(57)【要約】【課題】ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給する電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置１０であって、電動機付ターボチャージャ１のコンプレッサブレードとの距離を検出するギャップセンサ１２とを備える。そして、コンプレッサブレードの回転位置がギャップセンサ１２のセンサ部１３と対向する位置となる毎にギャップセンサ１２の出力信号中に現われるピーク値の変化に基づいて、電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれ量を軸ぶれ量演算手段１６２により演算し、その軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを軸ぶれ量演算手段１６２により判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するターボチャージャの軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置であって、
前記ターボチャージャのコンプレッサブレードとの距離を検出するギャップセンサと、
前記コンプレッサブレードの回転位置が前記ギャップセンサと対向する位置となる毎に前記ギャップセンサの出力信号中に現われるピーク値の変化に基づいて、前記ターボチャージャの軸ぶれ量を演算する軸ぶれ量演算手段と、
前記軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えるターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項２】
前記軸ぶれ量演算手段は、所定期間内にて現われる複数の前記ピーク値のうち最大値と最小値の差に基づき前記軸ぶれ量を演算する請求項１記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項３】
前記軸ぶれ量演算手段は、前記ピーク値の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とする請求項２記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項４】
エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するターボチャージャの軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置であって、
前記ターボチャージャのコンプレッサブレードとの距離を検出するギャップセンサと、
前記ターボチャージャの回転にともない変化する前記ギャップセンサの出力信号としてのアナログ波形を、閾電圧によりパルス波形に変換するパルス変換手段と、
前記コンプレッサブレードの回転位置が前記ギャップセンサと対向する位置となる毎に前記パルス波形中に現われるパルスの幅の変化に基づいて、前記ターボチャージャの軸ぶれ量を演算する軸ぶれ量演算手段と、
前記軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えるターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項５】
前記軸ぶれ量演算手段は、所定期間内にて現われる複数の前記パルスの幅のうち最大幅と最小幅の差に基づき前記軸ぶれ量を演算する請求項４記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項６】
前記軸ぶれ量演算手段は、前記パルス波形の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とする請求項５記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項７】
前記軸ぶれ量演算手段は、予め設定された期間を前記所定期間とする請求項２または５記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項８】
前記ターボチャージャは、エンジンの排気圧の他に電動機を駆動源とする電動機付ターボチャージャである請求項１から７のいずれか一項記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【請求項９】
前記ギャップセンサの出力信号に基づいて前記ターボチャージャの回転速度を演算する回転速度演算手段を備える請求項１から８のいずれか一項記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャの軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な回転体を対象とした軸ぶれ異常検出装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の軸ぶれ異常検出装置では、ロータリーエンコーダにより軸ぶれ量を検出し、その軸ぶれ量が設定値を超えた場合に軸ぶれ異常状態になっていると判定している。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１６１８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するターボチャージャを対象とした軸ぶれ異常検出装置については、次の理由により実用化されるに至っていない。すなわち、特許文献１記載の軸ぶれ異常検出装置を用いてターボチャージャの軸ぶれ異常を検出しようとすると、上記ロータリーエンコーダを構成する回転スリット板等をターボチャージャの回転体に取り付けなければならなくなる。すると、ターボチャージャは極めて高速で回転する（例えば約１７万ｒｐｍ）ものであるため、このような回転スリットをターボチャージャの回転体に取り付けることは、ターボチャージャの著しい性能悪化を招くため現実的ではない。
そこで、本発明の目的は、ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、コンプレッサブレードとの距離をギャップセンサで検出する。すると、ターボチャージャの回転にともない変化するギャップセンサの出力信号には、コンプレッサブレードの回転位置がギャップセンサと対向する位置となる毎にピーク値が現れる（例えば図２（ｂ）参照）。そして、図３（ａ）（ｂ）の点線にて例示される如くターボチャージャに軸ぶれが生じると、前記ピーク値の大きさが変化することとなる（例えば図３（ｂ）および図３（ｃ）参照）。
そして、このピーク値の変化の大きさに基づいて軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを異常判定手段により判定するので、特許文献１に記載の回転スリットをターボチャージャの回転体に取り付けることなく、ギャップセンサを用いて軸ぶれ異常を検出することができる。従って、ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明の如く、所定期間内にて現われる複数のピーク値のうち最大値と最小値の差に基づき軸ぶれ量を演算することが、軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算する好適な一例として挙げられる。
【０００７】
請求項３記載の発明では、軸ぶれ量演算手段は、ピーク値の変動周期を計測し、その計測された変動周期を所定期間とする。従って、複数のピーク値のうちの最大値または最小値が周期的に現われる場合において請求項３記載の発明を適用すれば、軸ぶれ量の演算精度を向上できる。
【０００８】
請求項４記載の発明によれば、コンプレッサブレードとの距離をギャップセンサで検出し、ターボチャージャの回転にともない変化するギャップセンサの出力信号としてのアナログ波形を、パルス変換手段によりパルス波形に変換する（例えば図７参照）。そして、前述の如くターボチャージャに軸ぶれが生じると、パルスの幅が変化することとなる（例えば図８参照）。
そして、このパルスの幅の変化に基づいて軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを異常判定手段により判定するので、特許文献１に記載の回転スリットをターボチャージャの回転体に取り付けることなく、ギャップセンサを用いて軸ぶれ異常を検出することができる。従って、ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供することができる。
【０００９】
請求項５記載の発明の如く、所定期間内にて現われる複数のパルスの幅のうち最大幅と最小幅の差に基づき軸ぶれ量を演算することが、軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算する好適な一例として挙げられる。
【００１０】
請求項６記載の発明では、軸ぶれ量演算手段は、パルス波形の変動周期を計測し、その計測された変動周期を所定期間とする。従って、複数のパルスの幅のうちの最大値または最小値が周期的に現われる場合において請求項６記載の発明を適用すれば、軸ぶれ量の演算精度を向上できる。
【００１１】
請求項７記載の発明では、予め設定された期間を所定期間とするので、ピーク値の変動周期やパルス波形の変動周期を計測する場合に比べて、軸ぶれ量演算手段の処理負荷を軽減できる。
【００１２】
請求項８記載の発明では、ターボチャージャは、エンジンの排気圧の他に電動機を駆動源とする電動機付ターボチャージャである。このような電動機付ターボチャージャは、電動機を有しないターボチャージャに比べて回転軸を長く設計せざるを得ないため、軸ぶれが大きくなる。従って、このように軸ぶれの問題が顕著となる電動機付ターボチャージャに請求項１から７の軸ぶれ異常検出装置を採用して好適である。
【００１３】
請求項９記載の発明では、ギャップセンサの出力信号に基づいてターボチャージャの回転速度を演算する回転速度演算手段を備える。そのため、ターボチャージャの回転速度演算用のギャップセンサと、軸ぶれ異常検出用のギャップセンサとを兼用できるので、部品点数低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置（以下、単に「軸ぶれ異常検出装置」と呼ぶ）を図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態に係る電動機付ターボチャージャ１は、エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するものであり、エンジンの排気圧の他に電動機を駆動源とする電動機付ターボチャージャである。
【００１５】
＜電動機付ターボチャージャの構成＞
まず、図１を用いて電動機付ターボチャージャ１の構成を説明する。
電動機付ターボチャージャ１は、エンジンの排気ガス流によって回転駆動されるタービン４、そのタービン４の回転により回転駆動されて吸入空気を加圧するコンプレッサ５、タービン４とコンプレッサ５を連結するシャフト６、このシャフト６を電動駆動する誘導電動機７とによって構成される。
【００１６】
また、ハウジング２内には、シャフト６をラジアル方向に回転可能に支持するベアリング３が収容されている。シャフト６とベアリング３間には隙間が形成されており、この隙間はオイルで満たされている。そして、シャフト６はそのオイル内に浮く構造となっている。
【００１７】
タービン４は、複数枚のタービンブレードを有するタービンホイール４１と、ハウジング２のうちタービンホイール４１を収容する部分であるタービンハウジング４２とを備えている。また、コンプレッサ５は、複数枚（例えば５〜１２枚）のコンプレッサブレード５３（図２（ａ）参照）を有するコンプレッサホイール５１と、ハウジング２のうちコンプレッサホイール５１を収容する部分であるコンプレッサハウジング５２とを有している。
そして、タービンホイール４１が排気ガスにより回転すると、コンプレッサホイール５１がシャフト６とともに回転し、コンプレッサハウジング５２内の吸気通路に吸入した空気を加圧圧縮し燃焼室に送り込む。
【００１８】
誘導電動機７は、シャフト６に固定された回転子８と、電動機付ターボチャージャ１のハウジング２に固定された固定子９とからなり、この固定子９にはＵ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ相からなる６相の励磁コイル（図示せず）が強固に固定されている。誘導電動機７の励磁コイルは、ＥＣＵ（電子制御装置）１５の電動機駆動部１８により通電制御され、これにより、回転子８の回転速度は制御される。すなわち、ＥＣＵ１５は、６相の励磁コイルを通電制御して電動機付ターボチャージャ１の回転をアシスト制御する。
【００１９】
ここで、電動機付ターボチャージャ１は、エンジンがアイドリングの１万ないし２万ｒｐｍ付近から、全負荷時の超高速回転（例えば、約２０万ｒｐｍ）までの非常に広い範囲で回転する。そして、エンジンの排気ガス流のみをコンプレッサ５の駆動源とした場合には、電動機付ターボチャージャ１の低回転時（例えば５００００ｒｐｍ以下）にアクセルを踏んでもターボ効果が現われるまで時間を要するといった、所謂ターボラグの問題が生じる。そこで、このような低回転時に誘導電動機７により電動機付ターボチャージャ１の回転をアシストして、ターボラグの抑制を図っている。
【００２０】
＜軸ぶれ異常検出装置＞
次に、軸ぶれ異常検出装置１０の構成を説明する。
軸ぶれ異常検出装置１０は、コンプレッサブレード５３との距離を検出するギャップセンサ１２および前述のＥＣＵ１５を備えており、軸ぶれ異常を検出するとともに電動機付ターボチャージャ１の回転速度を検出する。すなわち、軸ぶれ異常検出装置１０は、電動機付ターボチャージャ１の回転速度検出装置としても機能する。
【００２１】
ギャップセンサ１２は、渦電流式のセンサ部１３およびセンサドライバ１４を備えている。センサ部１３は、磁界発生手段としてのコイル（図示せず）を有しており、コンプレッサブレード５３と向き合うようにコンプレッサハウジング５２に取り付けられている。センサ部１３とコンプレッサブレード５３との距離は、センサ部１３が十分な感度を得られるように、コンプレッサブレード５３の回転が妨げられない範囲で極力近いことが望ましく、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲に設定される。
【００２２】
センサドライバ１４は、センサ部１３のコイルに高周波の交流励磁電流を供給する駆動回路を有している。交流励磁電流の周波数は、コンプレッサブレード５３の回転数を元に、センサ部１３のコイルの発生する磁界を各ブレード５３が通過することを検出できる程度に設定される。交流励磁電流を供給されたコイルは、コンプレッサハウジング５２の厚さ方向に磁束を発生し、磁界を形成する。センサドライバ１４は、センサ部１３のコイルに流れる電流の変化を検出する。なお、センサドライバ１４は、センサ部１３と一体に構成してもよいし、別体で構成してもよい。また、ＥＣＵ１５にセンサドライバ１４を設けるようにしてもよい。
【００２３】
次に、異常検出装置１０の作動について説明する。
図２（ａ）に示す如く、以下、コンプレッサホイール５１に８枚のコンプレッサブレード５３がついている場合を例に説明する。コンプレッサホイール５１が回転することによりこのブレード５３がセンサ部１３と近づいたり離れたりすると、ギャップセンサ１２からは図２（ｂ）に示される検出信号が出力される。すなわち、コンプレッサブレード５３の回転位置がセンサ部１３と対向する位置（センサ部１３に最接近した位置）となる毎に、ギャップセンサ１２の出力信号（出力電圧）中にピーク値が現われる。
【００２４】
より詳細に説明すると、タービンホイール４１とともにコンプレッサホイール５１が回転すると、センサ部１３のコイルが発生する磁界を各コンプレッサブレード５３が通過する。このとき、各ブレード５３には、コイルが発生する磁界を打ち消すように渦電流が発生する。そして、各ブレード５３に発生する渦電流により、コイルの発生する磁界の強さが変化すると、センサ部１３のコイルに流れる電流値が変化する。ギャップセンサ１２は、コイルに流れる電流値が変化することによりブレード５３に渦電流が発生したことを検出する。
【００２５】
ギャップセンサ１２から出力された信号を用いて、ＥＣＵ１５の軸ぶれ量検出部１６で軸ぶれ量を演算する。そして、軸ぶれ量検出部１６で演算された軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かをＥＣＵ１５の異常判定部１７で判定する。そして、異常判定部１７により軸ぶれ異常状態と判定された場合には、電動機駆動部１８は誘導電動機７の駆動を停止させる。
また、ＥＣＵ１５は、ギャップセンサ１２から出力された図２（ｂ）に示される検出信号を用いて、コンプレッサホイール５１の回転速度を演算する。当該演算を実行するＥＣＵ１５は、特許請求の範囲に記載の「回転速度演算手段」として機能する。
【００２６】
次に、電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれとその検出方法について説明する。
上述の如くシャフト６はベアリング３との間に満たされたオイル内に浮く構造となっているため、タービンホイール４１、コンプレッサホイール５１、回転子８およびシャフト６からなる回転体４１、５１、８、６の回転バランスが悪いと、図３（ａ）（ｂ）に示すように、回転体４１、５１、８、６のハウジング２に対する軸ぶれが発生する。なお、図３（ａ）（ｂ）中の実線は、軸ぶれしていない場合のコンプレッサホイール５１およびシャフト６を示し、図３（ａ）（ｂ）中の点線は、軸ぶれしている場合のコンプレッサホイール５１およびシャフト６を示している。
【００２７】
そして、このような回転体４１、５１、８、６の軸ぶれが発生すると、コンプレッサブレード５３とセンサ部１３間の距離が変化する。このときのギャップセンサ１２の出力波形は図３（ｃ）のようにピーク値が周期的に変化する信号となる。そして、更に回転のバランスが崩れて軸ぶれが大きくなると、図３（ｄ）に示す出力波形となり、ベアリング３の故障を引き起こすことが懸念される。
【００２８】
本第１実施形態による軸ぶれ異常検出方法では、軸ぶれ量検出部１６は、ピーク検出手段１６１および軸ぶれ量演算手段１６２を有する（図４参照）。先ず、ピーク検出手段１６１により、ギャップセンサ１２の出力電圧に現われる複数のピーク値が計測され、記憶される。その後、軸ぶれ量演算手段１６２により、設定された期間内における複数のピーク値のうち最大ピーク値と最小ピーク値との差を変動値として演算する。例えば、図３（ｃ）においては、所定期間における最大ピーク値Ｐ１と最小ピーク値Ｐ２との差である変動値はＬ１であり、図３（ｄ）においては、所定期間における最大ピーク値Ｐ３と最小ピーク値Ｐ４との差である変動値はＬ２である。
【００２９】
そして、軸ぶれ量演算手段１６２は、ピーク値に係る変動値Ｌ１、Ｌ２に基づいて軸ぶれ量を演算する。なお、本第１実施形態では図５に示す如く、変動値Ｌ１、Ｌ２と軸ぶれ量とは比例関係にあるとみなして軸ぶれ量を演算している。軸ぶれ量演算手段１６２は、演算した軸ぶれ量が設定値を超えている場合には軸ぶれ異常状態であると判定し、設定値を超えていない場合には異常状態には至っていないと判定する。
【００３０】
そして、ＥＣＵ１５は、軸ぶれ量演算手段１６２により軸ぶれ異常状態であると判定した場合には、誘導電動機７の駆動を停止させるように電動機駆動部１８を制御する。なお、軸ぶれ量演算手段１６２は、特許請求の範囲に記載の「軸ぶれ量演算手段」および「異常判定手段」に相当する。
【００３１】
次に、上述如く電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれを検出するＥＣＵ１５の動作を、図６のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ１０においてギャップセンサ１２からの出力電圧を取り込み、ステップＳ２０とステップＳ３０において、前回の電圧が前々回の電圧より高く、今回の電圧が前回の電圧より低いことを判定してピーク値を検出する。
具体的には、前回の出力電圧Ｖｏ（ｎ−１）が前々回の出力電圧Ｖｏ（ｎ−２）以上であり（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、今回の出力電圧Ｖｏ（ｎ）が前回の出力電圧Ｖｏ（ｎ−１）より低い（Ｓ３０：Ｙｅｓ）ことを判定した場合には、ステップＳ４０に進み、前回の出力電圧Ｖｏ（ｎ−１）をピーク値としての電圧Ｖｐｋ（ｋ）として保存する。ステップＳ２０にてＮｏ判定またはステップＳ３０にてＮｏ判定の場合には、処理はステップＳ１０に戻る。
【００３２】
次に、ステップＳ５０、Ｓ６０、Ｓ７０で最大ピークを検出および保存する。
具体的には、前回保存したピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−１）が前々回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−２）以上であり（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、今回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ）が前回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−１）より低い（Ｓ６０：Ｙｅｓ）ことを判定した場合には、ステップＳ７０に進み、前回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−１）を最大ピーク値Ｖｐｍａｘとして保存する。
【００３３】
一方、前回保存したピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−１）が前々回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−２）より低い場合（Ｓ５０：Ｎｏ）には、ステップＳ５０、Ｓ８０、Ｓ９０で最小ピークを検出および保存する。
具体的には、今回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ）が前回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−１）以下である（Ｓ８０：Ｙｅｓ）と判定した場合には、ステップＳ９０に進み、前回のピーク電圧Ｖｐｋ（ｋ−１）を最小ピーク値Ｖｐｍｉｎとして保存する。
なお、ステップＳ６０にてＮｏ判定またはステップＳ８０にてＮｏ判定の場合には、処理はステップＳ１０に戻る。
【００３４】
次に、ステップＳ１００において、最大ピーク値Ｖｐｍａｘと最小ピーク値Ｖｐｍｉｎの差が設定値Ｖｔｈを超えたか否かを判定する。設定値Ｖｔｈを超えたと判定した場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）には、軸ぶれ異常状態であるとみなし、ステップＳ１１０において誘導電動機７の駆動を停止させるように電動機駆動部１８を制御する。設定値Ｖｔｈを超えていないと判定した場合（Ｓ１００：Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０に戻る。
【００３５】
以上により、本第１実施形態によれば、コンプレッサブレード５３との距離をギャップセンサ１２で検出する。すると、電動機付ターボチャージャ１の回転にともない変化するギャップセンサ１２の出力信号には、コンプレッサブレード５３の回転位置がセンサ部１３と対向する位置となる毎にピーク値が現れる（図２（ｂ）参照）。そして、電動機付ターボチャージャ１の回転体４１、５１、８、６に軸ぶれが生じると、前記ピーク値の大きさが図３（ｂ）（ｃ）に示すように変化することとなる。そして、軸ぶれ量演算手段１６２は、このピーク値の変化の大きさに基づいて軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する。
従って、特許文献１に記載の回転スリットを回転体４１、５１、８、６に取り付けることなく、ギャップセンサ１２を用いて軸ぶれ異常を検出することができるので、電動機付ターボチャージャ１の性能悪化を回避しつつ、電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれ異常を検出することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７〜図９に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００３７】
上記第１実施形態による軸ぶれ量検出部１６では、ギャップセンサの出力信号中に現われるピーク値の変化に基づいて軸ぶれ量を演算しているのに対し、本第２実施形態では、ギャップセンサ１２の出力信号としてのアナログ波形を、閾電圧によりパルス波形に変換し、そのパルス波形中に現われるパルスの幅の変化に基づいて軸ぶれ量検出部１６は軸ぶれ量を演算する。
【００３８】
より具体的に説明すると、本第２実施形態による軸ぶれ量検出部１６は、パルス変換手段１６３、パルス幅検出手段１６４および軸ぶれ量演算手段１６５を有する（図７参照）。パルス変換手段１６３は、ギャップセンサ１２の出力電圧値としてのアナログ波形を、閾電圧によりパルス波形に変換する。すなわち、ギャップセンサ１２の出力電圧値のうち閾電圧より大きい部分がパルス発生部（凸部）に相当し、閾電圧より小さい部分がパルス非発生部に相当するよう、パルス波形を生成する。従って、コンプレッサブレード５３の回転位置がセンサ部１３と対向する位置（センサ部１３に最接近した位置）となる毎にパルスが現われる形状のパルス波形となる。
【００３９】
その後、パルス幅検出手段１６４により、生成されたパルス波形のうち発生したパルスの幅を算出するとともに、設定された期間内における複数のパルス幅のうち最大パルス幅と最小パルス幅との差を変動値として演算する。例えば、図８（ａ）においては、所定期間における最小ピーク値Ｐ５に対応する最小パルス幅Ｗ１と最大ピーク値Ｐ６に対応する最大パルス幅Ｗ２との差である変動値はＷ２−Ｗ１であり、図８（ｂ）においては、所定期間における最小ピーク値Ｐ７に対応する最小パルス幅Ｗ３と最大ピーク値Ｐ８に対応する最大パルス幅Ｗ４との差である変動値はＷ４−Ｗ３である。
【００４０】
なお、回転体４１、５１、８、６の軸ぶれが発生すると、コンプレッサブレード５３とセンサ部１３間の距離が変化するため、ギャップセンサ１２のアナログ出力波形はピーク値が周期的に変化する信号となり、その結果、生成されたパルスの幅も周期的に変化することとなる（図８（ａ）（ｂ）参照）。そして、最大ピーク値Ｐ６、Ｐ８と最小ピーク値Ｐ５、Ｐ７との差である変動値が大きい場合には、最大パルス幅と最小パルス幅との差としての変動値（Ｗ２−Ｗ１）、（Ｗ４−Ｗ３）も大きくなることが、図８（ａ）（ｂ）から分かる。
【００４１】
そして、軸ぶれ量演算手段１６５は、ピーク値に係る変動値（Ｗ２−Ｗ１）、（Ｗ４−Ｗ３）に基づいて軸ぶれ量を演算し、演算した軸ぶれ量が設定値を超えている場合には軸ぶれ異常状態であると判定し、設定値を超えていない場合には異常状態には至っていないと判定する。
そして、ＥＣＵ１５は、軸ぶれ量演算手段１６５により軸ぶれ異常状態であると判定した場合には、誘導電動機７の駆動を停止させるように電動機駆動部１８を制御する。なお、軸ぶれ量演算手段１６５は、特許請求の範囲に記載の「軸ぶれ量演算手段」および「異常判定手段」に相当する。
【００４２】
次に、上述如く電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれを検出するＥＣＵ１５の動作を、図９のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ２００〜Ｓ２４０で、パルス生成手段１６３より出力されたパルス信号の立ち上がりエッジとたち下がりエッジを検出し、そのパルス幅を検出する。
具体的には、パルスの立ち上がりエッジであると判定（Ｓ２００：Ｙｅｓ）された場合には、ステップＳ２１０に進み、その立ち上がりエッジを検出した時刻Ｔ１を保存する。また、パルスの立ち上がりエッジではないと判定（Ｓ２００：Ｎｏ）された場合には、ステップＳ２００の処理を繰り返す。
【００４３】
次に、ステップＳ２２０に進み、パルスの立ち下がりエッジであると判定（Ｓ２２０：Ｙｅｓ）された場合には、ステップＳ２３０に進み、その立ち下がりエッジを検出した時刻Ｔ２を保存する。また、パルスの立ち下がりエッジではないと判定（Ｓ２２０：Ｎｏ）された場合には、ステップＳ２２０の処理を繰り返す。
そして、ステップＳ２４０において、前述の時刻Ｔ２と時刻Ｔ１との差を演算し、その演算した値（Ｔ２−Ｔ１）をパルス幅を示す時間Ｔ（ｋ）として保存する。
【００４４】
次に、ステップＳ２５０、Ｓ２６０、Ｓ２７０で最大パルス幅を検出および保存する。
具体的には、前回保存したパルス幅Ｔ（ｋ−１）が前々回のパルス幅Ｔ（ｋ−２）以上であり（Ｓ２５０：Ｙｅｓ）、今回のパルス幅Ｔ（ｋ）が前回のパルス幅Ｔ（ｋ−１）より小さい（Ｓ２６０：Ｙｅｓ）ことを判定した場合には、ステップＳ２７０に進み、前回のパルス幅Ｔ（ｋ−１）を最大パルス幅Ｔｍａｘとして保存する。
【００４５】
一方、前回保存したパルス幅Ｔ（ｋ−１）が前々回のパルス幅Ｔ（ｋ−２）より小さい場合（Ｓ２５０：Ｎｏ）には、ステップＳ２５０、Ｓ２８０、Ｓ２９０で最小パルス幅を検出および保存する。
具体的には、今回のパルス幅Ｔ（ｋ）が前回のパルス幅Ｔ（ｋ−１）以下である（Ｓ２８０：Ｙｅｓ）と判定した場合には、ステップＳ２９０に進み、前回のパルス幅Ｔ（ｋ−１）を最小パルス幅Ｔｍｉｎとして保存する。
なお、ステップＳ２６０にてＮｏ判定またはステップＳ２８０にてＮｏ判定の場合には、処理はステップＳ２００に戻る。
【００４６】
次に、ステップＳ３００において、最大パルス幅Ｔｍａｘと最小パルス幅Ｔｍｉｎの差が設定値Ｔｔｈを超えたか否かを判定する。設定値Ｔｔｈを超えたと判定した場合（Ｓ３００：Ｙｅｓ）には、軸ぶれ異常状態であるとみなし、ステップＳ３１０において誘導電動機７の駆動を停止させるように電動機駆動部１８を制御する。設定値Ｔｔｈを超えていないと判定した場合（Ｓ３００：Ｎｏ）には、処理はステップＳ２００に戻る。
【００４７】
以上により、本第２実施形態によれば、コンプレッサブレード５３との距離をギャップセンサ１２で検出する。すると、電動機付ターボチャージャ１の回転にともない変化するパルス波形には、コンプレッサブレード５３の回転位置がセンサ部１３と対向する位置となる毎にパルスが現れる（図８参照）。そして、電動機付ターボチャージャ１の回転体４１、５１、８、６に軸ぶれが生じると、前記パルスの幅の大きさが図８（ａ）（ｂ）に示すように変化することとなる。そして、軸ぶれ量演算手段１６５は、このパルス幅の変化の大きさに基づいて軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する。
従って、特許文献１に記載の回転スリットを回転体４１、５１、８、６に取り付けることなく、ギャップセンサ１２を用いて軸ぶれ異常を検出することができるので、電動機付ターボチャージャ１の性能悪化を回避しつつ、電動機付ターボチャージャ１の軸ぶれ異常を検出することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
上記第１および第２実施形態では、複数枚のコンプレッサブレード５３の全てがギャップセンサ１２により検出され、回転体４１、５１、８、６が１回転する毎にコンプレッサブレード５３の枚数分だけピーク値が現われている。これに対し、本第３実施形態では、回転体４１、５１、８、６が１回転する毎にコンプレッサブレード５３の１枚分だけピーク値が現われるようにギャップセンサ１２が検出するようにしている（図１０の実線参照）。
【００４９】
コンプレッサブレード５３が６枚の場合を例に、図１０を用いてより具体的に説明すると、第１および第２実施形態では、図１０中の点線に示す如く回転体４１、５１、８、６が１回転する毎にピーク値が６回現われるのに対し、本第３実施形態では、回転体４１、５１、８、６が１回転する毎にピーク値が１回だけ現われる。
【００５０】
第１および第２実施形態の場合には検出にかかる時間は短縮できるが、それぞれのコンプレッサブレード５３に物理的なばらつきがあると検出精度が低下してしまう。この問題に対し、本第３実施形態によれば、図１０に示すように、おなじコンプレッサブレード５３の情報を用いて軸ぶれ量を検出することとなるため、検出精度を向上させることができる。
【００５１】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、所定期間における最大ピーク値と最小ピーク値との差である変動値を算出するにあたり、予め設定された期間を前記所定期間としているが、第１実施形態の変形例として、軸ぶれ量演算手段１６２は、ピーク値の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とするようにしてもよい。
【００５２】
上記第２実施形態では、所定期間における最大パルス幅と最小パルス幅との差である変動値を算出するにあたり、予め設定された期間を前記所定期間としているが、軸ぶれ量演算手段１６５は、パルス波形の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とするようにしてもよい。
【００５３】
上記各実施形態では、ステップＳ１００、Ｓ３００において軸ぶれ異常状態であると判定した場合には、ステップＳ１１０、Ｓ３１０において誘導電動機７の駆動を停止させるように制御しているが、本発明の実施にあたり、軸ぶれ異常状態であると判定した場合に、誘導電動機７のアシスト量を低減することで軸ぶれ量を低くする縮退運転を行うようにしてもよい。なお、この縮退運転を行う場合や誘導電動機７を駆動停止させる場合には、軸ぶれ異常状態である旨を表示または音声等により運転者に報知するようにして好適である。
【００５４】
上記の各実施形態では、誘導電動機７によって電動機付ターボチャージャ１をアシストする例のみを開示したが、例えば、目標回転速度が実回転速度より下回る場合には、誘導電動機７を発電機として活用しても良い。
また、上記の各実施形態では、電動機付ターボチャージャ１のハウジング２内に誘導電動機７を搭載する例を示したが、電動機付ターボチャージャ１のシャフト６をハウジング２の外部へ延ばし、ハウジング２の外部に搭載した誘導電動機７でターボチャージャ１のシャフト６を駆動するように設けても良い。
また、本発明は、電動機付電動機付ターボチャージャ１への適用に限らず、誘導電動機７を備えていない電動機付ターボチャージャ１にも適用できる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態による電動機付ターボチャージャおよび軸ぶれ異常検出装置の構成を示す模式図。
【図２】（ａ）は図１に示すコンプレッサとセンサ部との位置関係を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。
【図３】（ａ）は軸ぶれを説明する図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図、（ｃ）は第１実施形態において軸ぶれが小さい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図、（ｄ）は軸ぶれが大きい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。
【図４】図１に示す軸ぶれ量検出部の詳細を示すブロック図。
【図５】図１に示すＥＣＵにて実行される異常判定を説明する図。
【図６】図１に示すＥＣＵによる軸ぶれを検出する際の動作を説明するフローチャート。
【図７】本発明の第２実施形態による軸ぶれ量検出部の詳細を示すブロック図。
【図８】（ａ）は第２実施形態において軸ぶれが小さい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図、（ｂ）は軸ぶれが大きい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。
【図９】第２実施形態に係るＥＣＵによる軸ぶれを検出する際の動作を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の第３実施形態において、ギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１：電動機付ターボチャージャ、４：タービン、５：コンプレッサ、７：誘導電動機、１０：異常検出装置、１２：ギャップセンサ、１５：ＥＣＵ（回転速度演算手段）、５３：コンプレッサブレード、１６２、１６５：軸ぶれ量演算手段（軸ぶれ量演算手段および異常判定手段）。
【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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