(57)【要約】【課題】複数の過給器を搭載した車両において優れたエネルギマネジメントを達成可能な車両の過給システムを提供する。【解決手段】車両の過給システムは、電動過給器である第１の過給器と、ターボチャージャである第２の過給器とを備える。エンジンの排ガスは排ガス供給量調整手段によって第１のコンプレッサに供給可能に構成されており、第１のコンプレッサが排ガスで駆動されることにより、電動機を回生可能に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられ、電動機により駆動可能に構成された第１のコンプレッサを有する第１の過給器と、
前記エンジンの排気通路に設けられたタービン、及び、前記吸気通路に設けられ、前記タービンに連動して駆動可能に構成された第２のコンプレッサを有する第２の過給器と、
前記第１のコンプレッサ及び前記タービンへの前記エンジンの排ガスの供給量をそれぞれ調整可能な排ガス供給量調整手段と
を備え、
前記排ガス供給量調整手段により供給された前記排ガスによって前記第１のコンプレッサを駆動することにより、前記電動機を回生させることを特徴とする車両の過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動機により駆動可能に構成されたコンプレッサを有する過給器を備える車両の過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを走行用動力源として搭載する車両では、出力及び燃費性能の向上を目的として過給器が用いられるものがある。例えば、過給器の一種であるターボチャージャは、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路にタービンと連動して駆動されるように設けられたコンプレッサとを備えており、排ガスによってタービンが駆動されると、吸気通路のコンプレッサが連動して駆動されることで過給が行われる。また吸気通路に設けられたコンプレッサを、例えばバッテリに蓄えられた電力を利用して駆動可能な電動機を用いて回転可能な電動過給器も知られている。
【０００３】
特許文献１には、ターボチャージャ及び電動過給器をともに備える過給システムの一例が開示されており、特に、車両の速度に基づいてターボチャージャと電動過給器をそれぞれ制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ターボチャージャの過給効率は、排ガスの流量の流量に依存するため、排ガスの流量が少ない場合には過給効率が低下してしまう。一方、電動過給器は排ガスの流量に依存することなく、電力駆動によって安定的に良好な過給効率を達成できる。そのため、特許文献１のようにターボチャージャ及び電動過給器を備える過給システムでは、排ガスの流量が少ない運転状態の場合には、過給効率が低下するターボチャージャを停止させ、電動過給器を駆動させることにより、過給効率の低下を防止することができる。このように、このように過給器の制御は車両のエネルギマネジメントの観点からも重要であり、より一層の効率向上が求められている。
【０００６】
本発明の少なくとも１実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、複数の過給器を搭載した車両において優れたエネルギマネジメントを達成可能な車両の過給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】
【０００７】
本発明の少なくとも１実施形態に係る車両の過給システムは上記課題を解決するために、  エンジンの吸気通路に設けられ、電動機により駆動可能に構成された第１のコンプレッサを有する第１の過給器と、前記エンジンの排気通路に設けられたタービン、及び、前記吸気通路に設けられ、前記タービンに連動して駆動可能に構成された第２のコンプレッサを有する第２の過給器と、前記第１のコンプレッサ及び前記タービンへの前記エンジンの排ガスの供給量をそれぞれ調整可能な排ガス供給量調整手段とを備え、前記排ガス供給量調整手段により供給された前記排ガスによって前記第１のコンプレッサを駆動することにより、前記電動機を回生させる。
【０００８】
上記構成によれば、例えば第１の過給器が停止状態にある場合に、排ガス供給量調整手段によって排ガスを第１のコンプレッサに供給することで、停止している第１のコンプレッサを駆動することができる。すると、第１のコンプレッサの回転軸に接続された電動機が回生駆動されることにより、排ガスに含まれるエネルギを電気エネルギとして回収することができ、車両のエネルギ効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の少なくとも１実施形態に係る車両の過給システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】図１において第１の過給器が停止状態である場合における吸気及び排気の流路を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１１】
図１は、本発明の少なくとも１実施形態に係る車両の過給システム１の全体構成を示す模式図であり、図２は図１においてエンジン２が停止状態である場合における吸気及び排気の流路を概略的に示す模式図である。
【００１２】
尚、図１では及び図２では吸気の流れを薄いハッチングで示すとともに、排気の流れを濃いハッチングでそれぞれ示している。特に図１では、過給システム１の典型的な吸気の流れを示すために、後述する第１の吸気通路１２及び第２の吸気通路１４に吸気が分岐して導入されることにより、第１の過給器２４及び第２の過給器２６の双方が駆動されている場合における流路を示している。
【００１３】
過給システム１が搭載される車両には、走行用動力源としてエンジン２が備えられている。エンジン２は化石燃料の燃焼によって動力を出力可能な内燃機関であり、図１では特に、４シリンダディーゼルエンジンが例示されている。エンジン２は、吸気通路４から取り込んだ吸気に、不図示の燃料噴射装置から供給される燃料を混合して燃焼し、排ガスを排気通路６から排出する。
【００１４】
吸気通路４は外気を取り込むための取込口８を有しており、その下流側に設けられた分岐点１０を起点として、第１の吸気通路１２及び第２の吸気通路１４に分岐されている。分岐点１０にはバルブ１８が設けられており、バルブ１８の切換状態に応じて、取込口８から導入された吸気が第１の吸気通路１２及び第２の吸気通路１４のいずれか一方、或いは、双方に流入可能に構成されている。第１の吸気通路１２及び第２の吸気通路１４は、下流側の合流点１５で合流した後、エンジン２の吸気マニホールド１６に接続されている。
尚、図１の例では、第１の吸気通路１２及び第２の吸気通路１４が単一（共通）の取込口８を備えるように構成されているが、第１の吸気通路１２及び第２の吸気通路１４がそれぞれ独立した取込口を備えるように構成してもよい。
【００１５】
エンジン２の排気マニホールド２２には、エンジン２で生じた排ガスを外部に排出するための排気通路６が設けられている。エンジン２から排出される排ガスは、排気通路６上に設置された排気浄化装置で浄化された後、外部に排出される。図１では排気浄化装置として、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのディーゼルパーティキュレートフィルタ４２、及び、排ガスに尿素水などの還元剤を添加することで排ガス中の窒素酸化物を浄化するためのＳＣＲシステム４４が例示されている。
尚、エンジン２がガソリンエンジンである場合には、排気浄化装置として三元触媒が用いられてもよい。
【００１６】
エンジン２には、出力及び燃費性能の向上を目的として第１の過給器２４及び第２の過給器２６が備えられている。第１の過給器２４は、電動機３０によって駆動可能な第１のコンプレッサ２８を有する電動過給器である。第１のコンプレッサ２８は第１の吸気通路１２に設けられており、電動機３０がバッテリ２９に蓄えられた電力で駆動されることにより、該電動機３０の回転軸に接続された第１のコンプレッサ２８が駆動されるように構成されている。
【００１７】
第２の過給器２６は、排気通路６に設けられたタービン３２、及び、第２の吸気通路１４に設けられた第２のコンプレッサ３４を有するターボチャージャである。第２の過給器２６では、エンジン２の排ガスによってタービン３２が駆動されると、第２のコンプレッサ３４がタービン３２と連動して駆動することにより、過給が行われる。
【００１８】
本実施形態では、このように第１のコンプレッサ２８及び第２のコンプレッサ３４は、吸気通路４においてエンジン２に対して互いに並列に設けられているが、直列に設けられるように構成されていてもよい。
【００１９】
第１の過給器２４及び第２の過給器２６の動作状態は、例えば車両のコントロールユニットであるＥＣＵ（Electric Control Unit）からの制御信号に基づいて制御される。ここで、第１の過給器２４及び第２の過給器２６の制御例について簡潔に説明する。
【００２０】
第１の過給器２４はバッテリ２９から供給される電力を用いて動作可能な電動過給器であるため、排ガスの流量に影響を受けることなく、低速走行時においても比較的良好な過給効率が得られる。一方、第２の過給器２６は排ガスによって駆動されるターボチャージャであるため、排ガスの流量が比較的少ない低速走行時には過給効率が低下する。このような２つの過給器の特性の違いに鑑みて、例えば以下のような制御が実施される。
【００２１】
車両の低速走行時にはエンジン２からの排ガスの流量が比較的少ないため、過給効率が低くなる第２の過給器２６を停止させる一方で、排ガスの流量から影響を受けない第１の過給器２４によって過給を行うことで、車両全体としての過給効率を良好に確保できる。一方の高速走行時には、エンジン２からの排ガスの流量が比較的多いため、第２の過給器２６においても良好な過給効率が得られる。そのため、高速走行時には第２の過給器２６によって過給を行うことで、電力消費を伴う第１の過給器２４の使用を控える。これにより、無駄な電力消費が抑制され、良好なエネルギ効率が達成できる。
【００２２】
このように上記過給システム１では、車両の走行状態によって第１の過給器２４が過給に寄与しないタイミングが少なからず存在し得る。第１の過給器２４が過給に寄与しない間、図２に示されるように、バルブ１８が切り換えられることによって取込口８から取り込んだ吸気は、全て第２の吸気通路１４に導入される。このとき、第１の吸気通路１２には吸気の導入が禁止され、第２の吸気通路１４に対して隔離されることとなる。このような状況下において、本実施形態に係る過給システム１は以下に述べる構成によって、過給に寄与しない第１の過給器２４を有効活用することにより、更なるエネルギ効率向上を達成することができる。
【００２３】
過給システム１は、第１のコンプレッサ２８及びタービン３２へのエンジン２の排ガスの供給量をそれぞれ調整可能な排ガス供給量調整手段を備える。本実施形態では、排ガス供給量調整手段として、バイパス通路４６、戻り通路４８、及び、これらの通路に吸気及び排気を導入するために切り換え可能なバルブ類が例示されている。
【００２４】
バイパス通路４６は、排気通路６及び第１の吸気通路１２間を接続するように設けられている。バイパス通路４６の一端４６ａは、バルブ１９を介して排気通路６に接続されており、該バルブ１９の開閉状態を切り換えることによって、排気通路６を流れる排ガスの一部を導入可能に構成されている。
【００２５】
ここで排気通路６上におけるバルブ１９の設置位置は任意でもよいが、図１では特に、タービン３２の上流側に設けられている。タービン３２の上流側の排気通路６では、排気圧力が比較的高いため、バルブ１９の開閉に伴ってバイパス通路４６に対して排ガスを良好に導入することができる。
【００２６】
一方、バイパス通路４６の他端４６ｂは、第１の吸気通路１２のうち第１のコンプレッサ２８より上流側に接続されている。これにより、バイパス通路４６を介して導入された排ガスが第１のコンプレッサ２８に供給されることにより、停止状態にある第１のコンプレッサ２８を駆動することができる。第１のコンプレッサ２８が駆動されると、その回転軸に接続された電動機３０が駆動され、発電が行われる。電動機３０で発電された電力は車内に設置されたバッテリ２９に充電される。このように停止状態にある第１の過給器２４に排ガスの一部を導入することで、排ガスに含まれるエネルギを電気エネルギとして回収することができる。
【００２７】
尚、バイパス通路４６の他端４６ｂには、一端４６ａに倣って開閉制御可能なバルブを設けることによって、バイパス通路４６を介して導入される排ガスの流路切り換えを、より確実なものにしてもよい。
【００２８】
第１のコンプレッサ２８を駆動した後の排ガスは、第１のコンプレッサ２８の下流側に設けられた戻り通路４８を介して、排気通路６に戻される。戻り通路４８の一端４８ａは、第１の吸気通路１２のうち第１のコンプレッサ２８より下流側に接続されている。本実施形態では特に、戻り通路４８の一端４８ａにはバルブ５０が設けられており、該バルブ５０を開閉することにより、バイパス通路４６を介して第１のコンプレッサ２８に導入された排ガスを戻り通路４８に導入可能に構成されている。
【００２９】
一方、戻り通路４８の他端４８ｂは、排気通路６のうちタービン３２の下流側に接続されている。上述したように、バイパス通路４６にはタービン３２の上流側から圧力の高い排ガスが導入されるが、戻り通路４８を圧力の低いタービン３２の下流側に接続することにより、これらの差圧に基づいて排ガスを第１のコンプレッサ２８に効率的に導入できる。これにより、第１のコンプレッサ２８による発電が促進され、効率的に電気エネルギを回収することができる。
【００３０】
尚、戻り通路４８の他端４８ｂには、一端４８ａに倣って開閉制御可能なバルブを設けることによって、戻り通路４８を介して排出される排ガスの流路切り換えを、より確実なものにしてもよい。
【００３１】
その後、戻り通路４８を介して排気通路６に戻された排ガスは、エンジン２から直接排出された排ガスとともに排気通路６を通って、外部に排出される。
【００３２】
以上説明したように、上記構成によれば、排ガスによって駆動される第１の過給器２４による過給が停止状態にある際に、排ガスの一部がバイパス通路４６を介して第１のコンプレッサ２８に供給される。これにより、停止状態にある第１のコンプレッサ２８はバイパス通路４６から供給される排ガスによって駆動され、それに伴い、第１のコンプレッサ２８に連結された電動機３０が発電機として駆動される。このようにして、排ガスが有するエネルギが電気エネルギとして回収されることにより、車両におけるエネルギ効率が向上する。
【符号の説明】
【００３３】
１  過給システム
２  エンジン
４  吸気通路
６  排気通路
８  取込口
１０  分岐点
１２  第１の吸気通路
１４  第２の吸気通路
１５  合流点
１６  吸気マニホールド
１８，１９，５０  バルブ
２２  排気マニホールド
２４  第１の過給器
２６  第２の過給器
２８  第１のコンプレッサ
２９  バッテリ
３０  電動機
３２  タービン
３４  第２のコンプレッサ
４２  ディーゼルパーティキュレートフィルタ
４４  ＳＣＲシステム
４６  バイパス通路
４８  戻り通路
【図１】
2017078396.tif 000003
【図２】
2017078396.tif 000004