(57)【要約】【課題】スーパーチャージャーの駆動によるエンジンの機械損失を低減できると共に、エンジン回転速度に依存することなくスーパーチャージャーによる過給圧を最適に制御でき、もって燃費を向上できるエンジンの過給システムを提供する。【解決手段】ハイブリッド車両において、エンジン２のクランク軸２ａにS/C用クラッチ５１を介してスーパーチャージャー４５を連結すると共に、このスーパーチャージャー４５にS/C駆動モータ６５を連結する。バッテリ１８のＳＯＣが判定値ＳＯＣ0以上のときにはS/C用クラッチ５１を切断し、S/C駆動モータ６５をモータ作動させてスーパーチャージャー４５を駆動する。また、ＳＯＣが判定値ＳＯＣ0未満のときにはS/C用クラッチ５１を接続し、エンジン２でスーパーチャージャー４５を駆動すると共に、その駆動力を利用してS/C駆動モータ６５をジェネレータ作動させて発電する。【選択図】図２
2013181392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用駆動源としてエンジン及び走行用モータを備えたハイブリッド車両に搭載され、前記エンジンの過給機としてスーパーチャージャー及びターボチャージャーを備えたエンジンの過給システムにおいて、
バッテリと、
前記バッテリから電力を供給されて前記スーパーチャージャーを駆動可能な電動発電機と、
前記電動発電機の駆動状態を制御する電動発電機制御手段と、
前記スーパーチャージャーと前記エンジンの駆動軸との間に介装されるクラッチと、
前記クラッチの断接状態を制御するクラッチ制御手段を備えており、
前記クラッチ制御手段は、前記スーパーチャージャーを前記電動発電機により駆動する場合には前記クラッチを切断状態に切り換え、前記スーパーチャージャーを前記エンジンにより駆動する場合には前記クラッチを接続状態に切り換えることを特徴とするエンジンの過給システム。
【請求項２】
前記スーパーチャージャー及びターボチャージャーを制御する過給機制御手段を備え、
前記過給機制御手段は、
前記エンジンの低回転数領域では、前記スーパーチャージャーだけで該エンジンを過給し、
前記エンジンの中回転数領域では、前記スーパーチャージャー及びターボチャージャーで該エンジンを過給し、
前記エンジンの高回転数領域では、前記ターボチャージャーだけで該エンジンを過給するよう制御することを特徴とする請求項１記載のエンジンの過給システム。
【請求項３】
前記バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を備え、
前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態が所定充電量以上の場合は、前記クラッチ制御手段により前記クラッチを切断状態に切り換え、前記電動発電機により前記スーパーチャージャーを駆動し、前記バッテリの充電状態が所定充電量未満の場合は、前記クラッチ制御手段により前記クラッチを接続状態に切り換え、前記エンジンにより前記スーパーチャージャーを駆動すると共に、前記電動発電機制御手段により前記電動発電機を発電機として作動させ、発電電力を前記バッテリに充電する回生制御を実行することを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの過給システム。
【請求項４】
前記エンジンの吸入空気を前記スーパーチャージャーからバイパスさせるバイパス路と、
前記エンジンの筒内燃焼圧の上昇に応じて前記吸入空気をバイパス路側に案内して前記スーパーチャージャーへの流入量を制限する過給圧制限手段と
を備えたことを特徴とする請求項２または３記載のエンジンの過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの過給システムに係り、詳しくは過給機としてスーパーチャージャー及びターボチャージャーを備えたエンジンの過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からエンジン性能の向上のための手法の一つとして、エンジンの吸入空気を圧縮して筒内に供給することにより平均有効圧を向上させる過給機が実用化されている。代表的な過給機には、スーパーチャージャーとターボチャージャーとがある。周知のようにスーパーチャージャーは、エンジンのクランク軸により回転駆動されて吸入空気を圧縮する原理を採り、ターボチャージャーは、排ガスによりタービンを回転駆動して、タービンと同軸上にあるコンプレッサにより吸入空気を圧縮する原理を採っている。
このような原理の相違に起因してスーパーチャージャーとターボチャージャーとは特性が異なることから、双方の過給機を共に備えて相互に連携して作動させるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１に記載されたハイブリッド車両では、ターボチャージャーに発電も可能な電動発電機を連結しており、エンジンの運転領域に応じてスーパーチャージャーとターボチャージャーとを切り換えると共に、ターボチャージャーの作動時には上記排気駆動に加えて電動発電機による駆動や発電を適宜切り換えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５２５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、上記特許文献１の技術では、スーパーチャージャーをエンジンにより駆動しているため、その駆動分だけ常にエンジンの機械損失が増加してしまう。また、スーパーチャージャーの駆動状態はエンジン回転速度に依存するため、エンジンの運転領域に対して適切に過給圧を制御することが困難である。これらの要因は燃費悪化を引き起こすことから、改善の余地があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、スーパーチャージャーの駆動によるエンジンの機械損失を低減できると共に、エンジン回転速度に依存することなくスーパーチャージャーによる過給圧を最適に制御でき、もって燃費を向上することができるエンジンの過給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、走行用駆動源としてエンジン及び走行用モータを備えたハイブリッド車両に搭載され、エンジンの過給機としてスーパーチャージャー及びターボチャージャーを備えたエンジンの過給システムにおいて、バッテリと、バッテリから電力を供給されてスーパーチャージャーを駆動可能な電動発電機と、電動発電機の駆動状態を制御する電動発電機制御手段と、スーパーチャージャーとエンジンの駆動軸との間に介装されるクラッチと、クラッチの断接状態を制御するクラッチ制御手段を備えており、クラッチ制御手段が、スーパーチャージャーを電動発電機により駆動する場合にはクラッチを切断状態に切り換え、スーパーチャージャーをエンジンにより駆動する場合にはクラッチを接続状態に切り換えるものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、スーパーチャージャー及びターボチャージャーを制御する過給機制御手段を備え、過給機制御手段は、エンジンの低回転数領域では、スーパーチャージャーだけでエンジンを過給し、エンジンの中回転数領域では、スーパーチャージャー及びターボチャージャーでエンジンを過給し、エンジンの高回転数領域では、ターボチャージャーだけでエンジンを過給するよう制御するものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２において、バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を備え、バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態が所定充電量以上の場合は、クラッチ制御手段によりクラッチを切断状態に切り換え、電動発電機によりスーパーチャージャーを駆動し、バッテリの充電状態が所定充電量未満の場合は、クラッチ制御手段によりクラッチを接続状態に切り換え、エンジンによりスーパーチャージャーを駆動すると共に、電動発電機制御手段により電動発電機を発電機として作動させ、発電電力をバッテリに充電する回生制御を実行するものである。
請求項４の発明は、請求項２または３において、エンジンの吸入空気をスーパーチャージャーからバイパスさせるバイパス路と、エンジンの筒内燃焼圧の上昇に応じて吸入空気をバイパス路側に案内してスーパーチャージャーへの流入量を制限する過給圧制限手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように請求項１の発明のエンジンの過給システムによれば、スーパーチャージャーとエンジンの駆動軸との間にクラッチを介装すると共に、バッテリからの電力供給により電動発電機によりスーパーチャージャーを駆動可能とし、スーパーチャージャーを電動発電機により駆動する場合にはクラッチを切断状態に切り換え、スーパーチャージャーをエンジンにより駆動する場合にはクラッチを接続状態に切り換えるようにした。
このように、クラッチを切断状態に切り換えて電動発電機によりスーパーチャージャーを駆動可能なため、スーパーチャージャーの駆動のためのエンジンの機械損失を低減できる。また、電動発電機による駆動時にはクラッチが切断されるため、エンジンが駆動負荷にならず効率よくスーパーチャージャーを駆動できる。さらに、エンジン回転速度に依存することなく、電動発電機によるスーパーチャージャーの駆動状態に応じて過給圧を最適に制御可能となる。結果としてエンジンのトルク増大及びレスポンス向上を達成でき、エンジンのダウンサイジング及びダウンスピーディングにより実用燃費を向上することができる。
【０００９】
請求項２の発明のエンジンの過給システムによれば、請求項１に加えて、スーパーチャージャー及びターボチャージャーを制御する過給機制御手段を備え、過給機制御手段は、エンジンの低回転数領域ではスーパーチャージャーだけで、中回転数領域ではスーパーチャージャー及びターボチャージャーで、高回転数領域ではターボチャージャーだけでそれぞれエンジンを過給するように制御する。従って、エンジンの全回転数領域で効率的に過給でき、エンジンのダウンサイジング及びダウンスピーディングを一層促進することができる。
請求項３の発明のエンジンの過給システムによれば、請求項１または２に加えて、バッテリの充電状態が所定充電量以上の場合は、クラッチを切断状態に切り換えて電動発電機でスーパーチャージャーを駆動し、バッテリの充電状態が所定充電量未満の場合は、クラッチを接続状態に切り換えてエンジンでスーパーチャージャーを駆動すると共に、電動発電機で発電するようにした。
【００１０】
従って、バッテリの充電量が少なく電動発電機が使用できない場合であっても、エンジンによりスーパーチャージャーを駆動してエンジンを過給することができる。また、エンジンの駆動力を利用して電動発電機を発電機として作動させるため、発電電力の充電によりバッテリ充電量を回復させることができる。
請求項４の発明のエンジンの過給システムによれば、請求項２または３に加えて、エンジンの筒内燃焼圧の上昇に応じて吸入空気をバイパス路側に案内するようにした。従って、エンジンの筒内燃焼圧が上昇すると吸入空気がバイパス路側に案内されてスーパーチャージャーへの流入量が制限されるため、過剰な筒内燃焼圧に起因する不具合を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のエンジンの過給システムが適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。
【図２】過給システムの構成を示す詳細図である。
【図３】スーパーチャージャー及びターボチャージャーの制御マップを示す図である。
【図４】エンジンＥＣＵが実行するＳ／Ｃ駆動源切換ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化したエンジンの過給システムの一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジンの過給システムが適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。過給システムの説明に先立って、まず同図に基づき車両全体の構成について述べる。
ハイブリッド電気自動車１はいわゆるパラレル型ハイブリッド車両であり、本実施形態ではトラックとして構成されている。なお、以下の説明では、ハイブリッド電気自動車１を車両と称する場合もある。
ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２の出力軸には走行用クラッチ４の入力軸が連結されており、走行用クラッチ４の出力軸には例えば永久磁石式同期電動機のように発電も可能な走行用モータ６の回転軸を介して自動変速機８の入力軸が連結されている。自動変速機８は一般的な手動変速機をベースとして走行用クラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進６速後退１速の変速段を有し、発進段としては第２速が設定されている。当然ながら、エンジン２や変速機８の形式はこれに限定されるものではなく任意に変更可能であり、例えばガソリンエンジンに具体化したり、通常の手動変速機に具体化したりしてもよい。
【００１３】
また、変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。従って、走行用クラッチ４の切断時には走行用モータ６のみが変速機８を介して駆動輪１６側と連結され、走行用クラッチ４の接続時にはエンジン２及び走行用モータ６が共に変速機８を介して駆動輪１６側と連結される。
走行用モータ６は、走行用バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動トルクが変速機８により適宜変速された後に駆動輪１６に伝達されることにより車両１を走行させる。また、アクセルオフにより車両１が減速する惰行運転時やブレーキオンにより車両１が減速する減速運転時には、走行用モータ６が発電機として作動して交流電力を発電すると共に、回生トルクを発生させて駆動輪１６に制動力を作用させながら車両１を減速させる。そして、発電された交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後にバッテリ１８に充電され、これにより車両１の減速エネルギが電気エネルギとして回収されて、その後に走行用モータ６による走行に有効利用される。
【００１４】
一方、エンジン２の駆動力は、走行用クラッチ４が接続されているときに走行用モータ６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適宜変速された後に駆動輪１６に伝達される。従って、エンジン２の駆動力が駆動輪１６に伝達されているとき、走行用モータ６がモータとして作動しない場合には、エンジン２の駆動力のみが変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、走行用モータ６がモータとして作動する場合には、エンジン２及び走行用モータ６の駆動力が共に変速機８を介して駆動輪１６に伝達されることになる。
【００１５】
また、バッテリ１８の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下してバッテリ１８の充電が必要になると、車両１の走行中であっても走行用モータ６が発電機として作動すると共に、エンジン２の駆動力の一部を用いて走行用モータ６を作動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１８に充電するようにしている。
車両ＥＣＵ２２は、車両１やエンジン２の運転状態、及びエンジンＥＣＵ２４、インバータＥＣＵ２６並びにバッテリＥＣＵ２８（バッテリ充電状態検出手段）からの情報などに応じて、図示しないアクチュエータを駆動制御して走行用クラッチ４の断接制御及び変速機８の変速制御を行うと共に、これらの制御状態や車両１の走行状態に合わせてエンジン２や走行用モータ６を適切に運転するための統合制御を行う。
【００１６】
そして車両ＥＣＵ２２には、このような制御のために、アクセルペダル３０の操作量Ａccを検出するアクセルセンサ３２、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ３４、エンジン２の出力軸の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ３５、走行用モータ６の回転速度Ｎg（変速機８の入力回転速度）を検出する電動機回転速度センサ３６、及びブレーキペダル３９の踏込操作を検出するブレーキセンサ４０などのセンサ類が接続されている。これらの検出情報に基づき車両ＥＣＵ２２は、車両１の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクをエンジン２側と走行用モータ６側とに配分する。
また、これと並行して要求トルク、車両１の走行状態、エンジン２及び走行用モータ６の運転状態、或いはバッテリ１８のＳＯＣなどに基づき走行モード（エンジン走行、モータ走行、エンジン・モータ走行）を選択し、選択した走行モードを実行すべくエンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６に指令を出力すると共に、適宜変速機８の変速制御を実行する。
【００１７】
エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びエンジントルクを達成するように、燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御、後述するスーパーチャージャー４５及びターボチャージャー４２の運転制御（過給機制御手段）などを実行してエンジン２を運転させる。
また、インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及び走行用モータ６のトルクを達成するように、インバータ２０を駆動制御して走行用モータ６を力行制御によりモータ作動させたり、回生制御によりジェネレータ作動させたりする。
また、バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、そのＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に出力する。
【００１８】
本実施形態の車両１は以上のように構成されており、そのエンジン２には過給システムとしてスーパーチャージャー４５及びターボチャージャー４２が備えられている。以下、この過給システムの構成を図２に従って詳述する。
エンジン２の吸気通路４１には上流側より、ターボチャージャー４２のコンプレッサ４２ａ、第１インタークーラ４３、第１バルブ４４、スーパーチャージャー４５及び第２インタークーラ４６が配設され、吸気通路４１の下流側はエンジン２の吸気マニホールド４７に接続されている。吸気通路４１の第１インタークーラ４３の上流側とスーパーチャージャー４５の下流側とはバイパス通路４８を介して接続され、バイパス通路４８には第２バルブ４９が介装されている。以下、バイパス通路４８に対して並列関係にある吸気通路４１の箇所を過給通路５０という。
なお、第１及び第２インタークーラ４３，４６は過給により温度上昇した吸入空気を冷却する機能を奏するが、その形式は空冷式でも水冷式でもよい。
【００１９】
上記スーパーチャージャー４５として、本実施形態ではリショルム式のものが用いられている。周知のようにリショルム式スーパーチャージャー４５は、ギヤを介して同期回転する一対のスクリュー４５ａ間で吸入空気を軸方向に移送しながら圧縮する原理を採っている。スーパーチャージャー４５の一方のスクリュー４５ａから突出した第１駆動軸４５ｂにはスーパーチャージャー用クラッチ５１（以下、S/C用クラッチという）を介して中間軸５２が接続され、中間軸５２にはベルト５３を介してエンジン２のクランク軸２ａ（駆動軸）が連結されている。
エンジン２の運転中にはクランク軸２ａにより中間軸５２が常に回転駆動されており、S/C用クラッチ５１の切断時には中間軸５２の回転がスーパーチャージャー４５の第１駆動軸４５ｂに伝達されず、S/C用クラッチ５１の接続時には中間軸５２の回転が第１駆動軸４５ｂに伝達される。そして、クラッチ接続により第１駆動軸４５ｂが回転駆動されるとスーパーチャージャー４５が作動を開始し、スクリュー４５ａの同期回転により過給通路５０の上流側の吸入空気を吸い込んでスクリュー４５ａ間で圧縮し、圧縮後の吸入空気を過給通路５０の下流側へと吐出する。
なお、スーパーチャージャー４５の種類はこれに限らず任意に変更可能であり、例えばルーツ式やスクロール式のスーパーチャージャーを採用してもよい。
【００２０】
また、エンジン２の排気マニホールド５５には排気通路５６が接続され、排気通路５６には上流側より、第３バルブ５７、上記ターボチャージャー４２のコンプレッサ４２ａに対して同軸上に設けられたタービン４２ｂ、後処理装置５８、及び図示しない消音器が配設されている。なお、本実施形態では、後処理装置５８をＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）及びＳＣＲ（選択還元型ＮＯx触媒）で構成したが、これに限ることはなく任意に変更可能である。
排気通路の第３バルブ５７の上流側とタービン４２ｂの下流側とはバイパス通路５９を介して接続され、バイパス通路５９には第４バルブ６０が介装されている。以下、バイパス通路５９に対して並列関係にある排気通路５６の箇所を過給通路６１という。
排気マニホールド５５の一側と吸気マニホールド４７の入口付近とはＥＧＲ通路６２を介して接続され、ＥＧＲ通路６２にはＥＧＲバルブ６３及びＥＧＲクーラ６４が配設されている。
【００２１】
上記S/C用クラッチ５１、第１〜４バルブ４４，４９，５７，６０及びＥＧＲバルブ６３はエンジンＥＣＵ２４に接続され、このエンジンＥＣＵ２４によりS/C用クラッチ５１の断接制御（クラッチ制御手段）、各バルブ４４，４９，５７，６０，６３の開閉制御が行われるようになっている。
一方、上記スーパーチャージャー４５の他方のスクリュー４５ａからは第２駆動軸４５ｃが突出しており、この第２駆動軸４５ｃを回転駆動しても、第１駆動軸４５ｂの場合と同様にスーパーチャージャー４５が作動して吸入空気を圧縮するようになっている。第２駆動軸４５ｃにはスーパーチャージャー駆動モータ（以下、S/C駆動モータという）６５（電動発電機）が連結され、S/C駆動モータ６５はDC-DCコンバータ６６及び上記インバータ２０を介して走行用バッテリ１８に接続されている。
インバータＥＣＵ２６によりS/C駆動モータ６５が力行制御または回生制御される。S/C駆動モータ６５の力行制御時には、走行用バッテリ１８からの直流電力がインバータ２０で交流電力に変換された後にDC-DCコンバータ６６で降圧され、その電力供給によりS/C駆動モータ６５が第２駆動軸４５ｃを回転駆動してスーパーチャージャー４５を作動させる。また、S/C駆動モータ６５の回生制御時には、スーパーチャージャー４５の第２駆動軸４５ｃからの回転伝達によりS/C駆動モータ６５が発電し、その発電電力がDC-DCコンバータ６６で昇圧されてインバータ２０で直流電力に変換された後に走行用バッテリ１８に充電される。
【００２２】
次に、このように構成されたエンジン２の過給システムの制御状況を説明する。
図３はエンジン２の運転領域に応じてスーパーチャージャー４５及びターボチャージャー４２を作動させるための制御マップを示す図である。このマップに基づき、基本的に過給システムの制御はエンジンＥＣＵ２４により行われ、スーパーチャージャー４５を駆動するS/C駆動モータ６５に関しても、エンジンＥＣＵ２４からの指令に基づきインバータＥＣＵ２６により制御される（電動発電機制御手段）。
エンジンＥＣＵ２４から指令されたエンジン２側の要求トルク、及びエンジン回転速度Ｎeに基づき現在のエンジン２の運転領域が判定され、その運転領域に対応してスーパーチャージャー４５及びターボチャージャー４２が制御される。図に示すように、エンジン２の運転領域はスーパーチャージャー４５のみを作動させる領域（以下、S/C領域という）、スーパーチャージャー４５とターボチャージャー４２を共に作動させる領域（以下、S/C+T/C領域という）、及びターボチャージャー４２のみを作動させる領域（以下、T/C領域という）の３種に区分されている。
全体として各運転領域はエンジン回転速度Ｎeの増減方向に配置されているため、主に要求トルクの増減よりもエンジン回転速度Ｎeの増減に応じて運転領域が切り換えられる。
【００２３】
この運転領域の特性は、スーパーチャージャー４５とターボチャージャー４２との特性の相違に基づくものである。即ち、周知のようにエンジン２或いはS/C駆動モータ６５で駆動されるスーパーチャージャー４５は低回転側での過給特性に優れ、エンジン２の排ガスで駆動されるターボチャージャー４２は高回転での過給特性に優れる。このため、エンジン２の低回転数領域を主にS/C領域としてスーパーチャージャー４５のみを作動させ、中回転数領域を主にS/C+T/C領域としてスーパーチャージャー４５及びターボチャージャー４２を作動させ、高回転数領域を主にT/C領域としてターボチャージャー４２のみを作動させているのである。
このような制御マップに基づき過給機の切換を達成するために、エンジンＥＣＵ２４により表１に基づき各バルブ４４，４９，５７，６０が切換制御されている。表中の○は開弁を表し、×は閉弁を表し、△は開度制御を表す。
【表１】
2013181392.tif 000003
【００２４】
例えばエンジン２の運転領域がS/C領域にあるとき、エンジンＥＣＵ２４は第１バルブ４４及び第４バルブ６０を開弁すると共に、第２バルブ４９及び第３バルブ５７を閉弁する。この処理と並行して、エンジンＥＣＵ２４はエンジン２またはS/C駆動モータ６５によりスーパーチャージャー４５を駆動するが、その詳細は後述する。
従って、吸気通路４１内に流入した吸入空気はターボチャージャー４２のコンプレッサ４２ａを経て過給通路５０側に案内され、第１インタークーラ４３及び第１バルブ４４を経てスーパーチャージャー４５により圧縮される。
圧縮後の吸入空気は第２インタークーラ４６を経て吸気マニホールド４７からエンジン２の各気筒の筒内に導入され、噴射燃料の燃焼に供される。燃焼後の排ガスは各気筒の筒内から排気マニホールド５５を経て排気通路５６に排出され、バイパス通路５９側に案内されて第４バルブ６０から後処理装置５８を経て外部に排出される。排ガスがタービン４２ｂをバイパスするためターボチャージャー４２は作動せず、上記したスーパーチャージャー４５による過給のみが行われる。
【００２５】
また、エンジン２の運転領域がS/C+T/C領域にあるとき、エンジンＥＣＵ２４は第１バルブ４４及び第３バルブ５７を開弁すると共に、第４バルブ６０を閉弁し、第２バルブ４９を開度制御する。これと並行してS/C領域と同じく、エンジン２またはS/C駆動モータ６５によりスーパーチャージャー４５を駆動する。
従って、吸入空気はコンプレッサ４２ａを経て主に過給通路５０側に案内されてスーパーチャージャー４５により圧縮され、一部の吸入空気は第２バルブ４９の開度に応じてスーパーチャージャー４５に圧縮されることなくバイパス通路４８側に案内される。双方の吸入空気は吸気通路４１で合流して第２インタークーラ４６を経てエンジン２の各気筒の筒内に導入される。
燃焼後の排ガスは各気筒の筒内から排気通路５６に排出され、過給通路６１側に案内されて第３バルブ５７及びタービン４２ｂを経て外部に排出される。排ガスがタービン４２ｂを駆動することになるため、ターボチャージャー４２が作動してコンプレッサ４２ａにより吸入空気が圧縮され、上記したスーパーチャージャー４５の過給に加えてターボチャージャー４２による過給が行われる。
【００２６】
第２バルブ４９の開度制御は、過剰な過給圧の抑制を目的として行われる。即ち、S/C+T/C領域ではスーパーチャージャー４５とターボチャージャー４２との２段過給となるため、主にエンジンの全負荷領域において筒内燃焼圧が設計上限値を超える場合がある。そこで、筒内燃焼圧が設計上限値を超えない限り第２バルブ４９を全閉に保持し、筒内燃焼圧が上昇して設計上限値に近づくと、第２バルブ４９の開度を次第に開側に制御して吸入空気の一部をバイパス通路４８側に案内し、スーパーチャージャー４５への流入量を制限して過給圧を下げる。これにより２段過給による高過給圧を保ちつつ、全負荷領域での設計上限値を超えた筒内燃焼圧による不具合、例えばデトネーションやエンジン破損などを未然に防止することができる。
なお、第２バルブ４９の開度制御は、２段過給後の過給圧に基づき実行してもよいし、筒内圧センサで検出した実際の筒内圧に基づき実行してもよい。また、予め台上試験に基づきS/C+T/C領域内の運転領域に応じてバルブ開度の目標値をマップ設定しておき、マップから目標値を読み取って第２バルブ４９を開度制御してもよい。
【００２７】
一方、エンジン２の運転領域がT/C領域にあるとき、エンジンＥＣＵ２４は第２バルブ４９及び第３バルブ５７を開弁すると共に、第１バルブ４４及び第４バルブ６０を閉弁する。また、このときエンジンＥＣＵ２４は、スーパーチャージャー４５を停止保持すべくS/C用クラッチ５１を切断状態とすると共に、インバータＥＣＵ２６に対してS/C駆動モータ６５の停止指令を出力する。
従って、吸入空気はコンプレッサ４２ａを経た後にスーパーチャージャー４５に圧縮されることなくバイパス通路４８側に案内され、第２インタークーラ４６を経てエンジン２の各気筒の筒内に導入される。燃焼後の排ガスは各気筒の筒内から排気通路５６に排出され、過給通路６１側に案内されて第３バルブ５７及びタービン４２ｂを経て外部に排出される。スーパーチャージャー４５は作動せず、一方、排ガスがタービン４２ｂを駆動することでターボチャージャー４２が作動してコンプレッサ４２ａにより吸入空気が圧縮されるため、ターボチャージャー４２による過給のみが行われる。
【００２８】
以上のようにエンジン２の運転領域に応じてスーパーチャージャー４５及びターボチャージャー４２が適宜作動して過給が行われる。その結果、エンジン２の全回転数領域で効率的に過給することができる。
そして、スーパーチャージャー４５を作動させるS/C領域及びS/C+T/C領域において、エンジンＥＣＵ２４はバッテリ１８のＳＯＣに応じてスーパーチャージャー４５の駆動源を切り換えており、以下、当該制御について詳述する。
【００２９】
図４はエンジンＥＣＵ２４が実行するＳ／Ｃ駆動源切換ルーチンを示すフローチャートであり、車両走行中にエンジンＥＣＵ２４は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。
まず、ステップＳ２でエンジン２の運転領域がS/C領域またはS/C+T/C領域にあるか否かを判定し、スーパーチャージャー４５を作動させないT/C領域のときにはＮo（否定）の判定を下して一旦ルーチンを終了する。またステップＳ２の判定がＹes（肯定）のときにはステップＳ４に移行し、バッテリＥＣＵ２８で算出された現在のバッテリ１８のＳＯＣを読み込む。続くステップＳ６では、バッテリ１８のＳＯＣが予め設定された判定値ＳＯＣ0以上であるか否かを判定する。
【００３０】
ステップＳ６の判定がＹesのときにはステップＳ８に移行してS/C用クラッチ５１を切断し、続くステップＳ１０ではS/C駆動モータ６５を力行制御するようにインバータＥＣＵ２６に指令を出力し、その後にルーチンを終了する。また、ステップＳ６の判定がＮoのときにはステップＳ１２に移行してS/C用クラッチ５１を接続し、続くステップＳ１４ではS/C駆動モータ６５を回生制御するようにインバータＥＣＵ２６に指令を出力してルーチンを終了する。
従って、S/C領域やS/C+T/C領域において、バッテリＳＯＣが判定値ＳＯＣ0以上でバッテリ電力に余力があるときには、S/C駆動モータ６５によりスーパーチャージャー４５が駆動される。このためエンジン２でスーパーチャージャー４５を駆動したときの機械損失の発生を防止できると共に、S/C用クラッチ５１が切断されることでS/C駆動モータ６５の駆動に対してエンジン２が負荷として作用しなくなるため、S/C駆動モータ６５の効率低下を防止することができる。
また、エンジン回転速度Ｎeに依存することなく、S/C駆動モータ６５によるスーパーチャージャー４５の駆動状態に応じて過給圧を最適に制御することができる。以上の要因によりエンジン２のトルク増大及びレスポンス向上を達成できるため、エンジン２のダウンサイジングやダウンスピーディングを実施して実用燃費を向上することができる。
【００３１】
一方、S/C領域やS/C+T/C領域において、バッテリＳＯＣが判定値ＳＯＣ0未満でバッテリ電力に余力がないときには、エンジン２によりスーパーチャージャー４５が駆動される。そして、エンジン駆動力の一部はスーパーチャージャー４５を介してS/C駆動モータ６５にも伝達されるため、その駆動力を利用してS/C駆動モータ６５をジェネレータ作動させることができ、発電電力をインバータ２０により直流電力に変換してバッテリ１８に充電することができる。
結果として、スーパーチャージャー４５の駆動源としてS/C駆動モータ６５を使用できないときであっても、エンジン２によりスーパーチャージャー４５を駆動してエンジン２を過給することができる。また、S/C駆動モータ６５により発電された電力により、不足気味であったバッテリＳＯＣを回復させることができる。
【００３２】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ハイブリッド電気自動車１をトラックとして構成したが、これに代えてバスや乗用車に具体化してもよい。また、ハイブリッド電気自動車１の形式についても任意に変更可能であり、例えばエンジン２と走行用モータ６との間に走行用クラッチ４を設ける代わりに、エンジン２に走行用モータ６を直結して、走行用モータ６と変速機８との間に走行用クラッチ４を設けてもよい。
また上記実施形態では、ハイブリッド型電気自動車１であるトラックの走行用バッテリ１８を利用してS/C駆動モータ６５を作動させたが、これに限ることはなく、例えば図示しない車載の１２Ｖバッテリからの電力供給によりS/C駆動モータ６５を作動させてもよい。
さらに走行用バッテリ１８と１２Ｖバッテリとを適宜切り換えるようにしてもよい。例えば通常時には走行用バッテリ１８からの電力でS/C駆動モータ６５を作動させ、図４のステップＳ６でバッテリＳＯＣが判定値ＳＯＣ0未満になると、ステップＳ１２，１４のようにS/C駆動モータ６５をジェネレータ作動させる代わりに、電源を１２Ｖバッテリに切り換えてS/C駆動モータ６５の作動を継続するようにしてもよい。
【００３３】
また上記実施形態では、バッテリＳＯＣが判定値ＳＯＣ0以上のときにはS/C駆動モータ６５によりスーパーチャージャー４５を駆動し、判定値ＳＯＣ0未満のときにはエンジン２によりスーパーチャージャー４５を駆動すると共に、その駆動力を利用してS/C駆動モータ６５で発電したが、これに限ることはない。例えばバッテリＳＯＣが判定値ＳＯＣ0未満のときにはエンジン２による駆動のみを行い、発電は行わなくてもよい。
また、高低２つの判定値ＳＯＣ1、ＳＯＣ2（ＳＯＣ1＞ＳＯＣ2）を設定し、バッテリＳＯＣが判定値ＳＯＣ1以上のときにはS/C駆動モータ６５によりスーパーチャージャー４５を駆動し、判定値ＳＯＣ1〜ＳＯＣ2のときにはエンジン２によりスーパーチャージャー４５を駆動し、判定値ＳＯＣ2未満のときには、エンジン２によりスーパーチャージャー４５を駆動しながらS/C駆動モータ６５で発電するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
２    エンジン
２ａ  クランク軸（駆動軸）
６    走行用モータ
１８  走行用バッテリ
２４  エンジンＥＣＵ（クラッチ制御手段、過給機制御手段）
２６  インバータＥＣＵ（電動発電機制御手段）
２８  バッテリＥＣＵ（バッテリ充電状態検出手段）
４２  ターボチャージャー
４５  スーパーチャージャー
４８  バイパス路
６５  S/C駆動モータ（電動発電機）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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