(57)【要約】【課題】レイアウトの制約を受けずに、過渡応答性に最も有利な場所に過給機を配置できる過給システムとすることを目的とする。【解決手段】吸気通路の一部が分岐し、一方の通路１にターボ過給機４、他方の通路２に電動過給機６を配置し、前記ターボ過給機４の下流かつ合流部２５の上流に位置して、前記電動過給機６の作動時に少なくとも一定時間閉じる開閉弁１４を設ける。【選択図】        図１
2004278430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路の一部が分岐し、
一方の通路にターボ過給機、他方の通路に電動過給機を配置し、
前記ターボ過給機の下流かつ合流部の上流に位置して、前記電動過給機の作動時に少なくとも一定時間閉じる開閉弁を設けたことを特徴とする内燃機関の過給装置。
【請求項２】
前記電動過給機より上流、もしくは下流かつ合流部上流の吸気通路に遮断弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給装置。
【請求項３】
前記合流して一つになった吸気通路中にインタークーラを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の過給装置。
【請求項４】
前記ターボ過給機下流、かつ前記開閉弁上流にインタークーラを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の過給装置。
【請求項５】
前記開閉弁は、前記電動過給機の作動に伴って全閉となり、その後前記ターボ過給機の過給圧上昇に応じて所定開度になるまで開度を増し、所定開度に達したときに開度を全開にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の過給装置。
【請求項６】
前記開閉弁は、前記ターボ過給機の過給圧上昇に応じて全開になるまで徐々に開度を増すことを特徴とする請求項５のいずれか一つに記載の内燃機関の過給装置。
【請求項７】
内燃機関の吸気通路の一部が分岐し、
一方の通路にターボ過給機、他方の通路に電動過給機を配置し、
前記電動過給機の作動時には前記ターボ過給機下流の吸気通路と合流部の連通を少なくとも一定時間遮断して前記開閉弁と同様の機能をはたし、
前記ターボ過給機の過給圧が上昇したときには前記電動過給機下流の吸気通路と合流部の連通を少なくとも一定時間遮断する三方弁を合流部に設けたことを特徴とする内燃機関の過給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給システムに関し、特に電動機により駆動する過給機を有する過給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン吸気通路中に、エンジンの排気ガスによって駆動される大型のターボチャージャーと、エンジンの排気ガスと電動機によって駆動される小型のターボチャージャーとを設け、前記大型および小型ターボチャージャーのコンプレッサーの下流で合流する吸気通路の合流部より下流にインタークーラを設け、吸気および排気通路に流路を切り換えるための切り換え弁を設けて、これを制御することによってエンジン回転数が低速回転域の時は小型ターボチャージャーを作動させると同時に発電・電動機を電動機運転させてブースト圧を高め、エンジン回転数が低速回転域を超えると小型ターボチャージャーを停止して大型ターボチャージャーを作動させ、かつ小型ターボチャージャーを電動機運転してブースト圧の降下を抑える過給システムが特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２０７５２２号公報
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の過給システムでは、電動機付きのターボチャージャーもエンジンの排気ガスを利用して駆動するので、排気通路の近くに配置しなければならないというレイアウトの制約があった。したがって、必ずしも過給の過渡応答性に最も有利な場所に配置できるとは限らなかった。
【０００５】
そこで本発明では、レイアウトの制約を受けずに、過渡応答性に最も有利な場所に過給機を配置できる過給システムとすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の過給装置は、吸気通路の一部が分岐し、一方の通路にターボ過給機、他方の通路に電動過給機を配置し、前記ターボ過給機の下流かつ合流部の上流に位置して、前記電動過給機の作動時に少なくとも一定時間閉じる開閉弁を設ける。
【０００７】
【作用・効果】
本発明によれば、電動過給機の作動時に開閉弁を閉じるので、過給気のターボ過給機側への逆流を防ぎ、加速初期から応答性のよい過給が行える。また、電動過給機の駆動にエンジンの排気ガスを利用しないので、電動過給機のレイアウトの制約が少なくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
第１実施形態の過給システムを図１に示す。
【００１０】
エンジン１１の排気ガスによって駆動するターボ過給機４と、電動機７によって駆動する電動過給機６が、吸気系のエアフローメータ１８とスロットルバルブ９の間に並列に配置される。つまりエアフローメータ１８下流の吸気通路が吸気管１、吸気管２に分岐して、吸気管１にはターボ過給機４、吸気管２には電動過給機６が介装され、ターボ過給機４と電動過給機６の下流の吸気通路は合流部２５で合流して合流管８となり、スロットルバルブ９を介して吸気マニホールド１０に連結される。ターボ過給機４の下流かつ合流管８の合流部２５より上流には、ターボ過給機４と合流管８の合流部２５との連通を遮断可能な開閉弁１４を、ターボ過給機４の下流かつ開閉弁１４の上流に圧力センサ１７を設ける。
【００１１】
開閉弁１４およびスロットルバルブ９の開度、圧力センサ１７およびエアフローメータ１８の検出値、電動機７の電流値、後述する方法で求める電動過給機６の回転速度等はコントロールユニット（ＥＣＭ）２１に入力される。
【００１２】
電動過給機６は、電動機７により駆動されるため、回転数がエンジン１１の回転数に依存せず、過給圧が高まるまでの時間がターボ過給機４よりも短い。また、駆動に排気ガスを使用しないので排気マニホールド１２との位置関係によるレイアウトの制約を受けることがなく、過渡応答性に優れた場所に配置することができる。
【００１３】
そこで、この特性を生かして、エンジン１１の低回転域や、過給に遅れが生じるいわゆるターボラグといったターボ過給機４が過給を行えない状況で、ターボ過給機４が過給を行えない間は電動過給機６を稼働させて過給を行う。また、電動過給機６の稼働・停止に関連付けて開閉弁１４の開閉を行い、吸気経路の切り換えを行う。前述した電動過給機６、開閉弁１４の制御はＥＣＭ２１が圧力センサ１７の検出値やスロットルチャンバー９の開度等に基づいて行う。
【００１４】
次に本システムの制御について図７のフローチャートを用いて説明する。
【００１５】
ステップＳ１００ではアクセル開度を読み込む。ステップＳ１０１ではステップＳ１００で求めたアクセル開度に応じてスロットルバルブ９を開く。
【００１６】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で定めたスロットル開度が、車両の加速要求を検出するために予め定めた所定値θＴＶＯ以上であるか否かの判定を行う。所定値θＴＶＯ以上、すなわち加速要求がある場合にはステップＳ１０３に進み、電動機７に電流を流す。所定値θＴＶＯより小さい、すなわち加速要求がない場合にはステップＳ１１１に進み、電動機７に電流を流さずに処理を終了する。
【００１７】
ステップＳ１０３で電動機７に電流を流したらステップＳ１０４に進み、電動機７の回転数Ｎが所定値ωＭＯＴ以上であるか否かの判定を行う。この判定は電動機７近傍に回転速度センサを設けて測定する方法、電流値と予め求めた電動機７の特性とから推定する方法等がある。また、所定値ωＭＯＴは電動機７の回転数Ｎと電動過給機６の過給圧との関係から予め定めておく。
【００１８】
なお、本実施形態において開閉弁１４は初期状態では開いており、電動機７の回転数Ｎが所定値ωＭＯＴよりも低い場合には、エンジン１１への空気供給量をできるだけ多くする為に、開閉弁１４は開いたままにしてターボ過給機４からの空気もエンジン１１へ供給する。
【００１９】
そして電動機７の回転数Ｎが所定値ωＭＯＴ以上、つまり電動過給機６の過給圧が高まったら、電動過給機６から開閉弁１４への空気の逆流防止の為に開閉弁１４を閉じる。
【００２０】
ステップＳ１０４で電動機７の回転数Ｎが所定値ωＭＯＴ以上と判定された場合には、ステップＳ１０５に進み、上記理由により開閉弁１４を閉じてステップＳ１０６に進む。所定値ωＭＯＴより低い場合は、ステップＳ１０２に戻る。
【００２１】
ステップＳ１０６ではターボ過給機４と開閉弁１４との間の吸気管２０の圧力が予め定めた所定値ＰＢＴＣ以上であるか否かの判定を行う。所定値ＰＢＴＣは、ターボ過給機４が破損しない程度の圧力で、予め実験などにより求める。
【００２２】
吸気管２０の圧力が所定値ＰＢＴＣ以上である場合にはステップＳ１０７に進みバイパス弁１４を一定の割合だけ開く。吸気管２０の圧力が所定値ＰＢＴＣより低い場合にはステップＳ１１３に進み、スロットル開度が所定値θＴＶＯ以上であるか否かの判定を行い、所定値θＴＶＯ以上であればステップＳ１０６の判定を再び行い、所定値θＴＶＯ以下であればステップＳ１１０に進み、電動過給機７を停止して処理を終了する。
【００２３】
ステップＳ１０７で開閉弁１４を一定開度開いたら、ステップＳ１０８でその開度が予め定めた所定値θＢＶ以上であるか否かの判定を行う。所定値θＢＶは、ターボ過給機６の過給圧、開閉弁１４の開度、および吸気管２０の圧力の関係からターボ過給機６が十分に過給を行える条件を調べて決定する。所定値θＢＶ以上である場合にはステップＳ１０９へ進み開閉弁１４を全開にし、所定値θＢＶより小さい場合にはステップＳ１１２に進み、スロットル開度が所定値θＴＶＯ以上であるか否かの判定を行い、所定値θＴＶＯ以上であればステップＳ１０６に戻り、所定値θＴＶＯ以下であればステップＳ１１０に進み、電動過給機６を停止して処理を終了する。
【００２４】
上記ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の制御について説明する。
【００２５】
ステップＳ１０５で開閉弁１４を閉じたので、ターボ過給機４を通過した空気の行き場がなくなり、ターボ過給機４と開閉弁１４との間の吸気管２０の圧力が上昇する。ここで、ターボ過給機４下流の吸気管の圧力が上昇しすぎるとターボ過給機４が破損するおそれがあるので、前述した所定値ＰＢＴＣを用いて判定を行う。ステップＳ１０６の判定で所定値ＰＢＴＣ以上であった場合には、吸気管２０の過度の圧力上昇を防止するために、ステップＳ１０７で開閉弁１４を開くのである。そして開閉弁１４の開度が予め定めた所定値θＢＶ以上になった場合には、ターボ過給機４が十分に過給を行える状態になったものと判定してステップＳ１０９で開閉弁１４を全開にするのである。
ステップＳ１０９で開閉弁１４を全開にしたらステップＳ１１０に進み、電動過給機６を停止する。これは、ターボ過給機４が十分に過給を行える状態になれば、ターボ過給機４の過給が立ち上がるまでの過給を担う目的で配置した電動過給機６を駆動しておく必要がなくなるからである。なお、ステップＳ１０８で所定値θＢＶとの比較を行わずに、開閉弁１４が全開になるまでステップＳ１０６〜Ｓ１０８、Ｓ１１２を繰り返してもよい。
【００２６】
上記の制御を図８のタイムチャートに示す。
【００２７】
ｔ０でアクセル開度が大きくすると、それに伴ってスロットル開度も大きくなる。そしてｔ１でスロットル開度が加速要求判定用の所定値θＴＶＯに達したら、電動機７に電流を流し、電動機７は回転を始める。ｔ２で電動機７の回転数Ｎが所定値ωＭＯＴに達したら開閉弁１４を閉じる。開閉弁１４を閉じると吸気管２０の圧力は上昇し始める。そしてｔ３で吸気管２０の圧力が所定値ＰＢＴＣに達したら開閉弁１４を開き、その開度を徐々に増加させる。ｔ４で開閉弁１４の開度が所定値θＢＶに達したら開閉弁１４を全開にし、電動機７を停止する。
【００２８】
本実施形態では、ターボ過給機４の過給が立ち上がるまでの過給を補う電動過給機６がエンジンの排気ガスを使用しないので、レイアウトの制約を受けない。
【００２９】
また、電動過給機６による過給の初期段階では開閉弁１４を閉じるので、電動過給機６によって圧送される過給気がターボ過給機４側へ逆流することを防止でき、加速初期から応答性のよい過給が行える。
【００３０】
したがってｔ０〜ｔ４をできるだけ短くできる位置に電動過給機６を配置して、過渡応答性に優れた過給システムにすることが可能になる。
【００３１】
なお、上記制御において、開閉弁１４に開閉信号が入力されてから開閉動作終了までには一定の遅れ時間Ｔが生じる。この遅れ時間Ｔの間にも電動機７の回転数Ｎは上昇し続けるので、開閉弁１４が全閉になった時点では所定値ωＭＯＴよりも高回転になっている。したがって開閉弁１４が全閉になる直前には吸気管２０で空気の逆流が発生する。そして、開閉弁１４が全閉になった瞬間には、逆流していた空気が堰き止められてエンジン１１にすべて供給されるので、供給される空気量が急激に増加したエンジン１１は急激なトルク変動を生じる。
【００３２】
そこで、前記トルク変動を防止する為には開閉弁１４が全閉になったときに電動機７の回転数が所定値ωＭＯＴになっていればよい。そこで本実施形態では遅れ時間Ｔを考慮して、電動機７の回転数が所定値ωＭＯＴになるよりも時間Ｔだけ前の時点での回転数を所定値Ｂ２として、所定値Ｂ２になったときに開閉弁１４に指令信号を送る。
【００３３】
ステップＳ１０４で行う、上記遅れ時間Ｔを考慮した所定値Ｂ２を用いた判定のフローを図９に示す。
【００３４】
ステップＳ２００で、エンジン吸入空気量Ｑａから前述した電動過給機６の目標回転速度ＮＴを求める。
【００３５】
ステップＳ２０１では、後述するフローに従って遅れ時間Ｔ経過後の予測回転速度ＮＦを求めてステップＳ２０２に進む。
【００３６】
ステップＳ２０１でＥＣＭ２１がおこなう制御を図１０に示したフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
ステップＳ３０１では、電動過給機６の近傍に設けた回転センサによって検出した、現在の電動機７の回転速度Ｎを読み込む。
【００３８】
ステップＳ３０２では、前記回転センサの検出値から実際の電動機７の回転上昇速度ΔＮを読み込む。
【００３９】
ステップＳ３０３では、電動機７の電流値Ｉ、電圧値Ｖを読み込む。
【００４０】
ステップＳ３０４では、図１２に示す回転上昇予測値のテーブルを検索して、遅れ時間Ｔの間に上昇する回転速度ΔＮＭＡＰを求める。図１２のテーブルは、回転速度Ｎが高くなるほど回転上昇予測値が小さくなっている。これは、図１１に示した一般的な電動機の特性図からわかるように、電動機は回転速度が高くなるほどトルクが低下する特性を持つので、回転速度が高くなるほど一定時間に上昇する回転数が少なくなるからである。
【００４１】
ステップＳ３０５では、電動機７の回転上昇速度が電動機７にかかる負荷の変化や経時劣化等によって変化することを考慮して、回転上昇実速度ΔＮを逐次検出し、この検出値から回転上昇予測値ΔＮＭＡＰの補正を行い、ΔＮ１とする。
【００４２】
ステップＳ３０６では、電動機７の回転上昇速度が電流値Ｉにより変化することを考慮して、検出した電流値Ｉを用いてステップＳ３０５で求めた回転上昇予測値ΔＮ１を補正してΔＮ２とする。
【００４３】
ステップＳ３０７では電動機７の回転上昇速度が電圧値Ｖにより変化することを考慮して、検出した電圧値Ｖを用いてステップＳ３０６で求めた回転上昇予測値ΔＮ２を補正してΔＮ３とする。
【００４４】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０１で読み込んだ電動機７の回転速度Ｎに、上記で求めた回転上昇速度ΔＮ３と遅れ時間Ｔを積算して求めた上昇予測値ΔＮＥを加えて遅れ時間Ｔ後の予測回転速度ＮＦを求める。
【００４５】
以上のように予測回転速度ＮＦを求め、図９のステップＳ２０２へと進む。
【００４６】
なお、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７において補正を行っているが、必ずしもすべての補正を行う必要はなく、いずれか１つのみ、もしくは２つでもかまわない。
【００４７】
ステップＳ２０２では上記予測回転速度ＮＦが所定値Ｂ以上であるか否かの判定を行い、予測回転速度ＮＦが所定値ωＭＯＴと一致もしくはそれ以上であった場合は図７のステップＳ１０５に進み、開閉弁１４を閉じる。これにより、バイパス弁１４が全閉状態になったときに電動機７の回転数Ｎは規定値Ｂになる。予測回転速度ＮＦが所定値ωＭＯＴより低い場合は開閉弁１４を開いたまま、図７のステップＳ１００に戻る。
【００４８】
図７のステップＳ１０６での判定も、ステップＳ１０４での判定と同様に遅れ時間Ｔの間の圧力上昇分を考慮した予測圧力を演算して、この予測圧力に基づいて開閉弁１４の開閉信号を発信すればよい。
【００４９】
図７のステップＳ１０７での判定は、開閉信号入力から開閉動作終了までの時間Ｔと、その間に上昇する吸気管２０の圧力を考慮して所定値Ｄ２を設定すればよい。
【００５０】
上記のフローに従って遅れ時間Ｔを考慮して制御を行なった場合の開閉弁１４の制御を図８のタイムチャートに示す。
【００５１】
電動機７はｔ１で駆動を開始して回転速度Ｎが上昇し、それに伴って予測回転速度ＮＦも上昇する。そしてｔ＝ｔ２１のときに予測回転速度ＮＦが所定値Ｂ２に達すると、ＥＣＭ２１は開閉弁１４に閉弁指令を出す。
【００５２】
閉弁指令を受けた開閉弁１４は閉弁動作を開始するが、全閉状態になるのはｔ＝ｔ２である。このｔ２１からｔ２までの時間が遅れ時間Ｔである。遅れ時間Ｔの間も電動機７の回転速度は上昇し続けて、ｔ＝ｔ２の時点で所定値ωＭＯＴになっている。
【００５３】
開閉弁１４を閉じた後、予測圧力が所定値ＰＢＴＣに達したｔ３１で開閉弁１４を開き始めるので、圧力が所定値ＰＢＴＣになった時に開閉弁１４は一定の開度になっており、圧力上昇速度を抑制できる。また、開閉弁１４の開度が所定値Ｄ２になったときに全開にする為の動作が始まるので、ｔ４の時点で開閉弁１４は全開になる。
【００５４】
上記のように開閉弁１４の遅れ時間Ｔを考慮すると、開閉弁１４が閉弁指令を受けてから全閉状態になるまでの遅れ時間Ｔの間に電動機７の回転速度が上昇することを考慮して予測回転速度ＮＦを設定し、この予測回転速度ＮＦが所定値Ｂ２になった時点で閉弁指令を出すので、電動機７が所定値ωＭＯＴになったときに、同時に開閉弁１４が全閉状態となり、閉弁時のトルク変動を防止することができる。
【００５５】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、逐次検出した回転上昇実速度ΔＮに基づいて補正しているので、電動機７にかかる負荷の変化や経時劣化等によって回転上昇速度が変化しても、正確な予測回転速度ＮＦを求めることができる。
【００５６】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、電動機７の電流値Ｉ、電圧値Ｖに基づいて補正しているので、運転状態、発電状態およびバッテリ容量等が変化しても正確な予測回転速度ＮＦを求めることができる。
【００５７】
また、開閉弁１４が故障して閉弁状態のまま（閉固着）になると、吸気管２０の圧力が過剰に上昇し、ターボ過給機４が破損してしまう。開閉弁１４が閉固着すると、以下の症状が生じるので、本実施形態では以下のように閉固着判定をしている。
【００５８】
第１に、吸気管２０の圧力が過剰に上昇する。これは、開閉弁１４が閉固着した場合には、吸気管２０の圧力が前述した所定値ＰＢＴＣに達しても開弁しないので、ターボ過給機４から圧送された空気の行き場がなくなるからである。
【００５９】
このことは、吸気管２０に設けた圧力センサ１７の値をＥＣＭ２１に読み込んで、ターボ過給機４の個体差等を考慮しても開閉弁１４が開いている場合には起こりえない圧力として予め設定しておいた所定値Ｐと比較することによって判定可能である。これを第１の故障判定手段とする。
【００６０】
第２として、電動過給機６が非回転時、または回転後一定時間経過後に、スロットルバルブ９の開度とエンジン１１の回転数から求まる吸入空気量が、エアフローメータ１８を通過した空気量よりも少なくなる。
【００６１】
これは、電動過給機６および開閉弁１４によって吸気通路が遮断されるからである。
【００６２】
このことは、エアフローメータ１８を通過した空気量Ｑ、スロットルバルブ９の開度およびエンジン回転数をＥＣＭ２１に読み込んで計算し、その結果を比較することによって判定可能である。これを第２の故障判定とする。
【００６３】
第３として、開閉弁１４の開閉状態を検出可能な開閉センサを設け、この開閉センサ信号から判定する。開閉弁１４が閉固着すると、開閉弁１４に開弁信号が出ているにもかかわらず、開閉センサからの検出信号は閉状態を示す。この信号をＥＣＭ２１に読み込むことで判定可能である。これを第３の故障判定とする。
【００６４】
ＥＣＭ２１で実行されるこれらの制御動作について、以下のフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
図１３に、加速終了直後以外で電動過給機６が稼働していない状態（以下、定常状態とする）で開閉弁１４の閉固着を検出する場合の制御フローチャートを示す。
【００６６】
ステップＳ４００で定常状態か否かの判定を行い、定常状態であればステップＳ４０１へ、定常状態でなければそのまま終了する。
【００６７】
定常状態の検出は、電動機７の近傍に回転速度センサを設けて電動機７の回転を検出する方法や、電動機７に流れる電流値を読み込んで検出する方法等が考えられる。前記のいずれかの方法で検出した信号をＥＣＭ２１に読み込んで判定を行う。
【００６８】
ステップＳ４０１では、第１の故障判定が成立するか否かの判定を行う。
【００６９】
第１の故障判定が成立すればステップＳ４０４に進み、エンジン１１を停止する。第１の故障判定が成立しなければ、ステップＳ４０２に進む。
【００７０】
ステップＳ４０２では第２の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第２の故障判定が成立すれば、ステップＳ４０４に進み、エンジン１１を停止する。第２の故障判定が成立しなければステップＳ４０３に進む。
【００７１】
ステップＳ４０３では第３の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第３の故障判定が成立すれば、ステップＳ４０４に進み、エンジン１１を停止する。第３の故障判定が成立しなければそのまま終了する。
【００７２】
なお、上記の故障判定フローにおいて第１〜３の故障判定を行う順序は上記に限らず、自由に変更可能である。
【００７３】
図１４に加速終了直後であって電動過給機６が稼働していない状態での開閉弁１４の閉固着を検出する場合の制御フローチャートを示す。
【００７４】
ステップＳ５００では電動機７もしくは図示しない回転速度センサからの信号に基づいてＥＣＭ２１で現在過給停止直後か否かの判定を行う。
【００７５】
過給停止直後でなければそのまま終了する。過給停止直後であれば、ステップＳ５０１に進む。
【００７６】
ステップＳ５０１では第１の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第１の故障判定が成立すればステップＳ５０５に進み、エンジン１１を停止する。第１の故障判定が成立しなければステップＳ５０２に進む。
【００７７】
ステップＳ５０２では第２の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第２の故障判定が成立すれば、ステップＳ５０５に進み、エンジン１１を停止する。故障判定手段２が成立しなければステップＳ５０３に進む。
【００７８】
ステップＳ５０３では第３の故障判定が成立するか否かの判定を行う。第３の故障判定が成立すれば、ステップＳ５０５に進み、エンジン１１を停止する。第３の故障判定が成立しなければステップＳ５０４に進む。
【００７９】
ステップＳ５０４では過給停止から一定時間経過したか否かの判定を行い、経過していれば終了し、経過していなければステップＳ５０１に戻り、一定時間経過するまで上記故障判定手段１〜３を繰り返す。
【００８０】
上記の故障判定制御により、本実施形態では、開閉弁１４が故障して閉固着した場合にもターボ過給機４を破損することがない。
【００８１】
なお、上記の３つの故障判定を行う順序は必ずしもフローチャートに記載した順序である必要はなく、また、３つの判定をすべて行う必要はなく、いずれか１つもしくは２つでもかまわない。
【００８２】
以上により、本実施形態では以下のような効果が得られる。
【００８３】
ターボ過給機４による過給が行えるようになるまでの間、電動機７によって駆動する電動過給機６を駆動させて過給を行うので、加速要求を検出してから過給開始までのタイムラグ、いわゆるターボラグを解消できる。また、これによりターボ過給機４を大型化することも可能となる。
【００８４】
電動過給機６による過給開始時に開閉弁１４を閉じるので、過給気のターボ過給機４側への逆流を防止でき、加速初期から応答性のよい過給を行うことができる。
【００８５】
電動過給機６は駆動にエンジンの排気ガスを使用しないので、レイアウト（排気管との位置関係）の制約を受けない。これにより、図８のタイムチャートに示したｔ０〜ｔ４をできるだけ短くできる位置に電動過給機６を配置することが可能であり、過渡応答性に優れた過給システムにすることが可能になる。
【００８６】
開閉弁１４に開閉信号が入力されてから開閉動作完了までの時間（遅れ時間）Ｔ、および遅れ時間Ｔの間に上昇する電動機７の回転上昇予測値を考慮して開閉指令を入力するので、開閉弁１４が入力信号に応じた動作を終了したときに電動機７の回転数が目標回転数となる。これにより開閉弁１４の開閉動作に伴うトルク変動を防止することができる。
【００８７】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、逐次検出した回転上昇実速度ΔＮに基づいて補正しているので、電動機７にかかる負荷の変化や経時劣化等によって回転上昇速度が変化しても、正確な予測回転速度ＮＦを求めることができる。
【００８８】
回転上昇予測値テーブルから検索した回転上昇予測値を、電動機７の電流値Ｉ、電圧値Ｖに基づいて補正しているので、運転状態、発電状態およびバッテリ容量等が変化しても正確な予測回転速度ＮＦを求めることができる。
【００８９】
３つの故障判定手段を用いて開閉弁１４の閉固着判定を行い、閉固着を検出した場合にはエンジン１１を停止するので、開閉弁１４が故障して閉固着してもターボ過給機４を破損することがない。
【００９０】
第２実施形態について図２を用いて説明する。
【００９１】
本実施形態は、第１実施形態の電動過給機６の上流の吸気管２に遮蔽弁１５を、合流管８にインタークーラ１６を追加したものである。
【００９２】
開閉弁１４、電動過給機６の制御方法は第１実施形態と同様である。
【００９３】
遮蔽弁１５の制御はＥＣＭ２１が行い、電動過給機６が駆動している時は開、停止しているときは閉とする。すなわち、図７のステップＳ１０３で電動機７に電流を流すとともに遮蔽板１５を開き、ステップＳ１１０で電動機７を停止するとともに遮蔽板１５を閉じる。これにより、電動過給機６が停止している間は吸気管２の連通が遮断される。
【００９４】
以上により本実施形態では、電動過給機６停止時に、合流管８から吸気管２へ空気が逆流することを防止できるので、第１実施形態のように電動過給機６がルーツ式に限定されることなく、遠心式過給機のように、停止時にも空気が通過するものも使用可能となる。
【００９５】
インタークーラ１６を合流管８に設けたので、電動過給機６およびターボ過給機４の双方の過給空気を一つのインタークーラ１６で冷却することが可能である。
【００９６】
なお、図３に示すように遮蔽弁１５を電動過給機６の下流かつ合流管８の上流に設けても同様の効果を得られる。
【００９７】
第３実施形態について図４を用いて説明する。
【００９８】
本実施形態は、第２実施形態の構成において、インタークーラ１６を合流管８ではなくバイパス弁１４の上流に配置したものである。開閉弁１４、遮蔽弁１５、電動過給機６の制御は第２実施形態と同様である。
【００９９】
これにより、電動過給機６からエンジン１１までの間にあるのはスロットルバルブ９のみとなり、インタークーラ１６による圧損がなくなる。また、前述したように電動過給機６は駆動に排気ガスを利用しないので、レイアウトは自由である。よって、第１実施形態と同様に、電動過給機６とエンジン１１との間の配管を短くすることによって加速の過渡応答性を向上できる。
【０１００】
また、ターボ過給機４の下流にインタークーラ１６を設けたので、ターボ過給機４で圧縮されて高温になった空気は冷却されて酸素密度が上昇する。これにより、ターボ過給機４による過給時には酸素密度の高い空気がエンジン１１に供給されて、高トルクが得られる。
【０１０１】
すなわち、加速の初期段階は電動過給機６によって応答性良く加速し、ターボ過給機４による過給に切換わった後は、冷却された空気を燃焼させて効率よくトルクを発生させることが可能となる。
【０１０２】
以上により、第１、第２実施形態と同様に、ターボ過給機４が過給を行えない領域では電動過給機６を駆動して過給を行うので、ターボ過給機４のターボラグを解消でき、ターボ過給機４を大型化することも可能となる。
【０１０３】
また、第２実施形態と同様に遮蔽弁１５を設けたので、電動過給機６停止時に合流部８から吸気管２へ空気が逆流することを防止できるので、電動過給機６としてルーツ式以外のもの、例えば遠心式過給機も使用可能となる。
【０１０４】
インタークーラ１６を電動過給機６の下流ではなく開閉弁１４の上流に設けたので、加速の過渡応答性を向上させ、かつターボ過給機４により圧縮されて高温になった空気の冷却をすることが可能となる。
【０１０５】
第４実施形態について図５を用いて説明する。
【０１０６】
本実施形態では、スロットルバルブ９をインタークーラ１６の下流かつ合流管８との合流部２０より上流、すなわち第３実施形態における開閉弁１４の位置に設けて、第３実施形態におけるスロットルバルブ９と開閉弁１４の機能を兼用させる。その他の構成は第３実施形態と同じである。ただし、スロットルバルブ９の制御方法は、後述するように第３実施形態と異なり、加速要求検出時には、アクセルの踏み込み量と比例しない。そこで、後述するように加速要求検出はアクセル開度によって判定する。
【０１０７】
上記構成により、合流管８に吸気抵抗となる物がなくなり、第３実施形態のように合流管８にスロットルバルブ９のみが配置された場合に比べても、さらに吸気抵抗が低減する。よって、電動過給機６の駆動を開始した時の過渡応答性をさらに向上できる。
【０１０８】
ここで、本実施形態におけるスロットルバルブ９の制御について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
【０１０９】
ステップＳ６００ではアクセル開度を読み込み、ステップＳ６０１に進む。
【０１１０】
ステップＳ６０１ではステップＳ６００で読み込んだアクセル開度に応じてスロットル９を開き、ステップＳ６０２に進む。
【０１１１】
ステップＳ６０２ではアクセル開度が所定値θＡＰＯ以上か否かを判定し、所定値θＡＰＯ以上であれば車両が加速要求をしていると判定してステップＳ６０３に進み電動機７に電流を流し、かつ遮蔽弁１５を開いてステップＳ６０４に進む。アクセル開度が所定値θＡＰＯよりも小さい場合には、車両は加速要求をしていないと判定して、ステップＳ６１１に進み電動機７を動かさずに処理を終了する。
【０１１２】
ステップＳ６０４では電動機７の回転数が所定値ωＭＯＴ以上であるか否かの判定を行う。所定値ωＭＯＴ以上であればステップＳ６０５に進み、スロットルバルブ９を全閉にし、ステップＳ６０６に進む。これは、電動機７によって過給された空気がスロットルバルブ９を逆流するのを防止するためである。所定値ωＭＯＴよりも小さい場合には、ステップＳ６０２に戻る。
【０１１３】
ステップＳ６０６では、インタークーラ１６の下流かつスロットルバルブ９の上流に設けた圧力センサ１７によって検出した圧力が所定値ＰＢＴＣ以上であるか否かの判定を行う。
【０１１４】
所定値ＰＢＴＣ以上である場合はステップＳ６０７に進み、スロットルバルブ９を所定量だけ開く。前記所定量は、ターボ過給機４が破損しない程度にターボ過給機４下流の吸気通路２０の圧力を下げることが可能な開度とする。これにより電動過給機６による過給の過渡応答性を悪化させず、かつターボ過給機４の破損を防止することが可能となる。所定値ＰＢＴＣより小さければ、ステップＳ６１３に進み、アクセル開度所定値θＡＰＯ以上であるか否かの判定を行う。θＡＰＯ以上であればステップＳ６０５に戻り、θＡＰＯ以下であれば加速要求がなくなったということであるからステップＳ６１０に進み、電動過給機６を停止する。
【０１１５】
ステップＳ６０７でスロットルバルブ９を所定量開いたら、ステップＳ６０８に進み、現在のスロットルバルブ９の開度が所定値θＴＶＯ２以上であるか否かの判定を行う。ここで、θＴＶＯ２は第１実施形態の開閉弁１４の所定開度θＢＶに相当するものである。
【０１１６】
所定値θＴＶＯ２以上であればステップＳ６０９に進み、スロットルバルブ９を全開にして、ステップＳ６１０に進み電動過給機６を停止する。所定値θＴＶＯだけ開いても吸気管２０の圧力が所定値ＰＢＴＣ以上であるならば、ターボ過給機４は十分に過給を行っていると判断できるからである。
【０１１７】
ステップＳ６０８で所定値θＴＶＯより小さければステップＳ６１２に進み、アクセル開度が所定値θＡＰＯ以上か否かの判定を行う。アクセル開度がθＡＰＯ以上であればステップＳ６０６に戻り、θＡＰＯ以下であればステップＳ６１０に進み、電動過給機６を停止する。
【０１１８】
ステップＳ６１０で電動過給機６を停止した後は、通常のスロットルバルブと同様にアクセル開度に応じたスロットル開度に制御する。
【０１１９】
以上により、本実施形態ではスロットルバルブ９を開閉弁１４としても兼用するので、部品点数が削減され、コストの低減を図れる。
【０１２０】
電動過給機６とエンジン１１の間に吸気抵抗となる物がないので、電動過給機６による過給の過渡応答性が向上する。
【０１２１】
第５実施形態について図６を用いて説明する。
【０１２２】
本実施形態の構成は、第２実施形態と基本的に同様であるが、遮蔽弁１５と開閉弁１４の機能を三方弁４０一つで兼用し、これを電動過給機６の下流の吸気通路とターボ過給機４下流の吸気通路との合流点３０に設けた点が異なる。これにより、本実施形態では部品点数が削減されるのでコストダウンを図れる。
【０１２３】
また、電動過給機６停止時には三方弁４は全開となり、電動過給機６下流の吸気通路４１と合流管８との連通を遮断するので、電動過給機６が遠心式であっても、電動過給機６から吸気管２へ空気が逆流することはない。
【０１２４】
三方弁４０の制御方法は、第２実施形態の開閉弁１４の制御方法と同じで、制御フローチャートも第２実施形態と同じである。
【０１２５】
以上により、本実施形態では吸気経路の切り替えを三方弁４０ひとつで行うので、コスト低減を図れる。
【０１２６】
使用する部品点数が少ないので、各パーツのレイアウトの制限も少ない。
【０１２７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のシステム構成を表す図である。
【図２】第２実施形態のシステム構成を表す図である。
【図３】第２実施形態のその他のシステム構成を表す図である。
【図４】第３実施形態のシステム構成を表す図である。
【図５】第４実施形態のシステム構成を表す図である。
【図６】第５実施形態のシステム構成を表す図である。
【図７】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図８】第１実施形態の制御のタイムチャートである。
【図９】電動過給機の予測回転数を用いた制御のフローチャートである。
【図１０】電動過給機の予測回転数の演算方法のフローチャートである。
【図１１】電動機の特性図である。
【図１２】電動機の回転上昇予測値テーブルである。
【図１３】加速終了直後以外で電動過給機が稼働していない状態での開閉弁の故障判定用フローチャートである。
【図１４】加速終了直後であって電動過給機が稼働していない状態での開閉弁の故障判定用フローチャートである。
【図１５】第４実施形態の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１  吸気管
２  吸気管
３  コンプレッサー
４  ターボ過給機
５  タービン
６  コンプレッサー
７  電動機
８  合流管
９  スロットルバルブ
１０  吸気マニホールド
１１  エンジン
１２  排気マニホールド
１３  排気管
１４  開閉弁
１５  遮蔽弁
１６  インタークーラ
１７  圧力センサ
１８  エアフローメータ
２０  吸気管
２１  コントロールユニット
４０  三方弁
４１  電動過給機下流吸気管
【図１】
2004278430.tif 000003
【図２】
2004278430.tif 000004
【図３】
2004278430.tif 000005
【図４】
2004278430.tif 000006
【図５】
2004278430.tif 000007
【図６】
2004278430.tif 000008
【図７】
2004278430.tif 000009
【図８】
2004278430.tif 000010
【図９】
2004278430.tif 000011
【図１０】
2004278430.tif 000012
【図１１】
2004278430.tif 000013
【図１２】
2004278430.tif 000014
【図１３】
2004278430.tif 000015
【図１４】
2004278430.tif 000016
【図１５】
2004278430.tif 000017