(57)【要約】【課題】この発明は電動駆動過給機冷却システムに関し、タービンとコンプレッサとの間に配置された電動機を効率的に冷却することを目的とする。【解決手段】電動駆動過給機１０は、内燃機関の吸入空気を加圧するコンプレッサ１２と、排気エネルギをコンプレッサ１２の回転力に変換するタービン１４と、コンプレッサ１２とタービン１４の間に配置され、コンプレッサ１２の回転をアシストする電動機１６とを備える。電動機１６の回転子８０と固定子９４の間隙９６にオイルを噴射するための間隙冷却用経路１０６を備える。間隙冷却用経路１０６は、電動機１６に対してコンプレッサ１２側を形成されている。【選択図】図２
2008115731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気を加圧するコンプレッサと、
排気エネルギを前記コンプレッサの回転力に変換するタービンと、
前記コンプレッサとタービンの間に配置され、前記コンプレッサの回転をアシストする電動機と、
前記電動機の回転子と固定子の間隙に冷却液を噴射するための間隙冷却用経路と、を備え、
前記間隙冷却用経路は、前記電動機に対して前記コンプレッサ側を延在していることを特徴とする電動駆動過給機冷却システム。
【請求項２】
前記間隙冷却用経路から前記間隙に噴射される冷却液の流量を制御する流量制御手段と、
内燃機関への燃料供給状態を検知する燃料供給状態検知手段と、
内燃機関に対して燃料が定常供給されている場合、及び内燃機関に対する燃料供給量が増加している場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を禁止する噴射禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項３】
内燃機関に対する燃料供給量が減少している場合、及び内燃機関に対する燃料供給がカットされている場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する噴射指令手段を備えることを特徴とする請求項２記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項４】
前記燃料供給状態検知手段は、燃料供給量の減少速度を検知する減少速度検知手段を備え、
前記噴射指令手段は、
燃料供給量の減少速度に基づいて、前記間隙への冷却液の噴射量を算出する噴射量算出手段と、
算出された噴射量が噴射されるように、前記流量制御手段を制御する流量制御手段と、を含むことを特徴とする請求項３記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項５】
前記電動機の温度を検知する温度検知手段と、
前記電動機の温度が冷却判定温度に達している場合に、前記間隙冷却用経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する強制冷却指令手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項６】
前記電動機の温度を検知する温度検知手段と、
前記電動機の温度が、冷却判定温度に比して高い許容上限温度に達している場合に、前記電動機への通電をカットする通電カット指令手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項７】
前記間隙冷却用経路に冷却液を供給するために設けられた電動冷却液ポンプと、
前記電動機の温度を検知する温度検知手段と、
内燃機関の停止後に、前記電動機の温度が冷却判定温度に達している場合に、前記間隙冷却用経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する停止後冷却指令手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項８】
内燃機関に供給される潤滑油と、前記間隙冷却用経路に供給される冷却液とが互いに混じり合わないように、前記潤滑油を供給するための系と、前記冷却液を供給するための系とが、互いに独立した系として設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項９】
前記回転子を回動可能に保持する軸受けと、
前記軸受けに潤滑油を供給する軸受け連通経路と、
前記軸受けに供給された潤滑油を、前記固定子が備えるコイルの周辺に導く潤滑油ガイド機構と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項１０】
前記間隙冷却用経路は、前記間隙と平行な方向に前記冷却液を噴射する向きに開口し、前記間隙の端部に直面する噴射孔を備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の電動駆動過給機冷却システム。
【請求項１１】
内燃機関の吸入空気を加圧するコンプレッサと、
排気エネルギを前記コンプレッサの回転力に変換するタービンと、
前記コンプレッサとタービンの間に配置され、前記コンプレッサの回転をアシストする電動機と、
前記電動機の回転子と固定子の間隙に冷却液を噴射するための間隙冷却用経路と、
前記間隙冷却用経路から前記間隙に噴射される冷却液の流量を制御する流量制御手段と、
内燃機関への燃料供給状態を検知する燃料供給状態検知手段と、
内燃機関に対して燃料が定常供給されている場合、及び内燃機関に対する燃料供給量が増加している場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を禁止する噴射禁止手段と、
を備えることを特徴とする電動駆動過給機冷却システム。
【請求項１２】
内燃機関に対する燃料供給量が減少している場合、及び内燃機関に対する燃料供給がカットされている場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する噴射指令手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の電動駆動過給機冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動駆動過給機冷却システムに係り、特に、車載用内燃機関に組み込まれる電動駆動過給機を冷却するシステムとして好適な電動駆動過給機冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平５−２５６１５５号公報に開示されるように、電動機によるアシスト機能を備えた電動駆動過給機が知られている。上記従来の電動駆動過給機は、吸気側に設けられるコンプレッサと、排気側に設けられるタービンとの間に電動機を備えている。コンプレッサとタービンの回転軸は一体化されており、排気エネルギによりタービンが回転すると、コンプレッサは、吸入空気を加圧して内燃機関に過給する。
【０００３】
排気エネルギが十分に大きな高負荷領域では、スロットル開度の変化が迅速に排気エネルギの変化に反映される。この場合、タービン及びコンプレッサの回転数（ターボ回転数）は、スロットル開度に対して迅速に反応し、その結果、内燃機関は優れた応答性を示す。これに対して、排気エネルギの小さな低負荷領域では、スロットル開度の変化がタービン回転数に反映されるまでにある程度の遅延が伴い、いわゆるターボラグが発生する。
【０００４】
電動駆動過給機によれば、ターボラグが発生し易い低負荷領域で、電動機によってターボ回転をアシストすることができる。このため、電動駆動過給機によれば、特に低負荷領域において、内燃機関の応答性を改善することができる。
【０００５】
上記従来の電動駆動過給機は、電動機の過熱を防ぐため、電動機を冷却する機構を備えている。具体的には、上記従来の電動駆動過給機は、電動機の固定子と回転子との間隙に直面するジェット噴射孔と、そのジェット噴射孔と連通する冷却液経路を、電動機とタービンの間に備えている。冷却液経路には、圧縮空気とオイルの混合物が供給され、電動機は、その混合物により冷却される。
【０００６】
固定子と回転子の間隙が過熱すると、両者間にカーボンが付着して過給機の効率が悪化する等の不都合が生ずる。上述した従来の構成により、固定子と回転子の間隙を適切に冷却することができれば、その間隙の過熱を防ぐことができ、電動駆動過給機の動作特性が悪化するのを防ぐことができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２５６１５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４２０号公報
【特許文献３】特開２００３−２３９７５６号公報
【特許文献４】特開２００４−１０８２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の電動駆動過給機は、固定子と回転子の間隙に冷却液を導く経路が電動機のタービン側に設けられている。タービンは、排気ガスによって駆動されるため、高温になり易い。このため、冷却液経路がタービンの付近に設けられていると、冷却液は、その中を通過する過程で加熱される。電動機を効率的に冷却するためには、冷却液は低温であることが望ましい。この点、上記従来の電動駆動過給機の構成は、電動機の冷却を図るうえで、必ずしも理想的なものではなかった。
【０００９】
また、上記従来の電動駆動過給機においては、固定子と回転子の間隙に冷却液を噴射するタイミングについては、何ら考慮がなされていない。固定子と回転子の間隙に噴射された冷却液は、回転子の回転を妨げる抵抗物となる。このため、冷却液が噴射されると、過給機の効率が低下し、内燃機関の出力が低下することがある。この点、上記従来の電動駆動過給機は、電動機を冷却する際に車両のドライバビリティを悪化させる可能性を有するものであった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、タービンとコンプレッサとの間に配置された電動機を効率的に冷却することのできる電動駆動過給機冷却システムを提供することを目的とする。
【００１１】
また、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、車両のドライバビリティを悪化させることなく電動機を効率よく冷却することのできる電動駆動過給機冷却システム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】
【００１２】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、電動駆動過給機冷却システムであって、
内燃機関の吸入空気を加圧するコンプレッサと、
排気エネルギを前記コンプレッサの回転力に変換するタービンと、
前記コンプレッサとタービンの間に配置され、前記コンプレッサの回転をアシストする電動機と、
前記電動機の回転子と固定子の間隙に冷却液を噴射するための間隙冷却用経路と、を備え、
前記間隙冷却用経路は、前記電動機に対して前記コンプレッサ側を延在していることを特徴とする。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記間隙冷却用経路から前記間隙に噴射される冷却液の流量を制御する流量制御手段と、
内燃機関への燃料供給状態を検知する燃料供給状態検知手段と、
内燃機関に対して燃料が定常供給されている場合、及び内燃機関に対する燃料供給量が増加している場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を禁止する噴射禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、第２の発明において、内燃機関に対する燃料供給量が減少している場合、及び内燃機関に対する燃料供給がカットされている場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する噴射指令手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記燃料供給状態検知手段は、燃料供給量の減少速度を検知する減少速度検知手段を備え、
前記噴射指令手段は、
燃料供給量の減少速度に基づいて、前記間隙への冷却液の噴射量を算出する噴射量算出手段と、
算出された噴射量が噴射されるように、前記流量制御手段を制御する流量制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明において、
前記電動機の温度を検知する温度検知手段と、
前記電動機の温度が冷却判定温度に達している場合に、前記間隙冷却用経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する強制冷却指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明において、
前記電動機の温度を検知する温度検知手段と、
前記電動機の温度が、冷却判定温度に比して高い許容上限温度に達している場合に、前記電動機への通電をカットする通電カット指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明において、
前記間隙冷却用経路に冷却液を供給するために設けられた電動冷却液ポンプと、
前記電動機の温度を検知する温度検知手段と、
内燃機関の停止後に、前記電動機の温度が冷却判定温度に達している場合に、前記間隙冷却用経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する停止後冷却指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明において、内燃機関に供給される潤滑油と、前記間隙冷却用経路に供給される冷却液とが互いに混じり合わないように、前記潤滑油を供給するための系と、前記冷却液を供給するための系とが、互いに独立した系として設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、第９の発明は、第１乃至第８の発明において、
前記回転子を回動可能に保持する軸受けと、
前記軸受けに潤滑油を供給する軸受け連通経路と、
前記軸受けに供給された潤滑油を、前記固定子が備えるコイルの周辺に導く潤滑油ガイド機構と、
を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、第１０の発明は、第１乃至第９の発明において、前記間隙冷却用経路は、前記間隙と平行な方向に前記冷却液を噴射する向きに開口し、前記間隙の端部に直面する噴射孔を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、第１１の発明は、電動駆動過給機冷却システムであって、
内燃機関の吸入空気を加圧するコンプレッサと、
排気エネルギを前記コンプレッサの回転力に変換するタービンと、
前記コンプレッサとタービンの間に配置され、前記コンプレッサの回転をアシストする電動機と、
前記電動機の回転子と固定子の間隙に冷却液を噴射するための間隙冷却用経路と、
前記間隙冷却用経路から前記間隙に噴射される冷却液の流量を制御する流量制御手段と、
内燃機関への燃料供給状態を検知する燃料供給状態検知手段と、
内燃機関に対して燃料が定常供給されている場合、及び内燃機関に対する燃料供給量が増加している場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を禁止する噴射禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、第１２の発明は、第１１の発明において、内燃機関に対する燃料供給量が減少している場合、及び内燃機関に対する燃料供給がカットされている場合に、前記冷却経路から前記間隙への冷却液の噴射を指令する噴射指令手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
第１の発明によれば、電動機の回転子と固定子の間隙に冷却液を噴射するための間隙冷却用経路が、電動機に対してコンプレッサ側を延在している。コンプレッサは、吸気側に設けられるためタービンに比して十分に低温である。このため、本発明によれば、低温の冷却液を回転子と固定子の間隙に向けて噴射することができ、電動機を効率的に冷却することができる。
【００２５】
第２又は第１１の発明によれば、内燃機関に対して燃料が定常供給されている場合、及び内燃機関に対する燃料供給量が増加している場合は、回転子と固定子の間隙に対する冷却液の噴射が禁止される。内燃機関に対して燃料が定常供給されている場合、及び内燃機関に対する燃料供給量が増加している場合は、運転者が、内燃機関の出力低下を望んでいないと判断できる。このような状況下で冷却液が噴射されると、過給機の効率が低下して、運転者の意図しない出力低下が生じ得る。本発明によれば、このような出力低下によるドライバビリティの悪化を確実に防ぐことができる。
【００２６】
第３又は第１２の発明によれば、内燃機関に対する燃料供給量が減少している場合、及び内燃機関に対する燃料供給がカットされている場合に、回転子と固定子の間隙に冷却液を噴射することができる。内燃機関に対する燃料供給量が減少している場合、及び内燃機関に対する燃料供給がカットされている場合は、運転者が、内燃機関の出力低下を望んでいると判断できる。本発明によれば、このような状況下で冷却液を噴射することで、過給機の効率を落として減速感を強調することができる。
【００２７】
第４の発明によれば、燃料供給量の減少速度に基づいて冷却液の噴射量を算出することができる。燃料供給量の減少速度は、運転者が意図する減速感と相関を有している。他方、冷却液の噴射量は、過給機の効率低下の度合いと相関を有している。このため、本発明によれば、電動駆動過給機の効率を、運転者の意図する減速感に対応するように低下させることができる。
【００２８】
第５の発明によれば、電動機の温度が冷却判定温度に達している場合には、無条件で冷却液の噴射させることができる。このため、本発明によれば、電動機の温度が冷却判定温度を超えて上昇するのを防ぎ、電動機を適切に保護することができる。
【００２９】
第６の発明によれば、電動機の温度が許容上限温度に達している場合には、電動機への通電を強制的にカットすることができる。電動機への通電がカットされると、電動機の更なる温度上昇を抑えることができる。このため、本発明によれば、電動機の過熱を適切に防ぐことができる。
【００３０】
第７の発明によれば、内燃機関の停止後においても、電動冷却液ポンプによって回転子と固定子の間隙に冷却液を供給することができる。特に、本発明によれば、内燃機関の停止後に、電動機の温度が冷却判定温度に達している場合には、その温度が下がるまで回転子と固定子の間隙を冷却液で冷却することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の停止後に長期間に渡って電動機の周辺が高温に維持されるのを防ぐことができる。
【００３１】
第８の発明によれば、内燃機関に潤滑油を供給する系と、固定子と回転子の間隙に冷却液を供給する系とが独立した系とされる。このため、本発明によれば、潤滑油と冷却液を使い分けることができる。内燃機関の潤滑に要求される特性と、過給機の冷却に要求される特性とは異なったものとなることがある。本発明によれば、双方に最適な特性を与えることで内燃機関の性能を最大限に発揮させることができる。
【００３２】
第９の発明によれば、回転子と軸受けの間の潤滑を得るための潤滑油によって固定子のコイル周辺を冷却することができる。コイルの周辺に供給される潤滑油は、過給機の効率に何ら悪影響を与えない。このため、本発明によれば、電動駆動過給機の効率を下げることなく、電動機のコイル周辺を効率的に冷却することができる。
【００３３】
第１０の発明によれば、間隙冷却用経路に連通する噴射孔から、固定子と回転子の間隙内に、冷却液を吹き込むことができる。このため、本発明によれば、上記の間隙の内部を、効率的に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の全体構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、電動駆動過給機１０を備えている。電動駆動過給機１０は、コンプレッサ１２と、タービン１４と、電動機１６とを備えている。
【００３５】
コンプレッサ１２は、内燃機関２０の吸気通路２２に組み込まれている。すなわち、コンプレッサ１２は、その上流側において、エアクリーナ２４と連通している。また、コンプレッサ１２の下流側には、過給圧センサ２６、インタークーラ２８、及びスロットル弁３０を介して内燃機関２０の吸気マニホールド３２が連通している。
【００３６】
タービン１４は、内燃機関２０の排気通路３４に組み込まれている。すなわち、タービン１４は、その上流側において内燃機関２０の排気マニホールド３６に連通していると共に、その下流側において、排気ガスの浄化触媒３８に連通している。
【００３７】
排気マニホールド３６と吸気マニホールド３２は、排気ガスを吸気側に還流させるためのEGR通路４０を介して連通している。EGR通路４０には、EGRクーラ４４と、EGR弁４６とが組み込まれている。
【００３８】
電動機１６は、コンプレッサ１２とタービン１４の間に配置されている。コンプレッサ１２の回転軸、タービン１４の回転軸、及び電動機１６の回転軸は、互いに一体化されている。このため、タービン１４の回転は、コンプレッサ１０に伝達され、また、電動機１６の回転もコンプレッサ１０に伝達される。
【００３９】
タービン１４は、内燃機関２０から排出される排気ガスのエネルギにより回転する。コンプレッサ１２は、タービン１４が回転することで回転し、エアクリーナ２４側から吸い込んだ空気を圧縮して内燃機関２０に過給する。電動機１６は、コンプレッサ１２の回転をアシストすることができる。このため、電動駆動過給機１０によれば、排気エネルギが小さく、タービン１４が十分な回転を発生できない状況下でも、電動アシストを利用することで、十分な過給圧を発生させることができる。
【００４０】
本実施形態において、電動機１６には、オイル制御弁４８を介して、内燃機関２０のオイルポンプが接続されている。すなわち、電動機１６は、オイル制御弁４８を介して、内燃機関２０のオイルポンプ５０から吐出されたオイルの供給を受けている。本実施形態のシステムは、電動機１６の内部で、オイルがどのように利用されているかという点に特徴を有している。この特徴点については、後に、図２乃至図４を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図１に示すように、本実施形態のシステムは、ECU（Electric Control Unit)６０を備えている。ECU６０は、内燃機関２０の動作を制御するユニットである。ECU６０には、機関回転数Neを検知する回転数センサ６２、排気ガス温度を検知する排気温度センサ６４、アクセル開度を検知するアクセル開度センサ６６、並びに電動機１６の固定子温度を検出するモータステータ温度センサ６８などが接続されている。ECU５０は、これらのセンサ出力に基づいて、オイル制御弁４８の状態や、電動機１６の状態を制御する。
【００４２】
［電動駆動過給機の内部構造］
図２は、電動駆動過給機１０の内部構造を説明するための図である。図２に示すように、電動駆動過給機１０は、ハウジング７０を備えている。ハウジング７０の中央には、回転軸７２が配置されている。回転軸７２のコンプレッサ１２側の端部には、コンプレッサインペラ７４が設けられている。また、回転軸７２のタービン１４側の端部には、タービンインペラ７６が設けられている。
【００４３】
回転軸７２の中央部には、磁石７８と回転子８０が装着されている。回転子８０の両端は、軸受け８２，８４により回動可能に保持されている。また、回転軸７２には、回転子８０のコンプレッサ１２側端部と接するように、スラストカラー８６が装着されている。スラストカラー８６の更にコンプレッサ１２側には、シールリングカラー８８とシールリング９０が装着されている。他方、軸受け７２には、タービン１２側の軸受け８４とタービンインペラ７６との間にもシールリング９２が装着されている。これら２つのシールリング９０，９２の間には、オイルポンプ５０から供給されるオイルが流通する空間が形成されている。
【００４４】
ハウジング７０には、回転子８０を取りまくように形成された固定子９４が固定されている。回転子８０と固定子９４との間には、間隙９６が形成されている。固定子９４は、回転子８０の中心から放射状に延びる複数の櫛歯状部材を有しており、それぞれの櫛歯状部材には、コイル９６が形成されている。
【００４５】
ハウジング７０には、固定子９４を取りまく位置に冷却水通路１００が形成されている。電動駆動過給機１０は、冷却水通路１００の中に冷却水を流通させることにより冷却することができる。
【００４６】
また、ハウジング７０には、コンプレッサ１２側の軸受け８２に連通する軸受け連通経路１０２と、タービン１４側の軸受け８４に連通する軸受け連通経路１０４が設けられている。前者の軸受け連通経路１０２は、具体的には、電動機１６の固定子９４から見てコンプレッサ１２側に設けられており、軸受け８２の外周に連通する通路に加えて、スラストカラー８６の外周に通じる分岐路を有している。他方、後者の軸受け連通経路１０４は、電動機１６の固定子９４から見てタービン１４側に設けられている。
【００４７】
軸受け連通経路１０２，１０４には、それぞれ内燃機関２０のオイルポンプ５０が連通している。このため、軸受け連通経路１０２，１０４は、オイルポンプ５０から吐出されたオイルを、内燃機関２０の運転中に、軸受け部８２，８４及びスラストカラー８６の外周面まで流通させる。
【００４８】
軸受け８２，８４は、環状の部材であり、外周面から内周面に貫通する貫通路を、それらの全周に渡って等間隔で複数個備えている。このため、軸受け８２，８４の外周面に導かれたオイルは、それらの貫通路を通って軸受け８２，８４の内側へも進入する。軸受け部８２，８４の内外に導かれたオイルは、その後、回転軸７２とハウジングとの間に設けられている隙間を伝って電動機１６の中央に向かって流れ出る。
【００４９】
内燃機関２０の運転中は回転子７８が回転しているため、軸受け８２，８４の周辺から電動機１６の中央に向かって流れ出たオイルは、回転子７８の遠心力により飛散する。飛散したオイルは、固定子９４のコイル９６周辺に付着してコイル９６を冷却する。その結果、本実施形態のシステムでは、内燃機関２０の運転中に、コイル９６の周辺を効率よく冷却することができる。
【００５０】
ハウジング７０には、更に、固定子９８から見てコンプレッサ１２側に、間隙冷却用経路１０６が設けられている。間隙冷却用経路１０６は、回転子８０と固定子９４との間に形成される間隙９６にオイルをジェット噴射するための経路であり、その間隙９６と直面する位置に噴射孔１０８を備えている。図２において、間隙９６は、水平な方向に延びている。噴射孔１０８は、その間隙９６の方向と平行な方向にオイルを噴射することができるように設けられている。
【００５１】
間隙冷却用経路１０６は、オイル制御弁４８を介してオイルポンプ５０に連通している。このため、本実施形態のシステムによれば、オイルポンプ５０によって吐出されたオイルの一部を、回転子８０と固定子９４との間隙９６にジェット噴射することができる。更に、オイル制御弁４８を制御することにより、噴射孔１０８から間隙９６に噴射されるオイルの量を制御することができる。
【００５２】
図１を参照して説明した通り、コンプレッサ１２は、内燃機関２０の吸気側に位置する構成要素である。他方、タービン１４は、内燃機関２０の排気側に位置する構成要素である。このため、電動駆動過給機１０は、タービン１４側に比して、コンプレッサ１２側において低温になり易い。
【００５３】
間隙冷却用通路１０６は、上述した通り、固定子９４（電動機１６）から見てコンプレッサ１２側に設けられている。このため、間隙冷却用通路１０６によれば、オイル制御弁４８を通過したオイルを、搬送の過程で大きく加熱することなく噴射孔１０８まで搬送することができる。また、噴射孔１０８は間隙９６に直面するように設けられている。このため、噴射孔１０８から噴射されたオイルは、間隙９６の内部に深く進入することができる。従って、本実施形態のシステムによれば、間隙９６の内部を奥深くまで効率的に冷却することができる。
【００５４】
ハウジング７０には、更に、電動駆動過給機１０の下側にあたる位置に、オイルドレーン部１０９が設けられている。軸受け連通経路１０２，１０４並びに間隙冷却用通路１０６を介してハウジング７０の内部に供給されたオイルは、最終的には、オイルドレーン部１０９を通ってオイルタンクに回収される。
【００５５】
［実施の形態１における制御］
ところで、噴射孔１０８から噴射され、間隙９６の内部に進入するオイルは、回転子８０の回転抵抗を増大させる抵抗物となる。このため、間隙９６に向けてオイルが噴射されると、電動駆動過給機１０の効率が低下し、内燃機関２０の出力が低下する事態が生ずる。従って、車両の運転者が出力の低下を意図していない状況下で上記のオイル噴射が行われると、運転者が意図しない出力低下が生ずることとなり、車両のドライバビリティが悪化する。
【００５６】
他方、運転者が、出力の低下を意図している状況下で上記のオイル噴射を実行すると、電動駆動過給機１０の効率が低下することで、その効率が維持されている場合に比して大きな減速感を生じさせることができる。つまり、この場合は、運転者の意図に合致した減速感を生じさせることができる。そこで、本実施形態では、原則として、間隙９６へのオイル噴射は、運転者が出力低下を望んでいる状況下で実行し、運転者が出力低下を望んでいない状況下では、間隙９６へのオイル噴射を禁止することとした。
【００５７】
図３は、電動機１６の過熱を確実に防止しつつ、上述した原則の動作を実現するために本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、電動機１６の固定子９４の温度が、冷却判定温度TBに達しているか否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、固定子９４の温度が冷却判定温度TBに達していると判断された場合は、更に、その温度が、許容上限温度TAに達しているか否かが判別される（ステップ１１２）。
【００５８】
図４は、冷却判定温度TBと、許容上限温度TAとの関係を示した図である。冷却判定温度TBは、電動機１６にとって過熱と判断する温度ではないが、それ以上の温度上昇は阻止することが望ましい値として定められた温度である。また、許容上限温度TAは、電動機１６において許容される温度の上限であり、それ以上の温度上昇は、阻止しなければならない値として定められた温度である。
【００５９】
固定子９４の温度が冷却判定温度TBを越えている場合は、電動機１６の温度上昇を抑えることが必要である。電動機１６の温度上昇は、間隙９６に向けてオイルをジェット噴射することによって抑制できると共に、電動機１６が通電されている場合には、その通電をカットすることによっても抑えることができる。しかしながら、電動機１６は、コンプレッサ１２の回転をアシストする必要がある状況下で通電される。このため、電動機１６の通電カットは、車両のドライバビリティに影響を与えやすい。
【００６０】
上記ステップ１１２において、固定子９４の温度が許容上限温度TAに達していないと判断された場合は、その温度が、冷却判定温度TBと許容上限温度TAの間に位置していると判断できる。このような状況下では、電動機１６の温度に未だ余裕があるため、その温度を迅速に下げることに対して、ドライバビリティの確保を優先することが望ましい。このため、図３に示すルーチンでは、この場合、以後、電動機１６の通電カットは行わずに、間隙９６に向けてオイルをジェット噴射することで電動機１６の冷却を図る（ステップ１１４）。
【００６１】
他方、上記ステップ１１２において、固定子９４の温度が許容上限温度TAに達していると判断された場合は、電動機１６の更なる温度上昇を即座に止めて、迅速にその温度を下げる必要があると判断できる。この場合、図３に示すルーチンでは、その要求を満たすべく、電動機１６の通電カット（ステップ１１６）と、間隙９６へのオイル噴射（ステップ１１４）とが併せて実行される。以上の処理が行われることにより、本実施形態のシステムによれば、車両のドライバビリティの悪化を最小限に抑えつつ、電動機１６が過熱状態に陥るのを確実に防ぐことができる。
【００６２】
図３に示すルーチン中、上記ステップ１１０において、固定子９４の温度が冷却判定温度TBに達していないと判断された場合は、現時点で電動機１６を強制的に冷却する必要はないと判断できる。この場合は、次に、内燃機関２０に対する燃料供給量が減少しているか、或いは内燃機関２０に対する燃料供給がカットされているかが判断される（ステップ１１８）。
【００６３】
ECU６０は、図３に示すルーチンの他に、内燃機関２０に対する燃料噴射量を算出するルーチンを実行している。従って、ECU６０は、そのルーチンの算出結果に基づき、燃料噴射量の変化や燃料カットの状態を検知することができる。上記ステップ１１８では、このようにして検知した結果に基づいて、燃料噴射量の減少やカットの有無が判断される。
【００６４】
上記ステップ１１８の条件が成立しない場合は、内燃機関２０に対してほぼ一定量の燃料が定常的に噴射されているか、或いは、内燃機関２０に対する燃料供給量が増加していると判断できる。これらの状況は、運転者が、内燃機関２０の出力低下を望んでいない場合に発生する。このため、このような状況下では、電動駆動過給機１０の効率低下を招く間隙９６へのオイル噴射は行わないことが望ましい。そこで、図３に示すルーチンでは、上記ステップ１１８において、条件不成立が判定された場合は、以後、間隙９６へのオイル噴射が行われることなく今回の処理サイクルが終了される。
【００６５】
他方、上記ステップ１１８において、燃料噴射量が減少している、或いは燃料噴射がカットされていると判断された場合は、運転者が、内燃機関２０の出力低下を望んでいると判断できる。この場合は、先ず、運転者がどの程度の出力低下を望んでいるかを推定するために、燃料噴射量の減少速度が検出される（ステップ１２０）。
【００６６】
次に、燃料噴射量の減少速度に基づいて、間隙９６に向けてジェット噴射により供給するべきオイル流量が算出される（ステップ１２２）。ECU６０は、燃料噴射量の減少速度との関係で、間隙９６へのオイル噴射量を定めたマップを記憶している。ここでは、このマップを参照してオイル流量が算出される。
【００６７】
ステップ１２２に次いでステップ１１４が実行される場合は、オイル制御弁４８が、ステップ１２２で算出されたオイル流量を噴射するように制御される。上記ステップ１２２で用いられるマップは、燃料噴射量の減少速度が速く、運転者が大きな出力低下を望んでいると判断できるほど、間隙９６に向けて噴射されるオイル量が多量になるように定められている。間隙９６に噴射されるオイル量が多いほど、電動駆動過給機１０の効率が低下氏、その結果内燃機関２０の出力が低下する。このため、上記の処理によれば、間隙９６に噴射するオイルによって、運転者の意図に沿った減速度を発生させることができる。
【００６８】
以上説明した通り、図３に示す処理によれば、電動機１６の温度が冷却判定温度TBを超えている場合には、強制的に間隙９６を冷却することで電動機１６の保護を図ることができる。また、運転者が内燃機関２０の出力低下を意図していないときは、原則として間隙９６へのオイル噴射を禁止して、意図しない出力低下が生ずるのを防ぐことができる。更に、運転者が出力低下を意図している場合には、間隙９６にオイルを噴射することで、電動機１６を冷却しつつ、所望の減速感を発生させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、電動機１６を確実に保護し、かつ、車両のドライバビリティを確保しつつ、電動機１６を効率的に冷却することが可能である。
【００６９】
ところで、上述した実施の形態１においては、間隙冷却用経路１０６を電動機１６のコンプレッサ１２側に配置する構成と、図３に示す処理とを組み合わせて用いることとしているが、これらは必ずしも組み合わせて用いる必要はない。また、図３に示すルーチンでは、電動機１６を保護するための処理（ステップ１１０〜１１４）と、ドライバビリティを確保するための処理（ステップ１１８の条件不成立時にオイル噴射をせずにルーチンを終了）と、所望の減速感を発生させるための処理（ステップ１１８の条件成立時にオイル噴射実行）とを組み合わせて実行することとしているが、これらの処理も、必ずしも組み合わせて実行する必要はなく、それぞれ独立して電動駆動過給機１０の制御に用いてもよい。これらの点は、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００７０】
尚、上述した実施の形態１においては、オイルが前記第２又は第１１の発明おける「冷却液」に、オイル制御弁４８が前記第２又は第１１の発明における「流量制御手段」にそれぞれ相当している。また、ECU６０が、内燃機関２０に対する燃料供給の状態を検知することにより前記第２又は第１１の発明における「燃料供給状態検知手段」が、ステップ１１８の条件不成立時にステップ１１４を実行せずにルーチンを終了することにより前記第２又は第１１の発明における「噴射禁止手段」が実現されている。
【００７１】
また、上述した実施の形態１においては、ECU６０が、ステップ１１８の条件成立時に、ステップ１１４の処理を実行することにより前記第３又は第１２の発明における「噴射指令手段」が実現されている。
【００７２】
また、上述した実施の形態１においては、ECU６０が、ステップ１２０の処理を実行することにより前記第４の発明における「減少速度検知手段」が、ステップ１２２の処理を実行することにより前記第４の発明における「噴射量算出手段」が、ステップ１２２で算出されたオイル流量を噴射する要にステップ１１４の処理を実行することにより前記第４の発明における「流量制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００７３】
また、上述した実施の形態１においては、モータステータ温度センサ６８が前記第５又は第６の発明における「温度検知手段」に相当していると共に、ECU６０が、ステップ１１０の条件成立時にステップ１１４を実行することにより前記第５の発明における「強制冷却指令手段」が、ステップ１１２の条件成立時にステップ１１６の処理を実行することにより前記第６の発明における「通電カット指令手段」が、それぞれ実現されている。
【００７４】
また、上述した実施の形態１においては、軸受け８２，８４に供給されたオイルを、電動機１６の中央部に向かって流出させる構造、及び遠心力によって回転子８０から飛散したオイルがコイル９６に到達できるように、ハウジング７０の内部に形成されたスペースが、前記第９の発明における「潤滑油ガイド機構」に相当している。
【００７５】
実施の形態２．
［実施の形態２の構造］
次に、図１と共に図５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、電動駆動過給機１０に対してオイルを供給するオイルポンプ５０が、内燃機関のオイルポンプとは別に設けられた電動ポンプである点、及び、ECU６０が、上述した図３に示すルーチンに加えて後述する図５に示すルーチンを実行する点において実施の形態１のシステムと異なっている。
【００７６】
［実施の形態２の特徴］
オイルポンプ５０が、内燃機関２０のオイルポンプである場合は、内燃機関２０の停止後に電動駆動過給機１０に対してオイルを供給することはできない。つまり、この場合は、内燃機関２０の停止後に電動機１６を冷却することはできない。ところが、内燃機関２０が、高速走行の直後に停止されたような場合には、その停止後に電動機１６が高温となっていることがある。
【００７７】
この場合は、内燃機関２０の停止後であっても、電動機１６の冷却を続けることが望ましい。そこで、本実施形態のシステムは、オイルポンプ５０を電動ポンプとし、内燃機関２０の停止後、電動機１６の温度が十分に下がるまでは、オイルによる電動機１６の冷却を継続することとした。
【００７８】
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU６０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、内燃機関２０が停止しているか否かが判別される（ステップ１３０）。その結果、内燃機関２０が停止していないと判別された場合は、本ルーチンを続行する必要がないと判断され、その後速やかに今回の処理サイクルが終了される。
【００７９】
上記ステップ１３０において、内燃機関２０が停止していると判別された場合は、次に、モータステータ温度センサ６８の出力に基づいて、電動機１６の温度が冷却判定温度TBに達しているかが判別される（ステップ１３２）。
【００８０】
高速走行の直後に内燃機関２０が停止されたような場合には、上記ステップ１３２において、電動機１６の温度が冷却判定温度TBに達していると判断されることがある。この場合、電動機１６の熱的環境を和らげる観点より、オイルによる電動機１６の冷却を実行することが望ましい。この要求を満たすべく、上記ステップ１３２において、電動機１６の温度が冷却判定温度TBを超えていると判断された場合は、先ず、オイルポンプ５０及び電動機１６の駆動が指令され（ステップ１３４，１３６）、その後、間隙９６に向けたオイルのジェット噴射が指令される（ステップ１３８）。
【００８１】
オイルポンプ５０が作動している場合は、電動機１６の軸受け８２，８４までオイルが供給される。この状態で電動機１６が作動していると、軸受け８２，８４から流れ出たオイルが遠心力により飛散し、固定子９４及びコイル９６の周辺を冷却する。更に、電動機１６の作動中にオイルがジェット噴射されれば、固定子９４と回転子８０の間隙９６も、オイルにより冷却される。このため、上記ステップ１３４〜１３８の処理によれば、電動機１６を、効率よく冷却することができる。
【００８２】
電動機１６の温度が十分に低い状況下で内燃機関２０が停止された場合は、ステップ１３２において、電動機１６の温度が冷却判定温度TBに達していないと判断される。内燃機関２０の停止後に、電動機１６がオイルによって十分に冷却された時点においても、同様の判断がなされる。この場合、電動機１６を更に冷却する必要が無いため、以後、速やかにシステムの停止が指令される（ステップ１４０）。
【００８３】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、内燃機関２０の停止後に、電動機１６が高温である場合には、その温度が十分に下がるまでオイルによる冷却を継続させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１の場合に比して、更に効率的に電動機１６を冷却することができる。
【００８４】
また、本実施形態のシステムにおいては、オイルポンプ５０が、内燃機関２０のオイルポンプと独立に設けられているため、電動駆動過給機１０へのオイル供給量を、内燃機関２０の運転状態に制限されることなく自由に制御することができる。オイルポンプ５０が内燃機関２０のオイルポンプで構成される場合は、例えば、内燃機関２０の低温始動時において、電動駆動過給機１０に対するオイル供給量が十分に確保できない事態が生じ得る。
【００８５】
本実施形態のシステムでは、このような状況下でも、オイルポンプ５０（電動）の負荷を高めることにより、電動駆動過給機１０に対するオイル供給量を十分に確保することができる。この点、本実施形態のシステムは、実施の形態１のシステムに比して更に確実に電動駆動過給機１０の回転軸７２の損傷を防ぐことができる、という特性を有している。
【００８６】
尚、上述した実施の形態２においては、オイルポンプ５０が前記第７の発明における「電動冷却液ポンプ」に、モータステータ温度センサ６８が前記第７の発明における「温度検知手段」に、それぞれ相当している。また、ECU６０が、ステップ１３８の処理を実行することにより前記第７の発明における「停止後冷却指令手段」が実現されている。
【００８７】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
次に、再び図１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態２のシステムと同様に、内燃機関２０のオイルポンプとは独立したオイルポンプ５０を有している。更に、本実施形態では、オイルドレーン部１０９に連通するオイルタンクも、内燃機関２０のオイルタンクとは別に設けられている。より具体的には、本実施形態のシステムでは、内燃機関２０の内部にオイルを循環させるために系と、電動駆動過給機１０の内部にオイルを循環させるための系とが、互いに独立した系として設けられている。
【００８８】
［実施の形態３の特徴]
本実施形態のシステムでは、内燃機関２０のオイル循環系と、電動駆動過給機１０のオイル循環系とが互いに独立しているため、それら２つの循環系において、異なるオイルを用いることができる。例えば、内燃機関２０のオイル循環系には低粘度（例えば５Ｗ）のオイルを用い、電動駆動過給機１０のオイル循環系には高粘度（例えば１０Ｗ）のオイルを用いることができる。
【００８９】
内燃機関２０の内部に形成される摺動部に比して、電動駆動過給機１０の回転軸７２周辺に形成される摺動部では、より高速での摺動が生ずる。このため、内燃機関２０の摺動部に比して、電動駆動過給機１０の摺動部は、オイルの油膜が形成し難い環境にある。従って、電動駆動過給機１０での使用に耐えるオイルは、内燃機関２０単体での使用に耐えるオイルに比して、より粘度の高いものとなる。
【００９０】
上記の理由から、内燃機関２０のオイル循環系と電動駆動過給機１０のオイル循環系とが独立していない場合には、電動駆動過給機１０での使用に耐える高粘度オイルを内燃機関２０にも供給することが必要となる。摺動部における抵抗は、そこに供給されるオイルの粘度が高いほど大きくなる。従って、電動駆動過給機１０での使用に耐える高粘度オイルの供給を受ける内燃機関２０は、その高粘度オイルのために燃費特性を悪化させていることになる。
【００９１】
本実施形態のシステムでは、内燃機関２０には低粘度のオイルを循環させ、かつ、電動駆動過給機１０には高粘度のオイルを循環させることができる。つまり、本実施形態のシステムによれば、内燃機関２０には、内燃機関２０の摺動部が要求する粘度のオイルを供給し、かつ、電動駆動過給機１０には、電動駆動過給機１０の摺動部が要求する粘度のオイルを供給することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関２０及び電動駆動過給機１０の双方に同じ粘度のオイルを供給せざるを得ないシステムに比して、何らの不都合を伴うことなく、内燃機関２０の燃費特性を高めることができる。
【００９２】
また、過給機（ターボチャージャ）のオイルドレーンは、通常、自由落下に頼ったものである。他方、近年は、内燃機関２０の低重心化の要求が強く、過給機の搭載位置を下げることが要求されている。電動駆動過給機１０のオイルドレーン部１０９から流出するオイルを、内燃機関２０のオイルタンクで回収しようとした場合、十分なドレーン性能を確保したまま電動駆動過給機１０の搭載位置を要求通りに下げることが困難な事態が生じ得る。
【００９３】
これに対して、本実施形態のシステムでは、電動駆動過給機１０から排出されるオイルを回収するタンクの搭載位置に関して、高い自由度が確保されている。このため、このシステムによれば、電動駆動過給機１０と内燃機関２０とがオイルタンクを共用しているシステムに比して、電動駆動過給機１０の搭載位置を下げる要求と、電動駆動過給機１０のオイルドレーン性能を十分に確保する要求との両立が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１の全体構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す電動駆動過給機の内部構造を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】冷却判定温度TBと許容上限温度TAとの関係を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１０  電動駆動過給機
１２  コンプレッサ
１４  タービン
１６  電動機
２０  内燃機関
４８  オイル制御弁
５０  オイルポンプ
６０  ECU(Electric Control Unit)
６８  モータステータ温度センサ
７０  ハウジング
７２  回転軸
８０  回転子
８２，８４  軸受け
９４  固定子
９６  間隙
９８  コイル
１０２，１０４  軸受け連通経路
１０６  間隙冷却用経路
１０８  噴射孔
【図１】
2008115731.tif 000003
【図２】
2008115731.tif 000004
【図３】
2008115731.tif 000005
【図４】
2008115731.tif 000006
【図５】
2008115731.tif 000007