過給機
【課題】急加速時における空気量又は過給圧の急変に過給機を適切に対応させる。
【解決手段】過給機（１００）は、エンジン（１０）を備える車両（１）に搭載され、ディフューザ（１１６）、及びディフューザに出し入れ可能に設けられたベーン（１１５）を有するコンプレッサ（１１０）と、タービン（１２０）とを備える。過給機は、ベーンをディフューザに突出させること及び、ベーンをディフューザから引き込ませることが可能なベーン駆動手段（１５２）と、当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段（１４１）と、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する制御手段（１５１）とを備える。
【解決手段】過給機（１００）は、エンジン（１０）を備える車両（１）に搭載され、ディフューザ（１１６）、及びディフューザに出し入れ可能に設けられたベーン（１１５）を有するコンプレッサ（１１０）と、タービン（１２０）とを備える。過給機は、ベーンをディフューザに突出させること及び、ベーンをディフューザから引き込ませることが可能なベーン駆動手段（１５２）と、当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段（１４１）と、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する制御手段（１５１）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ディフューザ付コンプレッサを備える過給機の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の過給機として、例えば、コンプレッサロータの周縁に配置され、傾動可能なベーンの列により構成された環状のディフューザ列の出口領域よりその上流側へ通じる還流通路の開閉がベーンの傾動に応じて制御されるコンプレッサを備えた過給機が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
或いは、コンプレッサのディフューザ部に突出・引き込み可能な案内羽根を設け、該案内羽根がエンジンの作動状態に応じて作動される過給機が提案されている（特許文献２参照）。或いは、コンプレッサの出口側に配置された可変ディフューザ体が、タービンの入口側に配置された可変ノズル体と連結されている過給機が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６３６９１号公報
【特許文献２】特開平８−２５４１２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１６９９８５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、上述の背景技術を、過給をアシストする機構を備える過給機に適用した場合、例えば過給機を搭載する車両の急加速時等に、空気流量又は過給圧が急変することに起因して、過給機の翼の破損や過給圧の低下が生じる可能性があるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、空気量又は過給圧の急変に適切に対応可能な過給機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の過給機は、上記課題を解決するために、エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに出し入れ可能に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、前記ベーンを前記ディフューザに突出させること及び、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませることが可能なベーン駆動手段と、当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
本発明の第１の過給機によれば、当該過給機は、ディフューザ、及び該ディフューザに出し入れ可能に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えている。即ち、当該過給機は、所謂、可変ディフューザ付コンプレッサを備えている。
【０００９】
ベーン駆動手段は、ベーンをディフューザに突出させること及び、ベーンをディフューザから引き込ませることが可能である。即ち、ベーン駆動手段は、ベーンを出し入れすることにより、ベーンド状態とベーンレス状態とを切り替えることが可能である。例えばアキュムレータ、モータ等である回転補助手段は、当該過給機の回転を補助可能である。
【００１０】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する。
【００１１】
本願発明者の研究によれば、車両の加速時に、回転補助手段により過給機が回転されることに起因して、コンプレッサの圧力比及び空気流量が増加すると、エンジンの作動領域が、ディフューザの形態がベーンド状態ではコンプレッサの効率が低下する作動領域になる可能性がある。加えて、過給機の回転数が急上昇することに起因してベーンが破損する可能性があることが判明している。
【００１２】
しかるに本発明では、制御手段により、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段が制御されつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段が制御される。このため、ディフューザの形態が、比較的高圧力比、高空気流量である場合にコンプレッサの効率の良い、ベーンレス状態となるので、車両の加速時に、コンプレッサの効率が低下したり、ベーンが破損したりすることを防止することができる。
【００１３】
本発明の第１の過給機の一態様では、前記制御手段は、前記エンジンの作動状態を検出する状態検出手段を含み、前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記検出された作動状態において、前記ベーンが前記ディフューザから引き込んでいる場合の前記コンプレッサの効率が、前記ベーンが前記ディフューザに突出している場合の前記コンプレッサの効率より高いことを条件に、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する。
【００１４】
この態様によれば、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる状態検出手段は、エンジンの作動状態を検出する。尚、エンジンの作動状態は、例えばコンプレッサの圧力比と、空気流量とを検出し、該検出された圧力比及び空気流量に基づいて求めればよい。
【００１５】
制御手段は、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、検出された作動状態において、ベーンがディフューザから引き込んでいる場合（即ち、ベーンレス状態）のコンプレッサの効率が、ベーンがディフューザに突出している場合（即ち、ベーンド状態）のコンプレッサの効率より高いことを条件に、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する。
【００１６】
このため、ベーン駆動手段の制御精度を向上させることができ、実用上非常に有利である。
【００１７】
本発明の第１の過給機の他の態様では、前記タービンは、前記回転補助手段として、前記タービンに流入する気体の流入量を調節可能な可変ノズルを有し、前記制御手段は、前記車両の加速時に、前記可変ノズルの開度が閉じ側になるように前記可変ノズルを制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する。
【００１８】
この態様によれば、当該過給機のタービンは、回転補助手段として、該タービンに流入する気体（典型的には、エンジンより排出される排出ガス）の流入量を調節可能な可変ノズルを有している。即ち、この態様に係る「タービン」は、可変ノズル付タービン（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｉｎｅ：ＶＮＴ）である。
【００１９】
制御手段は、車両の加速時に、可変ノズルの開度が閉じ側になるように可変ノズルを制御しつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する。ここで、「可変ノズルの開度が閉じ側」とは、例えばエンジンの回転数に応じて決定されている可変ノズルの開度を、エンジンの一の回転数に対応する開度よりも小さくすることを意味する。
【００２０】
このため、過給圧の立ち上がりを良くすることができ、実用上非常に有利である。
【００２１】
本発明の第２の過給機は、上記課題を解決するために、エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに開度可変に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、前記ベーンの開度を変更可能なベーン駆動手段と、当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンの開度を開き側になるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段とを備える。
【００２２】
本発明の第２の過給機によれば、当該過給機は、ディフューザ、及び該ディフューザに開度可変に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えている。ベーン駆動手段は、ベーンの開度を変更可能である。回転補助手段は、当該過給機の回転を補助可能である。
【００２３】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、ベーンの開度が開き側になるようにベーン駆動手段を制御する。ここで、「ベーンの開度が開き側」とは、ベーンのスロート面積が大なり小なり増加する側を意味する。
【００２４】
このため、比較的高圧力比、高空気流量である場合にコンプレッサの効率の良い、ベーンのスロート面積が比較的大きくなるので、車両の加速時に、コンプレッサの効率が低下したり、ベーンが破損したりすることを防止することができる。
【００２５】
尚、本発明の第２の過給機においても、上述した本発明の第１の過給機と同様の各種態様を採ることが可能である。
【００２６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る過給機のコンプレッサの構成を模式的に示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。
【図４】第１実施形態に係る過給機の制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の第１変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態の第２変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態の第３変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図８】第１実施形態の第３変形例に係る過給機の制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの正面図である。
【図１０】第２実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの背面図である。
【図１１】第２実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。
【図１２】第２実施形態に係る過給機の制御部が実行する制御処理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】
【００２８】
以下、本発明に係る過給機の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２９】
＜第１実施形態＞
本発明に係る過給機の第１実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３０】
先ず、本実施形態に係る過給機が搭載される車両について、図１を参照して説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１において、車両１は、エンジン１０と、該エンジン１０に夫々接続されている吸気通路１１及び排気通路１２と、過給機１００とを備えて構成されている。
【００３２】
過給機１００は、吸気通路１１に配置されたコンプレッサ１１０と、排気通路１２に配置されたタービン１２０と、圧縮エアを貯留するアキュムレータ１４１と、制御部１５１とを備えて構成されている。過給機１００において、コンプレッサ１１０のコンプレッサインペラ１１１と、タービン１２０のタービンインペラ１２１とは、シャフト１３０を介して相互に接続されている。
【００３３】
車外から吸入された空気（即ち、吸気）は、吸気通路１１ａ、過給機１００のコンプレッサ１１０、及び吸気通路１１ｂを介してエンジン１０に流入する。他方、エンジン１０から排出された排出ガスは、排気通路１２ａ、過給機１００のタービン１２０、及び排気通路１２ｂを介して車外に排出される。
【００３４】
次に、コンプレッサ１１０の詳細な構成について、図２を参照して説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサの構成を模式的に示す模式図である。
【００３５】
図２において、コンプレッサ１１０は、コンプレッサインペラ１１１、アクチュエータロッド１１２、筒状構造１１３、円環構造１１４、ベーン１１５、ディフューザ１１６、コンプレッサハウジング１１７及びエアアシスト噴射孔１１８を備えて構成されている。
【００３６】
アクチュエータロッド１１２は、アクチュエータ（ＡＣＴ）１５２に接続されている。アクチュエータ１５２によりアクチュエータロッド１１２が駆動されることによって、筒状構造１１３がコンプレッサインペラ１１１の軸回りに回転し、該筒状構造１１３の回転と連動して円環構造１１４が前後に（図２の左右方向に）移動する。
【００３７】
この結果、円環構造１１４に取り付けられているベーン１１５が、ディフューザ１１６に突出させられたり、ディフューザ１１６から引き込まれたりする。即ち、ディフューザ１１６の形態が、ベーンド状態にされたり、ベーンレス状態にされたりする。
【００３８】
アキュムレータ１４１から導管１４２を介して供給される圧縮エアは、エアアシスト噴射孔１１８から噴射され、コンプレッサインペラ１１１に回転力を与える。即ち、本実施形態に係る過給機１００は、エアアシスト機構を備える過給機である。
【００３９】
尚、本実施形態に係る「アクチュエータロッド１１２」、「筒上構造１１３」、「円環構造１１４」及び「アクチュエータ１５２」は、本発明に係る「ベーン駆動手段」の一例であり、本実施形態に係る「アキュムレータ１４１」及び「制御部１５１」は、夫々、本発明に係る「回転補助手段」及び「制御手段」の一例である。
【００４０】
次に、コンプレッサ１１０の特性について、図３を参照して説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。尚、図３における「一点鎖線」、「点線ａで囲まれた範囲」及び「点線ｂで囲まれた範囲」は、夫々、「エンジン作動線」、「ベーンド効率の高い領域」及び「ベーンレス効率の高い領域」を示している。また、実線直線は、ベーンドディフューザのサージラインを示し、破線直線は、ベーンレスディフューザのサージラインを示している。また、実線円弧は、ベーンドディフューザの効率等高線を示し、破線円弧は、ベーンレスディフューザの効率等高線を示している。
【００４１】
図３に示すように、コンプレッサ圧力比及び空気流量が増加するにつれて、エンジン作動線が、ベーンド効率（即ち、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出している場合のコンプレッサ１１０の効率）の高い領域から、ベーンレス効率（即ち、ベーン１１５がディフューザ１１６から引き込んでいる場合のコンプレッサ１１０の効率）の高い領域へ移行していることがわかる。
【００４２】
本願発明者の研究によれば、例えば車両１の急加速時等では、空気流量等が急激に増加することに起因して、例えば図３における矢印Ａのようにエンジン１０の作動状態が変化する。この場合、過給機１００に対して何らの制御も実施しなければ、コンプレッサ１１０の効率が低下してしまう（即ち、エンジン１０の作動状態が、ベーンド効率の高い領域の外へ移行してしまう）ことが判明している。
【００４３】
そこで、本実施形態では、車両１の急加速時に、制御部１５１が、ベーン１１５をディフューザ１１６から引き込むようにアクチュエータ１５２を制御するように構成されている。このため、ディフューザ１１６の形態がベーンレス状態となり、例えば図３における矢印Ａのようにエンジン１０の作動状態が変化しても、コンプレッサ１１０の効率が低下することを防止することができる。
【００４４】
次に、以上のように構成された過給機１００を搭載する車両１の走行時に、制御部１５１が実行する過給機１００の制御処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
図４において、先ず、制御部１５１は、急加速時であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には例えば、制御部１５１は、車両１の加速度が所定加速度より大きいか否かを判定する。ここで、「所定加速度」は、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、例えば、加速度と、空気流量及びコンプレッサ圧力各々の変化量との関係を求め、該求められた関係に基づいて、ベーンレス効率がベーンド効率より良くなる加速度として設定すればよい。
【００４６】
ステップＳ１０１の処理において、急加速時であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、エアアシストが要求されているか否か（即ち、圧縮エアを噴射するか否か）を判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１５１は、例えばエンジン回転数、車速、スロットル開度、アクセルペダル角度、ミッションギア等の変化値を検出し、該検出された変化値に基づいてエアアシストが要求されているか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ１０２の処理において、エアアシストが要求されていると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。加えて、制御部１５１は、圧縮エアを噴射するようにアキュムレータ１４１を制御する。
【００４８】
ステップＳ１０３の処理において、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出していると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、サージ回避判定を実行する（ステップＳ１０４）。ここで、「サージ回避判定」とは、エンジン１０の作動状態が、例えば図３に示したようなベーンレスディフューザのサージラインよりも、例えば１０％以上下回っている（即ち、図３におけるサージラインの下の領域に作動状態がある）か否かを判定することを意味する。
【００４９】
尚、エンジン１０の作動状態は、例えばコンプレッサ１１０の上流側及び下流側にセンサを設け、該センサにより検出された吸気通路１２ａ及び１２ｂ各々の内部の温度及び圧力等に基づいて求めればよい。
【００５０】
ステップＳ１０４の処理において、サージ回避可能（即ち、エンジン１０の作動状態が、ベーンレスディフューザのサージラインよりも下回っている）と判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ディフューザ形態切替判定を実行する（ステップＳ１０５）。ここで、「ディフューザ形態切替判定」とは、エンジン１０の作動状態が、例えば図３に示したようなベーンレス効率の高い領域に移行したか否かを判定することを意味する。
【００５１】
ステップＳ１０５の処理において、ディフューザ形態を切り替える（即ち、エンジン１０の作動状態が、ベーンレス効率の高い領域に移行した）と判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５をディフューザ１１６から引き込むようにアクチュエータ１５２を制御して（ステップＳ１０６）、処理を一旦終了する。
【００５２】
他方、ステップＳ１０１の処理において、急加速時でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理において、エアアシストが要求されていないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理において、ベーン１１５がディフューザ１１６から引き込まれていると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理において、サージ回避不可と判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、及びステップＳ１０５の処理において、ディフューザ形態を切り替えないと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、制御部１５１は、処理を一旦終了する。
【００５３】
尚、本実施形態に係る「制御部１５１」は、本発明に係る「状態検出手段」の一例である。
【００５４】
＜第１変形例＞
次に、本実施形態に係る過給機の第１変形例について、図５を参照して説明する。ここに、図５は、図１と同趣旨の、本実施形態の第１変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００５５】
図５において、本変形例に係る過給機１０１は、本発明に係る「回転補助手段」の他の例としての、モータ１４３がシャフト１３０に設けられている。即ち、本変形例に係る過給機１０１は、電動機付過給機（Ｍｏｔｏｒ Ａｓｓｉｓｔ Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅ：ＭＡＴ）である。
【００５６】
＜第２変形例＞
次に、本実施形態に係る過給機の第２変形例について、図６を参照して説明する。ここに、図６は、図１と同趣旨の、本実施形態の第２変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図６において、本変形例に係る過給機１０２は、シャフト１３０に羽根１４４が設けられており、該羽根１４４に、オイル噴射パイプ１４５を介して、オイルが噴射されることによって、過給機１０２の回転を補助することが可能である。即ち、本変形例に係る過給機１０２は、オイルアシスト機構を備える過給機である。尚、本変形例に係る「羽根１４４」及び「オイル噴射パイプ１４５」は、本発明に係る「回転補助手段」の他の例である。
【００５８】
＜第３変形例＞
次に、本実施形態に係る過給機の第３変形例について、図７及び図８を参照して説明する。ここに、図７は、図１と同趣旨の、本実施形態の第３変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図７において、本変形例に係る過給機１０３のタービン１２０は、該タービン１２０に流入する排出ガスの流入量を調節可能な可変ノズル１４６を有している。即ち、本変形例に係る過給機１０３は、可変ノズル付タービン（ＶＮＴ）を備えて構成されている。
【００６０】
次に、以上のように構成された過給機１０３を搭載する車両１の走行時に、制御部１５１が実行する過給機１０３の制御処理について、図８を参照して説明する。
【００６１】
図８において、先ず、制御部１５１は、急加速時であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。急加速であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、タービン１２０の可変ノズル１４６の開度判定を実行する（ステップＳ２０２）。加えて、制御部１５１は、可変ノズル１４６の開度が変わるように可変ノズル１４６を制御する。
【００６２】
ここで、「可変ノズル１４６の開度判定」とは、可変ノズル１４６の開度が閉じ側であるか否かを判定することを意味する。より具体的には、可変ノズル１４６の開度を、最大から最小まで５段階とした場合、可変ノズル１４６の開度が最小から１段目（即ち、可変ノズル１４６の開度が２番目に小さい開度）であるか否かを判定する。
【００６３】
ステップＳ２０２の処理において、可変ノズル１４６の開度が閉じ側であると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出しているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ベーン１１５がディフューザ１１６に突出していると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、サージ回避判定を実行する（ステップＳ２０４）。
【００６４】
ステップＳ２０４の処理において、サージ回避可能と判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ディフューザ形態切替判定を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５の処理において、ディフューザ形態を切り替えると判定された場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５をディフューザ１１６から引き込むようにアクチュエータ１５２を制御して（ステップＳ２０６）、処理を一旦終了する。
【００６５】
他方、ステップＳ２０１の処理において、急加速時でないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ２０２の処理において、可変ノズル１４６の開度が閉じ側でないと判定された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０３の処理において、ベーン１１５がディフューザ１１６から引き込まれていると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理において、サージ回避不可と判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、及びステップＳ２０５の処理において、ディフューザ形態を切り替えないと判定された場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、制御部１５１は、処理を一旦終了する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
本発明の過給機に係る第２実施形態を、図９乃至図１２を参照して説明する。第２実施形態では、コンプレッサの構成が一部異なる以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上の共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図９乃至図１２を参照して説明する。ここに、図９は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの正面図であり、図１０は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの背面図である。
【００６７】
図９及び図１０において、ベースプレート１１６ａには、該ベースプレート１１６ａを貫通して回動自在な複数の回動軸１１６ｂが、ベースプレート１１６ａと同心状に等角度間隔で配置されている。ベースプレート１１６ａの正面側に突出する各回動軸１１６ｂの一端には、ベーン１１５が固定されている。
【００６８】
図９に示すように、ベーン１１５は、実線で示した開度βＳと点線で示した開度βＬとの二つの開度を採ることが可能である。以降適宜、「開度βＳ」を「閉じ側」又は「スロート小」と称し、「開度βＬ」を「開き側」又は「スロート大」と称する。
【００６９】
図１０において、ベースプレート１１６ａの背面側に突出する各回動軸１１６ｂの他端には、各ベーン１１５の翼角（即ち、開度）を変更操作するための従動アーム１１６ｃが夫々固定されている。そして、該従動アーム１１６ｃの周囲には、各従動アーム１１６ｃを一斉に回動操作して各ベーン１１５の翼角を一斉に同角度づつ変更操作するためのユニゾンリング１１６ｄが配置されている。該ユニゾンリング１１６ｄは、アクチュエータロッド１１２に接続されている。
【００７０】
次に、コンプレッサ１１０の特性について、図１１を参照して説明する。ここに、図１１は、図３と同趣旨の、本実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。尚、図１１における「一点鎖線」、「点線ａで囲まれた範囲」及び「点線ｂで囲まれた範囲」は、夫々、「エンジン作動線」、「スロート小の効率の高い領域」及び「スロート大の効率の高い領域」を示している。また、実線直線は、スロート小のサージラインを示し、破線直線は、スロート大のディフューザのサージラインを示している。
【００７１】
図１１に示すように、コンプレッサ圧力比及び空気流量が増加するにつれて、エンジン作動線が、スロート小の効率の高い領域から、スロート大の効率の高い領域へ移行していることがわかる。
【００７２】
そこで、本実施形態では、車両１の急加速時に、制御部１５１が、ベーン１１５の開度が開き側になるようにアクチュエータ１５２を制御するように構成されている。このため、スロート大となり、例えば図１１における矢印Ａのようにエンジン１０の作動状態が変化しても、コンプレッサ１１０の効率が低下することを防止することができる。
【００７３】
次に、以上のように構成された過給機１００を搭載する車両１の走行時に、制御部１５１が実行する過給機１００の制御処理について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００７４】
図１２において、先ず、制御部１５１は、急加速時であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の処理において、急加速時であると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、エアアシストが要求されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００７５】
ステップＳ３０２の処理において、エアアシストが要求されていると判定された場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、スロート小であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。加えて、制御部１５１は、圧縮エアを噴射するようにアキュムレータ１４１を制御する。ステップＳ３０３の処理において、スロート小であると判定された場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、サージ回避判定を実行する（ステップＳ３０４）。
【００７６】
ステップＳ３０４の処理において、サージ回避可能と判定された場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、スロート切替判定を実行する（ステップＳ３０５）。ここで、「スロート切替判定」とは、エンジン１０の作動状態が、例えば図１１に示したようなスロート大の効率の高い領域に移行したか否かを判定することを意味する。
【００７７】
ステップＳ３０５の処理において、スロートを切り替える（即ち、エンジン１０の作動状態が、スロート大の効率の高い領域に移行した）と判定された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５の開度を開き側にするようにアクチュエータ１５２を制御して（ステップＳ３０６）、処理を一旦終了する。
【００７８】
他方、ステップＳ３０１の処理において、急加速時でないと判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ステップＳ３０２の処理において、エアアシストが要求されていないと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、ステップＳ３０３の処理において、スロート大であると判定された場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、ステップＳ３０４の処理において、サージ回避不可と判定された場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、及びステップＳ３０５の処理において、スロートを切り替えないと判定された場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、制御部１５１は、処理を一旦終了する。
【００７９】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う過給機もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１…車両、１０…エンジン、１００、１０１、１０２、１０３…過給機、１１０…コンプレッサ、１１１…コンプレッサインペラ、１１２…アクチュエータロッド、１１３…筒状構造、１１４…円環構造、１１５…ベーン、１１６…ディフューザ、１１８…エアアシスト噴射孔、１２０…タービン、１２１…タービンインペラ、１４１…アキュムレータ、１４３…モータ、１４４…羽根、１４５…オイル噴射パイプ、１４６…可変ノズル、１５１…制御部、１５２…アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ディフューザ付コンプレッサを備える過給機の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の過給機として、例えば、コンプレッサロータの周縁に配置され、傾動可能なベーンの列により構成された環状のディフューザ列の出口領域よりその上流側へ通じる還流通路の開閉がベーンの傾動に応じて制御されるコンプレッサを備えた過給機が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
或いは、コンプレッサのディフューザ部に突出・引き込み可能な案内羽根を設け、該案内羽根がエンジンの作動状態に応じて作動される過給機が提案されている（特許文献２参照）。或いは、コンプレッサの出口側に配置された可変ディフューザ体が、タービンの入口側に配置された可変ノズル体と連結されている過給機が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６３６９１号公報
【特許文献２】特開平８−２５４１２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１６９９８５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、上述の背景技術を、過給をアシストする機構を備える過給機に適用した場合、例えば過給機を搭載する車両の急加速時等に、空気流量又は過給圧が急変することに起因して、過給機の翼の破損や過給圧の低下が生じる可能性があるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、空気量又は過給圧の急変に適切に対応可能な過給機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の過給機は、上記課題を解決するために、エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに出し入れ可能に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、前記ベーンを前記ディフューザに突出させること及び、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませることが可能なベーン駆動手段と、当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
本発明の第１の過給機によれば、当該過給機は、ディフューザ、及び該ディフューザに出し入れ可能に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えている。即ち、当該過給機は、所謂、可変ディフューザ付コンプレッサを備えている。
【０００９】
ベーン駆動手段は、ベーンをディフューザに突出させること及び、ベーンをディフューザから引き込ませることが可能である。即ち、ベーン駆動手段は、ベーンを出し入れすることにより、ベーンド状態とベーンレス状態とを切り替えることが可能である。例えばアキュムレータ、モータ等である回転補助手段は、当該過給機の回転を補助可能である。
【００１０】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する。
【００１１】
本願発明者の研究によれば、車両の加速時に、回転補助手段により過給機が回転されることに起因して、コンプレッサの圧力比及び空気流量が増加すると、エンジンの作動領域が、ディフューザの形態がベーンド状態ではコンプレッサの効率が低下する作動領域になる可能性がある。加えて、過給機の回転数が急上昇することに起因してベーンが破損する可能性があることが判明している。
【００１２】
しかるに本発明では、制御手段により、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段が制御されつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段が制御される。このため、ディフューザの形態が、比較的高圧力比、高空気流量である場合にコンプレッサの効率の良い、ベーンレス状態となるので、車両の加速時に、コンプレッサの効率が低下したり、ベーンが破損したりすることを防止することができる。
【００１３】
本発明の第１の過給機の一態様では、前記制御手段は、前記エンジンの作動状態を検出する状態検出手段を含み、前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記検出された作動状態において、前記ベーンが前記ディフューザから引き込んでいる場合の前記コンプレッサの効率が、前記ベーンが前記ディフューザに突出している場合の前記コンプレッサの効率より高いことを条件に、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する。
【００１４】
この態様によれば、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる状態検出手段は、エンジンの作動状態を検出する。尚、エンジンの作動状態は、例えばコンプレッサの圧力比と、空気流量とを検出し、該検出された圧力比及び空気流量に基づいて求めればよい。
【００１５】
制御手段は、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、検出された作動状態において、ベーンがディフューザから引き込んでいる場合（即ち、ベーンレス状態）のコンプレッサの効率が、ベーンがディフューザに突出している場合（即ち、ベーンド状態）のコンプレッサの効率より高いことを条件に、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する。
【００１６】
このため、ベーン駆動手段の制御精度を向上させることができ、実用上非常に有利である。
【００１７】
本発明の第１の過給機の他の態様では、前記タービンは、前記回転補助手段として、前記タービンに流入する気体の流入量を調節可能な可変ノズルを有し、前記制御手段は、前記車両の加速時に、前記可変ノズルの開度が閉じ側になるように前記可変ノズルを制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する。
【００１８】
この態様によれば、当該過給機のタービンは、回転補助手段として、該タービンに流入する気体（典型的には、エンジンより排出される排出ガス）の流入量を調節可能な可変ノズルを有している。即ち、この態様に係る「タービン」は、可変ノズル付タービン（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｉｎｅ：ＶＮＴ）である。
【００１９】
制御手段は、車両の加速時に、可変ノズルの開度が閉じ側になるように可変ノズルを制御しつつ、ベーンをディフューザから引き込ませるようにベーン駆動手段を制御する。ここで、「可変ノズルの開度が閉じ側」とは、例えばエンジンの回転数に応じて決定されている可変ノズルの開度を、エンジンの一の回転数に対応する開度よりも小さくすることを意味する。
【００２０】
このため、過給圧の立ち上がりを良くすることができ、実用上非常に有利である。
【００２１】
本発明の第２の過給機は、上記課題を解決するために、エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに開度可変に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、前記ベーンの開度を変更可能なベーン駆動手段と、当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンの開度を開き側になるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段とを備える。
【００２２】
本発明の第２の過給機によれば、当該過給機は、ディフューザ、及び該ディフューザに開度可変に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えている。ベーン駆動手段は、ベーンの開度を変更可能である。回転補助手段は、当該過給機の回転を補助可能である。
【００２３】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように回転補助手段を制御しつつ、ベーンの開度が開き側になるようにベーン駆動手段を制御する。ここで、「ベーンの開度が開き側」とは、ベーンのスロート面積が大なり小なり増加する側を意味する。
【００２４】
このため、比較的高圧力比、高空気流量である場合にコンプレッサの効率の良い、ベーンのスロート面積が比較的大きくなるので、車両の加速時に、コンプレッサの効率が低下したり、ベーンが破損したりすることを防止することができる。
【００２５】
尚、本発明の第２の過給機においても、上述した本発明の第１の過給機と同様の各種態様を採ることが可能である。
【００２６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る過給機のコンプレッサの構成を模式的に示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。
【図４】第１実施形態に係る過給機の制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の第１変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態の第２変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態の第３変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図８】第１実施形態の第３変形例に係る過給機の制御部が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの正面図である。
【図１０】第２実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの背面図である。
【図１１】第２実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。
【図１２】第２実施形態に係る過給機の制御部が実行する制御処理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】
【００２８】
以下、本発明に係る過給機の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２９】
＜第１実施形態＞
本発明に係る過給機の第１実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３０】
先ず、本実施形態に係る過給機が搭載される車両について、図１を参照して説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１において、車両１は、エンジン１０と、該エンジン１０に夫々接続されている吸気通路１１及び排気通路１２と、過給機１００とを備えて構成されている。
【００３２】
過給機１００は、吸気通路１１に配置されたコンプレッサ１１０と、排気通路１２に配置されたタービン１２０と、圧縮エアを貯留するアキュムレータ１４１と、制御部１５１とを備えて構成されている。過給機１００において、コンプレッサ１１０のコンプレッサインペラ１１１と、タービン１２０のタービンインペラ１２１とは、シャフト１３０を介して相互に接続されている。
【００３３】
車外から吸入された空気（即ち、吸気）は、吸気通路１１ａ、過給機１００のコンプレッサ１１０、及び吸気通路１１ｂを介してエンジン１０に流入する。他方、エンジン１０から排出された排出ガスは、排気通路１２ａ、過給機１００のタービン１２０、及び排気通路１２ｂを介して車外に排出される。
【００３４】
次に、コンプレッサ１１０の詳細な構成について、図２を参照して説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサの構成を模式的に示す模式図である。
【００３５】
図２において、コンプレッサ１１０は、コンプレッサインペラ１１１、アクチュエータロッド１１２、筒状構造１１３、円環構造１１４、ベーン１１５、ディフューザ１１６、コンプレッサハウジング１１７及びエアアシスト噴射孔１１８を備えて構成されている。
【００３６】
アクチュエータロッド１１２は、アクチュエータ（ＡＣＴ）１５２に接続されている。アクチュエータ１５２によりアクチュエータロッド１１２が駆動されることによって、筒状構造１１３がコンプレッサインペラ１１１の軸回りに回転し、該筒状構造１１３の回転と連動して円環構造１１４が前後に（図２の左右方向に）移動する。
【００３７】
この結果、円環構造１１４に取り付けられているベーン１１５が、ディフューザ１１６に突出させられたり、ディフューザ１１６から引き込まれたりする。即ち、ディフューザ１１６の形態が、ベーンド状態にされたり、ベーンレス状態にされたりする。
【００３８】
アキュムレータ１４１から導管１４２を介して供給される圧縮エアは、エアアシスト噴射孔１１８から噴射され、コンプレッサインペラ１１１に回転力を与える。即ち、本実施形態に係る過給機１００は、エアアシスト機構を備える過給機である。
【００３９】
尚、本実施形態に係る「アクチュエータロッド１１２」、「筒上構造１１３」、「円環構造１１４」及び「アクチュエータ１５２」は、本発明に係る「ベーン駆動手段」の一例であり、本実施形態に係る「アキュムレータ１４１」及び「制御部１５１」は、夫々、本発明に係る「回転補助手段」及び「制御手段」の一例である。
【００４０】
次に、コンプレッサ１１０の特性について、図３を参照して説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。尚、図３における「一点鎖線」、「点線ａで囲まれた範囲」及び「点線ｂで囲まれた範囲」は、夫々、「エンジン作動線」、「ベーンド効率の高い領域」及び「ベーンレス効率の高い領域」を示している。また、実線直線は、ベーンドディフューザのサージラインを示し、破線直線は、ベーンレスディフューザのサージラインを示している。また、実線円弧は、ベーンドディフューザの効率等高線を示し、破線円弧は、ベーンレスディフューザの効率等高線を示している。
【００４１】
図３に示すように、コンプレッサ圧力比及び空気流量が増加するにつれて、エンジン作動線が、ベーンド効率（即ち、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出している場合のコンプレッサ１１０の効率）の高い領域から、ベーンレス効率（即ち、ベーン１１５がディフューザ１１６から引き込んでいる場合のコンプレッサ１１０の効率）の高い領域へ移行していることがわかる。
【００４２】
本願発明者の研究によれば、例えば車両１の急加速時等では、空気流量等が急激に増加することに起因して、例えば図３における矢印Ａのようにエンジン１０の作動状態が変化する。この場合、過給機１００に対して何らの制御も実施しなければ、コンプレッサ１１０の効率が低下してしまう（即ち、エンジン１０の作動状態が、ベーンド効率の高い領域の外へ移行してしまう）ことが判明している。
【００４３】
そこで、本実施形態では、車両１の急加速時に、制御部１５１が、ベーン１１５をディフューザ１１６から引き込むようにアクチュエータ１５２を制御するように構成されている。このため、ディフューザ１１６の形態がベーンレス状態となり、例えば図３における矢印Ａのようにエンジン１０の作動状態が変化しても、コンプレッサ１１０の効率が低下することを防止することができる。
【００４４】
次に、以上のように構成された過給機１００を搭載する車両１の走行時に、制御部１５１が実行する過給機１００の制御処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
図４において、先ず、制御部１５１は、急加速時であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には例えば、制御部１５１は、車両１の加速度が所定加速度より大きいか否かを判定する。ここで、「所定加速度」は、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、例えば、加速度と、空気流量及びコンプレッサ圧力各々の変化量との関係を求め、該求められた関係に基づいて、ベーンレス効率がベーンド効率より良くなる加速度として設定すればよい。
【００４６】
ステップＳ１０１の処理において、急加速時であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、エアアシストが要求されているか否か（即ち、圧縮エアを噴射するか否か）を判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１５１は、例えばエンジン回転数、車速、スロットル開度、アクセルペダル角度、ミッションギア等の変化値を検出し、該検出された変化値に基づいてエアアシストが要求されているか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ１０２の処理において、エアアシストが要求されていると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。加えて、制御部１５１は、圧縮エアを噴射するようにアキュムレータ１４１を制御する。
【００４８】
ステップＳ１０３の処理において、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出していると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、サージ回避判定を実行する（ステップＳ１０４）。ここで、「サージ回避判定」とは、エンジン１０の作動状態が、例えば図３に示したようなベーンレスディフューザのサージラインよりも、例えば１０％以上下回っている（即ち、図３におけるサージラインの下の領域に作動状態がある）か否かを判定することを意味する。
【００４９】
尚、エンジン１０の作動状態は、例えばコンプレッサ１１０の上流側及び下流側にセンサを設け、該センサにより検出された吸気通路１２ａ及び１２ｂ各々の内部の温度及び圧力等に基づいて求めればよい。
【００５０】
ステップＳ１０４の処理において、サージ回避可能（即ち、エンジン１０の作動状態が、ベーンレスディフューザのサージラインよりも下回っている）と判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ディフューザ形態切替判定を実行する（ステップＳ１０５）。ここで、「ディフューザ形態切替判定」とは、エンジン１０の作動状態が、例えば図３に示したようなベーンレス効率の高い領域に移行したか否かを判定することを意味する。
【００５１】
ステップＳ１０５の処理において、ディフューザ形態を切り替える（即ち、エンジン１０の作動状態が、ベーンレス効率の高い領域に移行した）と判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５をディフューザ１１６から引き込むようにアクチュエータ１５２を制御して（ステップＳ１０６）、処理を一旦終了する。
【００５２】
他方、ステップＳ１０１の処理において、急加速時でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理において、エアアシストが要求されていないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０３の処理において、ベーン１１５がディフューザ１１６から引き込まれていると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理において、サージ回避不可と判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、及びステップＳ１０５の処理において、ディフューザ形態を切り替えないと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、制御部１５１は、処理を一旦終了する。
【００５３】
尚、本実施形態に係る「制御部１５１」は、本発明に係る「状態検出手段」の一例である。
【００５４】
＜第１変形例＞
次に、本実施形態に係る過給機の第１変形例について、図５を参照して説明する。ここに、図５は、図１と同趣旨の、本実施形態の第１変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００５５】
図５において、本変形例に係る過給機１０１は、本発明に係る「回転補助手段」の他の例としての、モータ１４３がシャフト１３０に設けられている。即ち、本変形例に係る過給機１０１は、電動機付過給機（Ｍｏｔｏｒ Ａｓｓｉｓｔ Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅ：ＭＡＴ）である。
【００５６】
＜第２変形例＞
次に、本実施形態に係る過給機の第２変形例について、図６を参照して説明する。ここに、図６は、図１と同趣旨の、本実施形態の第２変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図６において、本変形例に係る過給機１０２は、シャフト１３０に羽根１４４が設けられており、該羽根１４４に、オイル噴射パイプ１４５を介して、オイルが噴射されることによって、過給機１０２の回転を補助することが可能である。即ち、本変形例に係る過給機１０２は、オイルアシスト機構を備える過給機である。尚、本変形例に係る「羽根１４４」及び「オイル噴射パイプ１４５」は、本発明に係る「回転補助手段」の他の例である。
【００５８】
＜第３変形例＞
次に、本実施形態に係る過給機の第３変形例について、図７及び図８を参照して説明する。ここに、図７は、図１と同趣旨の、本実施形態の第３変形例に係る過給機が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図７において、本変形例に係る過給機１０３のタービン１２０は、該タービン１２０に流入する排出ガスの流入量を調節可能な可変ノズル１４６を有している。即ち、本変形例に係る過給機１０３は、可変ノズル付タービン（ＶＮＴ）を備えて構成されている。
【００６０】
次に、以上のように構成された過給機１０３を搭載する車両１の走行時に、制御部１５１が実行する過給機１０３の制御処理について、図８を参照して説明する。
【００６１】
図８において、先ず、制御部１５１は、急加速時であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。急加速であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、タービン１２０の可変ノズル１４６の開度判定を実行する（ステップＳ２０２）。加えて、制御部１５１は、可変ノズル１４６の開度が変わるように可変ノズル１４６を制御する。
【００６２】
ここで、「可変ノズル１４６の開度判定」とは、可変ノズル１４６の開度が閉じ側であるか否かを判定することを意味する。より具体的には、可変ノズル１４６の開度を、最大から最小まで５段階とした場合、可変ノズル１４６の開度が最小から１段目（即ち、可変ノズル１４６の開度が２番目に小さい開度）であるか否かを判定する。
【００６３】
ステップＳ２０２の処理において、可変ノズル１４６の開度が閉じ側であると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５がディフューザ１１６に突出しているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ベーン１１５がディフューザ１１６に突出していると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、サージ回避判定を実行する（ステップＳ２０４）。
【００６４】
ステップＳ２０４の処理において、サージ回避可能と判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ディフューザ形態切替判定を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５の処理において、ディフューザ形態を切り替えると判定された場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５をディフューザ１１６から引き込むようにアクチュエータ１５２を制御して（ステップＳ２０６）、処理を一旦終了する。
【００６５】
他方、ステップＳ２０１の処理において、急加速時でないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ２０２の処理において、可変ノズル１４６の開度が閉じ側でないと判定された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０３の処理において、ベーン１１５がディフューザ１１６から引き込まれていると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理において、サージ回避不可と判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、及びステップＳ２０５の処理において、ディフューザ形態を切り替えないと判定された場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、制御部１５１は、処理を一旦終了する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
本発明の過給機に係る第２実施形態を、図９乃至図１２を参照して説明する。第２実施形態では、コンプレッサの構成が一部異なる以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上の共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図９乃至図１２を参照して説明する。ここに、図９は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの正面図であり、図１０は、本実施形態に係る過給機のコンプレッサのベースプレートの背面図である。
【００６７】
図９及び図１０において、ベースプレート１１６ａには、該ベースプレート１１６ａを貫通して回動自在な複数の回動軸１１６ｂが、ベースプレート１１６ａと同心状に等角度間隔で配置されている。ベースプレート１１６ａの正面側に突出する各回動軸１１６ｂの一端には、ベーン１１５が固定されている。
【００６８】
図９に示すように、ベーン１１５は、実線で示した開度βＳと点線で示した開度βＬとの二つの開度を採ることが可能である。以降適宜、「開度βＳ」を「閉じ側」又は「スロート小」と称し、「開度βＬ」を「開き側」又は「スロート大」と称する。
【００６９】
図１０において、ベースプレート１１６ａの背面側に突出する各回動軸１１６ｂの他端には、各ベーン１１５の翼角（即ち、開度）を変更操作するための従動アーム１１６ｃが夫々固定されている。そして、該従動アーム１１６ｃの周囲には、各従動アーム１１６ｃを一斉に回動操作して各ベーン１１５の翼角を一斉に同角度づつ変更操作するためのユニゾンリング１１６ｄが配置されている。該ユニゾンリング１１６ｄは、アクチュエータロッド１１２に接続されている。
【００７０】
次に、コンプレッサ１１０の特性について、図１１を参照して説明する。ここに、図１１は、図３と同趣旨の、本実施形態に係る過給機のコンプレッサの特性を概念的に示す概念図である。尚、図１１における「一点鎖線」、「点線ａで囲まれた範囲」及び「点線ｂで囲まれた範囲」は、夫々、「エンジン作動線」、「スロート小の効率の高い領域」及び「スロート大の効率の高い領域」を示している。また、実線直線は、スロート小のサージラインを示し、破線直線は、スロート大のディフューザのサージラインを示している。
【００７１】
図１１に示すように、コンプレッサ圧力比及び空気流量が増加するにつれて、エンジン作動線が、スロート小の効率の高い領域から、スロート大の効率の高い領域へ移行していることがわかる。
【００７２】
そこで、本実施形態では、車両１の急加速時に、制御部１５１が、ベーン１１５の開度が開き側になるようにアクチュエータ１５２を制御するように構成されている。このため、スロート大となり、例えば図１１における矢印Ａのようにエンジン１０の作動状態が変化しても、コンプレッサ１１０の効率が低下することを防止することができる。
【００７３】
次に、以上のように構成された過給機１００を搭載する車両１の走行時に、制御部１５１が実行する過給機１００の制御処理について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００７４】
図１２において、先ず、制御部１５１は、急加速時であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の処理において、急加速時であると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、エアアシストが要求されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００７５】
ステップＳ３０２の処理において、エアアシストが要求されていると判定された場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、スロート小であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。加えて、制御部１５１は、圧縮エアを噴射するようにアキュムレータ１４１を制御する。ステップＳ３０３の処理において、スロート小であると判定された場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、サージ回避判定を実行する（ステップＳ３０４）。
【００７６】
ステップＳ３０４の処理において、サージ回避可能と判定された場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、スロート切替判定を実行する（ステップＳ３０５）。ここで、「スロート切替判定」とは、エンジン１０の作動状態が、例えば図１１に示したようなスロート大の効率の高い領域に移行したか否かを判定することを意味する。
【００７７】
ステップＳ３０５の処理において、スロートを切り替える（即ち、エンジン１０の作動状態が、スロート大の効率の高い領域に移行した）と判定された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、制御部１５１は、ベーン１１５の開度を開き側にするようにアクチュエータ１５２を制御して（ステップＳ３０６）、処理を一旦終了する。
【００７８】
他方、ステップＳ３０１の処理において、急加速時でないと判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ステップＳ３０２の処理において、エアアシストが要求されていないと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、ステップＳ３０３の処理において、スロート大であると判定された場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、ステップＳ３０４の処理において、サージ回避不可と判定された場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、及びステップＳ３０５の処理において、スロートを切り替えないと判定された場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、制御部１５１は、処理を一旦終了する。
【００７９】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う過給機もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１…車両、１０…エンジン、１００、１０１、１０２、１０３…過給機、１１０…コンプレッサ、１１１…コンプレッサインペラ、１１２…アクチュエータロッド、１１３…筒状構造、１１４…円環構造、１１５…ベーン、１１６…ディフューザ、１１８…エアアシスト噴射孔、１２０…タービン、１２１…タービンインペラ、１４１…アキュムレータ、１４３…モータ、１４４…羽根、１４５…オイル噴射パイプ、１４６…可変ノズル、１５１…制御部、１５２…アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに出し入れ可能に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、
前記ベーンを前記ディフューザに突出させること及び、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませることが可能なベーン駆動手段と、
当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、
前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記エンジンの作動状態を検出する状態検出手段を含み、
前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記検出された作動状態において、前記ベーンが前記ディフューザから引き込んでいる場合の前記コンプレッサの効率が、前記ベーンが前記ディフューザに突出している場合の前記コンプレッサの効率より高いことを条件に、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記タービンは、前記回転補助手段として、前記タービンに流入する気体の流入量を調節可能な可変ノズルを有し、
前記制御手段は、前記車両の加速時に、前記可変ノズルの開度が閉じ側になるように前記可変ノズルを制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機。
【請求項４】
エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに開度可変に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、
前記ベーンの開度を変更可能なベーン駆動手段と、
当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、
前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンの開度が開き側になるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする過給機。
【請求項１】
エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに出し入れ可能に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、
前記ベーンを前記ディフューザに突出させること及び、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませることが可能なベーン駆動手段と、
当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、
前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記エンジンの作動状態を検出する状態検出手段を含み、
前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記検出された作動状態において、前記ベーンが前記ディフューザから引き込んでいる場合の前記コンプレッサの効率が、前記ベーンが前記ディフューザに突出している場合の前記コンプレッサの効率より高いことを条件に、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記タービンは、前記回転補助手段として、前記タービンに流入する気体の流入量を調節可能な可変ノズルを有し、
前記制御手段は、前記車両の加速時に、前記可変ノズルの開度が閉じ側になるように前記可変ノズルを制御しつつ、前記ベーンを前記ディフューザから引き込ませるように前記ベーン駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機。
【請求項４】
エンジンを備える車両に搭載され、ディフューザ、及び前記ディフューザに開度可変に設けられたベーンを有するコンプレッサと、タービンとを備えた過給機であって、
前記ベーンの開度を変更可能なベーン駆動手段と、
当該過給機の回転を補助可能な回転補助手段と、
前記車両の加速時に、当該過給機の回転を補助するように前記回転補助手段を制御しつつ、前記ベーンの開度が開き側になるように前記ベーン駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１９０１６２（Ｐ２０１０−１９０１６２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３７３６６（Ｐ２００９−３７３６６）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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