(57)【要約】【課題】コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを抑制する。【解決手段】コンプレッサ出口圧力制御装置２００（バルブ開閉制御部７１）は、コンプレッサ５１の出口における空気圧を制御するものであって、機能的に、コンプレッサ５１の出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧Ｐ３を認識する出口圧認識部７１２と、コンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であるか否かを判定する負圧判定部７１３と、負圧判定部７１３によってコンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であると判定された場合に、バイパスバルブ１４を開状態とする指示部７１４と、を備える。【選択図】図４
2012067614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ、及び、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンを有する過給機と、前記コンプレッサの上流側の吸気通路と前記コンプレッサの出口の吸気通路とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、を備え、前記コンプレッサの出口における空気圧を制御するコンプレッサ出口圧力制御装置であって、
前記コンプレッサの出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧を認識する出口圧認識手段と、
前記コンプレッサ出口圧が負圧であるか否かを判定する負圧判定手段と、
前記負圧判定手段によって前記コンプレッサ出口圧が負圧であると判定された場合に、前記バイパスバルブを開状態とするバルブ開閉手段と、を備えることを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であるか否かを判定する車両状態判定手段を備え、
前記負圧判定手段は、前記車両状態判定手段によって、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であると判定された場合に限って、前記コンプレッサ出口圧が負圧であるか否かを判定することを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記バルブ開閉手段は、前記車両状態判定手段によって、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれの状態でもないと判定された場合に、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するべく前記バイパスバルブを開閉制御することを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記コンプレッサ出口圧を検出する出口圧力センサを備え、
前記出口圧認識手段は、前記出口圧力センサからの出力信号に基づいて前記コンプレッサ出口圧を認識することを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開度センサと、
前記内燃機関の吸気マニホールドの空気圧である吸気マニホールド圧を検出する吸気マニホールド圧力センサと、
前記コンプレッサの上流側における空気流量を検出する流量センサと、を備え、
前記出口圧認識手段は、前記スロットル開度、前記吸気マニホールド圧、及び、前記空気流量に基づいて、前記コンプレッサ出口圧を推定することを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記バイパスバルブは、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するために配置されたものであることを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記バイパスバルブは、電動バルブであることを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記バルブ開閉手段は、前記負圧判定手段によって前記コンプレッサ出口圧が負圧ではないと判定された場合に、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するべく前記バイパスバルブを開閉制御することを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の記載のコンプレッサ出口圧力制御装置において、
前記車両は、
予め設定されたアイドリング停止条件が満たされる場合に、前記内燃機関のアイドリングを停止させる停止手段と、
前記停止手段によって前記内燃機関のアイドリングが停止された後、予め設定された再始動条件が満たされる場合に、前記内燃機関の再始動を行う再始動手段と、を備えることを特徴とするコンプレッサ出口圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ、及び、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンを有する過給機と、前記コンプレッサの上流側の吸気通路と前記コンプレッサの出口の吸気通路とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、を備え、前記コンプレッサの出口における空気圧を制御するコンプレッサ出口圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるターボチャージャのコンプレッサおけるサージングの発生を抑制するために、コンプレッサの上流側の吸気通路とコンプレッサの下流側の吸気通路とを連通するバイパス通路に配設されたバイパスバルブを開閉制御することによって、コンプレッサの出口における空気圧を制御する技術が知られている。
【０００３】
例えば、減速時に、バイパスバルブを開放動作させてバイパス通路を開放することによって、コンプレッサの下流側の圧力を上流側の吸気通路に逃がしてサージ音の発生を防止する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、コンプレッサの出口の吸気通路が負圧となった場合には、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出される虞がある。また、オイルが吸い出されると、吸い出されたオイルがシリンダ内で燃焼して白煙が発生すると共に、オイルの消費量が増大することが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを抑制可能なコンプレッサ出口圧力制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、以下のように構成されている。
【０００８】
すなわち、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、車両に搭載された内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ、及び、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンを有する過給機と、前記コンプレッサの上流側の吸気通路と前記コンプレッサの出口の吸気通路とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、を備え、前記コンプレッサの出口における空気圧を制御するコンプレッサ出口圧力制御装置であって、前記コンプレッサの出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧を認識する出口圧認識手段と、前記コンプレッサ出口圧が負圧であるか否かを判定する負圧判定手段と、前記負圧判定手段によって前記コンプレッサ出口圧が負圧であると判定された場合に、前記バイパスバルブを開状態とするバルブ開閉手段と、を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置である。
【０００９】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、前記コンプレッサの出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧が負圧である場合に、前記バイパスバルブが開状態とされるため、前記バイパス通路によって前記コンプレッサの上流側の吸気通路と前記コンプレッサの出口の吸気通路とが連通され、前記コンプレッサ出口圧が大気圧に近付けられるので、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを抑制することができる。
【００１０】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であるか否かを判定する車両状態判定手段を備え、前記負圧判定手段が、前記車両状態判定手段によって、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であると判定された場合に限って、前記コンプレッサ出口圧が負圧であるか否かを判定することが好ましい。
【００１１】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であると判定され、且つ、前記コンプレッサ出口圧が負圧であると判定された場合に、前記バイパスバルブが開状態とされるため、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを更に的確に抑制することができる。
【００１２】
すなわち、前記コンプレッサ出口圧が負圧であれば、前記バイパスバルブを開状態とする場合には、何らかの原因で（例えば、圧力センサの誤検出等によって）一時的に負圧であると判定されたときにも、前記バイパスバルブが開状態とされるため、前記バイパスバルブを的確に開状態とすることができない虞がある。
【００１３】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記バルブ開閉手段が、前記車両状態判定手段によって、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれの状態でもないと判定された場合に、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するべく前記バイパスバルブを開閉制御することが好ましい。
【００１４】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、前記車両の状態が、前記内燃機関の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれの状態でもないときに、コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するべくバイパスバルブが開閉制御されるため、バイパスバルブの開閉動作によって、コンプレッサにおけるサージングの発生を回避することができる。
【００１５】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記コンプレッサ出口圧を検出する出口圧力センサを備え、前記出口圧認識手段が、前記出口圧力センサからの出力信号に基づいて前記コンプレッサ出口圧を認識することことが好ましい。
【００１６】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、出口圧力センサによってコンプレッサ出口圧が検出され、検出されたコンプレッサ出口圧の出力信号に基づいて前記コンプレッサ出口圧が認識されるため、前記コンプレッサ出口圧を正確に認識することができ、前記バイパスバルブを的確に開状態とすることができる。
【００１７】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開度センサと、前記内燃機関の吸気マニホールドの空気圧である吸気マニホールド圧を検出する吸気マニホールド圧力センサと、前記コンプレッサの上流側における空気流量を検出する流量センサと、を備え、前記出口圧認識手段が、前記スロットル開度、前記吸気マニホールド圧、及び、前記空気流量に基づいて、前記コンプレッサ出口圧を推定することが好ましい。
【００１８】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、スロットル開度、吸気マニホールド圧、及び、コンプレッサの上流側における空気流量に基づいて、前記コンプレッサ出口圧が推定されるため、出口圧力センサ等のセンサを新たに配設することなく、前記コンプレッサ出口圧を認識することができる。
【００１９】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記バイパスバルブが、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するために配置されたものであることが好ましい。
【００２０】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、新たにバイパスバルブ等を配設することなく、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するために配置されたバイパスバルブを用いて、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記バイパスバルブが、電動バルブであることが好ましい。
【００２２】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、前記車両の状態に関わらず、前記バイパスバルブを開状態とすることができるため、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることをより効果的に抑制することができる。
【００２３】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記バルブ開閉手段が、前記負圧判定手段によって前記コンプレッサ出口圧が負圧ではないと判定された場合に、前記コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するべく前記バイパスバルブを開閉制御することが好ましい。
【００２４】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、前記コンプレッサ出口圧が負圧ではないときに、コンプレッサにおけるサージングの発生を回避するべく前記バイパスバルブが開閉制御されるため、前記バイパスバルブの開閉動作によって、コンプレッサにおけるサージングの発生を回避することができる。
【００２５】
また、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置は、前記車両が、予め設定されたアイドリング停止条件が満たされる場合に、前記内燃機関のアイドリングを停止させる停止手段と、前記停止手段によって前記内燃機関のアイドリングが停止された後、予め設定された再始動条件が満たされる場合に、前記内燃機関の再始動を行う再始動手段と、を備えることが好ましい。
【００２６】
かかる構成を備えるコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、予め設定されたアイドリング停止条件が満たされる場合に、前記内燃機関のアイドリングが停止（燃料供給停止）され、予め設定された再始動条件が満たされる場合に、前記内燃機関の再始動が行われるため、前記コンプレッサの出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧が負圧である状態となる頻度が多くなるので、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを抑制する効果が顕在化される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置によれば、コンプレッサのインペラ背面に配設されたオイルシール部からオイルが吸い出されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置が適用される内燃機関システムの一例を示す概念図である。
【図２】本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置が適用される過給機の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す過給機において、インペラ背面のオイルシール部からオイルが吸い出される状況の一例を示す部分断面図である。
【図４】本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置の一例を示すブロック図である。
【図５】図４に示すバルブ開閉制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図４に示すバルブ開閉制御部によるバイパスバルブの開閉制御の効果の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
−内燃機関システム１００の構成−
図１は、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置が適用される内燃機関システム１００の一例を示す概念図である。まず、内燃機関システム１００の概略構成について、以下に図１を参照して説明する。図１に示す内燃機関システム１００は、エンジン２と、排気循環装置３と、エンジン２の吸気通路１と、エンジン２の排気通路４と、ターボチャージャ５と、エンジン制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７（図４参照）とを備えている。ここで、エンジン２は「内燃機関」に相当し、ターボチャージャ５は「過給機」に相当する。
【００３１】
エンジン２は、ここでは、直列型４気筒ガソリンエンジンとして構成されている。エンジン２は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、シリンダブロックの内部には、４つの燃焼室２１が形成されている。シリンダヘッドには、燃焼室２１に吸気を供給する吸気ポート及び燃焼室２１内で発生した排気ガスを外部に排出する排気ポートが形成されている。本実施形態においては、エンジン２が直列型４気筒ガソリンエンジンである場合について説明するが、エンジン２は、ディーゼルエンジン等のその他の種類のエンジンであってもよいし、エンジン２の型式、気筒数についても、その他の形式、その他の気筒数である形態でもよい。
【００３２】
エンジン２のシリンダヘッドに形成された吸気ポートには、吸気マニホールド２２を介して吸気通路１が接続されている。吸気通路１の途中には、２つに分岐した後に合流する主吸気通路１２とバイパス通路１３とが並列に形成されている。主吸気通路１２には、ターボチャージャ５のコンプレッサ５１が配設されている。バイパス通路１３には、バイパスバルブ１４が配設されている。なお、バイパスバルブ１４は、エンジン制御ＥＣＵ７（図４参照）から送信される制御信号によって開閉制御される。また、バイパスバルブ１４は、電動バルブから構成されている。更に、バイパスバルブ１４は、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するために配置されたものである。
【００３３】
このように、バイパスバルブ１４が、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するために配置されたものであるため、新たにバイパスバルブ等を配設することなく、図６を用いて後述するように、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するために配置されたバイパスバルブ１４を用いて、コンプレッサ５１のインペラ５１１背面に配設されたオイルシール５８１からオイルが吸い出されることを抑制することができる（図３、図６参照）。
【００３４】
図５、図６を用いて後述するように、コンプレッサ５１のインペラ５１１（図２参照）背面に配設されたオイルシール５８１からオイルが吸い出されることを抑制するためにバイパスバルブ１４を開状態とする場合には、コンプレッサ５１の出口の圧力が負圧となっているため、バイパス通路１３において矢印Ｖ１の向きに空気が流れることになる。一方、サージングを抑制するためにバイパスバルブ１４を開状態とする場合には、バイパス通路１３において矢印Ｖ２の向きに空気が流れることになる。
【００３５】
吸気通路１の主吸気通路１２、バイパス通路１３の吸気上流側における合流位置よりも更に吸気上流側には、吸気を濾過するエアクリーナ１１が配設されている。また、エアクリーナ１１の下流側（エアクリーナ１１と、主吸気通路１２、バイパス通路１３の吸気上流側における合流位置との間）の吸気通路１には、吸入される空気流量Ｑ（以下、「吸入空気量」ともいう）を検出する流量センサ６１が配設されている。なお、流量センサ６１によって検出された空気流量Ｑを示す検出信号は、エンジン制御ＥＣＵ７に入力される。
【００３６】
また、吸気通路１の主吸気通路１２、バイパス通路１３の吸気下流側における合流位置よりも更に吸気下流側には、コンプレッサ５１によって圧縮された空気を冷却するインタークーラ１５が配設されている。また、インタークーラ１５の上流側（主吸気通路１２、バイパス通路１３の吸気下流側における合流位置とインタークーラ１５との間）の吸気通路１には、コンプレッサ５１の出口における空気圧（以下、「コンプレッサ出口圧」という。）を検出する出口圧力センサ６２が配設されている。なお、出口圧力センサ６２によって検出されたコンプレッサ出口圧Ｐ３を示す検出信号は、エンジン制御ＥＣＵ７に入力される。
【００３７】
更に、吸気通路１のインタークーラ１５よりも吸気下流側（インタークーラ１５と吸気マニホールド２２との間）には、スロットルバルブ１６が設けられている。スロットルバルブ１６は、エンジン制御ＥＣＵ７から送信される制御信号によって開度が制御され、吸気マニホールド２２に流入する吸気の流量を調整可能に構成されている。
【００３８】
また、スロットルバルブ１６には、スロットルバルブ１６の開度であるスロットル開度φを検出するスロットル開度センサ６４が配設されている。なお、スロットル開度センサ６４によって検出されたスロットル開度φを示す検出信号は、エンジン制御ＥＣＵ７（図４参照）に入力される。更に、スロットルバルブ１６の下流側（スロットルバルブ１６と吸気マニホールド２２との間）の吸気通路１には、吸気マニホールド２２に吸入される空気の圧力である吸気マニホールド圧Ｐｂを検出する吸気マニホールド圧力センサ６３が配設されている。なお、吸気マニホールド圧力センサ６３によって検出された吸気マニホールド圧Ｐｂを示す検出信号は、エンジン制御ＥＣＵ７に入力される。
【００３９】
エンジン２のシリンダヘッドに形成された排気ポートには、排気マニホールド２３を介して排気通路４が接続されている。また、エンジン２には、排気通路４に排出された排気ガスをＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気通路１に再び戻すことによって燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減する排気循環装置３が設けられている。排気循環装置３において、ＥＧＲガスは、排気通路４と吸気通路１とを接続する排気循環通路３１を通じて吸気通路１へ戻されるべく構成されている。また、排気循環通路３１には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２が介設されている。ＥＧＲガスは、排気通路４から排気循環通路３１を通じて吸気通路１に戻される際に、ＥＧＲクーラ３２によって冷却される。
【００４０】
排気通路４には、２つに分岐した後に合流する主排気通路４２とバイパス通路４３とが並列に形成されている。主排気通路４２には、ターボチャージャ５のタービン５２が配設されている。バイパス通路４３には、バイパスバルブ４４が配設されている。バイパスバルブ４４は、エンジン制御ＥＣＵ７から送信される制御信号によって開閉制御され、バイパス通路４３を通過する排気ガスの流量を調整可能に構成されている。
【００４１】
ターボチャージャ５は、コンプレッサ５１、タービン５２、及び、タービンシャフト５３を備えている。コンプレッサ５１は、外周面に複数のインペラ５１１（図２参照）を備えている。また、コンプレッサ５１は、ターボラグを抑制するために軽量なアルミニウム合金、合成樹脂等により形成されている。
【００４２】
タービン５２は、外周面に複数のブレードを備えている。また、タービン５２は、高温（例えば６００〜８００℃）の排気ガスに晒されるため、耐熱性を有する鋼（炭素鋼）等により形成されている。タービン５２は、タービンシャフト５３を介して連結されており、コンプレッサ５１と一体回転可能に構成されている。
【００４３】
コンプレッサ５１とタービン５２とは、金属製（例えば鋳鉄）のタービンシャフト５３によって一体して回転可能に連結されている。つまり、コンプレッサ５１、タービン５２、タービンシャフト５３が同一の軸心上に配設され、一体的に組み付けられてターボロータが構成されている。
【００４４】
ターボチャージャ５は、上述のように一体回転可能に構成されているため、排気ガスのエネルギによってタービン５２が回転駆動されると、タービン５２の回転力がタービンシャフト５３を介してコンプレッサ５１に伝達される。これによって、コンプレッサ５１が回転駆動されて、ターボチャージャ５による過給動作が行われる。
【００４５】
エンジン制御ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭ等に格納された制御プログラム等を読み出して実行するものである。ＲＯＭは、制御プログラム等を予め格納するメモリである。ＲＡＭは、作業用メモリ、一時記憶メモリ等として使用されるメモリである。エンジン制御ＥＣＵ７は、ここでは、ＲＯＭに格納された制御プログラムを読み出して、ＣＰＵで実行することにより、エンジン２の動作に関する各種の制御をすると共に、機能的に、バルブ開閉制御部７１、エンジン始動停止制御部７２として機能するものである（図４参照）。
【００４６】
−ターボチャージャ５の構成−
図２は、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置が適用されるターボチャージャ５の一例を示す断面図である。以下、図２を参照して、ターボチャージャ５の構成について説明する。図１を参照して上述したように、ターボチャージャ５は、コンプレッサ５１、タービン５２及びタービンシャフト５３を備えている。
【００４７】
また、図２に示すように、ターボチャージャ５は、コンプレッサ５１、タービン５２及びタービンシャフト５３を収納するハウジング５４を備えている。ハウジング５４は、コンプレッサ５１を収納するコンプレッサハウジング５４１、タービン５２を収納するタービンハウジング５４２、及び、タービンシャフト５３を収納するベアリングハウジング５４３から構成されている。また、コンプレッサハウジング５４１には、コンプレッサ５１のインペラ５１１から吐出された圧縮空気を図１に示すインタークーラ１５を介して吸気マニホールド２２に供給するための渦室５９が、コンプレッサ５１の周囲に環状に配設されている。更に、ベアリングハウジング５４３には、タービンシャフト５３を回転自在に支持する転がり軸受５５、５６が配設されている。
【００４８】
転がり軸受５５，５６は、ここでは、共に公知のアンギュラ玉軸受である。なお、本実施形態においては、転がり軸受５５、５６によってタービンシャフト５３が回転自在に支持される場合について説明するが、その他の形式の軸受（例えば、油膜軸受等）によってタービンシャフト５３が回転自在に支持される形態でもよい。
【００４９】
転がり軸受５５，５６には、それぞれ、ハウジング５４に形成された油路５５１，５６１を経由して、潤滑、冷却を行うためにオイルが供給される。また、転がり軸受５５，５６に供給されたオイルは、転がり軸受５５，５６から外側（左右両端側）へ通過するよう構成されている。なお、以下の説明においては、便宜上、転がり軸受５５に供給されたオイルのコンプレッサハウジング５４１側への侵入を防止するオイルシール構造及びオイル排出構造について説明する。
【００５０】
転がり軸受５５に供給されて、外側（ここでは、左端部側）へ通過したオイルがコンプレッサハウジング５４１へ漏洩することを防止するために、転がり軸受５５の外側（左端部側）には、オイルシール５８１が設けられている。また、オイルシール５８１は、タービンシャフト５３においてコンプレッサ５１側に外嵌して装着されたシールスリーブ５８の外周に設けられた外周溝内に取り付けられている。更に、オイルシール５８１は、コンプレッサハウジング５４１のシールプレート５４１ａの内周面に接触されている。なお、本実施形態において、オイルシール５８１は、断面形状が矩形のシールリングからなるが、その他の種類のシールリング（例えば、Ｏリング等）からなる形態でもよい。
【００５１】
更に、シールスリーブ５８に配設されたオイルシール５８１の内側には、転がり軸受５５に供給されたオイルを排出する油排出系統５７が形成されている。油排出系統５７は、油室５７１、オイルデフレクタ５７２、及び、排油路５７３を備えている。油室５７１は、オイルシール５８１によって堰き止められたオイルを貯留するための環状空間であって、タービンシャフト５３の外周に沿って形成されたものである。オイルデフレクタ５７２は、油室５７１に受け止められたオイルを排油路５７３に導くものである。排油路５７３に導かれたオイルは、給油源側へ回収される。
【００５２】
−オイル吸出し現象−
図３は、図２に示すターボチャージャ５において、インペラ５１１背面のオイルシール５８１からオイルが吸い出される状況の一例を示す部分断面図である。以下、図３を用いて、コンプレッサ５１のインペラ５１１背面のオイルシール５８１からオイルが吸い出される現象について説明する。車両が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態にある場合には、コンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の空気の圧力が負圧となることがある。
【００５３】
例えば、クランキング時、アイドリング時、減速（コースト走行）時には、アクセルは「ＯＦＦ」状態となり、スロットルバルブ１６のスロットル開度φは、制御上の「全閉位置（アイドル開度）」となる。この状態で、エンジン２の吸気行程において、吸気マニホールド２２の空気圧が絶対値として大きな負圧となり、スロットルバルブ１６の隙間を通じて、コンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の空気が吸気マニホールド２２内に吸入されるため、コンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の圧力も負圧となる。なお、このとき、エアクリーナ１１が配設されているために、外気が吸入され難い状態となっている。ここで、アイドル開度とは、ＩＳＣ（Idle Speed Control）制御に必要な開度のことである。
【００５４】
このようにコンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の空気の圧力が負圧になると、図３に矢印Ｖ３で示すように、オイルシール５８１からコンプレッサ５１のインペラ５１１背面を経由して、渦室５９内にオイルが吸い出されることになる。吸い出されたオイルは、エンジン２に供給されることによって、異常燃焼、白煙が発生することになる。また、オイルが吸い出されるために、オイルの消費量増大することが懸念される。
【００５５】
また、上述のように車両の種々の状態においてコンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の空気の圧力が負圧となることがある。よって、図１を用いて述べたように、バイパスバルブ１４が、電動バルブであるため、車両の状態に関わらず、バイパスバルブ１４を開状態とすることができる。従って、コンプレッサ５１のインペラ５１１背面に配設されたオイルシール５８１からオイルが吸い出されることをより効果的に抑制することができる。
【００５６】
−コンプレッサ出口圧力制御装置２００の構成−
図４は、本発明に係るコンプレッサ出口圧力制御装置２００の一例を示すブロック図である。以下、図４を参照してコンプレッサ出口圧力制御装置２００の構成について説明する。コンプレッサ出口圧力制御装置２００は、図１を用いて説明したバイパスバルブ１４の開閉制御を行うものであって、エンジン制御ＥＣＵ７の一部（バルブ開閉制御部７１、エンジン始動停止制御部７２）と、出口圧力センサ６２とを備えている。
【００５７】
出口圧力センサ６２は、図１に示すように、インタークーラ１５の上流側（主吸気通路１２、バイパス通路１３の吸気下流側における合流位置とインタークーラ１５との間）の吸気通路１に配設され、コンプレッサ５１の出口における空気圧（以下、「コンプレッサ出口圧」という。）を検出するセンサである。また、出口圧力センサ６２によって検出されたコンプレッサ出口圧Ｐ３を示す検出信号は、エンジン制御ＥＣＵ７に入力される。
【００５８】
バルブ開閉制御部７１は、バイパスバルブ１４の開閉制御を行うものであって、機能的に、車両状態判定部７１１、出口圧認識部７１２、負圧判定部７１３、指示部７１４、及び、サージング回避制御部７１５を備えている。
【００５９】
車両状態判定部７１１は、車両の状態が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であるか否かを判定する機能部である。なお、車両状態判定部７１１は、「車両状態判定手段」に相当する。ここで、車両状態判定部７１１は、例えば、車速センサ（又は、車輪速センサ）の検出信号に基づいて、「減速時の状態である」と判定する。
【００６０】
出口圧認識部７１２は、コンプレッサ５１の出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧Ｐ３を認識する機能部である。なお、出口圧認識部７１２は、「出口圧認識手段」に相当する。具体的には、出口圧認識部７１２は、出口圧力センサ６２からの出力信号（コンプレッサ出口圧Ｐ３を示す検出信号）に基づいてコンプレッサ出口圧Ｐ３を認識する。
【００６１】
このようにして、出口圧認識部７１２が、出口圧力センサ６２からの出力信号に基づいてコンプレッサ出口圧Ｐ３を認識するため、コンプレッサ出口圧Ｐ３を正確に認識することができる。
【００６２】
本実施形態では、出口圧認識部７１２が、出口圧力センサ６２からの出力信号に基づいてコンプレッサ出口圧Ｐ３を認識する場合について説明するが、出口圧認識部７１２が、スロットル開度センサ６４によって検出されたスロットル開度φ、吸気マニホールド圧力センサ６３によって検出された吸気マニホールド圧Ｐｂ、及び、流量センサ６１によって検出された空気流量Ｑに基づいて、コンプレッサ出口圧Ｐ３を推定する形態でもよい。この場合には、出口圧力センサ６２等のセンサを新たに配設することなく、コンプレッサ出口圧Ｐ３を認識することができる。
【００６３】
具体的には、予め実験等によって、スロットル開度φ、吸気マニホールド圧Ｐｂ及び空気流量Ｑと、コンプレッサ出口圧Ｐ３との関係を示すデータを取得しておき、取得されたデータを集計して例えばデータテーブルに格納しておく。そして、出口圧認識部７１２が、検出されたスロットル開度φ、吸気マニホールド圧Ｐｂ及び空気流量Ｑに対応するコンプレッサ出口圧Ｐ３を前記データテーブルから読み出すことによってコンプレッサ出口圧Ｐ３を認識すればよい。
【００６４】
負圧判定部７１３は、車両状態判定部７１１によって、車両の状態が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であると判定された場合に、出口圧認識部７１２によって認識されたコンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であるか否かを判定する機能部である。なお、負圧判定部７１３は、「負圧判定手段」に相当する。
【００６５】
指示部７１４は、負圧判定部７１３によってコンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であると判定された場合に、バイパスバルブ１４を開状態とする機能部である。また、指示部７１４は、サージング回避制御部７１５によってバイパスバルブ１４を開状態とする旨の指示情報、又は、バイパスバルブ１４を閉状態とする旨の指示情報が出力された場合に、サージング回避制御部７１５からの指示情報に基づいてバイパスバルブ１４を開閉制御する機能部である。なお、指示部７１４は、「バルブ開閉手段」の一部に相当する。
【００６６】
サージング回避制御部７１５は、車両状態判定部７１１によって、車両の状態が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれの状態でもないと判定された場合、又は、負圧判定部７１３によってコンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧ではないと判定された場合に、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するべくバイパスバルブ１４を開閉制御する（以下、この開閉制御を「サージング回避制御」ともいう）旨の指示情報を指示部７１４に出力する機能部である。なお、サージング回避制御部７１５は、「バルブ開閉手段」の一部に相当する。
【００６７】
具体的には、サージング回避制御部７１５は、例えば、図６を用いて後述するサージング発生領域Ａ１に入ることが推定される場合に、バイパスバルブ１４を開状態として、コンプレッサ５１の出口の空気圧力の、コンプレッサ５１の入口の空気圧力に対する圧力比を低減することによってコンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するものである。
【００６８】
エンジン始動停止制御部７２は、エンジン２のアイドリングを停止すると共に、停止された後にエンジン２を再始動するものであって、機能的に、停止部７２１及び再始動部７２２を備えている。
【００６９】
停止部７２１は、予め設定されたアイドリング停止条件が満たされる場合に、エンジン２のアイドリングを停止（燃料供給停止）させる機能部である。ここで、アイドリング停止条件は、例えば、イグニッションが「ＯＮ」の状態で、車速センサから車速が「０」であることが検出され、且つ、ブレーキペダルセンサからブレーキペダルの踏み込み操作がなされていることが検出されているとの条件である。なお、停止部７２１は、「停止手段」に相当する。
【００７０】
再始動部７２２は、停止部７２１によってエンジン２のアイドリングが停止（燃料供給停止）された後、予め設定された再始動条件が満たされる場合に、エンジン２の再始動を行う機能部である。ここで、再始動条件は、例えば、停止部７２１によってエンジン２のアイドリングが停止（燃料供給停止）されている状態で、ブレーキペダルセンサからブレーキペダルの踏み込み解除操作がされたことが検出されているか、又は、アクセルペダルセンサからアクセルペダルの踏み込み操作がされたことが検出されているとの条件である。なお、再始動部７２２は、「再起動手段」に相当する。
【００７１】
このように、アイドリング停止条件が満たされるときに、エンジン２のアイドリングが停止（燃料供給停止）され、アイドリングが停止された後、再始動条件が満たされるときに、エンジン２の再始動が行われるため、エンジン２に停止、及び、再始動が頻繁に行われることになる。よって、コンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧となる頻度が多くなるため、コンプレッサ５１のインペラ５１１背面に配設されたオイルシール５８１からオイルが吸い出されることを抑制する効果が更に顕在化される。
【００７２】
本実施形態では、エンジン制御ＥＣＵ７がエンジン始動停止制御部７２を備える場合について説明したが、エンジン制御ＥＣＵ７がエンジン始動停止制御部７２を備えていない形態でもよい。この場合には、エンジン制御ＥＣＵ７の構成が簡略化される。
【００７３】
−バルブ開閉制御部７１の動作−
図５は、本発明に係るバルブ開閉制御部７１の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図５を参照してバルブ開閉制御部７１の動作を説明する。まず、ステップＳ１０１において、車両状態判定部７１１によって、車両の状態が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であるか否かの判定が行われる。そして、ステップＳ１０１でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０３に進められる。一方、ステップＳ１０１でＮＯの場合には、処理がステップＳ１０７に進められる。
【００７４】
ステップＳ１０３において、出口圧認識部７１２によって、コンプレッサ５１の出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧Ｐ３が認識されると共に、負圧判定部７１３によって、コンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であるか否かの判定が行われる。そして、ステップＳ１０３でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０５に進められる。一方、ステップＳ１０３でＮＯの場合には、処理がステップＳ１０７に進められる。
【００７５】
ステップＳ１０５において、指示部７１４によって、バイパスバルブ１４を開状態とする旨の指示情報が出力される。そして、ステップＳ１０５での処理が終了すると、処理がステップＳ１０１へリターンされる。
【００７６】
ステップＳ１０７において、指示部７１４によって、バイパスバルブ１４が閉状態とする旨の指示情報が出力される。そして、ステップＳ１０７での処理が終了すると、処理がステップＳ１０９へ進められる。
【００７７】
ステップＳ１０９において、サージング回避制御部７１５によって、サージングの発生を回避するべくバイパスバルブ１４が開閉制御される。そして、ステップＳ１０９での処理が終了すると、処理がステップＳ１０１へリターンされる。
【００７８】
このようにして、車両の状態が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれかの状態であると判定され、且つ、コンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であると判定された場合に、バイパスバルブ１４が開状態とされるため、コンプレッサ５１のインペラ５１１背面に配設されたオイルシール５８１からオイルが吸い出されることを更に的確に抑制することができる（図６参照）。
【００７９】
すなわち、コンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧であれば、バイパスバルブ１４を開状態とする場合には、何らかの原因で（例えば、圧力センサの誤検出等によって）一時的に負圧であると判定されたときにも、バイパスバルブ１４が開状態とされるため、バイパスバルブ１４を的確に開状態とすることができない虞がある。
【００８０】
また、車両の状態が、エンジン２の始動時、アイドリング時、及び、減速時のいずれの状態でもないときに、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するべくバイパスバルブ１４が開閉制御されるため、バイパスバルブ１４の開閉動作によって、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避することができる（図６参照）。
【００８１】
更に、コンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧ではないときに、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避するべくバイパスバルブ１４が開閉制御されるため、バイパスバルブ１４の開閉動作によって、コンプレッサ５１におけるサージングの発生を回避することができる（図６参照）。
【００８２】
−バイパスバルブ１４の開閉制御の効果−
図６は、本発明に係るバルブ開閉制御部７１によるバイパスバルブ１４の開閉制御の効果の一例を示すグラフである。以下、図６を参照して、バルブ開閉制御部７１によるバイパスバルブ１４の開閉制御の効果を説明する。図６に示すグラフの横軸は、コンプレッサ５１に吸入される空気流量であり、縦軸は、コンプレッサ５１の出口の空気圧力の、コンプレッサ５１の入口の空気圧力に対する圧力比である。
【００８３】
グラフＧ１は、サージングの発生領域Ａ１の境界線を示すグラフである。グラフＧ２は、コンプレッサ５１によって圧送可能な最大流量であるチョーク流量を示すグラフである。グラフＧ３は、コンプレッサ５１の回転数が一定である場合における、圧力比と空気流量との関係の一例を示すグラフである。グラフＧ４は、サージング回避制御部７１５によるサージング回避制御が行われない場合の内燃機関システム１００の挙動の一例を示すグラフである。サージング回避制御が行われない場合には、グラフＧ４に示すように、サージングの発生領域Ａ１に入ってしまう（＝サージングが発生してしまう）ことがある。
【００８４】
これに対して、グラフＧ５は、サージング回避制御部７１５によるサージング回避制御が行われた場合の内燃機関システム１００の挙動の一例を示すグラフである。サージングの発生領域Ａ１に入ることが推定された時点で、サージング回避制御部７１５によってバイパスバルブ１４が開状態とされるため、圧力比の上昇が抑制されて、サージングの発生領域Ａ１に入ること（＝サージングが発生すること）が回避される。
【００８５】
領域Ａ２は、図３に示すように、コンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の空気の圧力が負圧になり、オイルシール５８１からコンプレッサ５１のインペラ５１１背面を経由して、渦室５９内にオイルが吸い出される領域である。点Ｐ１は、バイパスバルブ１４が閉状態の内燃機関システム１００の運転状態の一例を示す点である。この状態では、点Ｐ１は、領域Ａ２内にあるため、コンプレッサ５１の吐出側（渦室５９内等）の空気の圧力が負圧になり、オイルシール５８１からコンプレッサ５１のインペラ５１１背面を経由して、渦室５９内にオイルが吸い出されることになる。
【００８６】
これに対して、点Ｐ２は、バルブ開閉制御部７１によってバイパスバルブ１４が開状態とされた場合の内燃機関システム１００の運転状態の一例を示す点である。点Ｐ１は、領域Ａ２の外側にあるため、オイルシール５８１からコンプレッサ５１のインペラ５１１背面を経由して、渦室５９内にオイルが吸い出されることはない。
【００８７】
このようにして、コンプレッサ５１の出口における空気圧であるコンプレッサ出口圧Ｐ３が負圧である場合に、バイパスバルブ１４が開状態とされるため、バイパス通路１３によってコンプレッサ５１の上流側の吸気通路１とコンプレッサ５１の出口の吸気通路１とが連通され、コンプレッサ出口圧Ｐ３が大気圧に近付けられるので、コンプレッサ５１のインペラ５１１の背面に配設されたオイルシール５８１からオイルが吸い出されることを抑制することができるのである。
【００８８】
−他の実施形態−
本実施形態では、出口圧認識手段、負圧判定手段、バルブ開閉手段、車両状態判定手段、停止手段、及び、再始動手段が、エンジン制御ＥＣＵ７内で機能部として構成されている場合について説明したが、出口圧認識手段、負圧判定手段、バルブ開閉手段、車両状態判定手段、停止手段、及び、再始動手段のうち、少なくとも１つが電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、車両に搭載された内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ、及び、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンを有する過給機と、前記コンプレッサの上流側の吸気通路と前記コンプレッサの出口の吸気通路とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、を備え、前記コンプレッサの出口における空気圧を制御するコンプレッサ出口圧力制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１００  内燃機関システム
２００  コンプレッサ出口圧力制御装置
１  吸気通路
１３  バイパス通路
１４バイパスバルブ
２  エンジン
４  排気通路
５  ターボチャージャ（過給機）
５１  コンプレッサ
５１１  インペラ
５４  ハウジング
５４１  コンプレッサハウジング
５４１ａ  シールプレート
５５，５６  軸受
５７  油排出系統
５７１  油室
５８  シールスリーブ
５８１  オイルシール
５９  渦室
６１  流量センサ
６２  出口圧力センサ
６３  吸気マニホールド圧力センサ
６４  スロットル開度センサ
７  エンジン制御ＥＣＵ
７１  バルブ開閉制御部
７１１  車両状態判定部（車両状態判定手段）
７１２  出口圧認識部（出口圧認識手段）
７１３  負圧判定部（負圧判定手段）
７１４  指示部（バルブ開閉手段の一部）
７１５  サージング回避制御部（バルブ開閉手段の一部）
７２  エンジン始動停止制御部
７２１  停止部（停止手段）
７２２  再始動部（再始動手段）
【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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