(57)【要約】【課題】ターボチャージャを備えた内燃機関において、出力性能向上を適切に達成する。【解決手段】本発明のターボチャージャ５８付き内燃機関１０は、酸素を含むガスをためることができる蓄圧容器７０内とコンプレッサ５６下流側の吸気系とをつなぐ通路７６に設けられた弁７８を制御する弁制御手段と、要求負荷が増加したか否かを判定する要求負荷増加判定手段と、コンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域に属するか否かを判定するコンプレッサ状態判定手段とを備え、前記弁制御手段は、前記要求負荷増加判定手段により肯定判定され、かつ、前記コンプレッサ状態判定手段により肯定判定されたとき、前記弁７８を開弁制御することを特徴とする。【選択図】図１
2010001822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路のタービンにより駆動されるコンプレッサを吸気通路に有するターボチャージャ付き内燃機関において、
酸素を含むガスをためることができる蓄圧容器と、
該蓄圧容器内と前記コンプレッサ下流側の吸気系とをつなぐ通路に設けられた弁を制御する弁制御手段と、
要求負荷が増加したか否かを判定する要求負荷増加判定手段と、
前記コンプレッサの状態に基づいて該コンプレッサ下流側の吸気系へガスを供給可能か否かを判定するコンプレッサ状態判定手段と
を備え、
前記弁制御手段は、前記要求負荷増加判定手段により肯定判定され、かつ、前記コンプレッサ状態判定手段により肯定判定されたとき、前記弁を開弁制御することを特徴とするターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項２】
前記コンプレッサ状態判定手段は、前記コンプレッサの運転状態がサージング回避領域に属するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項３】
前記コンプレッサ状態判定手段は、前記コンプレッサの運転状態を、吸入空気量、前記コンプレッサの後圧力、機関回転速度、排気ガスの空燃比の内の少なくとも１つを用いて判定することを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項４】
前記コンプレッサ下流側の吸気通路に対する前記蓄圧容器の連通箇所よりも下流側の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
要求負荷が低下したか否かを判定する要求負荷低下判定手段と、
該要求負荷低下判定手段により肯定判定されたとき、前記スロットル弁を閉弁制御するスロットル弁制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項５】
前記要求負荷低下判定手段は、前記要求負荷増加判定手段により肯定判定され、かつ、前記コンプレッサ状態判定手段により肯定判定された後、要求負荷が低下したか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項６】
内燃機関が燃料カット状態か否かを判定する燃料カット状態判定手段と、
排気通路に設けられた排気絞り弁と、
該排気絞り弁上流側の排気通路と前記蓄圧容器とを弁を介してつなぐ通路と、
前記燃料カット状態判定手段により肯定判定されたとき、前記排気絞り弁上流側の排気通路から前記蓄圧容器へガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御する排気絞り弁制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気エネルギーを取り出すタービンと、該タービンにより取り出された排気エネルギーによって内燃機関に過給するコンプレッサとを有するターボチャージャが設けられたターボチャージャ付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄圧容器（蓄圧タンク）内のガスを用いて、種々の部材を作動させる、あるいはその作動を補助することが提案されている。例えば、蓄圧タンクに回収した排気ガスを用いてターボチャージャのターボラグを改善する、内燃機関用過給システムが特許文献１に開示されている。この内燃機関用過給システムは、排気通路にタービンを備えるターボチャージャと、排気通路から回収した排気ガスを蓄える蓄圧タンクと、蓄圧タンクとタービン上流側の排気通路とをつなぐ通路に設けられた流量制御弁とを備えている。そして、この流量制御弁は車両が加速していると判定されたときに開けられる。これにより蓄圧タンク内の排気ガスをタービンに噴き付けることが可能になる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、内燃機関では、気筒に吸入される空気量によって燃焼室に対して投入できる燃料量が制限される。それ故、ターボチャージャを有する内燃機関において、過渡性能と出力性能との両立を図るのは困難である。例えば、内燃機関に設けられたターボチャージャが相対的に大型のものである場合、加速開始時に燃焼室を経てタービンに至る排気ガスのみでそのタービン回転速度を速やかに高めることは困難である。したがって、そのようなターボチャージャを備えた内燃機関の過渡性能は一般的に低い。
【０００５】
それ故、加速初期等の過渡性能を向上させるためには、ターボチャージャの小型化が求められる。しかしながら、ターボチャージャの小型化を図ると、ターボチャージャによって気筒に過給できる空気量は少なくなってしまう。したがって、相対的に小型のターボチャージャを備えた内燃機関では、そのターボチャージャを用いるだけでは高い出力性能を得ることは困難である。
【０００６】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、ターボチャージャを備えた内燃機関において、出力性能向上を適切に達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のターボチャージャ付き内燃機関は、排気通路のタービンにより駆動されるコンプレッサを吸気通路に有するターボチャージャ付き内燃機関において、酸素を含むガスをためることができる蓄圧容器と、該蓄圧容器内と前記コンプレッサ下流側の吸気系とをつなぐ通路に設けられた弁を制御する弁制御手段と、要求負荷が増加したか否かを判定する要求負荷増加判定手段と、前記コンプレッサの状態に基づいて該コンプレッサ下流側の吸気系へガスを供給可能か否かを判定するコンプレッサ状態判定手段とを備え、前記弁制御手段は、前記要求負荷増加判定手段により肯定判定され、かつ、前記コンプレッサ状態判定手段により肯定判定されたとき、前記弁を開弁制御することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、要求負荷増加判定手段により要求負荷が増加したので肯定判定され、かつ、コンプレッサ状態判定手段によりコンプレッサの状態に基づいてコンプレッサ下流側の吸気系へガスを供給可能であるので肯定判定されたとき、弁制御手段により、蓄圧容器内とコンプレッサ下流側の吸気系とをつなぐ通路に設けられた弁が開弁制御される。したがって、要求負荷が増加したときに、蓄圧容器内のガスをコンプレッサ下流側の吸気系に供給して、そのガスを気筒すなわち燃焼室に適切に供給することが可能になる。それ故、気筒内へより多くの酸素を含むガスを導くことができ、これにより内燃機関の出力向上を適切に達成することが可能になる。したがって、ターボチャージャを備えた内燃機関において、出力性能向上を適切に達成することが可能になる。特に、内燃機関に備えられたターボチャージャが過渡性能に優れた小型のターボチャージャである場合、内燃機関の過渡性能と出力性能とを両立させることが可能になる。
【０００９】
具体的には、前記コンプレッサ状態判定手段は、前記コンプレッサの運転状態がサージング回避領域に属するか否かを判定するとよい。こうすることで、ガスをコンプレッサ下流側の吸気系へ供給可能か否かを適切に判断することが可能になる。
【００１０】
コンプレッサ状態判定手段は、吸入空気量、前記コンプレッサの後圧力、機関回転速度、排気ガスの空燃比の内の少なくとも１つを用いて、コンプレッサ下流側の吸気系へガスを供給可能か否かを判定してよい。また、例えば、前記コンプレッサ状態判定手段は、前記コンプレッサの運転状態を、吸入空気量、前記コンプレッサの後圧力、機関回転速度、排気ガスの空燃比の内の少なくとも１つを用いて判定することができる。
【００１１】
さらに、前記コンプレッサ下流側の吸気通路に対する前記蓄圧容器の連通箇所よりも下流側の吸気通路に設けられたスロットル弁と、要求負荷が低下したか否かを判定する要求負荷低下判定手段と、該要求負荷低下判定手段により肯定判定されたとき、前記スロットル弁を閉弁制御するスロットル弁制御手段とを備えるとよい。要求負荷が低下したときにスロットル弁が閉じられることになるので、運転者の要求に逆らわずに、スロットル弁上流側の吸気通路の圧力を高めることが可能になる。したがって、そのときに、蓄圧容器内と前記コンプレッサ下流側の吸気系とをつなぐ通路に設けられた弁を開くことで、蓄圧容器内に吸気通路から空気あるいは酸素を含むガスを回収することが可能になる。
【００１２】
好ましくは、前記要求負荷低下判定手段は、前記要求負荷増加判定手段により肯定判定され、かつ、前記コンプレッサ状態判定手段により肯定判定された後、要求負荷が低下したか否かを判定するとよい。こうすることで、例えば、蓄圧容器内のガスをコンプレッサ下流側の吸気系へ供給することに続けて、スロットル弁上流側の吸気通路から蓄圧容器に空気あるいは酸素を含むガスを回収することが可能になる。
【００１３】
なお、内燃機関が燃料カット状態か否かを判定する燃料カット状態判定手段と、排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁上流側の排気通路と前記蓄圧容器とを弁を介してつなぐ通路と、前記燃料カット状態判定手段により肯定判定されたとき、前記排気絞り弁上流側の排気通路から前記蓄圧容器へガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備えてもよい。こうすることで、酸素を含むガスを排気通路から蓄圧容器内へ回収することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
第１実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概略構成を図１に示す。内燃機関１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１２から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより自然着火させる型式の内燃機関、すなわちディーゼル機関である。
【００１６】
気筒１４の燃焼室に臨むと共に吸気通路１６の一部を区画形成する吸気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、吸気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、吸気通路１６の一部を区画形成する吸気マニホールド１８が接続され、さらにその上流側には同じく吸気通路１６の一部を区画形成するサージタンク１９や吸気管２０が接続されている。吸気管２０の上流端側には、吸気通路１６に導かれる空気中の塵埃などを除去するべくエアクリーナ２２が設けられている。また、スロットルアクチュエータ２４によって開度が調整されるスロットル弁２６が、吸気通路１６の途中に設けられている。
【００１７】
他方、気筒１４の燃焼室に臨むと共に排気通路２８の一部を区画形成する排気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、排気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、排気通路２８の一部を区画形成する排気マニホールド３０が接続され、さらにその下流側には同じく排気通路２８の一部を区画形成する排気管３２が接続されている。なお、排気ガス浄化触媒が充填された触媒コンバータ３４が排気通路２８の途中に設けられている。
【００１８】
上記吸気弁および上記排気弁の駆動機構である動弁機構は、図示しないが、吸気弁および排気弁を、コンロッドを介してピストンが連結されているクランクシャフトの回転に同
期して、個別に任意の開度およびタイミングで制御することが可能な機構である。具体的
には、動弁機構は、吸気弁と排気弁とにそれぞれ個別に設けられたソレノイドを含んでいる。そして、動弁機構は、吸気弁と排気弁とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可
能である。なお、このような構成に代えて、動弁機構として、例えば単一の弁に適用され
る複数種類のカムを油圧によって切り替えることによってバルブタイミングおよびカムプ
ロフィールを任意に変更できる可変バルブタイミング機構（VVT; Variable Valve Timing
mechanism）を用いることもできる。
【００１９】
さらに、排気通路２８を流れる排気ガスの一部を吸気通路１６に導くために排気ガス還流（ＥＧＲ）装置３６が設けられている。ＥＧＲ装置３６は、排気通路２８と吸気通路１６とをつなぐＥＧＲ通路３８を区画形成するＥＧＲ管４０と、ＥＧＲ通路３８の連通状態調節用のＥＧＲ弁４２と、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）冷却用のＥＧＲクーラ４４とを有している。ここでは、ＥＧＲ管４０上流側の一端は排気マニホールド３０に接続され、その下流側の他端はスロットル弁２６下流側の吸気通路につなげられている。ＥＧＲ弁４２はＥＧＲクーラ４４よりも下流側に設けられていて、その開度はアクチュエータ４６により調節される。ここではＥＧＲ弁４２はポペット式弁である。
【００２０】
さらに、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイール４８を含むタービン５０が排気通路２８に設けられている。これに対応して、タービンホイール４８に回転軸５２を介して同軸で連結され、タービンホイール４８の回転力で回転するようにしたコンプレッサホイール５４を含むコンプレッサ５６が吸気通路１６の途中に設けられている。すなわち、内燃機関１０は、排気エネルギーを取り出すタービン５０と、タービン５０により取り出された排気エネルギーによって内燃機関１０に過給するコンプレッサ５６とを有するターボチャージャ５８が設けられた、ターボチャージャ付き内燃機関である。そして、コンプレッサ５６により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ６０がコンプレッサ５６下流側の吸気通路に設けられている。なお、このターボチャージャ５８は、過渡性能に優れた相対的に小型のターボチャージャである。
【００２１】
さらに、排気通路２８の途中には、排気絞り弁６２が設けられている。排気絞り弁６２
は、ここではタービン５０上流側の排気通路に設けられているが、排気通路２８の他の箇所に設けられてもよい。本第１実施形態では排気絞り弁６２はバタフライ式弁であり、アクチュエータ６４により駆動される。排気絞り弁６２は、その閉弁時には排気通路２８を流れる排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体を効果的にせき止め、そのような流体の排気絞り弁６２よりも下流側への流れを概ね遮断する遮断弁として機能する。なお、排気絞り弁６２は、閉弁時に、排気通路の断面積を５０％程度減少させるような構成を有する弁であってもよく、あるいは、閉弁時に、排気通路２８を完全に閉塞するような構成を有する弁であってもよい。
【００２２】
排気通路２８の内、排気弁と排気絞り弁６２との間の排気通路、すなわち排気絞り弁６２上流側の排気通路Ｊには、第１管部材６６により区画形成された第１管路６８が連通されている。この第１管路６８により排気通路２８と蓄圧容器７０内とは連通可能にされている。なお、本第１実施形態では、第１管路６８は、例えば蓄圧容器７０内へのガス回収用の回収用通路として用いられる。蓄圧容器７０は、加圧されたガスをためることができる容器である。蓄圧容器７０は、排気通路Ｊであればいずれの箇所に、例えば排気マニホールド３０によって区画形成された排気通路に、第１管路６８を介して連通可能にされてもよい。第１管路６８の径は排気通路２８の径に比べて小さい。蓄圧容器７０内と排気通路２８との連通状態の調節用に、第１管路６８に第１制御弁７２が設けられている。第１制御弁７２はアクチュエータ７３により駆動される。なお、第１制御弁７２が開弁することで第１管路６８を介して蓄圧容器７０内と排気通路２８とは連通し、他方、第１制御弁７２が閉弁することで第１管路６８を介しての蓄圧容器７０内と排気通路２８との連通は遮断される。
【００２３】
また、スロットル弁２６上流側かつコンプレッサ５６下流側の吸気通路Ｋには、第２管部材７４により区画形成された第２管路７６が連通されている。この第２管路７６により、吸気通路Ｋと蓄圧容器７０内とは連通可能にされている。なお、第２管路７６の径は吸気通路１６の径に比べて小さい。第２管路７６には第２制御弁７８が設けられている。第２制御弁７８はアクチュエータ８０により駆動される。第２制御弁７８が開弁することで蓄圧容器７０内と吸気通路１６とは第２管路７６を介して連通し、他方、第２制御弁７８が閉弁することで第２管路７６を介しての蓄圧容器７０内と吸気通路１６との連通は遮断される。
【００２４】
さらに、内燃機関１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）８２に、各種値を算出（検出あるいは推定）するための信号を電気的に出力する各種センサ類を備えている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。吸入空気量を検出するためのエアフローメーター８４が備えられている。また、エアフローメーター８４近傍に吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ８６が、そしてインタークーラ６０下流側にも温度を検出するための吸気温度センサ８８が備えられている。また、吸気圧すなわち過給圧を検出するための圧力センサ９０が設けられている。なお、圧力センサ９０は、図１ではインタークーラ６０下流側の吸気通路に設けられているが、コンプレッサ５６下流側の吸気通路の圧力を求めることができる他の箇所、例えばインタークーラ６０上流側の吸気通路に配置されてもよい。また運転者によって操作されるアクセルペダル９２の踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ９４が備えられている。また、スロットル弁２６の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ９６も備えられている。さらに、ＥＧＲ弁４２の開度（ＥＧＲ開度）を検出するため、ここではそのリフト量を検出するためのバルブリフトセンサ９８も備えられている。また、ピストンが往復動する、シリンダブロックあるいはその近傍には、連接棒を介してピストンが連結されているクランクシャフトのクランク回転信号つまりクランク角を検出するためのクランクポジションセンサ１００が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ１００は機関回転速度（機関回転数）を検出するための機関回転速度センサとしても利用される。さらに、排気通路Ｊの排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体の圧力を検出するための圧力センサ１０２が備えられている。また、蓄圧容器７０内の圧力を検出するための圧力センサ１０４も備えられている。さらに、内燃機関１０の冷却水温を検出するための温度センサ１０６が備えられている。
【００２５】
ＥＣＵ８２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、前記各種センサ類が電気的に接続されている。これら各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑な内燃機関１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵ８２は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力する。こうして、燃料噴射弁１２の作動、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁４２、排気絞り弁６２、第１制御弁７２、第２制御弁７８の各開度、吸排気弁の各々の作動などが制御される。ただし、ＥＣＵ８２は、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁４２、排気絞り弁６２、第１制御弁７２、第２制御弁７８の各開度を制御するため、各アクチュエータ２４、４６、６４、７３、８０に作動信号を出力する。なお、吸排気弁の各々の作動を制御するために、各々に対する動弁機構のアクチュエータに作動信号が出力される。
【００２６】
なお、排気絞り弁６２を制御する排気絞り弁制御手段はＥＣＵ８２の一部とアクチュエータ６４とを含んで構成され、第１制御弁７２を制御する第１制御弁制御手段はＥＣＵ８２の一部とアクチュエータ７３とを含んで構成され、第２制御弁７８を制御する第２制御弁制御手段はＥＣＵ８２の一部とアクチュエータ８０とを含んで構成され、スロットル弁２６を制御するスロットル弁制御手段はＥＣＵ８２の一部とアクチュエータ２４とを含んで構成され、ＥＧＲ弁４２を制御するＥＧＲ弁制御手段はＥＣＵ８２の一部とアクチュエータ４６とを含んで構成される。また、要求負荷増加判定手段は、要求負荷を検出または推定する要求負荷検出手段とこの手段により検出あるいは推定された要求負荷をデータ等と比較する要求負荷比較手段とを含んで構成され、その要求負荷検出手段はＥＣＵ８２の一部とアクセル開度センサ９４とを含んで構成され、要求負荷比較手段はＥＣＵ８２の一部を含んで構成される。また、コンプレッサ状態判定手段は、コンプレッサ５６の状態としてその運転状態を検出または推定するコンプレッサ状態検出手段とこの手段により検出あるいは推定されたその状態をデータ等と比較するコンプレッサ状態比較手段とを含んで構成され、そのコンプレッサ状態検出手段はＥＣＵ８２の一部とエアフローメーター８４とを含んで構成され、コンプレッサ状態比較手段はＥＣＵ８２の一部を含んで構成される。また、燃料カット状態判定手段は、ＥＣＵ８２の一部を含んで構成される。
【００２７】
内燃機関１０では、エアフローメーター８４からの出力信号に基づいて算出される吸入空気量、クランクポジションセンサ１００からの出力信号に基づいて算出される機関回転速度など、すなわち機関負荷および機関回転速度で表される機関運転状態に基づいて、通常は、燃料噴射量（燃料量）、燃料噴射時期が設定される。そして、それら燃料噴射量、燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁１２からの燃料の噴射が行われる。
【００２８】
ただし、内燃機関１０では、クランクポジションセンサ１００からの出力信号に基づいて算出される機関回転速度が所定回転速度（燃料カット回転速度）以上であり、かつ、アクセル開度センサ９４からの出力信号に基づいて算出されるアクセル開度が０％、すなわちアクセルペダル９２が踏まれていないときに、燃料噴射弁１２からの燃料噴射が停止（燃料カット）されるように設定されている。すなわち、車両の走行中に機関回転速度が予め設定された所定回転速度領域にありかつアクセル開度全閉状態にあるときに、燃料カットが行われる。ただし、このような燃料カット状態が続いて、機関回転速度が低下して別の所定回転速度（燃料カット復帰回転速度）に達すると、燃料噴射は再開される。また、内燃機関１０が燃料カット状態であるときに、アクセルペダル９２が踏まれてアクセル開度が開き側に大きくなって０％を超えるようになった場合にも、燃料噴射は再開される。なお、燃料カットが行われているときは、概ね減速時に対応する。
【００２９】
そして、このように燃料カット状態のとき、上記スロットル弁２６が閉じ側に制御されるように、予め上記プラグラムは設定されている。ただし、後述するように排気ガス回収を行うときには、強制的にスロットル弁２６は開状態になるように制御される。なお、スロットル弁２６は内燃機関１０の始動時は全開に制御され、他方、内燃機関１０の停止時は全閉に制御される。そして、通常走行時には、機関状態および冷却水温などに応じて、スロットル弁２６の開度は適切な開度になるように制御される。
【００３０】
また、上記各種センサ類からの出力信号に基づいて定まる内燃機関１０の機関運転状態に基づいてＥＧＲ弁４２の開度は制御される。ここでは、機関運転状態の属する領域が高負荷側にあるほどＥＧＲ量が減少するように構築された、予め実験により定められたデータがＲＯＭに記憶されている。ただし、後述する排気ガス回収に際しては、ＥＧＲ弁４２も、機関運転状態にかかわらず、強制的に閉弁するように制御される。また、アクセルペダル９２が踏まれて内燃機関１０すなわち車両が加速される過渡期には、ＥＧＲ弁４２が一旦閉弁するように、機関運転状態に基づいて導出されたＥＧＲ開度は補正される。
【００３１】
ところで、通常走行時、排気絞り弁６２は全開の開状態に保持制御されているので、排気通路２８を流れる排気ガスは触媒コンバータ３４を通過して外気に放出される。これに対して、排気ガス回収を行うための所定条件が満たされたとき、排気絞り弁６２は閉状態になるように制御され、排気通路２８を流れる流体は概ねせき止められる。そして、このようにしてせき止めた流体を有効に活用して排気ガス回収すなわち蓄圧容器７０へのガス充填が行われる。
【００３２】
以下、ガス回収用の第１実施形態での制御について、図２のフローチャートにしたがって説明する。ただし、図２のフローチャートは、所定時間毎、例えばおよそ８ｍｓ毎に繰り返されるものである。なお、以下の記載から明らかになるように、蓄圧容器７０内に回収される排気ガスは概ね空気から構成される。
【００３３】
ただし、以下で図２に基づいて説明される制御は、内燃機関１０が燃料カット状態であるときに、排気通路２８の排気絞り弁６２を閉弁して、排気絞り弁６２上流側の排気通路Ｊの圧力が蓄圧容器７０内の圧力を超えたときに弁７２を介して排気通路Ｊから蓄圧容器７０へ排気ガスを回収することを具体化した例である。
【００３４】
内燃機関１０が起動されると、まずＥＣＵ８２は、ステップＳ２０１において、回収フラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かを判定する。ここで、回収フラグが「１」ということは、排気ガス回収を行うための所定条件が満たされている（成立する）ことを表す。これに対してそれが「０」ということは、排気ガス回収を行うための所定条件が満たされていない（成立していない）ことを表す。初期状態では同回収フラグはリセットされているためここでは否定判定される。なお、本第１実施形態において、排気ガス回収を行うための所定条件が満たされるとは、以下の記載から明らかなように、内燃機関１０が燃料カット状態であること、および、蓄圧容器７０内の圧力が所定圧以下であることの２つが満たされることである。
【００３５】
ステップＳ２０１で否定判定されると、次ぐステップＳ２０３で、内燃機関１０が燃料カット状態であるか否か、すなわち燃料カット（実行）中か否かが判定される。ここでは、具体的には、燃料カット中か否かは、燃料噴射量が「０」とされているか否かで判定される。なお、通常走行時には、概して、内燃機関１０により所定出力を生み出すべく、「０」より大きな燃料噴射量が上述の如く導かれて燃料噴射が行われている。それ故、そのようなときには、ステップＳ２０３において否定判定されて、該ルーチンは終了する。
【００３６】
上記ステップＳ２０３で燃料カット中として肯定判定されると、次ぐステップＳ２０５で、蓄圧容器７０内の圧力（図２中の「容器内圧」）が、蓄圧容器７０に許容される圧力であって、所定圧である予め決められてＲＯＭに記憶されている上限圧以下か否かが判定される。蓄圧容器７０内に十分な量の排気ガスが蓄えられているときに、さらに排気ガス回収が行われることを防ぐためである。蓄圧容器７０内の圧力は圧力センサ１０４からの出力信号に基づいて算出される。なお、このステップＳ２０５で否定判定されると、該ルーチンは終了する。ただし、ここでは、上限圧として、ゲージ圧で４００ｋＰａという値が設定されている。
【００３７】
ステップＳ２０５で肯定判定されると、次ぐステップＳ２０７で、排気ガス回収を行うための所定条件が満たされているので、上記回収フラグが「１」にされる。これにより、内燃機関１０の通常の上記制御よりも、排気ガス回収用の制御が優先して行われることになる。そして、ステップＳ２０９に至ると、第１制御弁７２が閉弁するように、アクチュエータ７３に作動信号が出力される（第１制御弁７２が閉弁制御される）。なお、通常は、第１制御弁７２は閉状態に維持されているので、ステップＳ２０９を経ることで第１制御弁７２の状態は変わらないので、このステップＳ２０９は省略されてもよい。そして、次ぐ、ステップＳ２１１で、開弁状態にあった排気絞り弁６２が閉弁するように、アクチュエータ６４に作動信号が出力される（排気絞り弁６２が閉弁制御される）。こうして当該ルーチンは終了する。なお、ステップＳ２０７で回収フラグが「１」にされるとき、通常は、第１制御弁７２および第２制御弁７８は閉弁状態にあり、排気絞り弁６２は開弁状態にある。
【００３８】
なお、このように回収フラグが「１」にされるとき（実質的に回収フラグが「１」の間
は）、ＥＧＲ弁４２が閉弁し、かつ、スロットル弁２６が開弁するように、各アクチュエータ４６、２４に作動信号が出力される。これにより、ここではＥＧＲ弁４２は全閉の閉状態になり、スロットル弁２６は全開の開状態になる。これは、排気通路Ｊの圧力をより適切に高めるためである。なお、このとき、ＥＧＲ弁４２は、排気通路Ｊの圧力に応じた速度で閉側に駆動されてもよい。
【００３９】
次のルーチンのステップＳ２０１では回収フラグが「１」であるので肯定判定される。ステップＳ２０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ２１３で、上記ステップＳ２０３
と同様に燃料カット中か否かが判定される。ここで肯定判定されると次ぐステップＳ２１
５で、上記ステップＳ２０５と同様に蓄圧容器７０内の圧力が上記上限圧以下か否かが判
定される。なお、ステップＳ２１３およびステップＳ２１５での判定が行われるのは、ステップＳ２０７で回収フラグが「１」にされた後、排気ガス回収を行うための所定条件が満たされなくなったときに、排気ガス回収を終了する制御をするためである。
【００４０】
さてステップＳ２１５で肯定判定されると次ぐステップＳ２１７で、蓄圧容器７０内の圧力が、排気通路Ｊの圧力（図２中の「背圧」）以下か否かが判定される。このとき既に、排気絞り弁６２が閉弁されているので、時間の経過につれて、排気絞り弁６２によってせき止められた排気ガスの圧力（圧力エネルギー）は高くなる。そして、その圧力が回収可能なほど高まっているかを調べるために、ステップＳ２１７での判定が行われる。ステップＳ２１７で否定判定される場合には次ぐステップＳ２１９で、第１制御弁７２が閉弁するようにアクチュエータ７３に作動信号が出力される。これは、第１制御弁７２が閉じられている場合には、第１制御弁７２が閉じたままにされることを意味している。他方、ステップＳ２１７で肯定判定される場合には次ぐステップＳ２２１で、第１制御弁７２が開弁するようにアクチュエータ７３に作動信号が出力される。これにより、排気通路Ｊの高められた圧力を有する排気ガスが第１管路６８を介して蓄圧容器７０内に回収される。なお、こうして蓄圧容器７０内に回収されるガスは、主に空気から構成され、酸素を含むガスである。
【００４１】
高い圧力（圧力エネルギー）を有する排気ガス（ここでは主に空気）が回収されることで、蓄圧容器７０内の圧力は増す。こうした排気ガス回収は、上記ステップＳ２１３あるいはステップＳ２１５で否定判定されない限りは概ね続けて行われる。
【００４２】
排気ガス回収中に、ステップＳ２１３あるいはステップＳ２１５で否定判定されると、排気ガス回収を終了するための制御が行われる。それらのいずれかで否定判定されると次ぐステップＳ２２３で、第１制御弁７２が閉弁するようにアクチュエータ７３へ作動信号が出力され、排気絞り弁６２が開弁するようにアクチュエータ６４へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ２２５で回収フラグが「０」にされる。この結果、内燃機関１０は排気ガス回収を行わない通常の制御状態に復帰される。こうして、ＥＧＲ弁４２やスロットル弁２６は機関運転状態に基づいて制御されるようになる。
【００４３】
ところで、一般的なターボチャージャにおいて、機関回転速度が低回転域に属するときには、排気ガスの流量が少ないためにターボチャージャの回転が低いので、アクセルペダル９２を踏み込んでから吸入空気の過給効果が現れるまでに時間的な遅れすなわちタイムラグがある。そこで、アクセルペダル９２が踏み込まれて車両が加速される過渡期に、速やかに過給圧を高めるべく、蓄圧容器７０内のガスが利用される。それに加えて、アクセルペダル９２の踏み込みに対応して、内燃機関１０の出力性能を向上させるべく、蓄圧容器７０内のガスが利用される。蓄圧容器７０に回収されたガスの利用に関して図３および図４のフローチャートにしたがって説明する。ただし、図３、４の各フローチャートは、所定時間毎、例えばおよそ８ｍｓ毎に繰り返されるものである。
【００４４】
まず、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の説明から明らかになるように、図３のフローチャートは、ターボチャージャ５８の過渡性能を改善するために構築されている。
【００４５】
ただし、以下で図３に基づいて説明される制御は、要求負荷が増加したときに、ターボチャージャ５８の過渡性能を向上させるべく、蓄圧容器７０内のガスをタービンホイール４８上流側の排気通路に供給することを具体化した例である。
【００４６】
ＥＣＵ８２は、ステップＳ３０１において、上記回収フラグが「０」、すなわちＯＦＦであるか否かを判定する。初期状態では同フラグはリセットされているためここでは肯定判定される。なお、ステップＳ３０１で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４７】
ステップＳ３０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ３０３では、第１アシストフラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かが判定される。ここで、第１アシストフラグが「１」であるということは、ターボチャージャ５８の作動をアシストするための第１所定条件が満たされている（成立する）ことを表し、これに対してそれが「０」であるということは、その第１所定条件が満たされていない（成立していない）ことを表す。初期状態では同第１アシストフラグはリセットされているためここでは否定判定される。
【００４８】
ステップＳ３０３で否定判定されると、次ぐステップＳ３０５では、機関回転速度が所定回転速度以下か否かが判定される。機関回転速度が所定回転速度より高いときには、ターボチャージャ５８の作動に関してアシストの必要がないので、機関回転速度が上記所定回転速度を越えているときにはステップＳ３０５で否定判定されて、当該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ３０５で機関回転速度が所定回転速度以下であるとして肯定判定されると、ステップＳ３０７へ進む。例えば、ステップＳ３０５の判定での所定回転速度は３０００ｒｐｍである。
【００４９】
ステップＳ３０７では、加速か否かすなわち加速要求の有無が判定される。加速か否かのこの判定は、要求負荷が増加したか否かの判定の具体例である。そして、この判定は加速開始時期を検出することに等しく、アクセル開度に基づいて行われる。アクセル開度が所定値以上であり、かつ、アクセル開度が大きくなる方へ変化したときであって単位所定時間におけるその変化量すなわちその開き速度（アクセル開度開き速度）が所定速度を超えたときに、ＥＣＵ８２は加速、すなわち加速要求有りと判断する。より具体的には、ＥＣＵ８２は、アクセル開度センサ９４からの出力信号に基づいてアクセル開度を求め、そのアクセル開度が例えば２０％開度以上であり、かつ、それのアクセル開度開き速度が、予め設定されてＲＯＭに記憶されている基準速度である上記所定速度を超えたとき、加速と判断する。ステップＳ３０７で肯定判定されると、次いでステップＳ３０９での判定がなされる。なお、ステップＳ３０７で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００５０】
ステップＳ３０９では、蓄圧容器７０内の圧力が第１所定圧以上か否かが判定される。この第１所定圧とは、ターボチャージャ５８の作動アシストを行うのにここで最低限必要とされる圧力のことであり、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている。具体的には、この所定圧は、ゲージ圧で２００ｋＰａであり得る。なお、この所定圧は、タービンホイール４８上流側の排気通路Ｌの圧力に、例えば１００ｋＰａである余裕分の圧力を足した値であってもよい。そして、ステップＳ３０９で否定判定されると、該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ３０９で肯定判定されると、次ぐステップＳ３１１で第１アシストフラグが「１」にされ、次ぐステップＳ３１３で第１制御弁７２が開弁するように、アクチュエータ７３へ作動信号が出力される（第１制御弁７２が開弁制御される）。このようにして、ターボチャージャ５８の作動アシストが開始される。
【００５１】
そして、次回以降のルーチンでは、回収フラグが「０」であり、かつ、第１アシストフラグが「１」であるので、上記ステップＳ３０１およびステップＳ３０３でそれぞれ肯定判定される。次ぐステップＳ３１５では、上記ステップＳ３０５と同様に、機関回転速度が所定回転速度以下か否かが判定される。そして、ステップＳ３１５で肯定判定されると、次ぐステップＳ３１７で、第１供給時間が経過していないか否かが判定される。ここで、判定対象となる時間は第１制御弁７２が開かれたときからの経過時間である。ここではＥＣＵ８２は、内蔵するタイマ手段で、ステップＳ３１１に至ったときからの時間を計測し、この時間を経過時間と擬制して採用する。また、判定基準となる第１供給時間は、予め実験により求められて設定された所定時間であり、ここでは固定値とされ、予めＲＯＭに記憶されている。ただし、ステップＳ３１７での判定に用いられる第１供給時間は可変とされてもよく、加速要求があったときの機関運転状態や、タービンホイール４８上流側の排気通路Ｌの圧力などに基づいて定められてもよい。
【００５２】
ステップＳ３１７で第１供給時間が経過していないとして肯定判定されると、次ぐステップＳ３１９で、上記ステップＳ３０９と同様に、蓄圧容器７０内の圧力が上記第１所定圧以上か否かが判定される。そして、ここで肯定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００５３】
上記ステップＳ３１５から上記ステップＳ３１９のいずれかで否定判定されることで、ターボチャージャ５８のここでの作動アシストを終了するための制御が行われる。ステップＳ３１５からステップＳ３１９のいずれかで否定判定されると、ステップＳ３２１で第１制御弁７２が閉弁するように、アクチュエータ７３へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ３２３で第１アシストフラグが「０」にされる。これにより、該ルーチンは終了する。
【００５４】
ただし、一旦、図３のフローチャートに基づいてターボチャージャ５８の作動アシストが開始された後、その終了時期を判断するための判定には、上記ステップＳ３１５からステップＳ３１９の判定の他、さらに、加速（要求）が継続されているか否かの判定が加えられてもよい。加速が継続されていないときには、もはやターボチャージャ５８の作動アシストを行う必要はないからである。具体的には、アクセル開度が加速要求有りと判定されたときのアクセル開度から所定量分閉じ側に変化したり、あるいはアクセル開度開き速度が負になってその大きさが所定量以上になったりしたとき、加速が継続されていないとして、作動アシストを終了するための上記制御（ステップＳ３２１およびステップＳ３２３）が行われ得る。
【００５５】
このように、図３のフローチャートにしたがって、加速初期にターボチャージャ５８のタービンホイール４８上流側の排気通路Ｌに蓄圧容器７０内の排気ガスを供給することで、加速開始時のタービン回転速度の上昇率を高めることが可能になる。したがって、ターボチャージャ５８の過渡性能を改善して、内燃機関１０の過渡性能を高めることが可能になる。なお、ターボチャージャ５８は過渡性能に優れた小型のターボチャージャであるので、上記したような図３のフローチャートに従うターボチャージャ５８の作動アシストは省かれてもよい。ただし、上記の如くターボチャージャ５８の作動アシストを行った方が、ターボチャージャ５８の立ち上がりをより適切に早めることが可能になる。
【００５６】
他方、上記の如くターボチャージャ５８は相対的に小型であるので、ターボチャージャ５８の過給能力は低い。すなわち、ターボチャージャ５８を用いての吸入空気量増大には限界があり、それだけでの出力向上には限界がある。そこで、ここでは、図４のフローチャートにしたがって、第２制御弁７８を制御することで、機関出力性能の向上を図る。
【００５７】
ただし、以下で図４に基づいて説明される制御は、内燃機関１０に対する要求負荷が増加したときに、ターボチャージャ５８による過給を補って内燃機関１０の出力性能を向上させるべく、蓄圧容器７０内のガスをコンプレッサ５６下流側の吸気通路Ｋに供給することを具体化した例である。
【００５８】
ＥＣＵ８２は、ステップＳ４０１において、上記ステップＳ３０１と同様に、上記回収フラグが「０」か否かを判定する。初期状態では同フラグはリセットされているためここでは肯定判定される。なお、ステップＳ４０１で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００５９】
ステップＳ４０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ４０３では、第２アシストフラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かが判定される。ここで、第２アシストフラグが「１」であるということは、ターボチャージャ５８による過給をアシストするための第２所定条件が満たされている（成立する）ことを表し、これに対してそれが「０」であるということは、その第２所定条件が満たされていない（成立していない）ことを表す。初期状態では同第２アシストフラグはリセットされているためここでは否定判定される。
【００６０】
ステップＳ４０３で否定判定されると、次ぐステップＳ４０５では、加速か否かすなわち加速要求の有無が判定される。ただし、ここでの加速か否かの判定は、上記ステップＳ３０７での判定と異なり、加速開始を判断するために行われるのではなく、加速が継続中か否かを判定することに等しい。なお、この判定は、要求負荷が増加したか否かの判定の具体例である。そしてこの判定はアクセル開度に基づいて行われる。ここでは、アクセル開度が第２所定値以上であるときに、ＥＣＵ８２は加速すなわち加速要求有りと判断する。なお、このステップＳ４０５での具体的判定内容は、上記ステップＳ３０７での具体的判定内容と同じであってもよい。ステップＳ４０５で否定判定されると該ルーチンは終了するが、ステップＳ４０５で肯定判定されるとステップＳ４０７へ進む。
【００６１】
ステップＳ４０７では、蓄圧容器７０内の圧力が第２所定圧以上か否かが判定される。この第２所定圧とは、ターボチャージャ５８による過給を補うために、ここで最低限必要とされる圧力のことであり、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている。具体的には、この所定圧は、圧力センサ９０を用いて得られた過給圧に、例えば５０ｋＰａである余裕分の圧力を足した値であってもよい。そして、ステップＳ４０７で否定判定されると、該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ４０７で肯定判定されると、次ぐステップＳ４０９に進む。
【００６２】
ステップＳ４０９では、コンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域に属するか否かが判定される。この判定は、コンプレッサ５６の状態に基づいてコンプレッサ５６下流側の吸気系へガスを供給可能か否かを判定する判定の具体例である。なお、本発明は、コンプレッサ５６下流側の吸気系へガスを供給可能か否かを判定するべく、他の判定がなされることを許容する。
【００６３】
本第１実施形態では、コンプレッサ５６の運転状態は、吸入空気流量、すなわち吸気通路１６を流れる空気の流量（空気流量）に基づいて判断される。空気流量は、エアフローメーター８４を用いて求められる。そして、検出された空気流量に基づいてコンプレッサ５６の運転点は決定され、その運転点がサージング回避領域にあるか否かでそれは判断される。換言すると、コンプレッサ５６でのサージングの発生可能性を判断可能にするパラメータ（サージング判定用パラメータ）として、ここでは空気流量が用いられ、その空気流量が、所定流量以上のサージング回避領域に属するときに、ステップＳ４０９で肯定判定される。ただし、サージング回避領域は、コンプレッサ５６の運転状態が属するときに、蓄圧容器７０からコンプレッサ５６下流側の吸気通路へガス供給を行っても、コンプレッサ５６においてサージングが発生しない領域として、予め実験等により定められている。
【００６４】
図５に示すコンプレッサマップに基づいてより具体的に説明する。図５のコンプレッサマップは、コンプレッサ５６下流側の吸気通路の圧力（コンプレッサ後圧力）Ｐ3とコンプレッサ５６上流側の吸気通路の圧力（コンプレッサ前圧力）Ｐ1とのコンプレッサ圧力比Ｐ3／Ｐ1を縦軸にとると共に空気流量Ｇａを横軸にとって作図されていて、そこにはサージング危険ラインＤが表されている。ここでは、コンプレッサ前圧力Ｐ1は、大気圧に等しいとみなされているので、定数である。
【００６５】
本第１実施形態では、上記ステップＳ４０５からステップＳ４０９で肯定判定されたときすなわち上記第２所定条件が満たされたとき、ターボチャージャ５８による過給を補うべく（アシストするべく）、コンプレッサ５６下流側の吸気通路に蓄圧容器７０内のガスが供給される。このガスは、上記の如く回収されたガスであるので、おおむね空気から構成され、酸素を含むガスである。ターボチャージャ５８による過給が行われているときに、徒に第２制御弁７８が開かれてコンプレッサ５６下流側の吸気通路に蓄圧容器７０内のガスが供給されると、コンプレッサ圧力比Ｐ3／Ｐ1が上昇し、コンプレッサ５６の運転状態が、図５のサージング領域Ｓに入る場合がある。例えば、吸気通路１６における空気流量がサージング危険領域Ｓ１（サージング領域Ｓを除く。）を定める流量α１以上流量α２未満であるとき、それまでコンプレッサ５６の運転状態がサージング領域Ｓに入っていなくても、コンプレッサ圧力比が上昇することで、その運転状態がサージング領域Ｓに入る場合がある。これに対して、空気流量が流量α２以上であるのでコンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域Ｓ２にあるとき、コンプレッサ圧力比が変化しても、それによりコンプレッサ５６の運転状態あるいは運転点がサージング領域Ｓに入ることはない。それ故、ステップＳ４０９では、検出された空気流量が流量α２以上か否かの判定が、コンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域Ｓ２に属するか否かの判定として行われる。そして、ステップＳ４０９で肯定判定されると、ステップＳ４１１に進む。他方、ステップＳ４０９で否定判定される場合には、ターボチャージャ５８による過給を補助することができないので、該ルーチンは終了する。
【００６６】
ステップＳ４０９で、コンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域Ｓ２に属するので肯定判定されると、次ぐ、ステップＳ４１１で第２アシストフラグが「１」にされる。そして、次ぐステップＳ４１３で第２制御弁７８が開弁するように、アクチュエータ８０へ作動信号が出力される（第２制御弁７８が開弁制御される）。このようにして、ターボチャージャ５８による過給が補助されるようになる。このように、コンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域Ｓ２にあるときに、蓄圧容器７０内のガスがコンプレッサ５６下流側の吸気通路に供給されるので、その供給されたガスを、コンプレッサ５６側（上流側）に逆流させずに、気筒１４の燃焼室に適切に導くことが可能になる。そして、こうして付加的に気筒１４に供給されるガスは酸素を含むガスであるので、実質的に吸入空気量が増えることになる。したがって、内燃機関１０の出力性能を改善することが可能になる。ただし、ステップＳ４１３で開かれる第２制御弁７８の開度は、蓄圧容器７０内の圧力および／または要求負荷の増加の程度などに基づいて最適な開度に定められるとよい。こうすることで、運転者の望む要求負荷をより適切に実現することが可能になる。
【００６７】
そして、次回以降のルーチンでは、回収フラグが「０」でありかつ第２アシストフラグが「１」であるので、上記ステップＳ４０１およびステップＳ４０３でそれぞれ肯定判定される。次ぐステップＳ４１５では加速か否かが判定される。この判定は、加速要求が継続されているか否かの判定に等しく、上記ステップＳ４０５と同様の判定であってもよい。なお、他の上記記載から想到されるあるいは想到されない他の判定が、ステップＳ４０５やＳ４１５での判定として行われてもよい。
【００６８】
ステップＳ４１５で肯定判定されると、次ぐステップＳ４１７で、上記ステップＳ４０７と同様に、蓄圧容器７０内の圧力が上記第２所定圧以上か否かが判定される。そして、ここで肯定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００６９】
上記ステップＳ４１５および上記ステップＳ４１７のいずれかで否定判定されることで、ターボチャージャ５８による過給を補助することは終了される。ステップＳ４１５あるいはステップＳ４１７で否定判定されると、ステップＳ４１９で第２制御弁７８が閉弁するように、アクチュエータ８０へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ４２１で第２アシストフラグが「０」にされる。これにより、該ルーチンは終了する。
【００７０】
このように、図４のフローチャートにしたがって、加速中に、ターボチャージャ５８のコンプレッサ５６下流側の吸気通路に蓄圧容器７０内のガスを供給することで、内燃機関１０への過給能を改善することが可能になる。したがって、内燃機関１０の出力性能を適切に改善することが可能になる。故に、過渡性能に優れた小型のターボチャージャ５８を備えた内燃機関１０において、出力性能向上を適切に達成することが可能になる。
【００７１】
ただし、上記第１実施形態では、コンプレッサ５６の運転状態がサージング回避領域に属するか否かの判定として、吸入空気量すなわち空気流量が所定流量以上か否かの判定が行われた。しかしながら、コンプレッサ５６の運転状態は、吸気通路１６の空気流量、コンプレッサ５６の後圧力、機関回転速度、排気ガスの空燃比の内の少なくとも１つを用いた他の判定により判定され得る。
【００７２】
例えば、空気流量Ｇａとコンプレッサの後圧力Ｐ3とに基づいてコンプレッサ５６の運転状態を判定してもよい。例えば、コンプレッサの前圧力Ｐ1を一定（大気圧）とすると、これらを用いることで図５上の１つの運転点が定められる。ここで、その定められた運転点がサージング回避領域にあるとき、上記のように蓄圧容器７０内のガスが吸気通路に供給され得る。なお、この場合のサージング回避領域は、上記ステップＳ４０９でのサージング回避領域Ｓ２と同じでなくてもよい。この場合のサージング回避領域は、予め実験に基づいてただ１つ定められてもよく、あるいは可変とされてその都度定められてもよい。例えばそのサージング回避領域は、予め実験に基づいて定められたデータを、その時々の蓄圧容器７０内の圧力を用いて検索することで、その都度定められ得る。そして、具体的には、サージング回避領域には、種々のコンプレッサマップにおいてサージングラインあるいはサージングラインＤよりもコンプレッサ圧力比の低い側の領域が含まれ得る。そのような領域は、例えば、図５における領域Ｓ１の一部である。ただし、吸気通路１６の空気流量、コンプレッサ５６の後圧力、機関回転速度、排気ガスの空燃比あるいはコンプレッサ５６の運転状態は、上記種々のセンサを用いて検出されてもよいし推定されてもよく、または他の既知の種々のセンサを用いて検出あるいは推定されてもよい。
【００７３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、蓄圧容器７０内へのガスの回収手段および方法の点で上記第１実施形態と異なる。以下、上記第１実施形態との相違点について説明し、第２実施形態と第１実施形態との共通点の説明は省略される。なお、以下では、上記第１実施形態で説明した構成要素と同じあるいはそれに対応する構成要素には、同じ符号を付して、それら構成要素の説明を省略する。
【００７４】
本第２実施形態の内燃機関１０ａ（不図示）には、上記第１実施形態の内燃機関１０と同様に、排気絞り弁６２、第１管路６８および第１制御弁７２等が設けられていて、図２に基づいて説明したような排気通路２８から蓄圧容器７０内へのガス回収は行われる。それに加えて、本第２実施形態では、吸気通路１６から蓄圧容器７０内へのガス回収も行われる。
【００７５】
吸気通路１６から蓄圧容器７０内へのガス回収を説明する。上記第１実施形態に関して図４および図５に基づいて説明した過給アシストが行われているとき、例えばアクセルペダル９２が戻されて、要求負荷が低下した場合を考える。この要求トルク低下時期は、アクセル開度が所定開度よりも閉じ側に推移することなどを検知すること等で、判断することができる。なお、本第２実施形態において、要求負荷低下判定手段は、要求負荷を検出または推定する要求負荷検出手段とこの手段により検出あるいは推定された要求負荷をデータ等と比較する要求負荷比較手段とを含んで構成され、例えば、その要求負荷検出手段はＥＣＵ８２の一部とアクセル開度センサ９４とを含んで構成され、要求負荷比較手段はＥＣＵ８２の一部を含んで構成される。
【００７６】
要求負荷が低下したのであるから、その時点でコンプレッサ５６下流側の吸気通路に存在する空気を燃焼室に導入しないで、機関出力が低下しても問題はない。そこで、そのときに第２制御弁７８を開弁して、あるいは第２制御弁７８を開弁状態に維持して、吸気通路から蓄圧容器７０内へ空気を回収する。
【００７７】
ただし、その時点では、蓄圧容器７０内の圧力の方が吸気通路１６の圧力よりも高い場合がある。そこで、そのような場合には、吸気通路１６からガスを回収するために、それらの圧力関係を逆転させる必要がある。そこで、ここでは、吸気通路１６と第２管路７６との連通箇所よりも下流側の吸気通路に設けられているスロットル弁２６が閉じられる。これにより、スロットル弁２６の閉弁により行き場を失った空気は、吸気通路Ｋにたまる。そこに、コンプレッサ５６により圧送された空気が次々に至る。その結果、吸気通路Ｋの圧力は上昇し、ひいては蓄圧容器７０内の圧力を越すようになる。こうして、蓄圧容器７０内の圧力と吸気通路１６の圧力との大小関係が逆転し、吸気通路１６から蓄圧容器７０内へガス回収が行われるようになる。ただし、スロットル弁２６が閉じられている間、燃料噴射弁１２からの燃料噴射は停止される。
【００７８】
なお、このような吸気通路１６からのガス回収は、蓄圧容器７０内の圧力が上記制御により吸気通路Ｋの圧力によって越されることが予測される場合に限り行われるとよい。例えば、要求負荷が低下した時点で蓄圧容器７０内のガスが予め実験に基づいて定められた所定圧以下の圧力を有するとき、上記したスロットル弁２６の閉弁を伴うガス回収が行われるとよい。そして、スロットル弁２６の閉弁期間は、内燃機関の適切な運転が妨げられないように、実験により定められるとよい。
【００７９】
また、上記した如き吸気通路１６からのガス回収は、上記第１実施形態で図４および図５に基づいて説明した過給アシストに続いて行われることに限定されない。例えば、第２制御弁７８が閉じられている状態でアクセルペダル９２が戻されて要求負荷が低下したときに、スロットル弁２６の閉弁により吸気通路１６の圧力を蓄圧容器７０内の圧力よりも高めることが可能であれば、あるいは吸気通路１６の圧力が既に蓄圧容器７０内の圧力よりも高ければ、吸気通路１６からのガス回収は行われ得る。この場合、要求負荷の低下が検知されると、まず、スロットル弁２６が閉弁される。そして、吸気通路Ｋの圧力が蓄圧容器７０内の圧力を超えたときに、第２制御弁７８が開弁される。これにより、吸気通路１６から蓄圧容器７０内へガス回収を行うことが可能になる。
【００８０】
特に、内燃機関１０ａのようにインタークーラ６０を有するターボチャージャ付き内燃機関では、吸気通路長が十分に長いので、要求負荷が多い状態から低い状態に移り変わったとき吸気通路にかなりの量の圧縮空気が存在する。したがって、上記した如き吸気通路１６から蓄圧容器７０内へのガス回収で、蓄圧容器７０内に十分な量のガスを回収することが可能になる。故に、その後に、要求負荷が増加したとき、コンプレッサ５６下流側の吸気通路に蓄圧容器７０内のガスを供給して、内燃機関１０ａの出力性能を適切に向上させることができる。
【００８１】
例えば、運転者は、加速中に、アクセルペダルを戻して、変速機のギアチェンジをし、再加速をするべくアクセルペダルを踏み込むといった行動をとる場合がある。この場合、アクセルペダルを戻したときに、上記の如く吸気通路から蓄圧容器内に空気つまりガスを回収することができる。そして、このように回収したガスを再加速時に排気通路および／または吸気通路へ供給して加速性能を向上させることができる。このように、要求負荷が低下したときに余剰分のガスを吸気通路１６から蓄圧容器７０内に回収して、その後の加速時といった要求負荷が増加したときにそのガスを吸気通路１６に付加することで、内燃機関のエネルギー効率を高めることが可能になる。
【００８２】
なお、内燃機関１０ａでは、上記したような吸気通路１６から蓄圧容器７０内へのガス回収以外のガス回収、すなわち上記第１実施形態で図２に基づいて説明した排気通路２８からのガス回収が行われなくてもよい。この場合、排気絞り弁６２、第１管路６８および第１制御弁７２等を省略することが可能になる。
【００８３】
なお、この第２実施形態で説明した吸気通路１６から蓄圧容器７０内へのガス回収は、内燃機関をガソリン機関とした場合にも有効である。ガソリン機関では、一般に、加速後のアクセルオフ時に、エアバイパスバルブ（還流弁）によって吸気通路上流側に圧縮空気を戻して棄てている。これに対して、このようなガソリン機関に、上記した吸気通路からのガス回収を適用することで、余剰に過給された空気を、蓄圧容器７０に回収して再利用することが可能になる。
【００８４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態の内燃機関１０ｂ（不図示）では、上記第１実施形態の内燃機関１０と概ね同じ構成を有する。本第３実施形態の内燃機関１０ｂでは、上記第２実施形態で説明したように、吸気通路１６から蓄圧容器７０内に空気すなわちガスを回収する。しかしながら、上記第１実施形態で説明したように排気通路２８から蓄圧容器７０内へガスを回収することをしない。そして、内燃機関１０ｂでは、上記第１実施形態で図３に基づいて説明したように、蓄圧容器７０内に回収したガスを、加速初期などにターボチャージャ５８および内燃機関１０ｂの過渡性能をさらに向上させるべく、タービンホイール４８上流側の排気通路に供給する。
【００８５】
以上、本発明に係る３つの実施形態およびそれらの変形例を説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明は、上記第１から第３実施形態およびその変形例の相互組み合わせやそれらの部分的な他の組み合わせ等を許容する。例えば、本発明は、吸気通路から蓄圧容器内へのガス回収、排気通路から蓄圧容器内へのガス回収、ターボチャージャの作動アシスト、ターボチャージャによる過給の補助を、上記実施形態とは異なるように組み合わせた実施形態や、それらの内の一部同士を組み合わせた実施形態をも許容する。
【００８６】
また、上記した３つの実施形態では、蓄圧容器に吸気通路や排気通路から空気を含むガスを回収した。しかしながら、蓄圧容器には、コンプレッサ等の手段を用いて、外気が回収されてもよい。
【００８７】
また、例えば、上記した実施形態では、蓄圧容器７０に回収されるのは燃料カット時の排気ガスであったが、蓄圧容器に蓄えられるのは、このようなガスに限定されない。燃料カット実行中以外のときに排気通路から排気ガスが蓄圧容器に回収されて蓄えられてもよい。こうして蓄圧容器内に回収されたガスを適宜のタイミングで吸気通路に供給することで、例えば、排気エミッションの低減を図ることも可能である。
【００８８】
また、上記した３つの実施形態では、加速するときに、タービンホイール上流側の排気通路に蓄圧容器内のガスが供給されたり、吸気通路に蓄圧容器内のガスが供給されたりしたが、このようなガスの利用は加速するときに限られない。要求負荷が増加したときであれば、それらは行われ得る。要求負荷が増加したときには、加速するとき、および、車両が上り坂に面して負荷が上昇した場合などの内燃機関への要求負荷が増加したときが含まれる。なお、「要求負荷」との表現における「負荷」とは「トルク」や「出力」という概念を含んでいる。
【００８９】
また、上記３つの実施形態では、排気絞り弁６２はバタフライ式弁であったが、それ以外の形式の弁であってもよい。排気絞り弁６２は、例えば、ポペット式弁、シャッタ式弁であり得る。なお、排気絞り弁６２として、排気ブレーキ用に設けられた弁が用いられてもよい。また、他の弁も、上記した形式の弁に限定されず、他の形式の弁であり得る。なお、上記した種々の弁を駆動するアクチュエータは電動モータや負圧式アクチュエータなど種々の形式のアクチュエータであり得る。なお、第１管路６８が蓄圧容器７０内へのガス回収のためだけに設けられている場合には、そこに設けられる弁は逆止弁であってもよい。
【００９０】
また、上記３つの実施形態では、蓄圧容器７０を１つ設けることにしたが、それは複数個設けられてもよい。そして蓄圧容器７０を２つ以上複数個設ける場合には、それら蓄圧容器７０は車両に分散して配置され得る。
【００９１】
なお、上記３つの実施形態では、本発明をディーゼル機関に適用して説明したが、これに限定されず、本発明は、ポート噴射型式のガソリン機関、筒内噴射形式のガソリン機関等の各種の内燃機関に適用可能である。また、用いられる燃料は、軽油やガソリンに限らず、アルコール燃料、ＬＰＧ（液化天然ガス）等でもよい。また、本発明が適用される内燃機関の気筒数などはいくつであってもよい。
【００９２】
なお、上記３つの実施形態およびその変形例では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念図である。
【図２】第１実施形態の排気通路からのガス回収用の制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態のターチャージャの作動アシスト用の制御フローチャートである。
【図４】第１実施形態の過給アシスト用の制御フローチャートである。
【図５】図４の制御フローで用いられるコンプレッサマップの一例を概念的に表したグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１０  内燃機関
２６  スロットル弁
４８  タービンホイール
５０  タービン
５６  コンプレッサ
５８  ターボチャージャ
６２  排気絞り弁
６８  第１管路
７０  蓄圧容器
７２  第１制御弁
７６  第２管路
７８  第２制御弁
【図１】
2010001822.tif 000003
【図２】
2010001822.tif 000004
【図３】
2010001822.tif 000005
【図４】
2010001822.tif 000006
【図５】
2010001822.tif 000007