(57)【要約】【課題】２ステージターボチャージャの利点を確保しつつ大型化を抑制する。【解決手段】エンジンの過給装置は、吸気管１４０に配設されたコンプレッサ１８０と、排気管２６０に配設されたタービン２８０と、コンプレッサ１８０とタービン２８０とを連結するシャフト６００と、シャフト６００に配設された遊星歯車機構４２２と、遊星歯車機構４２２の内歯車４２２Ｃを回転駆動するモータ４２４と、モータ４２４を制御するＥＣＵ４６０と、を有する。そして、コンプレッサ１８０が遊星歯車機構４２２の太陽歯車４２２Ａに連結され、タービン２８０が遊星歯車機構４２２の遊星キャリヤ４２２Ｄに連結され、ＥＣＵ４６０がエンジン運転状態に応じてモータ４２４を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に配設されたコンプレッサと、
前記エンジンの排気通路に配設されたタービンと、
前記コンプレッサと前記タービンとを連結するシャフトと、
前記シャフトに配設された遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構の内歯車を回転駆動するモータと、
前記エンジンの運転状態に応じて、前記モータを制御するコントロールユニットと、
を有し、
前記コンプレッサが、前記遊星歯車機構の太陽歯車に連結され、
前記タービンが、前記遊星歯車機構の遊星キャリヤに連結された、
ことを特徴とするエンジンの過給装置。
【請求項２】
前記太陽歯車と前記遊星キャリヤとを直結する直結機構を更に有する、
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。
【請求項３】
前記直結機構が、前記遊星歯車機構に内蔵された、
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの過給装置。
【請求項４】
前記コントロールユニットが、前記エンジンの運転状態では目標吸気流量が得られない場合に、前記直結機構により前記太陽歯車と前記遊星キャリヤとを直結すると共に、前記モータで前記内歯車を介して前記コンプレッサを回転駆動させる、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のエンジンの過給装置。
【請求項５】
前記コントロールユニットが、前記コンプレッサの回転速度が所定値を超えたときに、前記コンプレッサの回転速度が低下するように前記モータを制御する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの過給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの過給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンにおいて、低速トルク及び出力を向上させると共にターボラグを改善させる過給装置として、特開２０１３−１８５４４１号公報（特許文献１）に記載されるような、２ステージターボチャージャが知られている。２ステージターボチャージャは、排気流量が少ない低回転域では小型のターボチャージャにより吸気を過給し、排気流量が多い高回転域では大型のターボチャージャにより吸気を過給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８５４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２ステージターボチャージャでは、排気流量の増減に連動して、小型のターボチャージャと大型のターボチャージャとを切り替えるため、ターボチャージャの切替時にトルク段差が発生し易い。また、２ステージターボチャージャでは、エンジンの吸排気系に２基のターボチャージャを搭載するため、過給装置が大型化し易く、車両への搭載性が低下するおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は、２ステージターボチャージャの利点を確保しつつ、装置の大型化を抑制した、エンジンの過給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、エンジンの過給装置は、吸気通路に配設されたコンプレッサと、排気通路に配設されたタービンと、コンプレッサとタービンとを連結するシャフトと、シャフトに配設された遊星歯車機構と、遊星歯車機構の内歯車を回転駆動するモータと、モータを制御するコントロールユニットと、を有する。そして、コンプレッサが遊星歯車機構の太陽歯車に連結され、タービンが遊星歯車機構の遊星キャリヤに連結され、コントロールユニットがエンジン運転状態に応じてモータを制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２ステージターボチャージャの利点を確保しつつ、過給装置の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】過給装置を搭載したエンジンシステムの一例を示す概要図である。
【図２】無段変速機の一例を示す概要図である。
【図３】直結機構において太陽歯車と内歯車とを噛み合わせた状態の断面図である。
【図４】直結機構において太陽歯車と内歯車との噛み合わせを解除した状態の断面図である。
【図５】過給装置の制御内容の一例を示すフローチャートである。
【図６】過給装置の制御内容の一例を示すフローチャートである。
【図７】目標変速比を算出するマップの一例を示す説明図である。
【図８】排気流量、吸気流量及び変速比の関連性が設定されたマップの一例を示す説明図である。
【図９】第１変形例の直結機構において太陽歯車と遊星キャリヤとを噛み合わせた状態の断面図である。
【図１０】第１変形例の直結機構において太陽歯車と遊星キャリヤとの噛み合わせを解除した状態の断面図である。
【図１１】第２変形例の直結機構において太陽歯車と遊星キャリヤとを噛み合わせた状態の断面図である。
【図１２】第２変形例の直結機構において太陽歯車と内歯車とを噛み合わせた状態の断面図である。
【図１３】第２変形例の直結機構において太陽歯車と遊星キャリヤ又は内歯車との噛み合わせを解除した状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、過給装置を搭載したエンジンシステムの一例を示す。
【００１０】
ディーゼルエンジン１００の吸気マニフォールド１２０に接続された吸気管１４０には、吸気流通方向に沿って、吸気中の埃などを濾過するエアクリーナ１６０、吸気を過給するコンプレッサ１８０、コンプレッサ１８０を通過した吸気を冷却するインタークーラ２００、吸気脈動を平滑化する吸気コレクタ２２０がこの順番で配設されている。ここで、吸気マニフォールド１２０及び吸気管１４０が、吸気通路の一例として挙げられる。
【００１１】
一方、ディーゼルエンジン１００の排気マニフォールド２４０に接続された排気管２６０には、排気流通方向に沿って、排気エネルギによって回転駆動されるタービン２８０、連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下「ＤＰＦ」という）装置３００、還元剤前駆体としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル３２０、尿素水溶液から生成されるアンモニアの供給を受けて窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択還元浄化するＳＣＲ（Selective Catalyst Reduction）コンバータ３４０、ＳＣＲコンバータ３４０を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒コンバータ３６０がこの順番で配設されている。連続再生式ＤＰＦ装置３００は、一酸化窒素（ＮＯ）及び燃料を酸化させるディーゼル酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst、以下「ＤＯＣ」という）コンバータ３０２と、粒子状物質（Particulate Matter、以下「ＰＭ」という）を除去するＤＰＦ３０４と、を有する。なお、ＤＰＦ３０４の代わりに、その表面に触媒（活性成分及び添加成分）を担持させたＣＦＳ（Catalyzed Soot Filter）を使用することもできる。ここで、排気マニフォールド２４０及び排気管２６０が、排気通路の一例として挙げられる。
【００１２】
還元剤タンク３８０に貯蔵された尿素水溶液は、ポンプ及び流量制御弁が内蔵された還元剤添加ユニット４００を介して、噴射ノズル３２０に供給される。ここで、還元剤添加ユニット４００としては、ポンプが内蔵されたポンプモジュールと、流量制御弁が内蔵されたドージングモジュールと、に２分割されていてもよい。
【００１３】
また、吸気管１４０に配設されたコンプレッサ１８０と排気管２６０に配設されたタービン２８０とは、電子制御可能な無段変速機４２０（詳細は後述する）を介して連結されている。従って、無段変速機４２０の変速比を適宜制御することで、排気エネルギによって回転駆動されるタービン２８０の回転を増速又は減速し、タービン２８０とは異なる回転速度でコンプレッサ１８０を回転させることができる。
【００１４】
コンプレッサ１８０が配設されている吸気管１４０には、コンプレッサ１８０の回転速度（コンプレッサ回転速度）を検出する回転速度センサ４４０が取り付けられている。回転速度センサ４４０の出力信号は、マイクロコンピュータを内蔵したエンジンコントロールユニット（Engine Control Unit、以下「ＥＣＵ」という）４６０に入力されている。また、ＥＣＵ４６０には、ディーゼルエンジン１００の回転速度（エンジン回転速度）を検出する回転速度センサ４８０、ディーゼルエンジン１００の負荷（エンジン負荷）を検出する負荷センサ５００、過給圧力を検出する圧力センサ５２０、過給後の吸気の温度（吸気温度）を検出する温度センサ５４０の各出力信号が入力されている。ここで、ディーゼルエンジン１００の負荷としては、例えば、燃料噴射量、吸気流量、過給圧力、アクセル開度など、エンジントルクと密接に関連する状態量を使用することができる。
【００１５】
連続再生式ＤＰＦ装置３００と噴射ノズル３２０との間に位置する排気管２６０には、ＳＣＲコンバータ３４０の活性状態を把握するため、排気の温度（排気温度）を検出する温度センサ５６０が取り付けられている。温度センサ５６０の出力信号は、マイクロコンピュータを内蔵した還元剤添加コントロールユニット（Dosing Control Unit、以下「ＤＣＵ」という）５８０に入力される。また、ＤＣＵ５８０は、エンジン運転状態の一例としてのエンジン回転速度及びエンジン負荷を任意の時点で読み込み可能とすべく、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して、ディーゼルエンジン１００を電子制御するＥＣＵ４６０と通信可能に接続されている。
【００１６】
そして、ＥＣＵ４６０は、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに格納された制御プログラムを実行することで、エンジン回転速度、エンジン負荷、過給圧力、吸気温度及びコンプレッサ回転速度に基づいて、無段変速機４２０及びディーゼルエンジン１００に取り付けられた燃料噴射装置１０２を夫々電子制御する。一方、ＤＣＵ５８０は、不揮発性メモリに格納された制御プログラムを実行することで、排気温度、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて、還元剤添加ユニット４００を電子制御する。
【００１７】
かかるエンジンシステムにおいて、ディーゼルエンジン１００の排気は、排気マニフォールド２４０及びタービン２８０を経て、連続再生式ＤＰＦ装置３００のＤＯＣコンバータ３０２へと導入される。ＤＯＣコンバータ３０２へと導入された排気は、ＮＯがＮＯ２へと酸化されつつＤＰＦ３０４へと流れる。ＤＰＦ３０４では、排気中のＰＭが除去されると共に、ＤＯＣコンバータ３０２により生成されたＮＯ２を使用して、ＰＭが連続的に酸化（焼却）される。
【００１８】
エンジン運転状態に応じて噴射ノズル３２０から噴射供給（添加）された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気を使用して加水分解され、還元剤として機能するアンモニアへと転化される。このアンモニアは、ＳＣＲコンバータ３４０において排気中のＮＯｘと選択還元反応し、無害なＨ２Ｏ（水）及びＮ２（窒素）へと浄化されることは知られたことである。このとき、ＤＯＣコンバータ３０２によりＮＯがＮＯ２へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ２との比率が選択還元反応に適したものに改善されるため、ＳＣＲコンバータ３４０におけるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。一方、ＳＣＲコンバータ３４０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設された酸化触媒コンバータ３６０により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることを抑制できる。
【００１９】
次に、図２を参照して、無段変速機４２０の一例について説明する。
無段変速機４２０は、コンプレッサ１８０とタービン２８０とを連結するシャフト６００に配設された遊星歯車機構４２２と、変速比を変更するためのリング形状のモータ４２４と、を有する。
【００２０】
遊星歯車機構４２２は、コンプレッサ１８０に連結された太陽歯車４２２Ａと、太陽歯車４２２Ａの周囲に配設された複数の遊星歯車４２２Ｂと、複数の遊星歯車４２２Ｂの周囲に配設された内歯車４２２Ｃと、複数の遊星歯車４２２Ｂを支持しつつタービン２８０に連結された遊星キャリヤ４２２Ｄと、を有する。一方、モータ４２４は、遊星歯車機構４２２の内歯車４２２Ｃの周囲に配設され、非接触で内歯車４２２Ｃを回転駆動させる。このため、モータ４２４は、例えば、内歯車４２２Ｃの外周面に固定された永久磁石と、その周囲に配設されるリング形状のコイルと、を有する。なお、モータ４２４は、内歯車４２２Ｃの外周面に形成された歯面と噛み合うピニオンを介して、内歯車４２２Ｃを回転駆動させることもできる。
【００２１】
また、無段変速機４２０には、コンプレッサ１８０とタービン２８０とを直結、要するに、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとを直接的又は間接的に直結する直結機構４２６が内蔵されている。即ち、コンプレッサ１８０に連結されたシャフト６００の外周には、その軸方向に摺動（スライド）可能な段付円筒形状のスリーブ４２６Ａが嵌合されている。シャフト６００とスリーブ４２６Ａとの結合は、例えば、その軸方向に延びるスプラインを介して行うことができる。スリーブ４２６Ａの大径部の外周面には、太陽歯車４２２Ａが形成されている。また、スリーブ４２６Ａの小径部であって、その端部に近接した位置の外周面には、サーボモータなどのアクチュエータ４２６Ｂによって搖動可能なレバー４２６Ｃの先端部が嵌合する周溝４２６Ｄが形成されている。従って、アクチュエータ４２６Ｂを作動させてレバー４２６Ｃを搖動させると、その先端部が周溝４２６Ｄに嵌合しているスリーブ４２６Ａを軸方向に摺動する。
【００２２】
遊星歯車機構４２２の内歯車４２２Ｃは、一面が開口する有底円筒形状をなし、その円板形状の底部の中心孔に、太陽歯車４２２Ａの一端部（一部）と嵌合可能な歯面４２６Ｅが形成されている。従って、スリーブ４２６Ａをコンプレッサ１８０の方向に摺動すると、図３に示すように、その大径部に形成された太陽歯車４２２Ａの一部が内歯車４２２Ｃに噛み合い、太陽歯車４２２Ａ、遊星歯車４２２Ｂ及び内歯車４２２Ｃが一体化されて、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとを直結することができる。このとき、太陽歯車４２２Ａと内歯車４２２Ｃとの噛み合いを容易にするため、相互に噛み合う端部にチャンファを形成することができる。
【００２３】
一方、スリーブ４２６Ａをタービン２８０の方向に摺動すると、図４に示すように、その大径部に形成された太陽歯車４２２Ａと内歯車４２２Ｃとの噛み合いが解除され、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとの直結を解除することができる。
【００２４】
なお、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとの直結状態を保持するため、例えば、直結状態においてスプリングプランジャの先端部が嵌合する孔をスリーブ４２６Ａに形成してもよい。このようにすれば、アクチュエータ４２６Ｂへの通電を持続しなくても直結状態を保持できるため、例えば、消費電力を抑制することができる。
【００２５】
遊星歯車機構４２２において、太陽歯車４２２Ａを出力軸、遊星キャリヤ４２２Ｄを出力軸とすると、表１に示すように、内歯車４２２Ｃの回転速度Ｎｃに応じて、無段変速機４２０の変速比を任意に変更することができる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
即ち、入力軸である遊星キャリヤ４２２Ｄの回転速度をＮｄとおくと、無段変速機４２０の変速比を最大増速とする場合には、内歯車４２２Ｃの回転速度Ｎｃを固定（Ｎｃ＝０）とすると、変速比が（Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚａとなる。ここで、Ｚａ及びＺｃは、夫々、太陽歯車４２２Ａ及び内歯車４２２Ｃの歯数である。無段変速機４２０の変速比を増速〜微増速とする場合には、内歯車４２２Ｃの回転速度Ｎｃを遊星キャリヤ４２２Ｄの回転速度Ｎｄより小さくする。また、無段変速機４２０の変速比を等速とする場合には、内歯車４２２Ｃの回転速度Ｎｃを遊星キャリヤ４２２Ｄの回転速度Ｎｄと等しくする。さらに、無段変速機４２０の変速比を減速〜逆転とする場合には、内歯車４２２Ｃの回転速度Ｎｃを遊星キャリヤ４２２Ｄの回転速度Ｎｄより大きくする。このように、モータ４２４で内歯車４２２Ｃの回転速度Ｎｃを制御することで、無段変速機４２０の変速比を、最大変速比〜最小変速比の間で任意に変更することができる。
【００２８】
図５及び図６は、ディーゼルエンジン１００が始動されたことを契機として、ＥＣＵ４６０が所定時間ごとに繰り返し実行する、過給装置の制御内容を示す。
【００２９】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、ＥＣＵ４６０が、例えば、自己診断機能による診断結果を参照し、遊星歯車機構４２２が正常であるか否かを判定する。そして、ＥＣＵ４６０は、遊星歯車機構４２２が正常であると判定すれば処理をステップ２へと進める一方（Ｙｅｓ）、遊星歯車機構４２２が正常でない、要するに、何らかの故障が発生していると判定すれば処理をステップ１４へと進める（Ｎｏ）。
【００３０】
ステップ２では、ＥＣＵ４６０が、ディーゼルエンジン１００の運転状態に応じた目標吸気流量を算出する。即ち、ＥＣＵ４６０は、回転速度センサ４８０からエンジン回転速度を読み込むと共に、負荷センサ５００からエンジン負荷を読み込む。そして、ＥＣＵ４６０は、例えば、エンジン回転速度及びエンジン負荷に適合した目標吸気流量が設定されたマップ（図示せず）を参照し、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じた目標吸気流量を算出する。
【００３１】
ステップ３では、ＥＣＵ４６０が、ディーゼルエンジン１００の実際の吸気流量（実吸気流量）を算出する。即ち、ＥＣＵ４６０は、圧力センサ５２０から過給圧力を読み込むと共に、温度センサ５４０から吸気温度を読み込む。そして、ＥＣＵ４６０は、例えば、過給圧力及び吸気温度に適合した実吸気流量が設定されたマップ（図示せず）を参照し、過給圧力及び吸気温度に応じた実吸気流量を算出する。なお、ディーゼルエンジン１００の実吸気流量は、例えば、熱線式のエアフローメータで直接検出することもできる。
【００３２】
ステップ４では、ＥＣＵ４６０が、例えば、図７に示すように、目標吸気流量と実吸気流量との偏差に適合した目標変速比が設定されたマップを参照し、目標吸気流量と実吸気流量との偏差に応じた目標変速比を算出する。図７に示すマップにおいては、目標吸気流量と実吸気流量との偏差が大きくなるにつれて、無段変速機４２０の変速比を線形で大きくし、減速度合を高めて初期応答性を確保することが示されている。
【００３３】
ステップ５では、ＥＣＵ４６０が、例えば、エンジン回転速度及び燃料噴射量から排気流量を算出し、現在の排気流量で目標吸気流量が確保できるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ４６０は、図８に示すように、排気流量、吸気流量及び変速比の関連性を示すマップを参照し、最小変速比及び最大変速比において、排気流量に関連付けられた吸気流量を夫々算出する。また、ＥＣＵ４６０は、２つの吸気流量により画定される範囲内に目標吸気流量が含まれているか否かを介して、排気流量で目標吸気流量が確保できるか否かを判定する。そして、ＥＣＵ４６０は、目標吸気流量が確保できると判定すれば処理をステップ６へと進める一方（Ｙｅｓ）、目標吸気流量が確保できないと判定すれば処理をステップ１２へと進める（Ｎｏ）。
【００３４】
ステップ６では、ＥＣＵ４６０が、直結機構４２６のアクチュエータ４２６Ｂに作動解除信号を出力し、遊星歯車機構４２２の太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとの直結を解除する。これにより、無段変速機４２０は、遊星歯車機構４２２の内歯車４２２Ｃの回転速度を適宜変更することで、無段変速を実現できるようになる。
【００３５】
ステップ７では、ＥＣＵ４６０が、モータ４２４に作動信号を出力し、内歯車４２２Ｃの回転速度を適宜制御することで、目標吸気流量を確保する。具体的には、ＥＣＵ４６０は、図８に示すマップを再度参照し、現在の排気流量で目標吸気流量を確保できる変速比を算出する。そして、ＥＣＵ４６０は、この変速比に応じた作動信号をモータ４２４に出力し、無段変速機４２０の変速比を変更して目標吸気流量を確保する。ここで、無段変速機４２０の変速比を増速側に変更する場合には、表１から把握できるように、内歯車４２２Ｃにブレーキをかければよいため、例えば、モータ４２４で発電を行ってバッテリを充電することができる。
【００３６】
内歯車４２２Ｃの回転速度の制御によって目標吸気流量を確保する場合、無段変速機４２０の変速比が連続的に変化するので、２ステージターボチャージャのようなトルク段差が発生し難くなる。また、特に、排気流量が少ない低回転域では、例えば、無段変速機４２０の変速比を小さくして増速することで、低速トルクを向上させると共にターボラグを改善することができる。
【００３７】
ステップ８では、ＥＣＵ４６０が、回転速度センサ４４０からコンプレッサ回転速度を読み込み、これが所定値より大きいか否かを判定する。ここで、所定値は、コンプレッサ１８０の回転速度を制限することで、過給装置による過給圧力を制限するための閾値であって、例えば、エンジンシステムにおける許容最大圧力よりも若干小さな値とすることができる。そして、ＥＣＵ４６０は、コンプレッサ回転速度が所定値より大きいと判定すれば処理をステップ９へと進める一方（Ｙｅｓ）、コンプレッサ回転速度が所定値以下であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。
【００３８】
ステップ９では、ＥＣＵ４６０が、ステップ６と同様な処理により、直結機構４２６のアクチュエータ４２６Ｂに作動解除信号を出力し、遊星歯車機構４２２の太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとの直結を解除する。
【００３９】
ステップ１０では、ＥＣＵ４６０が、モータ４２４に作動信号を出力し、内歯車４２２Ｃの回転速度を遊星キャリヤ４２２Ｄの回転速度より大きくすることで、無段変速機４２０の変速比を減速側に変更する。ここで、変速比の変更幅は、例えば、一定値でもよく、また、実吸気流量などに応じた値でもよい。
【００４０】
ステップ１１では、ＥＣＵ４６０が、ディーゼルエンジン１００の出力を制限すべく、例えば、燃料噴射装置１０２に出力する操作量を低減する。
【００４１】
ステップ９〜ステップ１１における一連の処理によれば、コンプレッサ１８０の回転速度が所定値を超えたときに、無段変速機４２０の変速比が減速側に変更されるので、コンプレッサ１８０の回転速度が低下し、過給装置による過給圧力を制限することができる。このため、ウェイストゲートバルブを使用しなくとも過給圧力を制限することができ、例えば、コストを軽減することができる。このとき、ディーゼルエンジン１００の出力も抑制されるため、過給圧力の制限を確実ならしめることができる。
【００４２】
ステップ１２では、ＥＣＵ４６０が、直結機構４２６のアクチュエータ４２６Ｂに作動信号を出力し、遊星歯車機構４２２の太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとを直結させる。ここで、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとが異なる回転速度で回転している場合、例えば、両者の同期をとるため、モータ４２４の作動を所定時間停止するようにしてもよい。これにより、遊星歯車機構４２２は、モータ４２４で内歯車４２２Ｃを回転駆動することで、コンプレッサ１８０の回転をアシストすることができる。
【００４３】
ステップ１３では、ＥＣＵ４６０が、例えば、コンプレッサ１８０の作動特性を参照し、目標吸気流量と実吸気流量との偏差に応じた作動信号をモータ４２４に出力し、内歯車４２２Ｃを能動的に回転駆動させて目標吸気流量を確保する。
【００４４】
ステップ１２及びステップ１３における処理によれば、現在のエンジン運転状態では目標吸気流量を確保できない場合には、タービン２８０によるコンプレッサ１８０の回転駆動に加え、モータ４２４でコンプレッサ１８０の回転をアシストすることができる。
【００４５】
ステップ１４では、ＥＣＵ４６０が、ステップ１２と同様な処理により、直結機構４２６のアクチュエータ４２６Ｂに作動信号を出力し、遊星歯車機構４２２の太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとを直結させる。
【００４６】
ステップ１５では、ＥＣＵ４６０が、例えば、運転席の前方に位置するコンビネーションメータの警告灯を点灯させる。コンビネーションメータの警告灯が点灯したことに気付いた運転者などは、遊星歯車機構４２２に異常が発生したことを認識でき、車両をサービス工場などに搬送することができる。
【００４７】
ステップ１６では、ＥＣＵ４６０が、ステップ１１と同様な処理により、ディーゼルエンジン１００の出力を制限する。
【００４８】
ステップ１４〜ステップ１６における一連の処理によれば、遊星歯車機構４２２に異常が発生した場合には、直結機構４２６により太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとが直結され、コンプレッサ１８０をタービン２８０でダイレクトに回転駆動させる過給装置として機能することとなる。このため、遊星歯車機構４２２に故障が発生しても、車両走行への支障を抑制することができる。また、遊星歯車機構４２２に故障が発生したときには、ディーゼルエンジン１００の出力が抑制されるため、過給装置による過給圧力が許容最大圧力を超えることがなく、エンジンシステムを保護することができる。
【００４９】
かかる過給装置によれば、遊星歯車機構４２２の内歯車４２２Ｃの回転速度を適宜変更し、無段変速機４２０の変速比を制御することで、２ステージターボチャージャのように、低速トルク及び出力を向上させると共にターボラグを改善させることができる。このとき、無段変速機４２０の変速比が連続的に変更されるため、トルク段差が発生することを抑制できる。さらに、過給装置は１基のターボチャージャのみを搭載するため、過給装置の大型化を抑制でき、車両への搭載性を向上させることができる。
【００５０】
無段変速機４２０の直結機構４２６は、図９及び図１０に示すように、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとを直結してもよい。また、無段変速機４２０の直結機構４２６は、図１１〜図１３に示すように、太陽歯車４２２Ａと内歯車４２２Ｃ又は遊星キャリヤ４２２Ｄとを選択可能に直結してもよい。この場合、スリーブ４２６Ａの先端部の外周にスプラインを形成すると共に、遊星キャリヤ４２２Ｄの一側面にスリーブ４２６Ａのスプラインと嵌合可能なスプラインを形成すればよい。このとき、太陽歯車４２２Ａと遊星キャリヤ４２２Ｄとの直結を容易にするため、対向するスプラインの先端にチャンファを形成してもよい。
【００５１】
以上説明した過給装置は、ディーゼルエンジン１００に限らず、ガソリンエンジンにも適用することができる。この場合、エンジンシステムにおいては、図１とは異なる排気浄化装置が搭載されることとなるが、この排気浄化装置は一般的なものであるため、その説明は省略することとする。
【符号の説明】
【００５２】
１００  ディーゼルエンジン
１２０  吸気マニフォールド
１４０  吸気管
１８０  コンプレッサ
２４０  排気マニフォールド
２６０  排気管
２８０  タービン
４２２  遊星歯車機構
４２２Ａ  太陽歯車
４２２Ｃ  内歯車
４２２Ｄ  遊星キャリヤ
４２４  モータ
４２６  直結機構
４６０  ＥＣＵ
６００  シャフト
【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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【図１３】
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