(57)【要約】【課題】  ２電動過給機を備えた内燃機関の吸気装置において、燃費を向上させる。【解決手段】  内燃機関１の吸気装置１０であって、吸気を燃焼室に供給する吸気通路１２と、吸気通路に配置されたベーン２４Ｂ及びベーンに連結された回転軸２５Ｂを備えた電動機２５を有する電動過給機１６と、電動機に接続されたバッテリ３１と、内燃機関の出力を制御する制御装置３０、４０とを有し、制御装置は、内燃機関の低及び中負荷運転状態において、電動機を発電制御し、内燃機関が高負荷運転状態のときに電動機を駆動制御する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気装置であって、
吸気を燃焼室に供給する吸気通路と、
前記吸気通路に配置されたベーン及び前記ベーンに連結された回転軸を備えた電動機を有する電動過給機と、
前記電動機に接続されたバッテリと、
前記内燃機関の出力を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記内燃機関の低及び中負荷運転状態において、前記電動機を発電制御し、前記内燃機関が高負荷運転状態のときに前記電動機を駆動制御することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電動機の発電負荷を制御し、前記回転軸及び前記ベーンの回転抵抗を調節することによって、前記吸気通路を通過して前記燃焼室に流入する吸気量を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記電動機の発電電圧を制御することによって、前記回転軸及び前記ベーンの回転抵抗を調節することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記電動機は、界磁として電磁石を有し、
前記制御装置は、前記電磁石に供給する電流を制御することによって、前記電動機の発電電圧を制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記吸気通路には吸気量を変化させる絞り弁が設けられ、
前記制御装置は、前記内燃機関の低負荷運転状態において吸気量に基づいて前記絞り弁の開度を調節し、前記内燃機関の中及び高負荷運転状態において前記絞り弁の開度を全開にすることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つの項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
前記吸気通路には、吸気の流路断面積を変化させることによって、前記ベーンに供給する吸気の流速を変化させる可変ノズルが設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つの項に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の過給機として、吸気通路に設けられたベーン（羽根車）と、ベーンに連結された電動機とを有する電動過給機（電動スーパーチャージャ）が公知となっている（例えば、特許文献１）。電動過給機は、電動機によって所望のタイミングでベーンを回転させることができるため、排気ガスのエネルギーを利用するターボチャージャや、クランクシャフトの駆動力を利用する機械式スーパーチャージャに比べて応答性が良いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０３１４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、電動過給機はバッテリの電力を使用して電動機を駆動するため、機械式スーパーチャージャと同様に、燃費を悪化させるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の背景を鑑み、電動過給機を備えた内燃機関の吸気装置において、燃費を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は内燃機関（１）の吸気装置（１０）であって、吸気を燃焼室に供給する吸気通路（１２）と、前記吸気通路に配置されたベーン（２４Ｂ）及び前記ベーンに連結された回転軸（２５Ｂ）を備えた電動機（２５）を有する電動過給機（１６）と、前記電動機に接続されたバッテリ（３１）と、前記内燃機関の出力を制御する制御装置（３０、４０）とを有し、前記制御装置は、前記内燃機関の低及び中負荷運転状態において、前記電動機を発電制御し、前記内燃機関が高負荷運転状態のときに前記電動機を駆動制御することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、過給が不要な内燃機関の低及び中負荷状態において、吸気通路を流れる吸気によってベーンを回転させ、電動過給機で発電を行うことができる。内燃機関の出力に応じて吸気量を絞るとポンピングロスが発生することになるが、ベーンで吸気量を絞ることによって、ポンピングロスとして消費されるエネルギーの一部が電力として回収される。これにより、燃費が改善される。
【０００８】
また、上記の発明において、前記制御装置は、前記電動機の発電負荷を制御し、前記回転軸及び前記ベーンの回転抵抗を調節することによって、前記吸気通路を通過して前記燃焼室に流入する吸気量を制御するとよい。
【０００９】
この構成によれば、電動過給機で吸気量を制御することができる。発電負荷を変化させることによって、電動機及びベーンの回転抵抗を変化させることができる。ベーンの回転抵抗は、吸気抵抗と相関があるため、発電負荷を変化させることによって吸気量を調節することができる。
【００１０】
また、上記の発明において、前記制御装置は、前記電動機の発電電圧を制御することによって、前記回転軸及び前記ベーンの回転抵抗を調節するとよい。
【００１１】
この構成によれば、発電電圧は、電動機の回転軸及びベーンの回転抵抗と相関があるため、発電電圧を変化させることによって吸気量を調節することができる。
【００１２】
また、上記の発明において、前記電動機は、界磁として電磁石（２５Ａ）を有し、前記制御装置は、前記電磁石に供給する電流を制御することによって、前記電動機の発電電圧を制御するとよい。
【００１３】
この構成によれば、電磁石に供給する電流、すなわち励磁電流を変化させることによって発電負荷及び電動機の回転抵抗を変化させることができる。
【００１４】
また、上記の発明において、前記吸気通路には吸気量を変化させる絞り弁（１８）が設けられ、前記制御装置は、前記内燃機関の低負荷運転状態において吸気量に基づいて前記絞り弁の開度を調節し、前記内燃機関の中及び高負荷運転状態において前記絞り弁の開度を全開にするとよい。
【００１５】
この構成によれば、内燃機関の低負荷状態において、ベーンの回転抵抗を増加させるだけでは吸気量を低減させることができない場合に、絞り弁を閉じて吸気量を所望の値に低減させることができる。内燃機関の中及び高負荷状態では、絞り弁を全開にして絞り弁に起因するポンピングロスを低減し、電動過給機によって吸気量を調節することができる。
【００１６】
また、上記の発明において、前記吸気通路には、吸気の流路断面積を変化させることによって、前記ベーンに供給する吸気の流速を変化させる可変ノズル（４５）が設けられているとよい。
【００１７】
この構成によれば、内燃機関の低負荷状態等の吸気量が少ない場合においても、可変ノズルによって吸気の流速を大きくすることによって、吸気がベーンを回転させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によれば、動過給機を備えた内燃機関の吸気装置において、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に内燃機関の模式図
【図２】エンジンＥＣＵの制御手順を示すフロー図
【図３】エンジンＥＣＵの低負荷運転制御の手順を示すフロー図
【図４】エンジンＥＣＵの中負荷運転制御の手順を示すフロー図
【図５】エンジンＥＣＵの高負荷運転制御の手順を示すフロー図
【図６】実施形態の一部変形例に内燃機関の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関の吸気装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態では、船外機用の内燃機関に適用した例について説明する。図１に示すように、内燃機関１は、シリンダ２が形成された機関本体３を有する。機関本体３は、シリンダブロックやシリンダヘッド等の部材を組み合わせて形成されている。シリンダ２にはピストン４が往復動可能に配置されている。ピストン４はコンロッド５を介して出力軸となるクランクシャフト６に接続されている。ピストン４の冠面はシリンダ２と協働して燃焼室７を形成する。
【００２２】
内燃機関１は、燃焼室７に燃焼用空気である吸気を供給する吸気装置１０と、燃焼室７における燃焼によって発生した排気ガス（既燃焼ガス）を外部に排出する排気装置１１を有する。吸気装置１０は、一連の吸気通路１２を形成している。吸気通路１２には、上流から順に、吸気インレット１４、エアクリーナ１５、電動過給機１６（ESC: Electric Supercharger）、インタークーラー１７、スロットルバルブ１８（絞り弁）、吸気マニホールド１９を有する。吸気マニホールド１９は、機関本体３に形成された吸気ポート２１を介して燃焼室７に接続されている。
【００２３】
電動過給機１６は、吸気通路１２に配置されたコンプレッサ２４と、コンプレッサ２４を駆動する電動機２５とを有する。コンプレッサ２４は、吸気通路１２の一部をなすコンプレッサハウジング２４Ａと、コンプレッサハウジング２４Ａに回転可能に受容されたベーン２４Ｂ（インペラ）とを有する。コンプレッサハウジング２４Ａは、円盤形に形成され、中心軸に沿った一側に吸気入口２４Ｃを有し、外周部に接線方向に向けて開口した吸気出口２４Ｄを有する。ベーン２４Ｂは、その回転軸がコンプレッサハウジング２４Ａの中心軸と同軸になるように配置されている。
【００２４】
電動機２５は、公知の直流モータや交流モータを適用することができる。本実施形態では、電動機２５は、界磁としての電磁石２５Ａを有する３相交流モータである。電動機２５のロータ２５Ｂ（回転軸）は、ベーン２４Ｂに連結されている。
【００２５】
電動機２５は、ＥＳＣコントローラ３０を介してバッテリ３１に接続されている。ＥＳＣコントローラ３０は、インバータ３０Ａと励磁電流制御部３０Ｂとを有する。インバータ３０Ａは、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチ素子を含み、ＰＷＭ制御によってバッテリ３１からの直流電流を電動機２５の各相に所定のタイミングで供給すると共に、電動機２５が発電した３相交流を直流に変換してバッテリ３１に供給する。励磁電流制御部３０Ｂは、電動機２５の電磁石２５Ａに供給する電流を変化させ、電磁石２５Ａが発生する磁束を変化させる。
【００２６】
スロットルバルブ１８は、吸気通路１２に設けられた弁体１８Ａと、弁体１８Ａを駆動する電動モータ１８Ｂとを備えた電動スロットルバルブである。
【００２７】
機関本体３には、燃焼室７に燃料を噴射する燃料噴射装置３３が設けられている。他の実施形態では、燃料噴射装置３３は、吸気ポート２１に設けられていてもよい。
【００２８】
排気装置１１は、燃焼室７に接続された上流端と、排気ガスを外部に放出する排気出口を形成する下流端とを有する。排気装置１１の下流端は、海や川等の水面下に配置されている。これにより、排気ガスは排気装置１１によって水面下に放出される。
【００２９】
内燃機関１は、運転者が出力要求を入力するためのアクセル操作手段３４を有する。アクセル操作手段３４は、アクセルペダルや、スロットルグリップ、スロットルレバー等であってよい。
【００３０】
吸気通路１２のスロットルバルブ１８と燃焼室７の間の部分には、その部分の吸気圧を検出する吸気圧センサ３５が設けられている。機関本体３には、クランクシャフト６の回転位置を検出するクランク角センサ３６が設けられている。スロットルバルブ１８には、スロットルバルブ１８の開度を検出するスロットル開度センサ３７が設けられている。
【００３１】
内燃機関１は、内燃機関１を制御するためのエンジンＥＣＵ４０を有している。エンジンＥＣＵ４０は、マイクロプロセッサや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。エンジンＥＣＵ４０には、アクセル操作手段３４、吸気圧センサ３５、クランク角センサ３６、スロットル開度センサ３７等から信号が入力される。エンジンＥＣＵ４０は、アクセル操作手段３４からの信号に基づいてアクセル操作量を取得し、吸気圧センサ３５からの信号に基づいて吸気量（吸気圧）を取得し、クランク角センサ３６からの信号に基づいてエンジン回転数を取得し、スロットル開度センサ３７から信号に基づいてスロットル開度を取得する。また、エンジンＥＣＵ４０は、ＥＳＣコントローラ３０、スロットルバルブ１８、燃料噴射装置３３に信号を出力し、これらを駆動制御する。
【００３２】
次に図２〜図５を参照して、エンジンＥＣＵ４０が行う制御を説明する。図２に示すようにエンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ１において、アクセル操作量に基づいて目標出力Ｐを設定する。エンジンＥＣＵ４０は、アクセル操作量に対する目標出力Ｐが設定されたマップを参照し、アクセル操作量に基づいて目標出力Ｐを設定する。このマップは、アクセル操作量が大きくなるほど、目標出力Ｐが大きくなるように設定されている。なお、他の実施形態では、アクセル操作量とエンジン回転数とに基づいて、目標出力Ｐを設定してもよい。この場合、アクセル操作量が大きくなるほど目標出力Ｐが大きくなり、かつエンジン回転数が大きくなるほど目標出力Ｐが大きくなるように設定されているとよい。
【００３３】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ２において、目標出力Ｐが所定の第１閾値Ｐ１未満であるか否かを判定する。目標出力Ｐが第１閾値Ｐ１未満の場合には、エンジンＥＣＵ４０は、内燃機関１の運転状態が低負荷運転状態であるとして、ステップＳ３に進み、低負荷運転制御を行う。目標出力Ｐが第１閾値Ｐ１以上の場合には、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ４において、目標出力Ｐが所定の第２閾値Ｐ２未満であるか否かを判定する。目標出力Ｐが第２閾値Ｐ２未満の場合、すなわち目標出力Ｐが第１閾値Ｐ１以上かつ第２閾値Ｐ２未満の場合には、エンジンＥＣＵ４０は、内燃機関１の運転状態が中負荷運転状態であるとして、ステップＳ５に進み、中負荷運転制御を行う。目標出力Ｐが第２閾値Ｐ２以上の場合、エンジンＥＣＵ４０は、内燃機関１の運転状態が高負荷運転状態であるとして、ステップＳ６に進み、高負荷運転制御を行う。
【００３４】
図３に示すように、エンジンＥＣＵ４０は、低負荷運転制御において、最初にステップＳ１１で目標出力Ｐに基づいて目標吸気量Ａ及び目標燃料量Ｆ（目標燃料噴射量）を設定する。エンジンＥＣＵ４０は、目標出力Ｐに対する目標吸気量Ａが設定されたマップ、及び目標出力Ｐに対する目標燃料量Ｆが設定されたマップを参照し、目標出力Ｐに基づいて目標吸気量Ａ及び目標燃料量Ｆを設定する。このマップは、目標出力Ｐが大きくなるほど、目標吸気量Ａ及び目標燃料量Ｆが大きくなるように設定されている。他の実施形態では、目標出力Ｐの値に関わらず目標吸気量Ａ及び目標燃料量Ｆの一方の値を固定とし、他方の値を目標出力Ｐに応じて変化させるようにしてもよい。
【００３５】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ１２において、目標吸気量Ａに基づいて電動過給機１６の電動機２５の目標発電電圧Ｖｇを設定する。エンジンＥＣＵ４０は、目標吸気量Ａに対する目標発電電圧Ｖｇが設定されたマップを参照し、目標吸気量Ａに基づいて目標発電電圧Ｖｇを設定する。目標発電電圧Ｖｇは、０である最小値から所定の最大値Ｖｇｍａｘの間で設定される。目標発電電圧Ｖｇが増加すると、電動機２５及びベーン２４Ｂの回転抵抗が増加し、コンプレッサハウジング２４Ａを通過する吸気の流路抵抗が増加する。これにより、吸気量が減少する。なお、目標発電電圧Ｖｇの最大値Ｖｇｍａｘは、吸気抵抗の増加が飽和する値、すなわち目標発電電圧Ｖｇを最大値Ｖｇｍａｘ以上に設定しても吸気抵抗の増加が小さく、吸気量の低減効果が小さくなる値に設定されている。このマップは、目標吸気量Ａが小さくなるほど、目標発電電圧Ｖｇが増加するように設定されている。
【００３６】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ１３において、目標発電電圧Ｖｇに基づいて、目標励磁電流Ｉを設定する。目標励磁電流Ｉは、電動機２５の電磁石２５Ａに流す電流である。エンジンＥＣＵ４０は、目標発電電圧Ｖｇに対する目標励磁電流Ｉが設定されたマップを参照し、目標発電電圧Ｖｇに基づいて目標励磁電流Ｉを設定する。このマップは、目標発電電圧Ｖｇが大きくなるほど、目標励磁電流Ｉが増加するように設定されている。これは、励磁電流が増加するほど、電磁石２５Ａが発生する磁束が増加し、電動機２５が発生する発電電圧が増加することに基づく。
【００３７】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ１４において、目標発電電圧ＶｇがＶｇｍａｘと等しいか否かを判定する。目標発電電圧ＶｇがＶｇｍａｘと等しい場合には、ステップＳ１５に進み、エンジンＥＣＵ４０は、スロットルバルブ１８の目標開度である目標スロットル開度Ｔを、目標吸気量Ａに基づいて設定する。エンジンＥＣＵ４０は、目標吸気量Ａに対する目標スロットル開度Ｔが設定されたマップを参照し、目標吸気量Ａに基づいて目標スロットル開度Ｔを設定する。このマップは、目標吸気量Ａが小さくなるほど目標スロットル開度Ｔが小さくなるように設定されている。これにより、目標発電電圧Ｖｇが最大値Ｖｇｍａｘとなり、ベーン２４Ｂの回転抵抗だけでは吸気量を絞ることができない場合にスロットルバルブ１８によって吸気量を絞ることができる。
【００３８】
目標発電電圧ＶｇがＶｇｍａｘと等しくない場合、すなわち目標発電電圧ＶｇがＶｇｍａｘ未満の場合には、ステップＳ１６に進み、エンジンＥＣＵ４０は、目標スロットル開度Ｔを全開（ＷＯＴ）に設定する。
【００３９】
ステップＳ１５又はステップＳ１６の処理を行った後は、エンジンＥＣＵ４０はステップＳ１７において、目標励磁電流Ｉ、目標スロットル開度Ｔ、目標燃料量Ｆ、目標吸気量Ａに基づいて、電動過給機１６、スロットルバルブ１８、燃料噴射装置３３を駆動制御する。エンジンＥＣＵ４０は、ＥＳＣコントローラ３０に信号を出力し、インバータ３０Ａを発電制御すると共に、励磁電流制御部３０Ｂを制御して目標励磁電流Ｉに基づく目標励磁電流Ｉを電磁石２５Ａに供給する。このとき、エンジンＥＣＵ４０は、吸気圧センサ３５からの信号に基づく実際の吸気量と、目標吸気量Ａとに基づいてフィードバック制御を行い、実際の吸気量が目標吸気量Ａに近付くように、目標発電電圧Ｖｇ及び目標スロットル開度Ｔを調節する。
【００４０】
以上の低負荷運転制御によって、内燃機関１の低負荷運転状態では、電動過給機１６のベーン２４Ｂが吸気抵抗を発生させ、吸気量を絞る弁として機能する。ベーン２４Ｂは電動機２５に連結されているため、吸気が流れて回転したときに電動機２５を回転させて発電を行うことができる。すなわち、ポンピングロスの一部を電力として回収することができる。電動機２５によって発電された電力は、バッテリ３１に蓄えられる。電動機２５の回転抵抗は、発電電圧（発電負荷）によって変化するため、発電電圧を変化させることによって吸気抵抗を変化させ、吸気量を調節することができる。なお、本実施形態では、吸気通路１２にスロットルバルブ１８が設けられているため、ベーン２４Ｂによる吸気抵抗だけでは吸気量を低減させることができない場合には、スロットルバルブ１８の開度を小さくすることによって、吸気量を低減させることができる。
【００４１】
図４に示すように、エンジンＥＣＵ４０は、中負荷運転制御において、最初にステップＳ２１で目標出力Ｐに基づいて目標吸気量Ａ及び目標燃料量Ｆ（目標燃料噴射量）を設定する。ステップＳ２１の処理は、ステップＳ１１と同様の処理を適用することができる。
【００４２】
エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ２２において、目標スロットル開度Ｔを全開（ＷＯＴ）に設定する。
【００４３】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ２３において、目標吸気量Ａに基づいて電動過給機１６の電動機２５の目標発電電圧Ｖｇを設定する。ステップＳ２３の処理は、ステップＳ１２と同様の処理を適用することができる。なお、内燃機関１が中負荷運転状態のときには、低負荷運転状態のときよりも目標吸気量Ａが多くなるため、目標発電電圧Ｖｇは低負荷運転状態のときよりも低くなり、Ｖｇｍａｘにはならない。
【００４４】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ２４において、目標発電電圧Ｖｇに基づいて、目標励磁電流Ｉを設定する。ステップＳ２４の処理は、ステップＳ１３と同様の処理を適用することができる。
【００４５】
エンジンＥＣＵ４０はステップＳ２５において、目標励磁電流Ｉ、目標スロットル開度Ｔ、目標燃料量Ｆ、目標吸気量Ａに基づいて、電動過給機１６、スロットルバルブ１８、燃料噴射装置３３を駆動制御する。ステップＳ２５の処理は、ステップＳ１７と同様の処理を適用することができる。
【００４６】
以上の中負荷運転制御によって、内燃機関１の中負荷運転状態では、スロットルバルブ１８の開度を全開にするため、スロットルバルブ１８に起因するポンピングロスが低減される。また、吸気抵抗は、主にベーン２４Ｂによって生じるため、ポンピングロスを発電によって効率良く回収することができる。
【００４７】
図５に示すように、エンジンＥＣＵ４０は、中負荷運転制御において、最初にステップＳ３１で目標出力Ｐに基づいて目標吸気量Ａ及び目標燃料量Ｆ（目標燃料噴射量）を設定する。ステップＳ３１の処理は、ステップＳ１１と同様の処理を適用することができる。特に、高負荷領域では、目標出力Ｐに関わらず目標燃料量Ｆを一定とし、目標出力Ｐの増加に伴って目標吸気量Ａを増加させ、リーン燃焼を行うようにしてもよい。
【００４８】
エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ３２において、エンジンＥＣＵ４０は、目標スロットル開度Ｔを全開（ＷＯＴ）に設定する。
【００４９】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ３３において、目標吸気量Ａに基づいて電動過給機１６の電動機２５の目標駆動電圧Ｖｄを設定する。目標駆動電圧Ｖｄは、目標発電電圧Ｖｇと異なり、バッテリ３１から電動機２５に供給される電圧である。エンジンＥＣＵ４０は、目標吸気量Ａに対する目標駆動電圧Ｖｄが設定されたマップを参照し、目標吸気量Ａに基づいて目標駆動電圧Ｖｄを設定する。このマップは、目標吸気量Ａが大きくなるほど、目標駆動電圧Ｖｄが増加するように設定されている。
【００５０】
次に、エンジンＥＣＵ４０は、ステップＳ３４において、目標駆動電圧Ｖｄに基づいて、目標励磁電流Ｉ及びデューティ比Ｄを設定する。本実施形態では、エンジンＥＣＵ４０は、目標駆動電圧Ｖｄに関わらず、目標励磁電流Ｉを一定の値に設定する。一方、エンジンＥＣＵ４０は、目標駆動電圧Ｖｄに対するデューティ比Ｄが設定されたマップを参照することによって、目標駆動電圧Ｖｄに基づいてデューティ比Ｄを設定する。このマップは、目標駆動電圧Ｖｄが大きくなるほど、デューティ比Ｄが０％から１００％の間で増加するように設定されている。
【００５１】
エンジンＥＣＵ４０はステップＳ２５において、目標励磁電流Ｉ、デューティ比Ｄ、目標スロットル開度Ｔ、目標燃料量Ｆ、目標吸気量Ａに基づいて、電動過給機１６、スロットルバルブ１８、燃料噴射装置３３を駆動制御する。
【００５２】
以上の高負荷運転制御によって、内燃機関１の高負荷運転状態では、電動過給機１６によって過給を行うことができる。
【００５３】
次に、以上のように構成された本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、過給が不要な内燃機関１の低及び中負荷状態において、吸気通路１２を流れる吸気によってベーン２４Ｂを回転させ、電動過給機１６で発電を行う。内燃機関１の出力に応じて吸気量を絞るとポンピングロスが発生することになるが、ベーン２４Ｂで吸気量を絞ることによって、ポンピングロスとして消費されるエネルギーの一部は電力として回収され、燃費が改善される。
【００５４】
電動機２５及びベーン２４Ｂの回転抵抗は、発電電圧等の発電負荷を変化させることによって、変化させることができる。ベーン２４Ｂの回転抵抗は、吸気抵抗と相関があるため、発電負荷を変化させることによって吸気量を調節することができる。これにより、スロットルバルブ１８を全開として、スロットルバルブ１８に起因するポンピングロスを低減することができる。
【００５５】
本実施形態では、電動機２５の電磁石２５Ａに供給する励磁電流を調節することによって、発電電圧を変化させ、電動機２５及びベーン２４Ｂの回転抵抗を変化させることができる。
【００５６】
また、スロットルバルブ１８を設けたため、内燃機関１の低負荷状態において、ベーン２４Ｂの回転抵抗を増加させるだけでは吸気量を低減させることができない場合に、スロットルバルブ１８を閉じて吸気量を所望の値に低減させることができる。内燃機関１の中及び高負荷状態では、スロットルバルブ１８を全開にしてスロットルバルブ１８に起因するポンピングロスを低減し、電動過給機１６によって吸気量を調節することができる。
【００５７】
電動過給機１６は、排気装置１１の排気出口が水面下に配置されている船外機用の内燃機関１の装置として適している。例えば、ターボチャージャは、排気通路にタービンを設ける必要があるため、内燃機関１の停止等によって水が排気通路を逆流する場合に損傷する虞がある。電動過給機１６は、排気通路に設ける部品がないため、このような問題は生じない。
【００５８】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、図６に示すように、コンプレッサ２４は、ベーン２４Ｂに供給する吸気の流速を変化させる可変ノズル４５を有してもよい。可変ノズル４５は、コンプレッサハウジング２４Ａの吸気入口２４Ｃに回動可能に設けられた板状のガイドベーン４５Ａによって形成されている。可変ノズル４５は、ガイドベーン４５Ａが回動することによって吸気入口２４Ｃの流路断面積を変化させ、吸気入口２４Ｃを通過してベーン２４Ｂに供給される（衝突する）吸気の流速を変化させる。これにより、吸気量が比較的少ない場合でも、可変ノズル４５が流路断面積を絞ることによって吸気の流速を高めることができ、ベーン２４Ｂを効率良く回転させることができる。すなわち、吸気量が少ない低負荷運転状態においても、効率よく発電を行い、エネルギーを回収することができる。
【００５９】
また、スロットルバルブ１８は、全開と微小開度の２位置のみを取り得るチョーク弁に置換してもよい。また、他の実施形態においてはスロットルバルブ１８を省略し、低負荷運転状態においてもベーン２４Ｂのみ、或いはベーン２４Ｂと可変ノズル４５によって吸気量を調節するようにしてもよい。上記の実施形態では、電動機２５を三相交流モータとしたが、直流モータ等の公知の電動機に置換してもよい。
【００６０】
また、上記の実施形態では、内燃機関１の負荷状態を目標出力Ｐに基づいて判定したが、目標トルク等の負荷と相関がある他のパラメータに基づいて判定してもよい。また、内燃機関１の負荷状態の判断方法は、公知の様々な手法を適用することができる。例えば、アクセル操作手段３４の操作量や、吸気圧センサ３５が検出した吸気圧等に基づいて算出してもよい。
【００６１】
上記実施形態では、本発明を船外機用の内燃機関１に適用した例について説明したが、自動車用や二輪車用の内燃機関にも当然に適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１          ：内燃機関
１０        ：吸気装置
１６        ：電動過給機
１８        ：スロットルバルブ（絞り弁）
２４        ：コンプレッサ
２４Ａ      ：コンプレッサハウジング
２４Ｂ      ：ベーン
２４Ｃ      ：吸気入口
２４Ｄ      ：吸気出口
２５        ：電動機
２５Ａ      ：電磁石
２５Ｂ      ：ロータ
３０        ：ＥＳＣコントローラ（制御装置）
３０Ａ      ：インバータ
３０Ｂ      ：励磁電流制御部
３１        ：バッテリ
４０        ：エンジンＥＣＵ（制御装置）
４５        ：可変ノズル
【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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