JP2009228624A - 電動過給機付き内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】本願は電動過給機付き内燃機関に関し、簡素な構成でモータを効率よく冷却するとともに、過昇温時においても十分な冷却風をモータに供給できるようにする。
【解決手段】内燃機関９の吸気通路１中に上流側からモータ３１及びモータ３１に接続された過給機本体３２及び電子制御式スロットルバルブ４を設け、モータ３１よりも上流側と過給機本体３２よりも下流側とをバイパス通路５１で接続し、さらにバイパス通路５１中に電磁弁５２を介装する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータの駆動力により過給機を駆動して過給を行う電動過給機を備えた内燃機関に関する。

従来より、内燃機関（エンジン）の吸気通路中に吸気を過給するコンプレッサを介装し、このコンプレッサを排ガスのエネルギにより作動させて吸入空気量を増大させ、エンジントルクの向上を図る過給機（排気ターボチャージャ）が広く普及している。
また、近年においては、このように排ガスのエネルギを利用するもの以外にも、コンプレッサをモータで駆動するようにした電動過給機又は電動コンプレッサが種々提案されている。

以下、図５及び図６を用いてこのような電動コンプレッサによる過給システムを備えたエンジンの構成について説明すると、図５中の符号９は車両に搭載された内燃機関（エンジン）であって、図示するように吸気通路１及び排気通路１０１が接続されている。また、この吸気通路１には電動コンプレッサ（電動過給機）３及び電子制御スロットルバルブ４が介装され、一方排気通路１０１には、排ガスを浄化するための排気浄化触媒１０２等が改装されている。

ここで、電動コンプレッサ３は電動モータ（電動機）３１とコンプレッサ本体３２とから構成されており、モータ３１が回転駆動することによりコンプレッサ本体３２が一体に回転するようになっている。また、図５に示す例ではコンプレッサ本体３２とモータ３１との間にエンジン９へ吸気される空気中の塵埃を除去するためのエアクリーナ８が備えられている。

また、図示するようにモータ３１はコンプレッサ本体３２の上流側の吸気通路１の内部に設けられており、吸気通路１はモータ３１の配設位置よりも下流側において一旦向きを変えた後、モータ３１と一体に構成されたコンプレッサ本体３２に向けて延在するように形成されている。
これにより、電動コンプレッサ３の作動時においては、吸気通路１内の吸気は、まずモータ３１を冷却してからコンプレッサ本体３２に達し、その後コンプレッサ本体３２で圧縮されたのちエンジン９に送給されるようになっている。そして、このように構成することにより、モータ３１を常に吸気により冷却することができ、モータ３１の温度上昇を抑制することができる。

また、エンジン９の周辺には、上記の電動コンプレッサ３等以外にも、電動コンプレッサ３の駆動電力を供給するバッテリ１０、モータを駆動するための駆動回路（ドライバ）１１、吸気通路１内の実吸気圧を検出する吸気圧センサ（インマニ圧センサ又はマニ圧センサという）１２等が設けられている。
ところで、スロットルバルブ４の上流には、電動コンプレッサ３と並列に上記電動コンプレッサ３をバイパスするバイパス通路１４が設けられるとともに、このバイパス通路１４上にリードバルブ２が介装されている。なお、リードバルブ２は吸気のエンジン９側への流れのみを許容し、逆方向の流れを禁止する一方向弁として構成されている。

これにより、エンジン９への過給が必要な時には上述の電動コンプレッサ３を介して吸気が過給される一方、エンジン９への過給が必要でない時（すなわち、自然吸気時またはＮＡ時）には電動コンプレッサ３が作動せずに、リードバルブ２を介して自然吸気が行われる。
なお、過給が必要でないとき（自然吸気時）には、コンプレッサ３は完全に停止するのではなく、所定回転数（例えば５０００ｒｐｍ程度）のアイドル運転状態に保持される。このアイドル運転状態における所定回転数は、ブースト圧が生じない（０ブースト）範囲で極力高い回転数に設定される。

次に、上述のように構成された電動コンプレッサ３の作動について例えば図６に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、アクセルポジションセンサによりドライバのアクセル踏み込み量（アクセル開度）が検出されると、ＥＣＵ２０では上記アクセル開度が自然吸気時における最大出力開度（０ブースト開度）を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、０ブースト開度を超えていない場合には、コンプレッサ３をアイドル回転とする（ステップＳ１０６）。

一方、０ブースト開度を超えた場合には、アクセル開度から要求過給圧を求める（ステップＳ１０２）。次に、ＥＣＵ２０では検出されたアクセル開度情報に基づいてエンジン９に要求される吸入空気量を演算するとともに、必要とされる吸入空気量に見合うようにコンプレッサ３の回転数やスロットルバルブ４の開度を演算する。そして、ＥＣＵ２０ではこれらの演算結果に基づいて、実過給圧が要求過給圧となるまでモータ３１を算出された回転数で駆動するとともに、スロットルバルブ４を全開とする（ステップＳ１０３）。

一方、モータ３１の温度を検出又は推定し（ステップＳ１０４）、モータ３１の温度が所定温度（上限値）以上となったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、モータ３１の温度が所定温度以上となった場合は、モータ回転数をアイドル回転数に抑制し（ステップＳ１０６）、所定温度未満の場合はそのままリターンする。
ここで、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６について補足して説明すると、電動コンプレッサ３では、モータ３１を連続で高速作動させるとモータ巻線やコンプレッサ３の回転軸を支持するベアリング温度が上昇し、耐久性が低下するおそれがある。このため、ＥＣＵ２０ではモータ温度（より詳しくはモ一タ巻線や軸ベアリングの温度）を常に監視して、当該温度が上限値以上となると、モータの作動を制限し（コンプレッサ回転数を極低速、即ちモータをアイドル状態とする）、これによりモータ３１の温度低下を図るようにしている。

また、例えば下記の特許文献１には、タービンとコンプレッサとを備えた通常のターボチャージャにモータを接続したハイブリッド式の排気ターボチャージャ（電動機付きターボチャージャ）に関する技術が開示されている。そして、上記特許文献１においては、コンプレッサよりも下流側からコンプレッサ上流側に吸気を戻すバイパス通路を設け、このバイパス通路内にモータを介装した技術が開示されている。

そして、この特許文献１の技術では、モータ温度が所定温度以上となると、上記バイパス通路を開放することで、バイパス通路に過給された吸気を戻してモータを冷却するように構成されている。
特開２００４−３４２０号公報

しかしながら、図５に示す従来の技術では、通常使用時には吸気を冷却風として常にモータ３１の冷却を行うことができるが、モータ３１の過昇温時にはモータ３１の作動が制限されるため十分な吸気流量が確保できず、大きな冷却効果を得ることができないという課題がある。また、特許文献１では、モータを冷却するために専用の通路を設けており、重量増及びコスト増を招くという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成でモータを効率よく冷却するとともに、過昇温時においてモータの作動が制限された状態であっても十分な冷却風をモータに供給できるようにした、電動過給機の制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明の電動過給機付き内燃機関は、内燃機関の吸気通路中に介装され該吸気通路中の吸気を加圧する過給機本体と、該過給機本体よりも上流側の該吸気通路中に介装され該過給機本体を駆動するモータと、該モータよりも上流側と該過給機本体よりも下流側とを接続するバイパス通路と、該バイパス通路中に介装された電磁弁と、該過給機本体よりも下流側における該吸気通路と該バイパス通路との接続部よりもさらに下流側に介装された電子制御式のスロットル弁とを有することを特徴としている（請求項１）。

また、該モータの温度を検出する温度センサと、該電磁弁及び該スロットル弁の作動を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、該温度センサにより該モータの温度が所定の上限温度に達したことが検出されると、該電磁弁を開弁して該過給機から送給される該吸気の一部を該バイパス通路を介して該モータに送給し自己冷却を行うのが好ましい（請求項２）。

また、該制御手段は、該過給機本体による該吸気の非過給時に該温度センサにより該モータの温度が所定の上限温度に達していないことが検出されると、該モータの作動を制限するとともに該電磁弁を開弁して該バイパス通路を介して該吸気を取り込むのが好ましい（請求項３）。
また、該温度センサにより該モータの温度が所定の上限温度に達したことが検出されると、該モータの回転数を所定の自己冷却速度に設定するのが好ましい（請求項４）。

さらには、該自己冷却速度が、該モータに対して冷却を実行しない場合の該モータ温度の上昇度合いの特性と、該モータを自己冷却した場合の該モータ温度の上昇度合いの特性とに基づいて設定されるのが好ましい（請求項５）。

本発明の電動過給機付き内燃機関によれば、内燃機関の吸気通路中に上流側からモータ及び該モータに接続された過給機本体及び電子制御式のスロットル弁を設け、モータよりも上流側と過給機本体よりも下流側とをバイパス通路で接続し、さらにバイパス通路中に電磁弁を介装するという構成により、バイパス通路に吸気バイパス機能と吸気戻し機能とを兼用させることができる。したがって、モータを冷却するためのみを目的にシステム等を新たに追加する必要がなく、簡素な構成とすることができる。したがって、コストの増大や重量増大を招くこともないという効果がある。

また、モータが過昇温状態ではない通常運転時においても、常にモータが吸気に晒されるので、モータを常時冷却することができるうえ、過昇温時にはさらに冷却のための吸気を供給することができるので、冷却効果に優れているという効果がある。
また、モータ常温時には、過給機本体による吸気の過給時に電磁弁を閉弁するとともにスロットル弁を全開とすることで過給圧を効率良く高めることができ、また、モータの温度が所定の上限温度に達すると電磁弁を開弁して吸気の一部をバイパス通路を介してモータに戻して自己冷却を行うことにより、モータで過給した吸気でモータを自己冷却することができる。

また、非過給域での運転時には、バイパス通路を介して吸気をバイパスさせてエンジンに供給することができ、モータが吸気抵抗となるのを回避することができる。
また、モータの自己冷却時には、モータ回転数をモータの温度上昇度合いの特性に基づいて最も効率のよい回転数に設定することにより、過昇温時に過給を行いながらモータを効率よく冷却することができる。

以下、図面により、本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図である。
図１において、９は車両に搭載された内燃機関（エンジン）であって、このエンジン９には吸気通路１及び排気通路１０１が接続されている。このうち、吸気通路１には電動コンプレッサ（電動過給機）３及び電子制御スロットルバルブ４が介装され、また、排気通路には排気浄化触媒１０２が設けられている。また、電動コンプレッサ３の上流側にはエンジン９へ吸気される空気中の塵埃を除去するためのエアクリーナ８が備えられている。

ここで、電動コンプレッサ３は電動モータ（電動機）３１とコンプレッサ本体３２とから構成されており、モータ３１が回転駆動することによりコンプレッサ本体３２が一体に回転するようになっている。また、電動モータ３１の駆動電力は過給機用ドライバ１１を介してバッテリ１０から供給されるようになっている。
また、モータ３１はコンプレッサ本体３２よりも上流側において吸気通路１の内部に設けられている。そして、吸気通路１はモータ３１の配設位置よりも下流側において一旦向きを変えた後、モータ３１と一体に構成されたコンプレッサ本体３２に向けて延在するような形状に形成されている。

これにより、電動コンプレッサ３の作動時においては、吸気通路１内の吸気は、まずモータ３１を冷却してからコンプレッサ本体３２に達し、その後コンプレッサ本体３２で圧縮されたのちエンジン９に送給されるようになっている。そして、このように構成することにより、モータ３１を常に吸気により冷却することができ、モータ３１の温度上昇を抑制することができるようになっている。

また、電動コンプレッサ３及びスロットルバルブ４は、制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）２０によりその作動が制御されるようになっており、このＥＣＵ２０には、スロットルバルブ４の開度を検出するスロットルポジションセンサ５、ドライバによるアクセルペダル６の踏み込み量を検知する負荷センサとしてのアクセルポジションセンサ７、エンジン９の回転数を検出するエンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）１３、吸気通路内の実吸気圧を検出する吸気圧センサ（インマニ圧センサ又はマニ圧センサという）１２、モータ３１の温度を検出するモータ温度センサ３３等のセンサが接続され、これらのセンサからの情報がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。

このうちアクセルポジションセンサ７は、図示するようにアクセルペダル６の近傍に介装されており、ドライバのアクセルペダル６の踏み込み量（アクセル開度情報）を検出し、この検出情報を後述するＥＣＵ２０に出力するようになっている。また、このアクセルポジションセンサ７により検出されたアクセル開度情報は、ドライバが車両に要求している出力を代表するパラメータとして扱われる。つまり、このアクセル開度情報の時間変化量（時間増加量）から、ドライバが車両を加速しようとしているか否かの判定（加速判定）を行うようになっている。また、アクセル開度情報はエンジン９の負荷状態を示すパラメータの一つとして検出され、特に本実施形態ではアクセル開度をエンジン負荷として用いている。

また、スロットルポジションセンサ５は、スロットルバルブ４の実開度を検出するものであって、この実開度に基づいて、スロットルバルブ４のアクチュエータ４ａの作動が制御されるようになっている。ここで、エンジン９へ吸入される吸入空気量はＥＣＵ２０においてアクセルポジションセンサ７で検出されたアクセル開度情報等に基づいて演算されるようになっており、この目標吸入空気量となるように、スロットルバルブ４の目標開度が設定されるようになっている。そして、スロットルポジションセンサ５で検出された実スロットル開度がＥＣＵ２０で設定された目標スロットル開度と一致するように、アクチュエータ４ａの作動がフィードバック制御されるようになっている。

ところで、電動コンプレッサ３はスロットルバルブ４の上流に設けられており、必要に応じて吸気を過給することができるようになっている。また、過給が必要か否かはＥＣＵ２０に記憶されたマップにより決定されるようになっている。具体的にはアクセル開度及びエンジン回転数で決まる現在の運転状態が、予めマップ上に設定された過給域にあるか又は非過給域（ＮＡ域）にあるかでコンプレッサ３を作動させるか否かが決定される。

そして、ＥＣＵ２０では、エンジン運転状態が過給域にあると判定すると、アクセル開度に基づいて要求過給圧を求め、この要求過給圧となるように過給機ドライバ１１を通じて電動モータ３１の作動回転数を制御するようになっている。なお、過給機ドライバ１１では、バッテリ１０からの電流を制御することによって電動モータ３１の回転数を制御するようになっている。また、後述の吸気圧センサ１２からの情報に基づいてモータ３１の回転数がフィードバック制御されるようになっている。

また、エンジン運転状態が非過給域であれば、過給が必要でないと判定される。このような非過給時（自然吸気時）には、コンプレッサ３は完全に停止するのではなく、所定回転数（例えば５０００ｒｐｍ程度）のアイドル運転状態に保持される。このアイドル運転状態における所定回転数は、ブースト圧が生じない（０ブースト）範囲で極力高い回転数に設定され、エンジン９にはピストンの下降により生じる負圧で吸気が供給される。そして、非過給域での運転時にはモータ３１を停止させずにアイドル運転を行うことにより、アクセル踏み込みによりエンジン運転状態が過給域に移行したときに速やかにコンプレッサ本体３２の回転数を上昇させることができ、過給圧の立ち上がりの遅れ（ターボラグ）を大幅に低減することができる。

また、上述したように、モータ３１には、モータ３１の温度を検出するモータ温度センサ３３が設けられている。このモータ温度センサ３１は、本実施形態ではモータ３１の図示しない筐体に取り付けられており、モータ３１の筐体温度を検出可能に構成されている。そして、温度センサ３１により検出された温度情報はＥＣＵ２０に出力されるようになっている。なお、上述のような温度センサ３３に代えてモータ３１の巻線や軸ベアリング（ともに図示省略）等、モータ３１の連続作動時に高温となりやすい場所の温度を検出又は推定するような手段を設けてもよい。また、コンプレッサ（過給機）３の全体の作動温度を検出又は推定するようにしてもよい。

ところで、図示するように、この吸気通路１には吸気をバイパスするためのバイパス通路５１が設けられている。このバイパス通路５１は、吸気通路１のモータ３１よりも上流側と、過給機本体３２よりも下流側であって且つスロットルバルブ４よりも上流側とを接続しており、その内部にはバイパス通路５１を遮断する状態とバイパス通路５１を連通する状態とを切替可能な電磁弁（バイパス弁）５２が設けられている。

また、このバイパス弁５２もＥＣＵ２０からの制御信号に基づいてその作動が制御されるようになっており、本実施形態では全閉（遮断）と全開（連通）との２つの状態のうちいずれか１つの状態に切り換えられるようになっている。
なお、このバイパス通路５１は、過給機３の非作動時（アイドリング時）には、モータ３１及びコンプレッサ本体３２をバイパスしてエンジン９に吸気を供給する機能を有するとともに、モータ３１の高温時には、過給機３を作動させて吸気の一部をモータ３１の冷却のために戻すための吸気戻し通路としての機能も有している。

ここで、コンプレッサ３，スロットルバルブ４，バイパス弁５２の作動制御について、図２及び図３を用いて簡単に説明する。
まず、図２に示す態様１について説明すると、この態様１はエンジン９が非過給域（又は部分過給域）であって、且つモータ３１が所定の上限温度未満の状態に対応している。そして、この場合はモータ３１はアイドル回転数（又は部分過給に応じた最適回転数）に制御される。具体的には、モータ３１はアイドル回転数としては、予め所定値に設定された回転数を用いられる。また、このアイドル回転数に代えて、モータ３１の最適回転数を用いてもよい。最適回転数とは、例えば負荷やエンジン回転数をパラメータとして実験的に求めた回転数をマップ化したものであって、ＥＣＵ２０に記憶されている。また、この最適回転数としては、燃焼が安定して消費電力が少なく、燃費及び出力効率が最良となる回転数が設定されるようになっている。

また、スロットルバルブ４の開度はやはりエンジン負荷とエンジン回転数とから求められるマップ値の開度に制御されるようになっている。
また、この場合には、バイパス弁５２は全開に制御されるようになっている。そして、バイパス弁５２を全開とすることにより、バイパス通路５２を介して吸気が取り入れられ、エンジン９に吸気が供給されるようになっている。

つまり、このような部分負荷での運転時には、コンプレッサ本体３２は吸気抵抗とならない程度の回転数で駆動されるものの、吸気通路１のコンプレッサ本体３２よりも上流にはモータ３１が設けられているため、運転状態によってはこのモータ３１が吸気抵抗となるおそれがある。
このため、非過給域（又は部分過給域）においては、バイパス弁５２を開くことにより、仮にモータ３１やコンプレッサ本体３２が吸気抵抗となったとしても吸気をモータ３１及びコンプレッサ本体３２に対してバイパスさせることにより、吸気抵抗を生じることなく吸気を取り入れることができるのである。なお、このときモータ３１の駆動を制限（停止を含む）して節電効果を得ることも可能である。

また、態様２はエンジン９が過給域であって、且つモータ３１が所定の上限温度未満の状態に対応している。この場合には、モータ３１を負荷とエンジン回転数とで求められるマップ値に設定するとともに、要求過給圧が得られるまではスロットルバルブ４は全開に制御されるようになっている。
そして、このときはバイパス弁５２を全閉とする。これにより、コンプレッサ３による過給圧がバイパス通路５１を介して逃げて過給圧が低下してしまうような事態を回避しているのである。

また、態様３はモータ３１が所定の上限温度以上の場合の態様を示している。ここで、所定の上限温度とは、これ以上の高温でモータ３１を使用するとモータ３１のベアリングの焼き付き等、モータ３１の安定した作動が確保できなくなる温度である。
この場合、モータ温度が上記所定の上限温度以上の温度領域であることが検出されると、モータ３１をアイドル回転数以上の所定速度（所定の自己冷却速度）に制限するとともに、バイパス弁５２を開弁して吸気の一部をバイパス通路５１を介して吸気通路１の上流側に戻すようになっている。そして、バイパス弁５２を開くことにより、過給された吸気の一部をモータ３１の上流側に戻し、この戻された吸気とエアクリーナ８を介して吸入された新気とによりモータ３１を自己冷却するようになっている。

なお、このような制御を行うと、本来の過給圧が得られなくなるが、この過給圧低下を補うようにスロットルバルブ4で負荷調整を行いながらバイパス弁５２を開弁することで、過給圧低下分だけ吸入空気量を確保するようにしている。つまり、上記所定速度をエンジン運転に必要な空気量以上の最も冷却効率の高い速度としてモータ３１を増速回転させ、余剰の空気をバイパス通路経由でモータ３１の上流に逆流させるのである。そして、このようなコンプレッサ３２で過給された吸気をモータ３１に戻して自己冷却を行うことにより、モータ３１の温度の低減を図るようになっている。また、非過給運転時においてもモータ３１をアイドル回転数以上の所定速度（所定の自己冷却速度）に設定し、過給圧上昇による過剰吸気をスロットルバルブ４で負荷調整を行う。

ここで、この自己冷却の際のモータ３１を所定速度の設定について説明すると、この所定速度はモータ温度及び吸気温度が最低となるような（つまり冷却効率が最高となるような）モータ回転数であって、少なくとも図３に示すマップの点ａにおける回転数以上の回転数であればよい。なお、好ましくは点ａにおける回転数である。
ここで、図３のマップの横軸はモータ出力（ここでは風量及びモータ回転数と等価）であり、縦軸は温度変化（ΔＴ）である。つまり縦軸は温度の上昇度合いを示している。また、線ｂ（破線）はモータ３１に対して何ら冷却を実行しない場合の特性を示し、線ｃ（実線）はモータ３１を自己冷却した場合の特性を示している。

そして、線ｂと線ｃとが交叉する点ａ未満の領域においては、モータ３１を自己冷却するべく回転駆動させたほうが温度変化が大きく、却って冷却効果が妨げられることがわかる。一方、点ａ以上の領域では、線ｂと線ｃとの大小関係が逆転しており、モータ３１を回転駆動することにより温度変化を抑制することができることがわかる。したがって、この点ａ以上の領域でモータ３１を駆動すればよい。ただし、線ｃに示す自己冷却の特性線であっても、モータ回転数が上昇すればモータの温度上昇変化ΔＴが上昇する傾向には相違なく、このような傾向を考慮すれば、点ａでモータ３１を回転駆動するのが最も好ましい。この場合、モータ３１を駆動するための電力消費もモータ３１を自己冷却できる範囲内で最低とすることができる。また、図３に示すマップにおいては、エンジン運転環境及びエンジン運転条件の影響による補正（外気温補正，水温補正など）を考慮していないので、これらの補正を加えた上でモータ回転数を設定してもよい。

本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関は上述のように構成されているので、その作用について説明すると以下のようになる。
まず、アクセルポジションセンサ７からの情報によりドライバのアクセル踏み込み量（アクセル開度）が検出されると、ＥＣＵ２０では上記アクセル開度が自然吸気時における最大出力開度（０ブースト開度）を超えたか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、０ブースト開度を超えていない場合には、コンプレッサ３をアイドル回転とする（ステップＳ８）。

一方、０ブースト開度を超えた場合には、アクセル開度から要求過給圧を求める。（ステップＳ２）。そして、ＥＣＵ２０ではモータの目標回転数を算出し、吸気圧センサ１２からの情報に基づいて実過給圧が要求過給圧と判定されるまでモータ３１を目標回転数で駆動する（ステップＳ３）。
次に、モータ３１の温度を検出又は推定し（ステップＳ４）、モータ３１の温度が所定温度（上限値）以上となったか否かを判定する（ステップＳ５）。そして、モータ３１の温度が所定温度未満であると判定された場合（正常運転時）には、そのままリターンして、ステップＳ１以降の処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。

一方、モータ３１の温度が所定温度以上と判定された場合（過昇温判定時）には、過給を一旦停止するとともに、バイパス弁５２を全開に切り換える（ステップＳ６）。その後、モータ回転数をアイドル回転数以上の所定回転数に制限するとともに、このときには、エンジントルクがドライバの要求トルクに極力近づくように、スロットルバルブ４の開度を本来の負荷−回転数マップで得られる開度よりも大きく設定してリターンする（ステップＳ７）。

以上詳述したように、本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関によれば、モータ温度が過度に上昇すると（所定温度以上となると）、バイパス弁５２を全開とするとともに、モータ回転数をアイドル回転数よりも高い所定回転数で駆動することにより、モータ３１で過給した吸気の一部をバイパス通路５１を介してモータ３１の上流側の吸気通路１に戻すことができる。したがって、モータ３１で過給した吸気でモータ３１を自己冷却することができる。また、所定回転数としては、モータ３１の温度上昇率特性に基づいて最も効率のよい回転数に設定することにより、過昇温時に過給を行いながらモータ３１を冷却することが可能となる。

また、この場合、モータ３１の常温時よりも過給圧が低下することになるが、これを補うべくスロットルバルブ４開度を大きく設定することにより、エンジン９の出力低下を極力抑制でき、ドライバビリティに与える影響を低減することができる。
また、非過給域での運転時には、バイパス通路５１を介して吸気をモータ３１及びコンプレッサ３２からバイパスさせてエンジン９に供給することができる。

また、バイパス通路５１に、吸気バイパス機能（非過給域での運転時）と、吸気戻し機能（過昇温での運転時）とを兼用させることができるので、モータ３１を冷却するためのみを目的に新たなシステム等を追加する必要がなく、簡素な構成とすることができる。このため、コストの増大や重量増大を招くこともない。
また、過昇温状態ではない通常運転時においても、常にモータ３１が吸気に晒されるので、モータ３１を常時冷却することができるうえ、過昇温時にはさらに冷却のための吸気を供給することができるので、冷却効果に優れているという効果がある。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば上述の実施形態ではバイパス通路に全開状態と全閉状態とに切替可能な電磁弁を設けた場合について説明したが、開度を任意に調整可能な電磁弁を設けてもよい。この場合には、モータ３１が所定温度以上となった場合に、モータ温度に応じて開度を変更して、モータ３１に送給する風量を変更できるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関の要部構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関の作動態様について説明する図である。 本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関の作用について説明する図である。 本発明の一実施形態に係る電動過給機付き内燃機関の作用について説明するフローチャートである。 従来の技術について説明する図である。 従来の技術について説明する図である。

符号の説明

１ 吸気通路
２ リードバルブ
３ 電動コンプレッサ（電動過給機）
４ 電子制御式スロットルバルブ
５ スロットルポジションセンサ
６ アクセルペダル
７ アクセル開度センサ（負荷センサ）
９ エンジン（内燃機関）
１２ 実吸気量検出手段を構成する吸気圧センサ
１３ エンジン回転数センサ
３１ モータ
３２ コンプレッサ本体（過給機本体）
３３ モータ温度センサ（温度センサ）
５１ バイパス通路
５２ バイパス弁（電磁弁）

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気通路中に介装され該吸気通路中の吸気を加圧する過給機本体と、
   該過給機本体よりも上流側の該吸気通路中に介装され該過給機本体を駆動するモータと、
   該モータよりも上流側と該過給機本体よりも下流側とを接続するバイパス通路と、
   該バイパス通路中に介装された電磁弁と、
   該過給機本体よりも下流側における該吸気通路と該バイパス通路との接続部よりもさらに下流側に介装された電子制御式のスロットル弁とを有する
   ことを特徴とする、電動過給機付き内燃機関。
2. 該モータの温度を検出する温度センサと、
   該電磁弁及び該スロットル弁の作動を制御する制御手段とを有し、
   該制御手段は、
   該温度センサにより該モータの温度が所定の上限温度に達したことが検出されると、該電磁弁を開弁して該過給機から送給される該吸気の一部を該バイパス通路を介して該モータに送給し自己冷却を行う
   ことを特徴とする、請求項１記載の電動過給機付き内燃機関。
3. 該制御手段は、
   該過給機本体による該吸気の非過給時に該温度センサにより該モータの温度が所定の上限温度に達していないことが検出されると、該モータの作動を制限するとともに該電磁弁を開弁して該バイパス通路を介して該吸気を取り込む
   ことを特徴とする、請求項２記載の電動過給機付き内燃機関。
4. 該温度センサにより該モータの温度が所定の上限温度に達したことが検出されると、該モータの回転数を所定の自己冷却速度に設定する
   ことを特徴とする、請求項２又は３記載の電動過給機付き内燃機関。
5. 該自己冷却速度が、
   該モータに対して冷却を実行しない場合の該モータ温度の上昇度合いの特性と、
   該モータを自己冷却した場合の該モータ温度の上昇度合いの特性とに基づいて設定される
   ことを特徴とする、請求項４記載の電動過給機付き内燃機関。

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