特許 6676142 エンジンシステム、エンジンシステムの制御装置、エンジンシステムの制御方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6676142

(24)【登録日】2020年3月13日

(45)【発行日】2020年4月8日

(54)【発明の名称】エンジンシステム、エンジンシステムの制御装置、エンジンシステムの制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/04 20060101AFI20200330BHJP

   F02B 37/16 20060101ALI20200330BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/04 C

   F02B37/16 B

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-503875(P2018-503875)

(86)(22)【出願日】2016年3月7日

(86)【国際出願番号】JP2016057019

(87)【国際公開番号】WO2017154082

(87)【国際公開日】20170914

【審査請求日】2018年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】彌城 祐亮

(72)【発明者】

【氏名】林 良洋

(72)【発明者】

【氏名】安 秉一

(72)【発明者】

【氏名】若井 雄二

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０６１２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２３００００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９２６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３０５４１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３７／０４

Ｆ０２Ｂ ３７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
を備え、前記エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムの制御装置であって、
前記エンジンに要求される要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定する負荷判定部と、
前記要求負荷が前記負荷閾値を超える場合に、前記電動機を始動させる電動機制御部と、
前記要求負荷が前記負荷閾値以下である場合に、前記開閉弁の開度が前記要求負荷に対して単調増加するように制御し、前記電動機が始動する場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える弁制御部と
を備えるエンジンシステムの制御装置。

【請求項2】

前記弁制御部が、前記電動機制御部による前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える
請求項１に記載のエンジンシステムの制御装置。

【請求項3】

前記第１コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第１取得部をさらに備え、
前記弁制御部が、前記電動機の始動より後であり、かつ前記第１取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える
請求項２に記載のエンジンシステムの制御装置。

【請求項4】

前記第２コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第２取得部をさらに備え、
前記電動機制御部が、前記第２取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記電動機を停止させ、
前記弁制御部が、前記電動機の回転数に応じた速度で、前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のエンジンシステムの制御装置。

【請求項5】

エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムであって、
前記エンジンと、
前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置と
を備えるエンジンシステム。

【請求項6】

エンジンと、
前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
を備え、前記エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムの制御方法であって、
前記エンジンに要求される要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定することと、
前記要求負荷が前記負荷閾値を超える場合に、前記電動機を始動させることと、
前記電動機が始動する場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることと、
前記要求負荷が前記負荷閾値以下である場合に、前記開閉弁の開度が前記要求負荷に対して単調増加するように制御することと
を含むエンジンシステムの制御方法。

【請求項7】

エンジンと、
前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する開閉弁と
を備え、前記エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムの制御装置のコンピュータに、
前記エンジンに要求される要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定することと、
前記要求負荷が前記負荷閾値を超える場合に、前記電動機を始動させることと、
前記電動機が始動する場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることと、
前記要求負荷が前記負荷閾値以下である場合に、前記開閉弁の開度が前記要求負荷に対して単調増加するように制御することと
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンシステム、エンジンシステムの制御装置、エンジンシステムの制御方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ターボチャージャの仕事は、タービンが排気から受けるエネルギーに依存する。そのため、エンジンからの排気が少ない低回転域においては、ターボチャージャの効果が小さい。そこで、給気経路にターボチャージャと電動コンプレッサとを備えることで、排気が小さい場合にも過給を行うことができるエンジンシステムが研究されている（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第６９２０７５６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、エンジンの負荷を制御するために、エンジンシステムにはスロットルバルブが設けられる。スロットルバルブは、エンジンの吸気の流入量を調整する弁である。他方、エンジンシステムが過給システムを備えると部品数が多くなるため、エンジンシステムのコストが増大する。
本発明の目的は、ターボチャージャと電動コンプレッサとを備えるエンジンシステムにおいて、部品数の削減を可能とするエンジンシステム、エンジンシステムの制御装置、エンジンシステムの制御方法、およびプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様によれば、エンジンシステムの制御装置は、エンジンと、前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁とを備え、前記エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムの制御装置であって、前記エンジンに要求される要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定する負荷判定部と、前記要求負荷が前記負荷閾値を超える場合に、前記電動機を始動させる電動機制御部と、前記要求負荷が前記負荷閾値以下である場合に、前記開閉弁の開度が前記要求負荷に対して単調増加するように制御し、前記電動機が始動する場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替える弁制御部とを備える。

【0006】

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係るエンジンシステムの制御装置は、前記弁制御部が、前記電動機制御部による前記電動機の始動より後に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えるものであってよい。

【0007】

本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係るエンジンシステムの制御装置は、前記第１コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第１取得部をさらに備え、前記弁制御部が、前記電動機の始動より後であり、かつ前記第１取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えるものであってよい。

【0008】

本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係るエンジンシステムの制御装置は、前記第２コンプレッサの回転に関する物理量を取得する第２取得部をさらに備え、前記電動機制御部が、前記第２取得部が取得した前記物理量が所定の閾値を超えた場合に、前記電動機を停止させ、前記弁制御部が、前記電動機の回転数に応じた速度で、前記開閉弁を閉状態から開状態に切り替える、ものであってよい。

【0009】

本発明の第５の態様によれば、エンジンシステムは、エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムであって、前記エンジンと、前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、第１から第４の何れか１つの態様に係る制御装置とを備える。

【0010】

本発明の第６の態様によれば、エンジンシステムの制御方法は、エンジンと、前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁とを備え、前記エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムの制御方法であって、前記エンジンに要求される要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定することと、前記要求負荷が前記負荷閾値を超える場合に、前記電動機を始動させることと、前記電動機が始動する場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることと、前記要求負荷が前記負荷閾値以下である場合に、前記開閉弁の開度が前記要求負荷に対して単調増加するように制御することとを含む。

【0011】

本発明の第７の態様によれば、プログラムは、エンジンと、前記エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、前記吸気流路に接続されて前記第１コンプレッサを迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する開閉弁とを備え、前記エンジンの吸気の流入量を調整するスロットルバルブを備えないエンジンシステムの制御装置のコンピュータに、前記エンジンに要求される要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定することと、前記要求負荷が前記負荷閾値を超える場合に、前記電動機を始動させることと、前記電動機が始動する場合に、前記開閉弁を開状態から閉状態に切り替えることと、前記要求負荷が前記負荷閾値以下である場合に、前記開閉弁の開度が前記要求負荷に対して単調増加するように制御することとを実行させる。

【発明の効果】

【0012】

要求負荷が負荷閾値以下である場合、第１コンプレッサを経由する吸気流路は、停止している第１コンプレッサによって閉塞される。つまり、要求負荷が負荷閾値以下である場合、吸気のほとんどはバイパス流路を経由してエンジンに供給される。したがって、上記態様の少なくとも１つに係る制御装置は、要求負荷が負荷閾値以下である場合にバイパス流路を開閉する開閉弁の開度を制御することで、エンジンの吸気の流入量を調整することができる。これにより、エンジンシステムは、スロットルバルブを備えることなくエンジンの吸気の流入量を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。

【図2】第１の実施形態に係るエンジンコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係るエンジンコントローラによる過給システムの制御動作を示すフローチャートである。

【図4】実施形態に係るエンジンシステムの変形例を示す概略構成図である。

【図5】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

〈第１の実施形態〉
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
エンジンシステム１は、エンジン１１とエンジンコントローラ１３と過給システム１４とインタークーラ１５とを備える。第１の実施形態に係るエンジンシステム１は、エンジン１１に供給される吸気の流量を制御するスロットルバルブを備えない。
エンジン１１の例としては、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンが挙げられる。
エンジンコントローラ１３は、回転数および要求負荷を含むエンジン制御信号に基づいて、エンジン１１の燃料噴射量の調整、過給システム１４の制御、およびその他の制御を実行する。要求負荷は、エンジンに要求される負荷である。エンジンコントローラ１３は、エンジンシステムの制御装置の一例である。
過給システム１４は、エンジン１１の吸気の密度を高め、高い燃焼エネルギーを得るためのシステムである。
インタークーラ１５は、過給システム１４により圧縮された吸気を冷却する。

【0015】

第１の実施形態に係る過給システム１４は、吸気流路１４１と、排気流路１４２と、電動コンプレッサ１４３と、バッテリ１４４と、ターボチャージャ１４５と、バイパスバルブ１４６（開閉弁）と、第１圧力センサ１４７と、第２圧力センサ１４８とを備える。
吸気流路１４１は、エンジン１１への吸気を流通させる配管である。吸気流路１４１は、ターボチャージャ１４５と電動コンプレッサ１４３とを経由する主吸気流路１４１１と、電動コンプレッサ１４３を経由せずにターボチャージャ１４５を経由するバイパス流路１４１２とを有する。
排気流路１４２は、エンジン１１からの排気を流通させる配管である。

【0016】

電動コンプレッサ１４３は、バッテリ１４４から供給される電気によりエンジン１１の吸気を圧縮する装置である。電動コンプレッサ１４３は、コンプレッサ１４３１（第１コンプレッサ）と電動機１４３２とを備える。コンプレッサ１４３１は、吸気流路１４１の主吸気流路１４１１に設けられる。コンプレッサ１４３１は回転することにより、吸気を圧縮する。電動機１４３２は、バッテリ１４４から電気の供給を受けて駆動する。電動機１４３２とコンプレッサ１４３１とは共通の軸で回転する。従って、電動機１４３２は、コンプレッサ１４３１を駆動させる。

【0017】

ターボチャージャ１４５は、エンジン１１の排気によりエンジン１１の吸気を圧縮する装置である。ターボチャージャ１４５は、コンプレッサ１４５１（第２コンプレッサ）とタービン１４５２とを備える。コンプレッサ１４５１は、エンジン１１の吸気流路１４１に設けられる。コンプレッサ１４５１は回転することにより、吸気を圧縮する。タービン１４５２は、エンジン１１の排気流路１４２に設けられる。タービン１４５２は、コンプレッサ１４５１と共通の軸で回転する。したがって、タービン１４５２は、排気により回転されることで、コンプレッサ１４５１を駆動させる。

【0018】

バイパスバルブ１４６は、吸気流路１４１のうちバイパス流路１４１２に設けられる。バイパスバルブ１４６が開状態となることで、電動コンプレッサ１４３を経由する吸気の流量が減少する。バイパスバルブ１４６が閉状態となることで、電動コンプレッサ１４３を経由する吸気の流量が増加する。
第１圧力センサ１４７は、電動コンプレッサ１４３（コンプレッサ１４３１）の出口圧力を計測する。
第２圧力センサ１４８は、ターボチャージャ１４５（コンプレッサ１４５１）の出口圧力を計測する。

【0019】

図２は、第１の実施形態に係るエンジンコントローラのソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
エンジンコントローラ１３は、信号受信部３０１、エンジン制御部３０２、負荷判定部３０３、第１取得部３０４、第２取得部３０５、電動機制御部３０６、弁制御部３０７を備える。
信号受信部３０１は、エンジン制御信号を受信する。
エンジン制御部３０２は、信号受信部３０１が受信したエンジン制御信号に基づいて、エンジン１１の燃料噴射量および燃料噴射タイミングを制御する。
負荷判定部３０３は、信号受信部３０１が受信したエンジン制御信号に含まれる要求負荷が、負荷閾値を超えるか否かを判定する。負荷閾値としては、例えばエンジン１１の自然吸気により出力可能な最大の負荷を用いることができる。つまり、要求負荷が負荷閾値を超える場合、エンジン１１が要求負荷を出力するためには過給システム１４により吸気の密度を高める必要がある。
第１取得部３０４は、第１圧力センサ１４７から電動コンプレッサ１４３の出口圧力を示すセンサ信号を取得する。
第２取得部３０５は、第２圧力センサ１４８からターボチャージャ１４５の出口圧力を示すセンサ信号を取得する。
電動機制御部３０６は、負荷判定部３０３の判定結果と第２取得部３０５が取得したセンサ信号とに基づいて、電動機１４３２の回転数を制御する。
弁制御部３０７は、負荷判定部３０３の判定結果と第１取得部３０４が取得したセンサ信号とに基づいて、バイパスバルブ１４６の開度を制御する。

【0020】

図３は、第１の実施形態に係るエンジンコントローラによる過給システムの制御動作を示すフローチャートである。
エンジンコントローラ１３の信号受信部３０１がエンジンコントローラ１３からエンジン制御信号を受信すると、エンジン制御部３０２は、エンジン制御信号に基づいて、エンジン１１の燃料噴射量および燃料噴射タイミングを制御する（ステップＳ１）。負荷判定部３０３は、エンジン制御信号に含まれるエンジン１１の要求負荷が負荷閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２）。要求負荷が負荷閾値を超える場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、電動機制御部３０６は、バッテリ１４４から電動機１４３２へ電気の供給を開始する。これにより、電動機１４３２は始動する（ステップＳ３）。なお、電動機１４３２の回転数は、始動後、徐々に増加して目標回転数に至る。つまり、始動直後における電動機１４３２の回転数は目標回転数に至っていない。

【0021】

第１取得部３０４は、第１圧力センサ１４７から電動コンプレッサ１４３の出口圧力を示すセンサ信号を取得する（ステップＳ４）。弁制御部３０７は、第１取得部３０４が取得したセンサ信号が示す出口圧力が、第１圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ５）。第１圧力閾値は、電動コンプレッサ１４３の回転数が一定数を超え、電動コンプレッサ１４３によって主吸気流路１４１１に十分な流量の空気が流通するときの、電動コンプレッサ１４３の出口圧力に相当する。第１圧力閾値は、予めの実験またはシミュレーションにより決定された値である。電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値以下である場合（ステップＳ５：ＮＯ）、エンジンコントローラ１３はステップＳ４に処理を戻し、再度センサ信号を取得する。

【0022】

他方、電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値を超える場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６を閉じる（ステップＳ６）。つまり、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度を０％に変更する。したがって、吸気はバイパス流路１４１２を経由せず、主吸気流路１４１１を経由してターボチャージャ１４５へ流入する。これにより電動コンプレッサ１４３は、過給の補助を開始する。このように、弁制御部３０７は、電動機制御部３０６による電動機１４３２の始動より後に、バイパスバルブ１４６を開状態から閉状態に切り替える。

【0023】

電動コンプレッサ１４３が吸気の圧縮の補助を開始すると、第２取得部３０５は、第２圧力センサ１４８からターボチャージャ１４５の出口圧力を示すセンサ信号を取得する（ステップＳ７）。電動機制御部３０６は、第２取得部３０５が取得したセンサ信号が示す出口圧力が、第２圧力閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ８）。第２圧力閾値は、ターボチャージャ１４５の回転数が一定数を超え、電動コンプレッサ１４３による過給の補助が不要となるときの、ターボチャージャ１４５の出口圧力に相当する。第２圧力閾値は、予めの実験またはシミュレーションにより決定された値である。ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２圧力閾値以下である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、エンジンコントローラ１３はステップＳ６に処理を戻し、再度センサ信号を取得する。

【0024】

他方、ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２圧力閾値を超える場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、電動機制御部３０６は、電動機１４３２の回転数を一定数減少させる（ステップＳ９）。また弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度を一定量増加させる（ステップＳ１０）。このとき、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度を、電動機１４３２の目標回転数に対する回転数の減少分に応じた開度だけ増加させる。例えば、電動機制御部３０６が、ステップＳ３の制御における電動機１４３２の目標回転数に対して、回転数を５％減少させた場合、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度を５％増加させる。電動機制御部３０６は、電動機１４３２が停止したか否かを判定する（ステップＳ１１）。電動機１４３２が停止していない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、エンジンコントローラ１３は、処理をステップＳ９に戻し、電動機１４３２の回転数を減少させ、バイパスバルブ１４６の開度を増加させる。これにより、電動機１４３２の回転が停止した時、バイパスバルブ１４６の開度は１００％となる。電動機１４３２が停止した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、エンジンコントローラ１３は、電動コンプレッサ１４３の制御動作を終了する。

【0025】

また、ステップＳ２において要求負荷が負荷閾値以下である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度を、要求負荷に応じた開度に制御する（ステップＳ１２）。例えば、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度を、負荷閾値に対する要求負荷の割合に相当する開度に変更する。つまり、弁制御部３０７は、バイパスバルブ１４６の開度が、要求負荷に対して単調増加するように制御する。これにより、吸気流路１４１を流通する吸気の流量は、要求負荷に対して単調増加する。この制御により、エンジンコントローラ１３は、バイパスバルブ１４６に従来のスロットルバルブと同等の機能を実現させることができる。

【0026】

以上のように、第１の実施形態によれば、弁制御部３０７は、要求負荷が負荷閾値以下である場合に、バイパスバルブ１４６の開度が要求負荷に対して単調増加するように制御する。これにより、エンジンシステム１は、スロットルバルブを備えることなく、部分負荷時における吸気の流量を調整することができる。

【0027】

要求負荷が負荷閾値以下であるときは、エンジン１１は空気流量を減少させる必要があるため、電動コンプレッサ１４３は駆動されない。他方、要求負荷が負荷閾値を超えるときは、エンジン１１は空気流量を増加させる必要があるため、従来のスロットルバルブによる吸気流量の制限はなされない。このように、吸気流量を制限すべきタイミングと電動コンプレッサ１４３を駆動すべきタイミングとは重複しないため、吸気流量の制限と電動コンプレッサ１４３への流路変更を、バイパスバルブ１４６に集約させることができる。

【0028】

第１の実施形態によれば、エンジンコントローラ１３は、スロットルバルブによらずに吸気の流量を制限することができる。これにより、エンジンコントローラ１３は、スロットルバルブによって吸気流量を調整する場合と比較して、ポンピングロスを低減することができる。

【0029】

第１の実施形態によれば、弁制御部３０７は、電動機制御部３０６による電動機１４３２の始動より後に、バイパスバルブ１４６を開状態から閉状態に切り替える。これにより、弁制御部３０７は、電動機１４３２の始動の直後に給気圧力が低下することを防ぐことができる。特に、第１の実施形態によれば、弁制御部３０７は、電動コンプレッサ１４３の出口圧力が第１圧力閾値を超えた場合に、バイパスバルブ１４６を開状態から閉状態に切り替える。これにより、弁制御部３０７は、電動機１４３２の回転数が確実に一定値に達してからバイパスバルブ１４６を閉じることができる。

【0030】

第１の実施形態によれば、エンジンコントローラ１３は、ターボチャージャ１４５の出口圧力が第２の圧力閾値を超えた場合に、電動機１４３２の速度を徐々に低下させ、また電動機１４３２の回転数に応じた速度で、バイパスバルブ１４６を閉状態から開状態に切り替える。このように電動機１４３２の速度およびバイパスバルブ１４６の開度を徐々に変化させることで、電動コンプレッサ１４３の減速による抵抗の影響を小さくすることができる。つまり、第１の実施形態に係るエンジンコントローラ１３によれば、過給システム１４の過給量が急に低下することを防ぐことができる。

【0031】

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照していくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述の実施形態では、弁制御部３０７が、電動コンプレッサ１４３の出口圧力に基づいてバイパスバルブ１４６の開度を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る弁制御部３０７は、電動コンプレッサ１４３の回転数、トルク、または電動コンプレッサ１４３の回転に関するその他の物理量に基づいてバイパスバルブ１４６の開度を制御してもよい。また、他の実施形態においては、弁制御部３０７が、電動機１４３２の始動からの経過時間に基づいてバイパスバルブ１４６の開度を制御してもよい。例えば、弁制御部３０７は、電動機制御部３０６が電動機１４３２を始動させてから０．１秒が経過したときに、バイパスバルブ１４６を閉じてもよい。

【0032】

上述の実施形態では、電動機制御部３０６が、ターボチャージャ１４５の出口圧力に基づいて電動機１４３２の回転数を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る電動機制御部３０６は、ターボチャージャ１４５の回転数、トルク、またはターボチャージャ１４５の回転に関するその他の物理量に基づいて電動機１４３２の回転数を制御してもよい。

【0033】

図４は、実施形態に係るエンジンシステムの変形例を示す概略構成図である。
上述の実施形態では、図１に示すように、電動コンプレッサ１４３がターボチャージャ１４５の前段に設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態において図４に示すように、ターボチャージャ１４５が電動コンプレッサ１４３の前段に設けられていても、エンジンコントローラ１３は上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0034】

上述の実施形態では、エンジンコントローラ１３がエンジン１１および過給システム１４を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、エンジンコントローラ１３と別個に過給システム１４を制御するターボコントローラを備えてもよい。この場合、エンジンコントローラ１３は、要求負荷が負荷閾値未満のとき、バイパスバルブ１４６の開度指令をターボコントローラに出力する。

【0035】

〈コンピュータ構成〉
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、メインメモリ９０２、ストレージ９０３、インタフェース９０４を備える。
上述のエンジンコントローラ１３は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムをストレージ９０３から読み出してメインメモリ９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

【0036】

なお、少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムをメインメモリ９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。

【0037】

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0038】

エンジンシステムの制御装置によれば、要求負荷が負荷閾値以下である場合、第１コンプレッサを経由する吸気流路は、停止している第１コンプレッサによって閉塞される。つまり、要求負荷が負荷閾値以下である場合、吸気のほとんどはバイパス流路を経由してエンジンに供給される。したがって、上記態様の少なくとも１つに係る制御装置は、要求負荷が負荷閾値以下である場合にバイパス流路を開閉する開閉弁の開度を制御することで、エンジンの吸気の流入量を調整することができる。これにより、エンジンシステムは、スロットルバルブを備えることなくエンジンの吸気の流入量を調整することができる。

【符号の説明】

【0039】

１ エンジンシステム
１１ エンジン
１３ エンジンコントローラ
１４ 過給システム
１４１ 吸気流路
１４１１ 主吸気流路
１４１２ バイパス流路
１４２ 排気流路
１４３ 電動コンプレッサ
１４３１ コンプレッサ
１４３２ 電動機
１４４ バッテリ
１４５ ターボチャージャ
１４５１ コンプレッサ
１４５２ タービン
１４６ バイパスバルブ
１４７ 第１圧力センサ
１４８ 第２圧力センサ
３０１ 信号受信部
３０２ エンジン制御部
３０３ 負荷判定部
３０４ 第１取得部
３０５ 第２取得部
３０６ 電動機制御部
３０７ 弁制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】