸方向他端に一体に取り付けられている。この回転軸２５は、２つのラジアルベアリング３１，３２によりベアリングハウジング３３に回転自在に支持されている。
【００３２】
ベアリングハウジング３３の軸方向一端にはタービンハウジング２１が取り付けられ、また、ベアリングハウジング３３の軸方向他端にはコンプレッサハウジング２３が取り付けられている。
【００３３】
２つのラジアルベアリング３１，３２は、メタルやブッシュと呼ばれるほぼ円筒形状のすべり軸受とされており、回転軸２５の軸方向中間領域とベアリングハウジング３３との対向間の環状空間に軸方向に並んで設けられている。
【００３４】
両方のラジアルベアリング３１，３２は、前記環状空間に相対回転可能にフローティング状態で介装されている。ただし、タービンホイール２２寄りのラジアルベアリング（以下、タービン側ラジアルベアリングと言う）３１は、ベアリングハウジング３３に係止される２つのスナップリング３５，３６によってベアリングハウジング３３の内周面上における軸方向への変位が規制されている。また、コンプレッサインペラ２４寄りのラジアルベアリング（以下、コンプレッサ側ラジアルベアリングと言う）３２は、ベアリングハウジング３３に係止される１つのスナップリング３７とスラストベアリング３８およびスラストカラー３４とによってベアリングハウジング３３の内周面上における軸方向への変位が規制されている。
【００３５】
そして、スラストカラー３４の軸方向両端の鍔部でベアリングハウジング３３に締結されたスラストベアリング３８を所定のスラスト隙間を介して挟むような形態とすることにより、ベアリングハウジング３３に対する回転軸２５の軸方向への変位が規制されている。過給機２０の動作中において回転軸２５に作用するスラスト荷重は、スラストベアリング３８およびスラストカラー３４により支持される。このスラストベアリング３８は、例えば自己潤滑性を有する合成樹脂材あるいは金属材などから形成されており、軸方向一方から見るとほぼ扇形で軸方向両端にテーパランド部が設けられた形状になっている。
【００３６】
このようなラジアルベアリング３１，３２が配置される環状空間には、オイル供給装置５０によりオイルが供給されるようになっている。
【００３７】
このオイル供給装置５０は、図３に示すように、オイルポンプ５１、ピストン側油路５２、過給機側油路５３、油圧作動式の開閉弁５４、バイパス油路５５、電磁作動式の流量制御弁５６などを備えている。
【００３８】
オイルポンプ５１は、内燃機関１のクランクシャフト（図示省略）により駆動されるものであって、オイルパン１ａのオイルを吸い上げる。オイルポンプ５１から吐出されるオイルは、ピストン側油路５２およびジェットノズル（図示省略）を通じて内燃機関１のピストン（図示省略）に向けて噴射される。また、オイルポンプ５１から吐出されるオイルは、ピストン側油路５２の途中から分岐される過給機側油路５３を経て過給機２０の前記環状空間（ラジアルベアリング３１，３２の配置空間）に供給される。
【００３９】
油圧作動式の開閉弁５４は、ピストン側油路５２において過給機側油路５３への分岐部分よりも下流側に設置されており、このピストン側油路５２内のオイル圧力が所定の閾値以上になると開いて、前記閾値未満のときに閉じる。
【００４０】
電磁作動式の流量制御弁５６は、ピストン側油路５２においてオイルポンプ５１の吐出側と入口側とに接続されるバイパス油路５５の途中に設置されている。この流量制御弁５６の開度は制御装置１００により制御される。この流量制御弁５６の開度を小さくすると、オイルポンプ５１から吐出されるオイルがバイパス油路５５に流入する量が少なくなるので、ピストン側油路５２内のオイル圧力が高くなる。一方、流量制御弁５６の開度を大きくすると、オイルポンプ５１から吐出されるオイルがバイパス油路５５に流入する量が多くなるので、ピストン側油路５２内のオイル圧力が低くなる。このように、流量制御弁５６の開度を制御装置１００で制御することによってピストン側油路５２内のオイル圧力を変更し、開閉弁５４の開閉動作を制御することができる。開閉弁５４は、内燃機関１が高負荷すなわち高油圧時に開弁状態になり、低油圧時に閉弁状態になる。
【００４１】
しかも、流量制御弁５６の開度を大きくすると、オイルポンプ５１から過給機側油路５３に供給されるオイル供給圧を低く設定することができる一方、流量制御弁５６の開度を小さくすると、オイルポンプ５１から過給機側油路５３に供給されるオイル供給圧を高く設定することができる。
【００４２】
ところで、ベアリングハウジング３３の内部には、過給機側油路５３に接続される導入油路３３ａが設けられている。この導入油路３３ａの下流側は、ラジアルベアリング３１，３２の外周面に向けて開放されている。このラジアルベアリング３１，３２には、その径方向内外に貫通する油孔３１ａ，３２ａが円周方向および軸方向の複数箇所に設けられている。
【００４３】
これにより、過給機側油路５３、導入油路３３ａを経てラジアルベアリング３１，３２の外周側に供給されるオイルは、油孔３１ａ，３２ａを経てラジアルベアリング３１，３２の内周側にも供給される。このラジアルベアリング３１，３２とベアリングハウジング３３との対向間およびラジアルベアリング３１，３２と回転軸２５との対向間に供給されるオイルは膜状に保持されることになって、回転軸２５の径方向および軸方向での振れを抑制するダンパとして働く。このオイルの膜を、オイルフィルムダンパと呼んでいる。そして、このラジアルベアリング３１，３２が配置される環状空間に供給されたオイルの余剰分は、ベアリングハウジング３３の下側の排油路３３ｂから排出されて、オイルパン１ａに戻される。
【００４４】
ところで、前記環状空間に供給されたオイルは、回転軸２５の軸方向両側から外側へ通過するようになっているが、これらのオイルがタービンハウジング２１の内部流路２１ａおよびコンプレッサハウジング２３の内部流路２３ａに漏れ出ることを防止するために、シールリング４１，４２が設けられている。
【００４５】
タービンホイール２２側のシールリング４１は、回転軸２５においてタービンホイール２２寄りの大径部の外周溝内に取り付けられていて、ベアリングハウジング３３のタービン側肩部の内周面に接触されている。タービン側肩部の内周面は、ラジアルベアリング３１の摺接面よりも大径になっている。
【００４６】
一方、コンプレッサインペラ２４側のシールリング４２は、前記回転軸２５に外嵌装着されているシールスリーブ４３の外周溝内に取り付けられていて、コンプレッサハウジング２３の環状裏板２３ｂの内周面に接触されている。なお、シールリング４１，４２は、この実施形態においてピストンリングとされているが、その種類は特に限定されない。
【００４７】
さらに、この実施形態では、前記シールリング４１，４２が設置されている領域よりも内側に、前記各シールリング４１，４２の存在領域にオイルを到達させにくくするためのオイル堰き止め部（符号省略）が設けられている。
【００４８】
先に、タービンハウジング２１側のオイル堰き止め部を説明する。回転軸２５においてタービンホイール２２の背面側に外周溝２５ａが設けられている。この外周溝２５ａは、タービン側ラジアルベアリング３１を外側へ通過したオイルを受け止めるとともに、鉛直方向下側に落下させてベアリングハウジング３３の排油路３３ｂに向かわせる。これにより、オイルがタービン側シールリング４１側へ到達しにくくなる。この外周溝２５ａが、オイル堰き止め部として機能する。
【００４９】
次いで、コンプレッサハウジング２３側のオイル堰き止め部を説明する。コンプレッサハウジング２３の環状裏板２３ｂとベアリングハウジング３３との軸方向対向空間には、オイルデフレクタ４４が設けられている。このオイルデフレクタ４４は、コンプレッサ側ラジアルベアリング３２を外側に通過したオイルを受け止めるための環状空間を回転軸２５の外周に作るものであり、その下側には、前記環状空間の下側からオイルを流れ落として排油路３３ｂに導くための案内部４４ｂが設けられている。そして、オイルデフレクタ４４において径方向に沿う環状壁部４４ａの外側面は、コンプレッサハウジング２３の環状裏板２３ｂの内周部分に対して隙間を介して軸方向で対向するように配置されている。このオイルデフレクタ４４の環状壁部４４ａとコンプレッサハウジング２３の環状裏板２３ｂとが対向して作られる隙間は、油の通過を制限する寸法に設定されることによって、オイルの堰き止め作用を発揮するオイル堰き止め部になっている。これにより、オイルがコンプレッサ側シールリング４２側へ到達しにくくなる。
【００５０】
なお、シールリング４１，４２と、タービン側オイル堰き止め部と、コンプレッサ側オイル堰き止め部とが、請求項に記載している密封部に相当している。
【００５１】
次に、内燃機関１および過給機２０の動作を制御するための制御装置１００を説明する。この制御装置１００は、公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、主としてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する構成である。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、例えば内燃機関１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００５２】
内燃機関１には、内燃機関１の回転数Ｎｅを検出するためのクランク角センサ２０１、アクセルペダル９の踏み込み量を検出するためのアクセル開度センサ２０２、内燃機関１の水温を検出するための水温センサ２０３、インタークーラ５の下流側の吸気圧力（インテークマニホールド圧力または過給圧）Ｐｉｍを検出するための吸気圧センサ２０４、吸入空気量Ｇａを検出するためのエアフローメータ２０５、排気通路３において図示省略の触媒コンバータの上流側圧力を検出するための圧力センサ２０６などが設けられている。ここでは、本発明の特徴構成に関係するセンサのみを提示している。
【００５３】
制御装置１００は、クランク角センサ２０１の検出信号から求められる機関回転数Ｎｅ、アクセル開度センサ２０２の検出信号から求められるスロットルバルブ８の開度等に基づいて、燃料噴射量及び燃料噴射時期についての指令値（目標値）を算出し、これら指令値に基づいて図示しない燃料噴射弁の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。
【００５４】
この他、制御装置１００は、以下で詳細に説明するが、過給機２０の運転状態に応じて、オイル供給装置５０により過給機２０のラジアルベアリング３１，３２に供給するオイルの供給圧を制御するようにしている。
【００５５】
なお、内燃機関１の始動時や通常運転時には、基本的に、オイル供給装置５０により内燃機関１のピストン（図示省略）などに対するオイル供給圧をオイルポンプ５１の最大能力近傍に高く設定する高油圧制御を実行するようになっている。このオイルポンプ５１は、一般的に、設計上で要求される能力よりも余裕を持つ容量に設定される。そのため、前記高油圧制御のみに固定していると、内燃機関１の軽負荷運転時には前記ピストンなどへのオイル供給が過多となって、フリクションロスが発生するなど燃費が悪化することが懸念される。そこで、前記始動時や通常運転時を除いた特定の条件が成立した場合には、フリクションロスを可及的に低減するために、オイル供給装置５０により前記ピストンなどに対するオイル供給圧を低く設定するようになっている。前記特定の条件とは、例えば水温Ｔｃが暖機完了温度（例えば９５℃）以下でかつ機関回転数Ｎｅが中回転あるいは最高回転数の約半分（例えば２６００ｒｐｍ）以下などが挙げられる。
【００５６】
この他、過給機２０の作動時においてタービンホイール２２の背面圧（タービン背面圧Ｐｔｂｎという）が負圧になると、オイル供給装置５０によりラジアルベアリング３１，３２に供給されるオイルがタービンホイール２２とベアリングハウジング３３との対向隙間２６を経てタービンハウジング２１の内部流路２１ａに吸い出される可能性が高くなる。また、コンプレッサインペラ２４の背面圧（インペラ背面圧Ｐｉｍｐという）が負圧になると、オイル供給装置５０によりラジアルベアリング３１，３２に供給されるオイルがコンプレッサインペラ２４とコンプレッサハウジング２３の環状裏板２３ｂとの対向隙間２７を経てコンプレッサハウジング２３の内部流路２３ａに吸い出される可能性が高くなる。
【００５７】
なお、前記タービンホイール２２とベアリングハウジング３３との対向隙間２６や、コンプレッサインペラ２４とコンプレッサハウジング２３の環状裏板２３ｂとの対向隙間２７が、請求項に記載している背面室に相当している。
【００５８】
このようにタービン背面圧Ｐｔｂｎあるいはインペラ背面圧Ｐｉｍｐが負圧になる状況としては、例えば内燃機関１のアイドリング運転を長時間継続した場合、車速を減速する場合、車速を緩加速する場合など、吸気脈動あるいは排気脈動が発生するような状況が挙げられる。
【００５９】
そこで、この実施形態では、ラジアルベアリング３１，３２に供給するオイルがタービンハウジング２１あるいはコンプレッサハウジング２３に吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、条件が成立していない場合に比べて、オイル供給装置５０によりラジアルベアリング３１，３２に供給するオイルの供給圧を低く設定することにより、前記オイル吸出しを抑制または防止するようにしている。
【００６０】
前記条件の一つとしては、タービン背面圧Ｐｔｂｎおよびインペラ背面圧Ｐｉｍｐの少なくともいずれか一方が負圧になることが挙げられる。
【００６１】
以下、図４のフローチャートを参照して、オイル供給圧の制御形態を詳しく説明する。図４のフローチャートには、制御装置１００を主体とする制御動作を示している。このフローチャートは、内燃機関１の運転中において一定周期（例えば数ｍｓｅｃ〜数十ミリｓｅｃ程度）毎に開始される。
【００６２】
まず、ステップＳ１では、内燃機関１や過給機２０の運転状態に関係する情報を取得する。ここでは、例えばクランク角センサ２０１からの入力信号に基づいて内燃機関１の回転数Ｎｅを算出し、アクセル開度センサ２０２からの入力信号に基づいて目標スロットル開度や目標燃料噴射量Ｑを算出する。
【００６３】
続くステップＳ２では、オイル供給装置５０によるオイル供給圧を低油圧に変更不可能な条件が成立しているか否かを判定する。ここでは、例えば内燃機関１の始動時のようにピストンへのオイル供給圧を高油圧にする必要がある場合、あるいはオイル供給装置５０の制御が困難となる何らかの異常が発生している場合に、前記オイル供給圧を低油圧に変更不可能な条件が成立していると判定するようになっている。
【００６４】
さらに、ステップＳ３では、タービン背面圧Ｐｔｂｎ、インペラ背面圧Ｐｉｍｐ、ターボ回転数Ｎｔを推定する。例えば、タービン背面圧Ｐｔｂｎは図５に示すマップを、インペラ背面圧Ｐｉｍｐは図６に示すマップを、ターボ回転数Ｎｔは図７に示すマップをそれぞれ用いて推定される。
【００６５】
なお、図５〜図７に示すマップは、いずれも、内燃機関１の回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとをパラメータとするタービン背面圧Ｐｔｂｎ、インペラ背面圧Ｐｉｍｐ、ターボ回転数Ｎｔの等値線を示すマップであって、予め実験などに基づいて経験的に作成されて制御装置１００のＲＯＭに記憶されている。
【００６６】
また、図５〜図７に示すマップにおいてハッチングを付した領域は、タービン背面圧Ｐｔｂｎ、インペラ背面圧Ｐｉｍｐが脈動しやすくなるとともに、この圧力脈動の谷が負圧になってオイル吸出しの発生が懸念される領域であって、オイル吸出し懸念領域と言うことにする。
【００６７】
さらに、図７に示すマップにおいてクロスハッチングを付した領域は、ターボ回転数Ｎｔが高回転数になっていて、潤滑不足の発生が懸念される領域であって、潤滑不足懸念領域と言うことにする。なお、このオイル吸出し懸念領域や循環不足懸念領域は、使用される過給機２０の容量に基づいて予め実験などにより経験的に設定される。
【００６８】
具体的に、前記ステップＳ３では、前記ステップＳ１で取得した機関回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑとを、図５〜図７に示す各マップの２次元座標上にそれぞれプロットすることにより、タービン背面圧Ｐｔｂｎ、インペラ背面圧Ｐｉｍｐ、ターボ回転数Ｎｔを算出する。
【００６９】
この後、ステップＳ４において、アクセルペダル９がオフされているか否かを判定する。このステップＳ４において、肯定判定した場合つまりアクセルオフされている場合にはステップＳ５に移行する一方で、否定判定した場合つまりアクセルオフされていない場合にはステップＳ６に移行する。
【００７０】
先に、ステップＳ５を説明する。このステップＳ５では、前記ステップＳ３で推定したターボ回転数Ｎｔが図７のクロスハッチング領域（潤滑不足懸念領域）に入っているか否かを調べる。
【００７１】
このステップＳ５で肯定判定すると、ステップＳ８に移行して、オイル供給装置５０によるオイル供給圧を高くする高油圧制御を行うことにより、ラジアルベアリング３１，３２へのオイル供給量を多くさせるようにした後、このフローチャートの処理を終了する。なお、前記ステップＳ８の高油圧制御によるオイル供給圧は、前記した内燃機関１の始動時や定常運転時に行う高油圧制御と同一に設定されるが、実験により経験的に特定することが可能である。
【００７２】
一方、前記ステップＳ５で否定判定すると、ステップＳ９に移行して、オイル供給装置５０によるオイル供給圧を低くする低油圧制御を行うことにより、ラジアルベアリング３１，３２へのオイル供給量を少なくさせるようにした後、このフローチャートの処理を終了する。なお、前記ステップＳ９の低油圧制御によるオイル供給圧は、高油圧制御の場合に比べて低くなるように設定されるが、実験により経験的に特定することが好ましく、例えば、ラジアルベアリング３１，３２周辺のオイルが枯渇しない程度でゼロに近い値に設定することが可能である。
【００７３】
次に、ステップＳ６を説明する。このステップＳ６では、前記ステップＳ３で推定したタービン背面圧Ｐｔｂｎ、あるいはインペラ背面圧Ｐｉｍｐが負圧（０ｋｐａ未満）であるか否かを調べる。
【００７４】
ここで、負圧（Ｐｔｂｎ＜０ｋｐａ、あるいはＰｉｍｐ＜０ｋｐａ）である場合には、前記ステップＳ６で肯定判定して、前記したステップＳ９に移行して低油圧制御を行う。一方、正圧（Ｐｔｂｎ≧０ｋｐａ、あるいはＰｉｍｐ≧０ｋｐａ）である場合には、前記ステップＳ６で否定判定して、続くステップＳ７に移行する。
【００７５】
このステップＳ７では、前記ステップＳ３で推定したターボ回転数Ｎｔが図７のハッチング領域（オイル吸出し懸念領域）に入っているか否かを調べる。
【００７６】
このステップＳ７で肯定判定した場合、つまりターボ回転数Ｎｔがオイル吸出し懸念領域に入っている場合には、前記したステップＳ９に移行して低油圧制御を行う。一方、ステップＳ７で否定判定した場合、つまりターボ回転数Ｎｔがオイル吸出し懸念領域に入っていない場合には、前記したステップＳ８に移行して高油圧制御を行う。
【００７７】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、内燃機関１および過給機２０の運転中において、タービン背面圧Ｐｔｂｎ、インペラ背面圧Ｐｉｍｐ、ターボ回転数Ｎｔを推定するとともに、この推定結果に基づいて、過給機２０のラジアルベアリング３１，３２に供給するオイルがタービンハウジング２１の内部通路２１ａあるいはコンプレッサハウジング２３の内部通路２３ａに吸い出される可能性が高くなる条件が成立しているか否かを調べ、条件が成立していると判断した場合に、過給機２０のラジアルベアリング３１，３２に対するオイルの供給圧を可及的に低く設定するようにしている。
【００７８】
このように、オイル吸出しが発生しやすい状況になると、吸い出し対象となるオイルの量を可及的に減らすようにしているから、この実施形態のようにオイル供給圧を制御していない従来例に比べると、オイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。
【００７９】
これにより、内燃機関１の燃焼室（図示省略）にオイル混入空気が導入される現象や、排気通路３にオイルが排出される現象を防止することが可能になり、それらが原因となる弊害の発生を防止するうえで役立つ。
【００８０】
この他、オイル供給装置５０に備えるオイルポンプ５１は、前記したように一般的に、設計上で要求される能力よりも余裕を持つ容量に設定されるが、そのために、この実施形態のようにオイル吸出し対策を行わない従来例の場合には、前記オイル吸出しが発生するような状況になると、オイル吸出し量が多くなり過ぎることが予想される。これに対し、この実施形態では、潤滑不足を回避することを目的として前記容量の大きいオイルポンプ５１を用いながらも、オイル吸出し対策を行うようにしているから、定常時には過給機２０の十分な潤滑性能を確保することができて、特定条件が成立する場合にはオイル吸出しを抑制または防止することが可能になる。
【００８１】
特に、上記実施形態では、オイル吸出しが発生する可能性が高くなる条件として、図４のステップＳ６のようにタービン背面圧Ｐｔｂｎおよびインペラ背面圧Ｐｉｍｐが負圧になっているか否かの判定だけに特定せずに、図４のステップＳ７のようにタービン背面圧Ｐｔｂｎおよびインペラ背面圧Ｐｉｍｐが図５および図６のオイル吸出し懸念領域に入っているか否かの判定を加えるようにしているので、オイル吸出しの抑制効果を高めるうえで有利になると言える。
【００８２】
その理由を説明する。そもそも、前記オイル吸出し懸念領域では、タービン背面圧Ｐｔｂｎおよびインペラ背面圧Ｐｉｍｐが脈動していて、圧力脈動の谷が負圧になって脈動の山が正圧になっている状況が含まれている。つまり、タービン背面圧Ｐｔｂｎおよびインペラ背面圧Ｐｉｍｐが図５および図６のオイル吸出し懸念領域に入っている場合とは、負圧と正圧とが交互に発生するような状況であることを意味している。そのため、上記実施形態のように、タービン背面圧Ｐｔｂｎおよびインペラ背面圧Ｐｉｍｐがオイル吸出し懸念領域に入っているときに低油圧制御を行うようにしていれば、負圧に近い正圧になっているときでも低油圧制御を行うことが可能になるので、オイル吸出しの抑制効果を高めるうえで有利になるのである。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。以下で例を挙げる。
【００８４】
上記実施形態では、タービンホイール２２の背面圧Ｐｔｂｎおよびコンプレッサインペラ２４の背面圧Ｐｉｍｐを推定するようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばタービンホイール２２の背面圧Ｐｔｂｎおよびコンプレッサインペラ２４の背面圧Ｐｉｍｐを、図示していないが、それぞれセンサなどを用いて検出することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、例えば内燃機関に備える過給機に適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１      内燃機関
２      吸気通路
３      排気通路
２０      過給機
２１      タービンハウジング
２２      タービンホイール
２３      コンプレッサハウジング
２４      コンプレッサインペラ
２５      回転軸
３１      タービン側ラジアルベアリング
３２      コンプレッサ側ラジアルベアリング
３３      ベアリングハウジング
４１      タービン側シールリング
４２      コンプレッサ側シールリング
４３      シールスリーブ
４４      オイルデフレクタ
５０      オイル供給装置
５１      オイルポンプ
５２      ピストン側油路
５３      過給機側油路
５４      油圧作動式の開閉弁
５５      バイパス油路
５６      電磁作動式の流量制御弁
１００      制御装置
【図１】
0005429085.tif 000002
【図２】
0005429085.tif 000003
【図３】
0005429085.tif 000004
【図４】
0005429085.tif 000005
【図５】
0005429085.tif 000006
【図６】
0005429085.tif 000007
【図７】
0005429085.tif 000008