(57)【要約】【課題】過給中の吸気の圧力を制御できてコンプレッサの流量特性を向上することができるターボ式過給機、ターボ式過給システム及びターボ式過給システムの過給方法を提供する。【解決手段】コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間に面する、コンプレッサハウジング３の内壁３ａに、貫通孔である第１ポート８を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有するターボ式過給機において、
前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成されるターボ式過給機。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムであって、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続して構成されるターボ式過給システム。
【請求項３】
前記ターボ式過給システムを備えた内燃機関を有する車両のアクセル開度を取得するアクセル開度取得装置と、前記ターボ式過給システムを制御する制御装置と、を備えて、
この制御装置が、
前記アクセル開度取得装置の取得値の変化量に基づいて、前記ポンプの駆動を開始する制御を行うように構成される請求項２に記載のターボ式過給システム。
【請求項４】
エンジン回転数を取得する回転数取得装置と、前記ターボ式過給システムを備えた内燃機関の燃料噴射量を取得する噴射量取得装置と、前記ターボ式過給システムを制御する制御装置と、を備えて、
この制御装置が、
前記回転数取得装置の取得値と前記噴射量取得装置の取得値とに基づいて、前記ポンプの駆動を開始する制御を行うように構成される請求項２または３に記載のターボ式過給システム。
【請求項５】
前記コンプレッサより上流側の吸気の圧力を取得する前段圧力取得装置と、前記コンプレッサより下流側の吸気の圧力を取得する後段圧力取得装置と、を備えて、
この制御装置が、
前記前段圧力取得装置の取得値と前記後段圧力取得装置の取得値とに基づいて、前記ポンプの駆動中の出力及び回転方向を調整する制御を行うように構成される請求項３または４に記載のターボ式過給システム。
【請求項６】
前記コンプレッサインペラより上流側の前記コンプレッサハウジングの内壁にその内部に向けて貫通して形成される貫通孔である第２ポートを設けるとともに、この第２ポートと前記第１ポートを連通する還流路を設けて、さらに、前記コンプレッサハウジングより外部に位置する前記還流路に空気を移動するポンプを設けて構成される請求項１に記載のターボ式過給機。
【請求項７】
前記空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、前記第１ポートを複数形成して構成される請求項１に記載のターボ式過給機。
【請求項８】
請求項７に記載のターボ式過給機で、複数の前記第１ポートの各々に対応するポンプを接続して構成されるターボ式過給システム。
【請求項９】
請求項１に記載のターボ式過給機で、前記空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、前記コンプレッサの吸気口から前記コンプレッサインペラへの吸気の流れ方向に関して、２つの前記第１ポートを離間して設けるとともに、前記コンプレッサインペラの正面視で、前記吸気口に近い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向内側に配置し、前記吸気口に遠い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向外側に配置し、
さらに、このターボ式過給機を備えたターボ式過給システムで、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを２つの前記第１ポートにそれぞれ接続し、
前記ターボ式過給システムを制御する制御装置が、
前記吸気口に近い側の第１ポートに接続されるポンプにより前記空間内への空気の供給を行い、前記吸気口に遠い側の第１ポートに接続されるポンプにより前記空間内の空気の吸引を行うように構成されるターボ式過給システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のターボ式過給機で、前記空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、前記コンプレッサの吸気口から前記コンプレッサインペラへの吸気の流れ方向に関して、２つの前記第１ポートを離間して設けるとともに、前記コンプレッサインペラの正面視で、前記吸気口に近い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向内側に配置し、前記吸気口に遠い側の第１ポートを前記コンプレッサインペラの径方向外側に配置し、
さらに、このターボ式過給機を備えたターボ式過給システムで、２つの前記第１ポートの両方に接続されるポンプを配置し、
前記ターボ式過給システムを制御する制御装置が、
前記吸気口に近い側の第１ポートから前記吸気口に遠い側の第１ポートに向かって、空気が流れるように、前記ポンプを制御するように構成されるターボ式過給システム。
【請求項１１】
前記制御装置に、前記コンプレッサを通過前後の吸気圧力の比率である空気圧力比と、前記コンプレッサを通過前の吸気の流量である空気流量と、に基づくマップを予め設定して、このマップに、前記コンプレッサのサージングの発生の境界線であるサージング閾値ラインを予め設定するとともに、このサージング閾値ラインより下方にプレサージング閾値ラインを予め設定して、
前記制御装置が、
前記マップに関して、実際の空気圧力比及び空気流量のプロット点が前記プレサージング閾値ラインを前記サージング閾値ライン側に超えた時点で、前記ポンプの駆動を開始して、前記ポンプ側から前記第１ポートへと空気を供給する制御を行うように構成される請求項２に記載のターボ式過給システム。
【請求項１２】
コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、前記コンプレッサハウジングと回転状態の前記コンプレッサインペラの間に吸気を通過させて過給するターボ式過給システムの過給方法において、
前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続するとともに、
前記コンプレッサより上流側の吸気の圧力と前記コンプレッサより下流側の吸気の圧力とに基づいて、前記ポンプの駆動中の出力及び回転方向を調整する制御を行うことを特徴とするターボ式過給システムの過給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターボ式過給機、ターボ式過給システム及びターボ式過給システムの過給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサハウジングに２つの負圧取り出しポートを別位置に設けて、車両の運転状態に応じて、この２つの負圧取り出しポートのいずれかから負圧タンクに向けて負圧を供給するディーゼルエンジン用負圧供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−０６３７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の特許文献１の技術では、２つの負圧取り出しポートを、コンプレッサホイル（コンプレッサインペラ）より上流側に離間した位置と、コンプレッサホイルより下流側のコンプレッサハウジングにより形成される加圧空気通路における加圧空気流通面積が最小になる位置の各々に設けている。すなわち、過給前後の吸気が通過する位置に負圧取り出しポートを設けている。
【０００５】
しかしながら、この負圧取り出しポートは、コンプレッサホイルの前後で発生する負圧を取り出して負圧タンクに負圧を安定して供給するための構成であり、コンプレッサの回転制御や過給中の吸気の圧力の制御には使用されていない。
【０００６】
本開示の目的は、過給中の吸気の圧力を制御できてコンプレッサの流量特性を向上することができるターボ式過給機、ターボ式過給システム及びターボ式過給システムの過給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給機は、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有するターボ式過給機において、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して構成される。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給システムは、上記のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムであって、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続して構成される。
【０００９】
また、上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給システムの過給方法は、コンプレッサハウジングの内部にコンプレッサインペラを備えたコンプレッサを有し、前記コンプレッサハウジングと回転状態の前記コンプレッサインペラの間に吸気を通過させて過給するターボ式過給システムの過給方法において、前記コンプレッサハウジングと前記コンプレッサインペラの間に形成される空間に面する、前記コンプレッサハウジングの内壁に、貫通孔である第１ポートを形成して、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプを前記第１ポートに接続するとともに、前記コンプレッサより上流側の吸気の圧力と前記コンプレッサより下流側の吸気の圧力とに基づいて、前記ポンプの駆動中の出力及び回転方向を調整する制御を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、コンプレッサ内の圧力に関して加圧と減圧の少なくとも一方をすることで、過給中の吸気の圧力を制御できてコンプレッサの流量特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。
【図２】図１のターボ式過給システムをＸ断面視で例示する図である。
【図３】第１ポート用の流路を法線方向に設けた状態を例示する図である。
【図４】サージラインの移行を例示する図である。
【図５】本発明の第１実施形態のターボ式過給システムの過給方法における制御フローを例示する図である。
【図６】本発明の第２実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。
【図８】図７の蓄圧タンクを統一した状態を例示する側面図である。
【図９】本発明の第４実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムを例示する側面図である。
【図１０】図９のターボ式過給システムをＸ断面視で例示する図であり、ポートからの吸気の旋回流を例示する図である。
【図１１】本発明の第４実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムの変形例を例示する側面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態のターボ式過給機を備えたターボ式過給システムの別の変形例を例示する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施形態のターボ式過給機１、ターボ式過給システム２及びターボ式過給システムの過給方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の各図面では、ターボ式過給機１のコンプレッサのみを図示し、タービンを省略する。
【００１３】
図１に示すように、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２に備わるターボ式過給機１は、そのコンプレッサに、コンプレッサハウジング３と、シャフト４と、コンプレッサインペラ５と、吸気口６と、圧縮空気口７と、を備えている。
【００１４】
コンプレッサハウジング３は、コンプレッサの外形を構成して、その内部に各種部材４〜７を備える部材（筐体）である。シャフト４は、タービンとコンプレッサを連結して、エンジン（内燃機関）の排気ガスのエネルギーによるタービンの回転動力をコンプレッサ側に伝達する部材である。コンプレッサインペラ５は、シャフト４を回転軸とする複数の翼型形状の羽根で構成されて、シャフト４の外周に取り付けられる部材である。吸気口６からコンプレッサハウジング３の内部に流入した吸気（新気＋ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス）Ａは、回転状態の各羽根の間や、コンプレッサハウジング３の内壁３ａとコンプレッサインペラ５の間の空間Ｓを通過するときに圧縮される。
【００１５】
吸気口６は、コンプレッサハウジング３の外部からその内部への吸気Ａの通過口である。圧縮空気口７は、コンプレッサハウジング３の内壁３ｂのみで囲われた、回転状態のコンプレッサインペラ５を通過して圧縮された吸気（圧縮吸気）Ａの通過用流路である。
【００１６】
本発明の第１実施形態のターボ式過給機１は、図１、図２に示すように、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間Ｓに面する、コンプレッサハウジング３の内壁３ａ（図１の太線部分）に、貫通孔である第１ポート８を形成して構成する。この内壁３ａは、言い換えれば、コンプレッサインペラ５の径方向にて、コンプレッサインペラ５に対向する領域における、コンプレッサハウジング３の内壁である。また、この第１ポート８には、流路９を介して第１バルブ１０、蓄圧タンク１１、ポンプ１２及び第２バルブ１３を接続して、本実施形態のターボ式過給システム２を構成する。第１バルブ１０は、蓄圧タンク１１より上流側の流路９に配置される開閉バルブである。第２バルブ１３は、ポンプ１２より下流側の流路９に配置される開閉バルブである。これらのバルブ１０、１３の開度は、ポンプ１２の駆動出力に応じて設定される。蓄圧タンク１１は、コンプレッサへの吸気Ａの一部を蓄圧するタンクである。ポンプ１２は、蓄圧タンク１１より下流側の流路９に配置されて、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方（ここでは両方）を行うポンプである。図１のように第１ポート８側より順番に各装置１０〜１３を配置すると、他の順番で装置１０〜１３を配置する場合と比較して、ターボ式過給システム２の過渡応答性が良くなる。コンプレッサから吸気Ａの一部を吸引する時に、この蓄圧タンク１１は無くても同様の動作を行うことができるが、蓄圧タンク１１に吸引した吸気Ａの一部を蓄えておくことにより、次に、コンプレッサ内から空気を吸引する際にこの吸気Ａの一部を使用することで、吸引の応答性を改善することができる。また、ここでは、コンプレッサハウジングの内壁３ｂは、内壁３ａより下流側の内壁全体を指すものである。流路９は、例えば、図２に示すように、空間Ｓからの吸気Ａの流出がしやすいように、空間Ｓ内の吸気Ａの流れ方向（コンプレッサインペラ５の回転方向Ｎ）に順じる方向に延在して形成する。また、流路９は、例えば、図３に示すように、空間Ｓへの吸気Ａの流入出をバランス良く行うように、コンプレッサインペラ５の法線方向に順じる方向に延在して形成してもよい。
【００１７】
コンプレッサ内に空気を押し込む方を主にする場合には、第１ポート８は、内壁３ａにおいて、吸気Ａの通過方向（吸気口６からコンプレッサインペラ５に向かう方向）に関して、吸気口６に近い位置、つまり、吸気Ａの圧力が比較的低い位置に設けると好ましい。圧縮前の吸気Ａがすでにサージング発生の虞のある程度に低流量かつ高圧力である場合でも、第１ポート８を介して迅速に吸気Ａの圧力を上昇させる（圧力比を小さくする）ことが可能となるからである。
【００１８】
また、コンプレッサ内から空気を吸い出す方を主にする場合には、第１ポート８は、内壁３ａにおいて、吸気Ａの通過方向に関して、吸気口６から遠い位置、つまり、吸気Ａの圧力が比較的高い位置に設けると好ましい。また、逆流を防ぐために、電磁弁（図１では第１バルブ１０）で流路９を遮断する方がよい。
【００１９】
本実施形態のターボ式過給システム２には、アクセル開度センサ（アクセル開度取得装置）１５と、エンジン回転数センサ（回転数取得装置）１６と、燃料噴射量センサ（噴射量取得装置）１７と、前段吸気圧力センサ（前段圧力取得装置）１８と、過給圧力センサ（後段圧力取得装置）１９と、を備える。
【００２０】
アクセル開度センサ１５は、ターボ式過給システム２を備えたエンジンを有する車両のアクセル開度（運転者によるアクセルペダルの踏込量）を取得する装置である。エンジン回転数センサ１６は、エンジン本体の回転数を取得する装置である。燃料噴射量センサ１７は、エンジンの気筒（シリンダ）への燃料噴射量を取得する装置である。前段吸気圧力センサ１８は、コンプレッサを通過前の吸気Ａの圧力Ｐｆを取得する装置である。過給圧力センサ１９は、コンプレッサを通過後の吸気Ａの圧力Ｐａを取得する装置である。過給圧力センサ１９の取得値は、ターボ式過給システム２のブースト圧力の値でもある。
【００２１】
本実施形態のターボ式過給システム２には、制御装置２０が備わる。制御装置２０は、各種情報処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウエアである。制御装置２０は、各種センサ１５〜１９や、ポンプ１２等の各種装置に信号線を介して電気的に接続されている。
【００２２】
本実施形態のターボ式過給システム２では、制御装置２０が、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する制御を行うように構成する。例えば、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの単位時間あたりの変化量ΔＡＯの絶対値│ΔＡＯ│が予め設定された設定開度ΔＡＯ１以上のときに、車両が加速状態（エンジンが過渡状態）、または、車両が減速状態にあるとして、制御装置２０からポンプ１２に駆動信号を送信して、ポンプ１２の駆動を開始する。設定開度ΔＡＯ１は、実験等により予め設定される開度である。そして、ポンプ１２の駆動開始と同時に、第１バルブ１０を閉状態から開状態に移行する。なお、蓄圧タンク１１の内部圧力は予め設定した圧力（設定圧力）に維持されているが、実際の内部圧力と設定圧力に差異が発生する場合は、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行し、ポンプ１２の再動作により、蓄圧タンク１１の内部圧力を設定圧力に維持する。蓄圧タンク１１の内部圧力の調整後、第２バルブ１３は再び開状態から閉状態に移行する。これにより、蓄圧タンク１１に蓄圧した吸気Ａの一部を第１ポート８を経由して空間Ｓに供給するか、または、空間Ｓに流入する吸気Ａの一部を第１ポート８側に吸引するかのいずれかを行う。どちらを行うかについては、すなわち、ポンプ１２の回転方向については、前段吸気圧力センサ１８の取得値Ｐｆと過給圧力センサ１９の取得値Ｐａとに基づいて調整（設定）する。また、第１バルブ１０を開状態後のポンプ１２の駆動中の出力についても、これらのセンサ１８、１９の取得値に基づいて調整する。
【００２３】
また、本実施形態のターボ式過給システム２では、制御装置２０が、エンジン回転数センサ１６の取得値Ｎと燃料噴射量センサ１７の取得値Ｑとに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する制御を行うように構成する。
【００２４】
例えば、エンジン回転数センサ１６の取得値Ｎと燃料噴射量センサ１７の取得値Ｑの組み合わせが、予め設定された設定範囲内にある場合に、エンジンが定常状態であっても、サージングの発生を防止するために、コンプレッサハウジング３の内部における吸気Ａの圧力調整が必要であるとして、ポンプ１２の駆動を開始する。これにより、従来技術においては、サージングが発生してコンプレッサを使用できなかったエンジン運転領域でも、コンプレッサによる過給を行うことができるようになる。
【００２５】
なお、ポンプ１２の駆動を開始した後における、ポンプ１２の駆動中の出力及び回転方向については、上述した方法と同様に、前段吸気圧力センサ１８の取得値Ｐｆと過給圧力センサ１９の取得値Ｐａとに基づいて調整する。
【００２６】
また、前段吸気圧力センサ１８の取得値Ｐｆに対する過給圧力センサ１９の取得値Ｐａの比Ｒｐ（空気圧力比Ｐａ／Ｐｆ）を制御装置２０により算出して、この空気圧力比Ｒｐに基づいて、ポンプ１２の駆動中の出力及び回転方向を調整してもよい。
【００２７】
駆動中のポンプ１２は、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯ、ポンプ１２の駆動を開始した時点からの経過時間ｔ、または、過給圧力センサ１９の取得値Ｐａに応じて、その駆動を停止する。例えば、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯの絶対値│ΔＡＯ│が予め設定された第２設定開度ΔＡＯ２以下となるか、経過時間ｔが予め設定された設定時間ｔ１以上となるか、または、過給圧力センサ１９の取得値Ｐａが予め設定された設定圧力Ｐａ１以上となるか、のいずれかの条件が成立したときに、ポンプ１２の駆動を停止（終了）する。第２設定開度ΔＡＯ２、設定時間ｔ１及び設定圧力Ｐａ１は、実験等により予め設定される。また、ポンプ１２の駆動停止と同時に、第１バルブ１０を開状態から閉状態に移行する。
【００２８】
ここで、図４では、縦軸をコンプレッサを通過前後の吸気圧力の比率である空気圧力比、横軸をコンプレッサを通過前の吸気Ａの流量（空気流量）に設定した、サージングの発生判定用のマップを示している。このマップは予め作成して制御装置２０に記憶される。実際の空気圧力比及び空気流量に応じたこのマップへのプロット点が予め設定されたコンプレッサのサージングの発生の境界線であるサージング閾値ラインＳＬ１より上側（低流量かつ高圧力）となった場合に、サージングが発生する可能性が生じる。本実施形態のように、ポンプ１２を制御して、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間の空間Ｓに流入する吸気Ａの圧力を調整（加減圧）することで、サージング閾値ラインＳＬ１はこのラインＳＬ１より上側のサージング閾値ラインＳＬ２へと移行する。この移行により、サージングが発生する可能性のある領域は、ラインＳＬ１とラインＳＬ２の間の領域分少なくなる。
【００２９】
なお、図４に例示するマップに関して、サージング閾値ラインＳＬ１より下方にプレサージング閾値ラインＳＬ３を予め設定しておく。そして、制御装置２０が、このマップに関して、実際の空気圧力比及び空気流量のプロット点がこのプレサージング閾値ラインＳＬ３をサージング閾値ラインＳＬ１側に超えた時点で（サージング閾値ラインＳＬ１とプレサージング閾値ラインＳＬ３との間に区画される領域に達した時点で）、ポンプ１２の駆動を開始して、ポンプ１２側から第１ポート８へと空気を供給する制御を行うようにしてもよい。より詳細には、この超えた時点で、ポンプ１２の駆動を開始するとともに、第１バルブ１０を閉状態から開状態に移行する。なお、蓄圧タンク１１の内部圧力は予め設定した設定圧力に維持されているが、実際の内部圧力と設定圧力に差異が発生する場合は、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行し、ポンプ１２の再動作により、蓄圧タンク１１の内部圧力を設定圧力に維持する。蓄圧タンク１１の内部圧力の調整後、第２バルブ１３は再び開状態から閉状態に移行する。このとき、制御装置２０が、上記したプレッサージング閾値ラインＳＬ３を超える時点の直前に、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行して、蓄圧タンク１１の内部圧力を予め設定された第２設定圧力に調整しておくと好ましい。この第２設定圧力は、アクセル開度センサ１５、エンジン回転数センサ１６及び燃料噴射量センサ１７の各取得値を用いる場合の設定圧力よりも低い値に設定しておくと、ポンプ１２側から第１ポート８へと吸気を過剰に供給することなく、ポンプ１２のエネルギー消費量を低減することができるので好ましい。なお、駆動中のポンプ１２は、上記と同様に、アクセル開度センサ１５の取得値ＡＯの変化量ΔＡＯ、ポンプ１２の駆動を開始した時点からの経過時間ｔ、または、過給圧力センサ１９の取得値Ｐａに応じて、その駆動を停止する。また、ターボ式過給システム２に蓄圧タンク１１を必ずしも設ける必要はないが、蓄圧タンク１１を設ける場合はフットブレーキ等に用いられるエアタンクで代用してもよい。
【００３０】
本実施形態のターボ式過給システム２を基にした制御フローの一例について、図５を参照しながら説明する。図５に示す制御フローは、エンジンの運転中に周期的に行われる制御フローである。
【００３１】
図５に示す制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、ポンプ１２の駆動開始の条件が成立したか否かを判定する。この判定方法は上述した方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。ポンプ１２の駆動開始の条件が成立していない場合（ＮＯ）は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、ポンプ１２の駆動開始の条件が成立している場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、ポンプ１２の駆動を開始する。また、ポンプ１２の駆動開始と同時に、第１バルブ１０を閉状態から開状態に移行する。なお、蓄圧タンク１１の内部圧力は予め設定した圧力（設定圧力）に維持されているが、実際の内部圧力と設定圧力に差異が発生する場合は、第２バルブ１３を閉状態から開状態に移行し、ポンプ１２の再動作により、蓄圧タンク１１の内部圧力を設定圧力に維持する。蓄圧タンク１１の内部圧力の調整後、第２バルブ１３は再び開状態から閉状態に移行する。ステップＳ２０を実施後、ステップＳ３０に進む。
【００３２】
ステップＳ３０にて、ポンプ１２の駆動停止（駆動終了）の条件が成立したか否かを判定する。この判定方法は上述した方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。ポンプ１２の駆動停止の条件が成立していない場合（ＮＯ）は、予め設定した待機時間を経過後に、再度ステップＳ３０の判定を行う。一方、ポンプ１２の駆動終了の条件が成立している場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、ポンプ１２の駆動を停止する。また、ポンプ１２の駆動停止と同時に、第１バルブ１０を開状態から閉状態に移行する。ステップＳ４０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００３３】
以上より、本発明の第１実施形態のターボ式過給機１では、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間Ｓに面する、コンプレッサハウジング３の内壁３ａに、貫通孔である第１ポート８を形成する。これにより、この空間Ｓに流入する吸気Ａの一部を、コンプレッサハウジング３内の圧力によって、第１ポート８側に放出させて、吸気Ａを減圧することが可能となる。これにより、過給中の吸気Ａに対する減圧が可能となるので、過給中の吸気Ａの圧力を制御できて、空気流量が少なく空気圧力比が高い時に発生するサージングを回避することができ、低流量時における過給特性を向上することができる。
【００３４】
なお、この第１ポート８を内壁３ａに複数設けると、過給中の吸気Ａに対する減圧幅をより大きくすることが可能となる。また、必要とする空気の流れの方向を切り替えるために、複数の第１ポート８を内壁３ａの上流側と下流側にそれぞれ設けてもよい。更に、この第１ポート８を使用する場合としない場合とで使い分けられるように、第１ポート８に接続する配管には開閉弁１０を設ける。
【００３５】
本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２では、空気を供給するか空気を吸引するかの少なくとも一方を行うポンプ１２を第１ポート８に接続する。これにより、上記空間Ｓに流入する吸気Ａの一部を第１ポート８側に吸い込むことが可能となるので、第１ポート８のみを設ける場合と比較して、吸気Ａの減圧幅を大きくすることができる。また、ポンプ１２を、空気を供給するように構成すると、第１ポート８側から空間Ｓに空気を送り込み、コンプレッサの回転数を増加することが可能となるので、過給中の吸気Ａの圧力を制御できて、エンジンを搭載した車両の加速時などにおけるターボラグを改善でき、過渡時における過給特性を向上することができる。
【００３６】
また、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２では、アクセル開度センサ１５の取得値の変化量ΔＡＯに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する。これにより、車両が急な加速状態または急な減速状態のいずれかが成立した場合に、ポンプ１２による吸気Ａの加減圧を開始するので、吸気Ａの圧力を車両の走行状態に応じた圧力まで迅速に調整することができる。
【００３７】
また、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２では、エンジン回転数センサ１６の取得値Ｎと燃料噴射量センサ１７の取得値Ｑとに基づいて、ポンプ１２の駆動を開始する。これにより、エンジンが定常状態にあっても、ターボ式過給システム２でターボラグやサージング等の不具合が生じる虞のあるときに、ポンプ１２による吸気Ａの加減圧を開始するので、上記不具合の発生する可能性を低減することができる。
【００３８】
また、本発明の第１実施形態のターボ式過給システム２及びその過給方法では、前段吸気圧力センサ１８の取得値と過給圧力センサ１９の取得値とに基づいて、ポンプ１２の駆動中の出力及び回転方向を調整する。これにより、ターボラグやサージングの発生を抑制する方向に、過給中の吸気Ａの圧力を正確かつ迅速に調整することができる。
【００３９】
本発明の第２実施形態のターボ式過給機１では、図６に示すように、コンプレッサインペラ５より上流側のコンプレッサハウジング３の内壁（吸気口６とコンプレッサインペラ５の間の内壁）に、その内部に向けて貫通して形成される貫通孔である第２ポート１４を設ける。また、第２ポート１４と第１ポート８を連通する還流路９を設けて、さらに、コンプレッサハウジング３より外部に位置する還流路９に空気を移動するポンプ１２を設ける。すなわち、ポンプ１２はコンプレッサハウジング３より外部に設けられる。また、還流路９におけるコンプレッサハウジング３内の空間と第２ポート１４とは円筒状の空間であるため、還流路９に設けられるポンプ１２は一つでよい。第２実施形態は、蓄圧タンク１１を設けずに、上記のように構成する点で、第１実施形態とは異なる。
【００４０】
このように構成することで、吸気Ａの一部がポンプ１２により、コンプレッサハウジング３とコンプレッサインペラ５の間に形成される空間Ｓから第１ポート８、還流路９、第２ポート１４の順に経由して、吸気口６とコンプレッサインペラ５の間の空間に積極的に還流されるようになる。したがって、コンプレッサインペラ５に流入する吸気Ａの流量を積極的に増加するので、過給中の吸気Ａの圧力を高めることができる。
【００４１】
なお、図６に示すように、第１ポート８、還流路９及び第２ポート１４のセットを複数（図６では２つ）設けると、過給中の吸気Ａの過剰の高圧化の防止効果をさらに高めることができる。
【００４２】
本発明の第３実施形態のターボ式過給機１では、図７に示すように、第１実施形態の第１ポート８、流路９、第１バルブ１０、蓄圧タンク１１、ポンプ１２及び第２バルブ１３のセットを２つ設ける点で、第１実施形態とは異なる。このセットは、図７に示すように、できるだけ離れた位置に設けると好ましい。なお、図７では、上側に配置されたセットを用いて吸気Ａの一部をＡ１として第１ポート８側に流出させ、下側に配置されたセットを用いて蓄圧タンク１１に蓄圧した吸気Ａ２をコンプレッサインペラ５側に流入しているが、この構成に限定されない。例えば、上側に配置されたセットを用いて吸気Ａ２をコンプレッサインペラ５側に流入させ、下側に配置されたセットを用いて吸気Ａ１を第１ポート８側に流出させてもよい。また、上下のセットを用いて、吸気Ａ１の流出、及び、吸気Ａ２の流入を行うようにしてもよい。
【００４３】
このように構成することで、過給中の吸気Ａの圧力を２つのセットにより調整することが可能となるので、この圧力の制御精度をさらに向上させることができる。なお、蓄圧タンク１１は、図８に示すように、上下のセット用の蓄圧タンク１１として統一（共用）する構成としてもよい。
【００４４】
本発明の第４実施形態のターボ式過給システム１では、図９に示すように、吸気口６からコンプレッサインペラ５への吸気Ａの流れ方向に関して、第１ポート８及び流路９の２セットを離間して設ける。図９では、吸気口６に近い側の第１ポート８及び流路９を下側に、吸気口６に遠い側の第１ポート８及び流路９を上側に形成している。吸気口６に近い側及び遠い側の第１ポート８は、上記の吸気Ａの流れ方向（シャフト４の軸方向）に関して、それぞれ、内壁３ａの中央より上流側の内壁３ａと下流側の内壁３ａに設けるとよい。
【００４５】
そして、図１０に示すように、旋回流ＳＦを示す図９のＸ断面視で、吸気口６に近い側の第１ポート８及び流路９（図１０では下側）をコンプレッサインペラ５の径方向内側に形成するとともに、吸気口６に遠い側の第１ポート８及び流路９（図１０では上側）を、コンプレッサインペラ５の径方向外側に形成する。ここで、コンプレッサインペラ５の径方向内側とは、例えば、図９のＸ断面視で、コンプレッサインペラ５の前面５ａに対向する領域であり、コンプレッサインペラ５の径方向外側とは、コンプレッサインペラ５の側面５ｂに対向する領域である。なお、この２つの第１ポート８は、コンプレッサのサージングが発生しやすいインペラ入口部付近に設けることが好ましい。
【００４６】
また、第１ポート８及び流路９の２セットにはそれぞれ蓄圧タンク１１とポンプ１２とが接続される。ただし、図９に示すように、蓄圧タンク１１は２セットの共用でもよい。吸気口６に近い側の第１ポート８に対応するポンプ１２は、制御装置２０からの制御信号に応じて、蓄圧タンク１１を介して空間Ｓに吸気（空気）Ａ２を流入（供給）させる。吸気口６に遠い側の第１ポート８に対応するポンプ１２は、制御装置２０からの制御信号に応じて、空間Ｓから吸気（空気）Ａ２を流出（吸引）させる。この吸気Ａ２の供給及び吸引の制御は、エンジンの過渡時（ターボ式過給システム２の過給時）に行うと好ましい。
【００４７】
このように構成すると、吸気口６に近い側の（図９、図１０では下側の）第１ポート８及び流路９から、これに対応するポンプ１２の動力により流入した吸気Ａ２が、コンプレッサインペラ５の回転方向に順じて旋回しながら後方に流れる。そして、この流れた吸気Ａ２は、吸気口６に遠い側の第１ポート８及び流路９から、これに対応するポンプ１２側へと、これに対応するポンプ１２の動力により流出する。これにより、エンジンの過給時に、吸気口６からコンプレッサインペラ５に流入した吸気Ａに、第１ポート８側からコンプレッサインペラ５に流入した吸気Ａ２を十分に混合して過給効率を向上させることが可能となるので、ターボ式過給システム２の過給時のタイムラグを改善することができる。
【００４８】
特に、本実施形態のように、吸気口６に近い側の第１ポート８を内壁３ａの中央より上流側の内壁３ａで、かつ、コンプレッサインペラ５の正面視でコンプレッサインペラ５の前面５ａに対向する領域に設けると、シャフト４周りに吸気Ａ２の旋回流を発生させることが容易となるので好ましい。また、吸気口６に遠い側の第１ポート８を内壁３ａの中央より下流側の内壁３ａで、かつ、コンプレッサインペラ５の正面視でコンプレッサインペラ５の側面５ｂに対向する領域に設けると、吸気口６に遠い側の第１ポート８から、旋回している吸気Ａ２をこれに対応するポンプ１２側に流出させることが容易となるので好ましい。
【００４９】
なお、２つの第１ポート８のそれぞれにポンプ１２を設けるのではなく、図１１に示すように、２つの第１ポート８の両方に接続されるポンプ１２を一つだけ設けるようにしてもよい。この場合、制御装置２０は、吸気口６に近い側の第１ポート８から吸気口６に遠い側の第１ポート８に向かって、吸気Ａ２が流れるように、ポンプ１２を制御する。
【００５０】
また、第１ポート８、流路９、蓄圧タンク１１及びポンプ１２のセットは、図１２に示すように、３つ以上（図１２では４つ）設けてもよい。このセットを３つ以上設けることで、過給中の吸気Ａの圧力をより緻密に制御可能となる。なお、各セットに対して、吸気Ａ１の流出のみ、吸気Ａ２の流入のみ、吸気Ａ１の流出及び吸気Ａ２の流入の両方のいずれの機能を設定するかは、実験等に応じて任意に設定可能である。ただし、コンプレッサインペラ５の各羽根の回転方向背面に対向するポート８からは吸気Ａ２の流入のみを行い、各羽根の回転方向前面に対向するポート８からは吸気Ａ１の流出のみを行うと好ましい。
【００５１】
特に、図１２に示すように、コンプレッサインペラ５への吸気Ａ１、Ａ２の流入出を行うために、それぞれに対応する第１ポート８及び流路９を２セット設けると（図１１では、「左上、右下の第１ポート」のセットと「右上、左下の第１ポート」のセット）、吸気Ａの過給効率がさらに向上するので好ましい。
【００５２】
また、ポンプ１２側から第１ポート８への空気の供給を、実際の空気圧力比及び空気流量のプロット点がプレサージング閾値ラインＳＬ３をラインＳＬ１側に超えた時点で開始するようにすると、エンジンの通常の運転状態でコンプレッサのサージが発生する虞のある領域で、コンプレッサ内の空気量を増加させることができ、コンプレッササージをより確実に回避することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  ターボ式過給機
２  ターボ式過給システム
３  コンプレッサハウジング
３ａ  コンプレッサインペラに対向する内壁
３ｂ  圧縮空気口近傍の内壁
４  シャフト
５  コンプレッサインペラ
５ａ  前面
５ｂ  側面
６  吸気口
７  圧縮空気口
８  第１ポート
９  流路
１０  第１バルブ
１１  蓄圧タンク
１２  ポンプ
１３  第２バルブ
１４  第２ポート
１５  アクセル開度センサ（アクセル開度取得装置）
１６  エンジン回転数センサ（回転数取得装置）
１７  燃料噴射量センサ（噴射量取得装置）
１８  前段吸気圧力センサ（前段圧力取得装置）
１９  過給圧力センサ（後段圧力取得装置）
２０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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