JP2017133424A - 電動過給装置および電動過給システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動過給装置が車両に搭載された場合にも、発電に起因する車両の燃費の低下を抑制することが可能な電動過給装置および電動過給システムを提供する。
【解決手段】この電動過給装置１は、翼車１５と、翼車１５を回転駆動する回転電機１６とを備え、回転電機１６による翼車１５の回転駆動により、エンジン１０２への過給を行うとともに、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、エンジン１０２の動作が継続されることにより吸入される吸気により翼車１５を回転させることによって、回転電機１６により発電を行うように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動過給装置および電動過給システムに関し、特に、回転電機を備えた電動過給装置および電動過給システムに関する。

従来、回転電機を備えた電動過給装置および電動過給システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、電動モータを備えた電動過給装置が開示されている。この電動過給装置には、電動モータにより回転駆動されるコンプレッサホイールが設けられている。そして、電動モータが電力を消費してコンプレッサホイールを回転駆動させることにより、電動過給装置の吸込口から吸い込んだ気体を加圧して、エンジン（内燃機関）に過給を行うように構成されている。なお、一般的に、電動モータを駆動させる電力は、エンジンを駆動させてオルタネータにより発電している。

特開２０１３−２４０４１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の電動過給装置では、コンプレッサホイール駆動用の電動モータを駆動させるための電力を発電するためにエンジンを駆動させているため、その分、燃料が消費されるという不都合がある。したがって、上記特許文献１に記載の電動過給装置を車両に搭載した場合には、車両の燃費が低下してしまうという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電動過給装置が車両に搭載された場合にも、発電に起因する車両の燃費の低下を抑制することが可能な電動過給装置および電動過給システムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における電動過給装置は、翼車と、翼車を回転駆動する回転電機とを備え、回転電機による翼車の回転駆動により、エンジンへの過給を行うとともに、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、エンジンの動作が継続されることにより吸入される吸気により翼車を回転させることによって、回転電機により発電を行うように構成されている。

この発明の第１の局面による電動過給装置では、電動過給装置を、回転電機による翼車の回転駆動により、エンジンへの過給を行うとともに、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、エンジンの動作が継続されることにより吸入される吸気により翼車を回転させることによって、回転電機により発電を行うように構成する。これにより、電動過給装置が車両に搭載された場合に、燃料を消費せずにエンジンに吸入される吸気によって、回転電機により発電することができる。そして、燃料を消費しないで回転電機により発電する分、電力を発電するためのエンジンの駆動力を削減することができ、その結果、燃料の消費量を削減することができる。これにより、電動過給装置が車両に搭載された場合にも、発電に起因する車両の燃費の低下を抑制することができる。なお、本願明細書では、「エンジンの動作」を、エンジンに燃料を供給してエンジンを駆動させる場合のみならず、たとえば、エンジンに燃料を供給しない状態で、車輪（シャフト）の回転によりエンジンのピストンが往復運動するような場合も含む、広い概念を意味するものとして記載している。

上記第１の局面による電動過給装置において、好ましくは、翼車を迂回するバイパス通路と、バイパス通路と翼車を通過する通路とを切り替える通路切換弁とを備え、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、通路切換弁により、翼車を通過する通路に切り替えることによって、吸気により翼車を回転させるように構成されている。

このように構成すれば、エンジンへの燃料の供給が停止された場合には、吸気が翼車を通過するので、吸気により翼車を回転させて、回転電機により発電させることができる。また、エンジンへの燃料の供給が行われる場合で、かつ、電動過給装置によりエンジンに過給しない場合には、バイパス通路により吸気が翼車を迂回して、翼車によりエンジンへの吸気の供給を妨げるのを抑制することができる。

この発明の第２の局面における電動過給システムは、翼車と、翼車を回転駆動する回転電機とを含み、回転電機による翼車の回転駆動により、エンジンへの過給を行う電動過給装置と、エンジンにより吸入される吸気が通過する吸気通路に配置される吸気制御弁と、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、エンジンの動作が継続されることにより吸入される吸気が翼車を通過してエンジンに供給されるように、吸気制御弁の制御を行うことにより、翼車を回転させて回転電機による発電を行う制御部とを備える。

この発明の第２の局面による電動過給システムでは、制御部を、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、エンジンの動作が継続されることにより吸入される吸気が翼車を通過してエンジンに供給されるように、吸気制御弁の制御を行うように構成することにより、翼車を回転させて回転電機による発電を行う。これにより、燃料を消費しないで回転電機により発電する分、電力を発電するためのエンジンの駆動力を削減することができ、その結果、燃料の消費量を削減することができる。これにより、電動過給システム（電動過給装置）が車両に搭載された場合にも、発電に起因する車両の燃費の低下を抑制することが可能な電動過給システムを提供することができる。

上記第２の局面による電動過給システムにおいて、好ましくは、制御部は、車両に対するアクセルがオフされた場合に、エンジンの動作が継続されて吸気がエンジンに供給されるように、吸気制御弁としてのスロットルバルブの開度を制御するように構成されている。

ここで、一般的なスロットルバルブを備えた電動過給システムでは、アクセルがオフされた場合には、スロットルバルブを閉じるように構成されている。この場合、車両が走行中にアクセルがオフされて、エンジンの動作が継続されている場合でも、閉じたスロットルバルブにより吸気が遮断され、エンジンに吸気は供給されない。このため、吸気により電動過給装置の翼車は回転されない。そこで、本発明では、車両に対するアクセルがオフされた場合に、エンジンの動作が継続されて吸気がエンジンに供給されるように、吸気制御弁としてのスロットルバルブの開度を制御するように制御部を構成することにより、車両に対するアクセルがオフされた場合でも、スロットルバルブの開度を制御して、吸気がエンジンに供給されるので、エンジンにより吸入される吸気が翼車を回転させて回転電機によって発電を行うことできる。

上記第２の局面による電動過給システムにおいて、好ましくは、電動過給装置は、翼車を迂回する第１バイパス通路と、第１バイパス通路と翼車を通過する通路とを切り替える吸気制御弁としての第１吸気通路切換弁とを含み、制御部は、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、第１吸気通路切換弁を制御することにより、翼車を通過する通路に切り替えることによって、吸気により翼車を回転させるように構成されている。

このように構成すれば、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に吸気が通過する通路を介して、吸気が翼車を通過するので、吸気により翼車を回転させて、回転電機により発電させることができる。また、エンジンへの燃料の供給が行われる場合で、かつ、電動過給装置によりエンジンに過給しない場合には、第１バイパス通路により吸気が翼車を迂回して、翼車によりエンジンへの吸気の供給を妨げるのを抑制することができる。

上記第２の局面による電動過給システムにおいて、好ましくは、制御部は、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、吸気制御弁としての第２吸気通路切換弁を制御して、エンジンから排出される排気によりターボ側翼車を回転させて過給を行うターボ過給機のターボ側翼車を通過する通路から、ターボ過給機を迂回する第２バイパス通路に切り替えるように構成されている。

このように構成すれば、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、吸気がターボ過給機を迂回するので、ターボ側翼車を通過することによる吸気の流量の減少を抑制することができるので、発電量が減少するのを抑制することができる。

なお、本出願では、第１の局面による電動過給装置において、以下の構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記第１の局面による電動過給装置において、エンジンから排出される排気により回転するタービンをさらに備え、翼車は、タービンの回転または回転電機により回転されて、エンジンに過給するように構成されており、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、吸気により翼車を回転させることによって、回転電機により発電を行うように構成されている。

また、本出願では、第２の局面による電動過給システムにおいて、以下の構成も考えられる。

（付記項２）
すなわち、上記第２の局面によるターボ過給機を備える電動過給システムにおいて、制御部は、エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、排気通路切換弁を制御して、ターボ過給機のタービンを通過する通路から、ターボ過給機を迂回する第３バイパス通路に切り替えるように構成されている。

本発明の第１実施形態による電動過給システムを示すブロック図（アクセルがオンの状態）である。 本発明の第１実施形態による電動過給システムを示すブロック図（アクセルがオフの状態）である。 本発明の第２実施形態による電動過給システムを示すブロック図（アクセルがオフの状態）である。 本発明の第３実施形態による電動過給システムを示すブロック図（アクセルがオフの状態）である。 本発明の第１〜第３実施形態の変形例による電動過給システムを示すブロック図（アクセルがオフの状態）である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１および図２を参照して、第１実施形態による電動過給システム１００（電動過給装置１）の構成について説明する。

［電動過給システムの全体の構成］
図１に示すように、電動過給システム１００は、たとえば、車両１０１に搭載されている。そして、電動過給システム１００には、電動過給装置１が設けられており、電動過給装置１が車両１０１のエンジン１０２（内燃機関）に過給を行うことによって、エンジン１０２の出力およびトルクを向上させるように構成されている。また、第１実施形態では、エンジン１０２は、たとえば、ガソリン機関（ガソリンエンジン）として構成されており、車両１０１は、たとえば、ガソリン自動車として構成されている。

また、電動過給システム１００には、ターボ過給機２が設けられている。すなわち、電動過給システム１００は、電動過給装置１（電動スーパーチャージャー）と、ターボ過給機２（排気ターボ）とが直列に配列された、多段（２段（２ステージ））過給システムとして構成されている。ここで、ターボ過給機２が過給する量（過給する速さ）は、エンジン１０２の排気エネルギの大きさに依存する。すなわち、エンジン１０２が低回転域で駆動される場合には、エンジン１０２の排気エネルギは比較的小さくなり、ターボ過給機２がエンジン１０２に過給するために必要な時間が大きくなる。この場合、エンジン１０２に対するアクセル操作の応答が遅れる場合がある。

そこで、電動過給装置１は、電力を消費して過給を行うので、エンジン１０２の回転数に依存せずに、エンジン１０２に過給を行うことが可能である。したがって、電動過給システム１００は、２段過給システムとして構成されていることにより、エンジン１０２が低回転域で駆動される場合に、電動過給装置１により過給されることにより、エンジン１０２に対するアクセル操作の応答が遅れるのを抑制することが可能になる。

また、車両１０１には、エンジン１０２に接続されている車軸１０１ａ（シャフト）が設けられている。詳細には、車軸１０１ａは、エンジン１０２の燃焼室（図示せず）内に配置されるピストン（図示せず）に接続されている。そして、車軸１０１ａは、車両１０１が走行中の場合、操作者のアクセル操作（アクセルのオンオフ）に関わらず、車軸１０１ａに接続されている車輪（図示せず）が回転することにより、車輪の回転運動を、エンジン１０２のピストンに伝達するように構成されている。これにより、第１実施形態では、車両１０１では、アクセルがオフされた場合でも、エンジン１０２の動作（ピストンの往復運動）が継続されることにより、エンジン１０２は、燃焼室への吸気を継続するように構成されている。

なお、本願明細書では、「アクセルのオン」とは、アクセル開度が０（全閉）よりも大きいものとする。また、「アクセルのオフ」とは、アクセル開度が略０の状態（アクセル操作がなされていない状態）を意味するものとして記載している。

（電動過給システムの各部の構成）
電動過給システム１００には、ターボ過給機２、制御部３、蓄電池４、駆動回路５、エアクリーナ６、インタークーラ７、吸気通路８ａ〜８ｄ、第１バイパス通路９ａ、第２バイパス通路９ｂ、スロットルバルブ１０（吸気制御弁の一例）、吸気通路切換弁１１ａおよび１１ｂ（吸気制御弁および通路切換弁の一例）、排気通路１２ａおよび１２ｂ、第３バイパス通路１３、排気通路切換弁１４が設けられている。

制御部３は、たとえば、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。また、制御部３は、アクセル開度センサ３１から、操作者によるアクセル操作の情報（アクセル開度の情報）を、エンジン１０２からエンジン１０２の回転数の情報を、蓄電池４から蓄電池４の充電量などを取得する制御を行うように構成されている。そして、制御部３は、取得した情報に基づいて、車両１０１全体の各部品を制御するように構成されている。

具体的には、制御部３は、エンジン１０２の燃料供給装置１０２ａ（インジェクタ）を制御するように構成されている。そして、制御部３は、アクセル操作の情報に基づいて、燃料供給装置１０２ａを制御することにより、エンジン１０２に供給する燃料の量を制御するように構成されている。たとえば、制御部３は、アクセルがオフされた場合には、エンジン１０２に燃料を供給しない制御を行うように構成されている。

また、制御部３は、スロットルバルブ１０、吸気通路切換弁１１ａおよび１１ｂ、および、排気通路切換弁１４の動作（開閉または開度）を制御するように構成されている。たとえば、制御部３は、車両１０１のアクセル操作の情報に基づいて、スロットルバルブ１０の開度を制御するように構成されている。

蓄電池４は、電力を充電および放電可能な２次電池として構成されている。そして、蓄電池４は、駆動回路５を介して、電動過給装置１の回転電機１６に接続されている。そして、蓄電池４は、回転電機１６に電力を供給可能であるとともに、回転電機１６により発電された電力が供給されることが可能に構成されている。

駆動回路５は、蓄電池４と回転電機１６とに接続されている。そして、駆動回路５は、電力変換回路（インバータおよびコンバータ）を含み、電力変換回路（インバータ）により蓄電池４からの電力を、回転電機１６に供給するための電力に変換（交流に変換）するとともに、電力変換回路（コンバータ）により回転電機１６からの電力を、蓄電池４が充電させるための電力に変換（直流に変換）するように構成されている。また、駆動回路５は、制御部３の指令に基づいて、回転電機１６に供給する電力の大きさを制御するように構成されている。たとえば、制御部３は、エンジン１０２の回転数が比較的小さい場合には、駆動回路５により回転電機１６に電力を供給して、電動過給装置１によりエンジン１０２に過給する制御を行う。

エアクリーナ６は、車両１０１の外部から吸入される吸気（空気）中の塵や埃を除去する（洗浄する）とともに、吸気騒音を低減する機能を有する。そして、エアクリーナ６は、車両１０１の外部から吸入し、吸入した吸気を、吸気通路８ａ〜８ｄを介して、電動過給装置１またはターボ過給機２に供給するように構成されている。

インタークーラ７は、電動過給装置１またはターボ過給機２からの吸気を冷却するように構成されている。そして、インタークーラ７は、冷却した吸気をエンジン１０２に供給するように構成されている。

吸気通路８ａ〜８ｄは、エアクリーナ６からエンジン１０２までの吸気が通過する通路（通気管）として構成されている。そして、吸気通路８ａは、エアクリーナ６と電動過給装置１とを接続する吸気通路である。また、吸気通路８ｂは、電動過給装置１とターボ過給機２とを接続する吸気通路である。また、吸気通路８ｃは、ターボ過給機２とインタークーラ７とを接続する吸気通路である。また、吸気通路８ｄは、インタークーラ７とエンジン１０２とを接続する吸気通路である。

第１バイパス通路９ａ（バイパス通路の一例）は、電動過給装置１（翼車１５）を迂回するように配置されており、吸気通路８ａと吸気通路８ｂとを接続するように構成されている。また、第２バイパス通路９ｂは、ターボ過給機２（ターボ側翼車２２）を迂回するように配置されており、吸気通路８ｂと吸気通路８ｃとを接続するように構成されている。

スロットルバルブ１０は、電子スロットルバルブとして構成されており、制御部３の指令に基づいて、開度を変更して、エンジン１０２が吸入する吸気の量を制御するように構成されている。スロットルバルブ１０は、吸気通路８ｄに配置されている。

吸気通路切換弁１１ａ（第１吸気通路切換弁の一例）は、第１バイパス通路９ａと翼車１５を通過する通路（吸気通路８ａおよび８ｂ）とを切り替える吸気制御弁として構成されている。具体的には、吸気通路切換弁１１ａは、第１バイパス通路９ａ上に配置されており、制御部３の指令により、第１バイパス通路９ａの吸気の流量を制御するように構成されている。

吸気通路切換弁１１ｂ（第１吸気通路切換弁の一例）は、第２バイパス通路９ｂとターボ過給機２を通過する通路（吸気通路８ｂおよび８ｃ）とを切り替える吸気制御弁として構成されている。具体的には、吸気通路切換弁１１ｂは、第２バイパス通路９ｂ上に配置されており、制御部３の指令により、第２バイパス通路９ｂの吸気の流量を制御するように構成されている。

排気通路１２ａおよび１２ｂは、エンジン１０２から外部（触媒装置など）に排出される排気が通過する排気通路である。排気通路１２ａは、エンジン１０２とターボ過給機２とを接続する排気通路であり、排気通路１２ｂは、ターボ過給機２と外部（触媒装置など）とを接続する排気通路である。第３バイパス通路１３は、排気通路１２ａおよび１２ｂに接続されており、ターボ過給機２（タービンホイール２１）を迂回するように配置されている。

ターボ過給機２は、タービンホイール２１（タービンの一例）とターボ側翼車２２とシャフト２３とを含む。タービンホイール２１は、エンジン１０２から排出される排気が通過する排気通路１２ａおよび１２ｂに配置されている。そして、タービンホイール２１は、シャフト２３を介して、吸気通路８ｂおよび８ｃに配置されているターボ側翼車２２に接続されており、排気によりタービンホイール２１が回転されることにより、ターボ側翼車２２を回転させるように構成されている。そして、タービンホイール２１が回転することにより、ターボ側翼車２２が回転されて、エンジン１０２に吸気を過給するように構成されている。

排気通路切換弁１４は、第３バイパス通路１３上に配置されている。排気通路切換弁１４は、制御部３の指令に基づいて、排気が通過する通路を、ターボ過給機２のタービンホイール２１を通過する通路（排気通路１２ａおよび１２ｂ）と、第３バイパス通路１３とで切り替えるように構成されている。

また、排気通路切換弁１４は、ウェイストゲートバルブとして構成されている。すなわち、排気通路切換弁１４は、エンジン１０２の排気エネルギ（排気の量）が所定の大きさを超える場合に、排気が第３バイパス通路１３を通過するように、開放されるように構成されている。また、排気通路切換弁１４は、制御部３の指令に基づいて、開度が制御されるように構成されている。

（電動過給装置の構成）
図１に示すように、電動過給装置１は、翼車１５（インペラー）と、翼車１５を回転駆動する回転電機１６とを備えている。

詳細には、翼車１５は、吸気通路８ａおよび８ｂに配置されている。そして、翼車１５は、エアクリーナ６（吸気通路８ａ）からの吸気を圧縮するとともに、エンジン１０２側の吸気通路８ｂに、圧縮した吸気を排出するように構成されている。すなわち、翼車１５は、コンプレッサホイールとして構成されている。

回転電機１６は、電力を消費することにより翼車１５を回転駆動させるモータとして構成されているとともに、翼車１５の回転により発電する発電機として構成されている。詳細には、回転電機１６は、駆動回路５を介した蓄電池４からの電力により、翼車１５を回転駆動させるように構成されている。また、回転電機１６は、翼車１５が吸気により回転されることにより発電するように構成されており、発電した電力を、駆動回路５を介して、蓄電池４に供給する（充電させる）ように構成されている。

（電動過給システムの吸気による発電に関する構成）
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、電動過給装置１は、回転電機１６による翼車１５の回転駆動により、エンジン１０２への過給を行うとともに、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、エンジン１０２の動作が継続されることにより吸入される吸気により翼車１５を回転させることによって、回転電機１６により発電を行うように構成されている。

すなわち、制御部３は、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合（アクセルがオフされた場合）に、エンジン１０２の動作が継続されることにより吸入される吸気が翼車１５を通過してエンジン１０２に供給されるように、スロットルバルブ１０、吸気通路切換弁１１ａおよび１１ｂの制御を行うように構成されている。これにより、電動過給装置１では、吸気により翼車１５が回転して回転電機１６による発電が行われる。

詳細には、第１実施形態では、制御部３は、車両１０１に対するアクセルがオフされた場合に、エンジン１０２の動作が継続されて吸気がエンジン１０２に供給されるように、スロットルバルブ１０の開度を制御するように構成されている。具体的には、制御部３は、アクセルがオフされた場合に、燃料供給装置１０２ａからエンジン１０２への燃料の供給を停止させる一方、スロットルバルブ１０を開く（全閉を除く開度にする）制御を行うように構成されている。

ここで、制御部３は、蓄電池４の既に蓄電されている蓄電量（蓄電量の情報）に基づいて、スロットルバルブ１０の開度を調整するように構成されている。すなわち、制御部３は、蓄電池４の蓄電量が小さい程、スロットルバルブ１０の開度を大きく（たとえば、全開に）するとともに、蓄電池４の蓄電量が大きい程、スロットルバルブ１０の開度を小さくする制御を行うように構成されている。図２では、スロットルバルブ１０の開度を全開にする場合を図示している。

また、第１実施形態では、制御部３は、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、吸気通路切換弁１１ａを制御することにより、吸気が通過する通路として、翼車１５を通過する通路（吸気通路８ａおよび８ｂ）に切り替えることによって、吸気により翼車１５を回転させるように構成されている。

具体的には、制御部３は、アクセルがオフされた場合に、エンジン１０２への燃料の供給を停止するとともに、吸気通路切換弁１１ａを全閉にする制御を行う。これにより、電動過給装置１は、エアクリーナ６からの吸気が吸気通路８ａを通過し、電動過給装置１の翼車１５を通過して、翼車１５が回転されるように構成されている。

また、第１実施形態では、制御部３は、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、吸気通路切換弁１１ｂを制御して、ターボ過給機２のターボ側翼車２２を通過する通路から、ターボ過給機２を迂回する第２バイパス通路９ｂに切り替えるように構成されている。

具体的には、制御部３は、アクセルがオフされた場合に、エンジン１０２への燃料の供給を停止するとともに、吸気通路切換弁１１ｂを開（たとえば、全開）にする制御を行うように構成されている。この場合、吸気はターボ過給機２（ターボ側翼車２２）を迂回する。

また、第１実施形態では、制御部３は、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、排気通路切換弁１４を制御して、ターボ過給機２のタービンホイール２１を通過する通路から、ターボ過給機２を迂回する第３バイパス通路１３に切り替えるように構成されている。

具体的には、制御部３は、アクセルがオフされた場合に、エンジン１０２への燃料の供給を停止するとともに、排気通路切換弁１４を開（たとえば、全開）にする制御を行うように構成されている。この場合、排気はターボ過給機２（タービンホイール２１）を迂回する。

（電動過給システムの動作）
次に、図１および図２を参照して、電動過給システム１００（電動過給装置１）の動作について説明する。

〈アクセルがオンの状態での電動過給システムの動作〉
車両１０１の操作者のアクセル操作により、アクセルがオンされている場合では、図１に示すように、制御部３により、燃料供給装置１０２ａからエンジン１０２に燃料を供給する制御が行われる。この時、制御部３は、アクセルの大きさが大きい程、スロットルバルブ１０の開度を大きくして、より多くの吸気をエンジン１０２に供給する制御を行う。また、エンジン１０２の回転数が比較的小さい場合には、制御部３により、吸気通路切換弁１１ａを閉じて（開度を小さくして）、電動過給装置１の回転電機１６を駆動させて翼車１５を回転させて、エンジン１０２に過給する制御が行われる。また、この時、制御部３により、吸気通路切換弁１１ｂの開度を調整して、電動過給装置１とターボ過給機２との過給する量を調整する制御が行なわれる。

〈アクセルがオンの状態からオフの状態に切り替えられた場合の電動過給システムの動作〉
走行中に、車両１０１の操作者のアクセル操作により、アクセルがオフされた場合では、図２に示すように、制御部３により、燃料供給装置１０２ａによるエンジン１０２への燃料の供給を停止する制御が行われる。この時、車両１０１の走行が継続され、車両１０１の車輪の回転運動が継続され、車軸１０１ａの回転が継続される。そして、車軸１０１ａに接続されているエンジン１０２のピストンの往復運動が継続される（エンジン１０２の動作が継続される）。

そして、第１実施形態では、制御部３により、スロットルバルブ１０の開度が、蓄電池４の充電量に基づいた開度として、全閉よりも開く状態（たとえば、全開）にされ、吸気通路切換弁１１ａの開度が全閉にされ、吸気通路切換弁１１ｂの開度が、全閉よりも開く状態（たとえば、全開）にされる。これにより、エアクリーナ６からエンジン１０２に至る吸気通路８ａ〜８ｄを吸気が通過可能な状態となる。また、排気通路切替換弁１４の開度が、全閉よりも開く状態（たとえば、全開）にされる。

そして、吸気は、エアクリーナ６を通過した後、電動過給装置１の翼車１５を通過し、翼車１５を回転させる。この時、翼車１５が回転されることによって、回転電機１６により発電が行われ、発電した電力が、駆動回路５を介して蓄電池４に伝達される。そして、回転電機１６により発電された電力が、蓄電池４により充電される。

その後、吸気は、ターボ過給機２を迂回する第２バイパス通路９ｂを通過し、インタークーラ７を通過し、エンジン１０２（燃焼室）に至る。そして、エンジン１０２に吸入された吸気は、排気として、ターボ過給機２を迂回する第３バイパス通路１３を通過し、排気通路１２ｂを通過して、排気は電動過給システム１００の外部に排出される。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、電動過給装置１が車両１０１に搭載された場合に、燃料を消費せずにエンジン１０２に吸入される吸気によって、回転電機１６により発電することができる。そして、燃料を消費しないで回転電機１６により発電する分、電力を発電するためのエンジン１０２の駆動力を削減することができ、その結果、燃料の消費量を削減することができる。これにより、電動過給装置１が車両１０１に搭載された場合にも、発電に起因する車両１０１の燃費の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態では、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合には、吸気が翼車１５を通過するので、吸気により翼車１５を回転させて、回転電機１６により発電させることができる。また、エンジン１０２への燃料の供給が行われる場合で、かつ、電動過給装置１によりエンジン１０２に過給しない場合には、第１バイパス通路９ａにより吸気が翼車１５を迂回して、翼車１５によりエンジン１０２への吸気の供給を妨げるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、車両１０１に対するアクセルがオフされた場合でも、スロットルバルブ１０の開度を制御して、吸気がエンジン１０２に供給されるので、エンジン１０２により吸入される吸気が翼車１５を回転させて回転電機１６によって発電を行うことできる。

また、第１実施形態では、電動過給システム１００にターボ過給機２が設けられている場合でも、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、吸気がターボ過給機２を迂回するので、ターボ側翼車２２を通過することによる吸気の流量の減少が抑制することができるので、発電量が減少するのを抑制することができる。

［第２実施形態］
図３を参照して、第２実施形態による電動過給システム２００の構造について説明する。第２実施形態による電動過給システム２００では、ターボ過給機２が設けられ、２段過給システムとして構成されていた上記第１実施形態と異なり、ターボ過給機２が設けられておらず、過給装置としては電動過給装置２０１のみの過給システムとして構成されている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態による電動過給システム２００は、電動過給装置２０１と、制御部２０３と、吸気通路２０８ａと、排気通路２１２とを含む。すなわち、第２実施形態による電動過給システム２００は、過給装置として電動過給装置２０１（電動スーパーチャージャー）のみの過給システムとして構成されている。

電動過給装置２０１は、翼車１５および回転電機１６を含む。制御部２０３は、電動過給装置２０１、燃料供給装置１０２ａ、スロットルバルブ１０および吸気通路切換弁１１ａなどの動作の制御を行うように構成されている。

吸気通路２０８ａは、エンジン１０２により吸入される吸気が通過する通路であり、電動過給装置２０１とインタークーラ７とを接続する吸気通路である。排気通路２１２は、エンジン１０２と外部との間の吸気通路である。

ここで、第２実施形態では、制御部２０３は、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、エンジン１０２の動作が継続されることにより吸入される吸気が翼車１５を通過してエンジン１０２に供給されるように、スロットルバルブ１０および吸気通路切換弁１１ａの制御を行うことにより、翼車１５を回転させて回転電機１６による発電を行うように構成されている。

具体的には、制御部２０３は、車両１０１が走行中にアクセルがオフされた場合に、燃料供給装置１０２ａによるエンジン１０２への燃料の供給を停止させるとともに、スロットルバルブ１０の開度を開（全閉より開いた状態）にし、吸気通路切換弁１１ａを閉の状態にする制御を行うように構成されている。これにより、エンジン１０２が吸入を継続することにより、電動過給装置２０１の翼車１５が回転して、回転電機１６により発電が行われる。そして、蓄電池４は、回転電機１６により発電された電力を充電するように構成されている。

なお、第２実施形態の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、電動過給システム１００にターボ過給機２が設けられていない分、電動過給システム２００の大型化を抑制することができる。その結果、比較的小型に設計された車両１０１（小型自動車など）に、電動過給システム２００を搭載する場合に、車両１０１が大型化するのを抑制することができる。

なお、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。

［第３実施形態］
図４を参照して、第３実施形態による電動過給システム３００の構造について説明する。第３実施形態による電動過給システム３００では、電動過給装置１とターボ過給機２とが別々の装置として構成されていた上記第１実施形態と異なり、ターボ過給機の機能も有する電動過給装置３０１を含む電動過給システムとして構成されている。なお、上記第１実施形態または上記第２実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

第３実施形態による電動過給システム３００は、ターボ過給機の機能を有する電動過給装置３０１と、制御部３０３と、吸気通路２０８ａと、スロットルバルブ１０および吸気通路切換弁１１ａと、排気通路３１２ａおよび３１２ｂと、第４バイパス通路３１３と、排気通路切換弁３１４とを含む。

ここで、第３実施形態では、電動過給装置３０１は、翼車３１５と、回転電機３１６と、エンジン１０２から排出される排気により回転するタービンホイール３１７とを含む。そして、翼車３１５は、タービンホイール３１７の回転または回転電機３１６により回転されて、エンジン１０２に過給するように構成されている。すなわち、翼車３１５は、電動スーパーチャージャーのコンプレッサホイールとして構成されているとともに、ターボチャージャー（排気ターボ）のコンプレッサホイールとしても構成されている。

また、回転電機３１６は、翼車３１５およびタービンホイール３１７に接続されており、翼車３１５またはタービンホイール３１７が回転することにより発電するように構成されている。そして、回転電機３１６は、発電した電力を、駆動回路５を介して、蓄電池４に伝達するように構成されている。そして、蓄電池４は、回転電機３１６により発電された電力を充電するように構成されている。

排気通路３１２ａは、エンジン１０２と電動過給装置３０１（タービンホイール３１７）とを接続する排気通路である。また、排気通路３１２ｂは、電動過給装置３０１（タービンホイール３１７）と外部（触媒装置など）の間の通路である。また、第４バイパス通路３１３は、排気通路３１２ａおよび３１２ｂに接続されており、電動過給機３０１（タービンホイール３１７）を迂回するように配置されている。

排気通路切換弁３１４は、制御部３０３の指令に基づいて、開度が制御されるように構成されている。

ここで、第３実施形態では、制御部３０３は、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合に、吸気により翼車３１５を回転させることによって、回転電機３１６により発電を行うように構成されている。

具体的には、制御部３０３は、車両１０１に対するアクセルがオフされた場合に、エンジン１０２への燃料の供給を停止する。そして、制御部３０３は、スロットルバルブ１０の開度を開の状態（全閉よりも開いた状態で、たとえば、全開）にするとともに、吸気通路切換弁１１ａおよび排気通路切換弁３１４を閉の状態にする制御を行うように構成されている。

これにより、吸気は、エアクリーナ６から電動過給装置３０１の翼車３１５を回転させながら通過して、エンジン１０２に至る。そして、吸気はエンジン１０２に吸入された後、排気として、電動過給装置３０１のタービンホイール３１７を回転させながら通過して、外部に排出される。

この時、電動過給装置３０１の回転電機３１６は、吸気により翼車３１５が回転されること、および、排気によりタービンホイール３１７が回転されることにより発電する。そして、発電された電力は、駆動回路５を介して、蓄電池４に伝達される。

なお、第３実施形態の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。

［第３実施形態の効果］
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、電動過給装置３０１がターボ過給機としての機能も有するので、電動過給装置３０１とターボ過給機とを別々に設ける場合に比べて、電動過給システム３００が大型化するのを抑制することができる。

なお、第３実施形態の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、電動過給システム１００（２００および３００）にスロットルバルブ１０を設ける例を示したが、本発明は、これに限られない。すなわち、本発明では、図５に示す変形例のように、スロットルバルブ１０を設けずに、電動過給システム４００を構成してもよい。

ここで、上記第１〜第３実施形態の変形例による電動過給システム４００は、図５に示すように、スロットルバルブ１０を含まない。そして、電動過給システム４００は、たとえば、ディーゼルエンジン４０２を備えたディーゼル自動車４００ａに搭載されている。そして、電動過給システム４００は、電動過給装置１と、制御部４０３と、排気ブレーキ弁４１０とを含む。

制御部４０３は、ディーゼルエンジン４０２に燃料を供給する燃料供給装置４０２ａの制御を行うとともに、吸気通路切換弁１１ａおよび１１ｂ、排気通路切換弁１４および排気ブレーキ弁４１０の開度の制御を行うように構成されている。

そして、制御部４０３は、ディーゼル自動車４００ａに対するアクセルがオフされた場合に、燃料供給装置４０２ａからディーゼルエンジン４０２への燃料の供給が停止されるとともに、吸気通路切換弁１１ａを閉、吸気通路切換弁１１ｂを開（全閉よりも開いた状態）、排気通路切換弁１４を開（全閉よりも開いた状態）、および、排気ブレーキ弁４１０を開（全閉よりも開いた状態）にする制御を行う。

これにより、エアクリーナ６を通過した吸気が電動過給装置１の翼車１５を回転させながら通過して、ディーゼルエンジン４０２に到達し、排気ブレーキ弁４１０を通過して、外部に排出される。そして、翼車１５が回転することにより、回転電機１６が発電を行う。

なお、上記変形例では、電動過給システム４００に排気ブレーキ弁４１０を設ける例を示したが、本発明は、これに限られない。すなわち、電動過給システム４００に排気ブレーキ弁４１０を設けなくてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、制御部をＥＣＵとして構成する例を示したが、本発明は、これに限られない。たとえば、本発明の制御部を、車両の各部を制御するＥＣＵとは、別個に構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、電動過給装置を迂回する第１バイパス通路を設ける例を示したが、本発明は、これに限られない。すなわち、本発明では、第１バイパス通路を設けずに、アクセルのオンオフに関わらず、エアクリーナからの吸気が全て電動過給装置の翼車を通過するように、電動過給装置（電動過給システム）を構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、吸気通路切換弁を、第１バイパス通路および第２バイパス通路に配置するように構成する例を示したが、本発明は、これに限られない。たとえば、本発明では、吸気通路切換弁を、吸気通路上、または、第１バイパス通路または第２バイパス通路と吸気通路の合流（分岐）点に配置するように構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、エンジン１０２への燃料の供給が停止された場合でも、吸気はインタークーラ７を通過するように構成する例を示したが、本発明は、これに限られない。たとえば、本発明では、電動過給システム１００（２００および３００）にインタークーラ７を迂回する第５バイパス通路と、燃料の供給が停止された場合に、第５バイパス通路に吸気を通過させるための吸気通路切換弁とを、さらに設けてもよい。

１、２０１、３０１ 電動過給装置
２ ターボ過給機
３、２０３、３０３、４０３ 制御部
８ａ〜８ｃ、２０８ａ 吸気通路
９ａ 第１バイパス通路（バイパス通路）
９ｂ 第２バイパス通路
１０ スロットルバルブ（吸気制御弁）
１１ａ 吸気通路切換弁（第１吸気通路切換弁、吸気制御弁）
１１ｂ 吸気通路切換弁（第２吸気通路切換弁、吸気制御弁）
１５、３１５ 翼車
１６、３１６ 回転電機
１００、２００、３００、４００ 電動過給システム
１０１ 車両
１０２ エンジン
４００ａ ディーゼル自動車（車両）
４０２ ディーゼルエンジン（エンジン）

Claims (6)

1. 翼車と、
   前記翼車を回転駆動する回転電機とを備え、
   前記回転電機による前記翼車の回転駆動により、エンジンへの過給を行うとともに、前記エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、前記エンジンの動作が継続されることにより吸入される吸気により前記翼車を回転させることによって、前記回転電機により発電を行うように構成されている、電動過給装置。
2. 前記翼車を迂回するバイパス通路と、
   前記バイパス通路と前記翼車を通過する通路とを切り替える通路切換弁とを備え、
   前記エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、前記通路切換弁により、前記翼車を通過する通路に切り替えることによって、前記吸気により前記翼車を回転させるように構成されている、請求項１に記載の電動過給装置。
3. 翼車と、前記翼車を回転駆動する回転電機とを含み、前記回転電機による前記翼車の回転駆動により、エンジンへの過給を行う電動過給装置と、
   前記エンジンにより吸入される吸気が通過する吸気通路に配置される吸気制御弁と、
   前記エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、前記エンジンの動作が継続されることにより吸入される前記吸気が前記翼車を通過して前記エンジンに供給されるように、前記吸気制御弁の制御を行うことにより、前記翼車を回転させて前記回転電機による発電を行う制御部とを備える、電動過給システム。
4. 前記制御部は、車両に対するアクセルがオフされた場合に、前記エンジンの動作が継続されて前記吸気が前記エンジンに供給されるように、前記吸気制御弁としてのスロットルバルブの開度を制御するように構成されている、請求項３に記載の電動過給システム。
5. 前記電動過給装置は、前記翼車を迂回する第１バイパス通路と、前記第１バイパス通路と前記翼車を通過する通路とを切り替える前記吸気制御弁としての第１吸気通路切換弁とを含み、
   前記制御部は、前記エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、前記第１吸気通路切換弁を制御することにより、前記翼車を通過する通路に切り替えることによって、前記吸気により前記翼車を回転させるように構成されている、請求項３または４に記載の電動過給システム。
6. 前記制御部は、前記エンジンへの燃料の供給が停止された場合に、前記吸気制御弁としての第２吸気通路切換弁を制御して、前記エンジンから排出される排気によりターボ側翼車を回転させて過給を行うターボ過給機のターボ側翼車を通過する通路から、前記ターボ過給機を迂回する第２バイパス通路に切り替えるように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の電動過給システム。

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