(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動流により過給を行う過給手段と、前記過給手段と内燃機関の燃焼室との間の吸気系統に過給の圧力を測定する過給センサと、を備えた内燃機関の過給装置であって、
前記過給手段は、
内燃機関の燃焼室に吸気を供給する吸気系統のエアクリーナまたは通路途中に、吸気を加圧して燃焼室に送り込む空気流量増幅器と、前記空気流量増幅器に駆動流を供給する駆動流通路と、を備え、
更に流体供給手段と、流体制御手段と、で構成する流体内圧機構を備え、
前記流体供給手段は、
燃料である加圧貯蔵流体の貯蔵手段と、緊急時の流体の供給停止手段と、
前記貯蔵手段と前記駆動流通路に連通する流体通路と、を有し、
前記流体制御手段は、 
前記流体供給手段から流体内圧により流出する駆動流の圧力および／または流量を制御する制御手段を前記流体通路に設け、
前記過給センサと内燃機関の各センサの入力情報を基に電子制御装置の出力あるいはパイロット圧により前記流体内圧機構を制御することにより、内燃機関の運転状況に対応した過給予混合運転を行うことを特徴とする内燃機関の過給装置。
【請求項２】
前記過給手段の駆動流通路途中に１次空気流量増幅器を備え、大気圧の吸気系統と前記１次空気流量増幅器の流入口とに連通する吸気副通路を設け、
前記１次空気流量増幅器を設けて２段流量増幅することにより流量増幅比を増大できることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給装置。
【請求項３】
前記流体制御手段において、連通する前記駆動流通路と前記流体通路に、更に前記駆動流通路および／または前記流体通路に連通する第２の流体通路を設け、
前記第２の流体通路は、
前記第２の流体通路途中に前記電子制御装置の出力により圧力および／または流量を制御する第２の制御手段を備え、
前記第２の流体通路の上流は、第２の駆動流を供給する圧縮空気供給手段、ＥＧＲガス供給手段、または第２の流体供給手段に連通することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の過給装置。
【請求項４】
前記過給手段の空気流量増幅器のノズルの上流に予混合気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁を設けたことを特徴とする、請求項１から３のいずれかの一項に記載の内燃機関の過給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、空気流量増幅器を用いた内燃機関の過給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料として、常温で比較的低い圧力（約７bar）で液化して体積が約１／２５０になるＬＰＧ（液化石油ガス）、高圧（約２００bar）の加圧貯蔵により貯蔵容積効率を向上させることができるＣＮＧ（圧縮天然ガス）、更に高圧の加圧貯蔵ができる水素、等の加圧貯蔵する流体燃料がある。
内燃機関とは異なるが、加圧貯蔵した空気を空気エンジンの動力とする圧縮空気推進の圧縮空気車があり、圧縮空気を貯蔵するタンクは３００barの圧縮空気を貯蔵できる。
前記加圧貯蔵する流体燃料は、内燃機関に燃料として供給する方法として、略大気圧に減圧して流量制御した燃料をミキサ（混合器）にてベルヌーイの定理による負圧により吸気流に吸引して予混合する方法、加圧貯蔵流体の圧力を利用して吸気系統に燃料噴射する方法、あるいは筒内燃料噴射装置により加圧貯蔵流体の圧力より高い圧力に加圧してインジェクタで燃焼室に燃料噴射する方法等があり、前記略大気圧に減圧して吸気流に予混合する方法では加圧貯蔵する流体燃料の圧力エネルギを回収することができない問題点がある。
前記加圧貯蔵する流体燃料の圧力エネルギ回収の方法として、ガス燃料エンジン（特許文献１）があり、図１７の実施例のガス燃料エンジンの全体の構成の系統図に示すように、高圧のガス容器１０９のＣＮＧを燃料供給装置１４０に減圧供給する過程で、その圧力エネルギを動力として回収する膨張タービン１０５を設け、前記膨張タービン１０５で回転する過給機１０４で過給運転を行う内燃機関１ｐが従来技術としてある。
前記膨張タービン１０５の下流に設けた低圧減圧弁１４２で大気圧付近に減圧した燃料はガス流量制御弁１４１を介して吸気装置１５０のミキサ１５１に供給され、排気通路に設けられたＯ2センサ１１１の入力情報により、空燃比制御装置１１０のコントローラ１１２により前記ガス流量制御弁１４１を制御して吸気への燃料供給量を制御する。
過給機１０４である機械式過給機やターボ式過給機等は、吸気を直接過給する過給機であるので、吸気系統に大きな容量の前記過給機１０４を設ける必要があり、前記膨張タービン１０５のタービン動力で過給機１０４を駆動するのでターボラグが発生する等の問題点がある。
【０００３】
内燃機関の出力増大等のために、吸気の圧力を大気圧以上にする内燃機関の過給手段として、吸気を直接加圧する前記機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、空気流量増幅器を用いて駆動流で吸気を加速して流量増幅する過給手段（特許文献２および３）が従来技術としてある。
この空気流量増幅器には、流量増幅比が大きい順に、トランスベクタ（登録商標）、フロートランスベクタ（市販品の商品名）、エジェクタ等があり、駆動流による流量増幅気流の推力は概ね流量増幅比に反比例する。
前記過給手段である空気流量増幅器は回転部を持たないので、機械式過給機やターボ式過給機より簡素な構造であり、安価で信頼性が高く、高速運転時に吸気流による慣性は発生するが前記回転部による慣性の問題が発生しないのでウエストゲートバルブを設ける必要がなく、駆動流の制御により応答性の高い過給制御ができる。
駆動流での吸気流加速による過給手段であるので過給装置が小型であり、更に通路抵抗が小さいので、過給装置の故障時を含む過給停止時に自然吸気内燃機関として運転するための過給装置のバイパス通路を設ける必要が無い等の利点があるが、過給運転には動力源である駆動流が必要である。
前記空気流量増幅器の駆動流は、内燃機関により駆動される圧縮機による圧縮空気を利用する圧縮機方式（特許文献２）と、内燃機関の排気ガスを利用するＥＧＲ方式（特許文献３）がある。
前記駆動流の圧縮機方式は、内燃機関により駆動される圧縮機が必要であり、この圧縮機の容量（吐出量）は、過給圧がかかった状態の吸気の流量を空気流量増幅器の流量増幅比で除した容量であるので、吸気を直接加圧する前記機械式過給機より容量が小さく小型化となるが、圧縮機を駆動する動力損失が発生する問題点がある。
内燃機関において、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の発生抑制等を目的として、燃焼後の排気ガスの一部を取り出して吸気側へ導き再度吸気させる、ＥＧＲ（排気再循環）が従来技術としてある。
駆動流のＥＧＲ方式は、前記空気流量増幅器により過給を行うと同時に、駆動流である排気再循環ガスが吸気に混合してＥＧＲを行うことができるので、排気の圧力エネルギを回収する駆動流方式であるが、ＥＧＲガスの過熱高温時には駆動流として性状不適となり、低負荷時にはＥＧＲガス圧力が不足となる、等の内燃機関の運転状況により、過給運転ができない場合が発生する問題点がある。
【０００４】
排気ガスに、二酸化炭素を発生しない燃料として水素や、水の電気分解で生成できる水素と酸素の混合気体である酸水素ガスがある。
更に、水を振動撹拌しながら電気分解することにより生成される水素と酸素からなる水素−酸素ガス（以下、オオマサガスという）があり、前記酸水素ガスより安全で、ＬＰＧより大幅にコスト低減できるが、体積当たりの発熱量は都市ガスの約1/5の熱量で、エネルギ密度が小さい問題点がある。
このオオマサガスは、特別な混合手段を必要とすることなく、燃料タンクにオオマサガスとＬＰＧを１：１（容積比）で流入することにより、燃料としてＬＰＧ内燃機関に供給して効率よく運転することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９３５２０号公報
【特許文献２】実開平３−４７４３１号公報
【特許文献３】特願２０１５−１４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の燃料として、ＬＰＧ、ＣＮＧ、水素等は容積効率を向上するために加圧貯蔵するが、この加圧貯蔵燃料の圧力エネルギの回収が殆んどされない問題点がある。
この圧力エネルギの回収方法として、前記ガス燃料エンジン（特許文献１）の内燃機関があるが、この過給機である機械式過給機やターボ式過給機は、吸気を直接過給する方式のため吸気系統に前記膨張タービンで駆動する容量の大きな過給機を設ける必要があり、前記膨張タービンのターボラグによる応答性が低い等の問題点がある。
前記機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、高速回転部を持たない簡素な構造で駆動流により吸気を加速して過給を行う空気流量増幅器を過給手段とする過給装置の駆動流は、前述のように圧縮機が必要で動力損失が発生する圧縮機方式（特許文献２）と、排気ガスの圧力エネルギを回収できるＥＧＲ方式（特許文献３）とがあり、このＥＧＲ方式は内燃機関の運転状況によりＥＧＲガスの温度、圧力の変動により性状不適、圧力不足等によりＥＧＲガスを駆動流として過給運転することができない場合が発生する問題がある。
内燃機関の過給と予混合を行う場合、従来技術では過給を行う過給機と、予混合を行うためのミキサが必要で、過給と予混合の燃料濃度の制御がそれぞれ別々に必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１は、流体供給手段と流体制御手段とで構成する流体内圧機構を備えた内燃機関の過給装置で、過給手段である空気流量増幅器の駆動流を、従来の圧縮機方式やＥＧＲ方式ではなく、本願発明は加圧貯蔵流体である燃料等の圧力エネルギを利用することにより、駆動流を前記流体制御手段にて任意に調整でき、応答性の高い過給制御ができる流体内圧方式の駆動流とすることを最も主要な特徴とする。
【０００８】
請求項２は、前記過給手段に設けた前記空気流量増幅器と１次空気流量増幅器により２段流量増幅を行うことにより、過給手段の流量増幅比は、前記空気流量増幅器の流量増幅比と１次空気流量増幅器の流量増幅比との積となり、過給手段の流量増幅比を増大でき、駆動流が燃料の場合は燃料濃度を低下できる。
【０００９】
請求項３は、前記流体制御手段の駆動流通路等に連通する第２の流体通路を設け、前記第２の流体通路を介して、内燃機関により駆動される圧縮機で発生する圧縮空気、排気還流手段から還流されるＥＧＲガス、または前記駆動流とは異なる流体の流体供給手段から供給される駆動流を前記流体制御手段に供給することにより、駆動流の強化、駆動流が燃料と圧縮空気等の場合は燃料濃度（体積濃度）の低下、異種燃料の場合は、選択した異種燃料あるいは両方の燃料の混合気を供給することができる。
【００１０】
請求項４は、内燃機関の前記過給装置において、過給手段の空気流量増幅器のノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁を設け、安定した過給運転と、駆動流が燃料の場合は予混合気が吸気系統から大気に大量流出するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
前記過給手段である空気流量増幅器は、前記機械式過給機やターボ式過給機を必要とせず、簡素な構造で小型であるので安価で信頼性が高く、通路抵抗が小さいので過給不要時等の過給装置の停止時に自然吸気内燃機関として運転できるので、過給手段のバイパス通路を設ける必要がない等の利点があるが、過給運転には動力源である駆動流が必要であり、駆動流の前記圧縮機方式は、内燃機関により駆動する圧縮機が必要であり、その駆動力により動力損失が発生し、前記ＥＧＲ方式は、ＥＧＲガスの過熱高温時には駆動流として性状不適、低負荷時のＥＧＲガス圧力の不足等の内燃機関の運転状況により過給運転ができない場合が発生する問題点がある。
本願発明の請求項１の内燃機関の過給装置は、前記空気流量増幅器の駆動流を流体供給手段の貯蔵手段に蓄えられた加圧貯蔵流体の圧力エネルギを駆動流の動力源として直接利用する流体内圧方式であるので、加圧貯蔵流体の圧力エネルギの回収ができ、前記流体制御手段により内燃機関（火花点火機関、または圧縮着火機関）の運転状況に適応した過給制御が高い応答性で任意にできる効果がある。
駆動流が燃料の場合は、前記過給手段である空気流量増幅器で過給と同時に燃料の予混合が行われるのでミキサ（混合器）が不要な予混合火花点火機関とすることができ、前記過給手段の流量増幅比の逆数が予混合吸気の燃料濃度となるので安定した燃料濃度の予混合吸気により過給運転ができる効果がある。
更に、後述する筒内燃料噴射装置の併用等により、リーンバーンエンジン、または予混合圧縮着火機関とすることができる。
前記予混合圧縮着火機関は、後述するように従来の圧縮着火機関より燃焼速度が大きいので高速回転時の燃焼速度による出力効率の低下を改善できるので、高速運転領域を大きくできる効果により出力の増大が図れ、過給との相乗効果により圧縮着火機関のダウンサイジングができる。
【００１２】
本願発明の請求項２の内燃機関の過給装置は、過給手段が駆動流により１次空気流量増幅器で１次流量増幅した吸気を前記空気流量増幅器の駆動流とすることにより２段流量増幅を行うので、前記過給手段の流量増幅比は、１次空気流量増幅器の流量増幅比と前記空気流量増幅器の流量増幅比の積となるので、前記過給手段の流量増幅比を増大する効果がある。
駆動流が燃料の場合は、前記予混合吸気の燃料濃度を低下（リーンに移行）できるので、ＣＮＧの理論空燃比（９．６容積比）程度の燃料の燃料濃度を爆発限界内（図８）に制御でき、予混合吸気により過給運転ができる内燃機関（予混合火花点火機関、後述するリーンバーンエンジン、または予混合圧縮着火機関）とすることができる効果がある。
【００１３】
本願発明の請求項３の内燃機関の過給装置は、駆動流を本願発明の流体内圧方式と、更に、圧縮機方式、ＥＧＲ方式、あるいは前記流体内圧方式と異なる流体の流体内圧方式を第２の駆動流として併用することにより、併用する駆動流により駆動流の強化、駆動流が燃料と圧縮空気等の場合は燃料濃度の低下の効果がある。
併用する駆動流が異種燃料の場合は、異種燃料の混合割合を負荷等の運転状況に対応して過給制御でき、両方の燃料の残量に比例した混合比で供給する、あるいは経済的に有利な方の燃料を供給する、等の駆動流制御による燃料供給方法を選択できる、バイフューエルエンジンとすることができる効果がある。
【００１４】
本願発明の請求項４の内燃機関の過給装置は、前記空気流量増幅器のノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁を設けた過給手段を備えた内燃機関の過給装置で、吸気の逆流と駆動流による逆流流量増幅現象を防止することにより安定した過給運転ができ、駆動流が燃料の場合は予混合吸気が吸気系統から大気に大量流出するのを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態（請求項１対応）の内燃機関の過給装置の構成概念の説明図である。
【図２】第１実施形態の変形例１の過給装置で、駆動流と同じ流体燃料を燃焼室に噴射する筒内燃料噴射装置を備えた内燃機関の過給装置の構成例の説明図である。
【図３】第１実施形態の変形例２の過給装置で、流体燃料を燃焼室に噴射する筒内燃料噴射装置を備えた内燃機関の過給装置の制御システムの構成説明図である。
【図４】第１実施形態の変形例３、４の過給手段の断面図で、上段（Ｆ）は、変形例３のフロートランスベクタ型、下段（ＴＴ）は、変形例４の内蔵型のトランスベクタである。
【図５】第２実施形態（請求項２対応）の２段流量増幅ができる過給手段の構成概念の説明図である。
【図６】第２実施形態の変形例１の過給手段の２段流量増幅運転中の断面図である。
【図７】第２実施形態の変形例２の過給装置で、駆動流が水素の場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
【図８】第２実施形態の変形例３の過給装置で、駆動流がＣＮＧ（圧縮天然ガス）の場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
【図９】第２実施形態の変形例４の過給装置で、駆動流がＬＰＧ（液化石油ガス）の場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
【図１０】第３実施形態（請求項３対応）の過給装置で、第２の流体通路を介して駆動流を供給する圧縮空気供給手段を設けた過給装置の構成例の説明図である。
【図１１】第３実施形態の変形例１の過給装置で、第２の流体通路を介して駆動流を供給するＥＧＲガス供給手段を設けた過給装置の構成例の説明図である。
【図１２】第３実施形態の変形例２の過給装置で、第２の流体通路を介して駆動流を供給する第２の流体供給手段を設けた過給装置の構成例の説明図である。
【図１３】第３実施形態の変形例３の過給装置で、前記第３実施形態（図１０）の過給装置２ｃにおいて駆動流をＬＰＧとし、圧縮空気を１：１の容積比で混合供給する場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
【図１４】第４実施形態（請求項４対応）の過給装置の過給手段で、空気流量増幅器のノズルの上流に逆止弁を設けた場合の過給手段の構成概念の説明図である。
【図１５】第４実施形態の変形例１の過給装置の過給手段で、第２実施形態（図５）の各空気流量増幅器のノズルの上流に逆止弁を設けた過給手段の構成概念の説明図である。
【図１６】第４実施形態の変形例２の過給装置の過給手段で、前記第４実施形態の変形例１の吸気副通路に制御弁を設けた過給手段の２段流量増幅運転中の断面図である。
【図１７】特許文献１のＣＮＧの圧力エネルギを膨張タービンで回収して過給機を回転して吸気を過給する、ガス燃料エンジンの全体の構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願発明の各実施形態（１〜４）の概要を以下に示す。
請求項１対応である実施形態１および変形例を図１〜４に示す。
本願発明の請求項１の過給装置２は、第１実施形態の過給装置２の構成概念の説明図（図１）に示すように、過給手段５は駆動流で吸気を加速して過給を行う空気流量増幅器６から成り、流体供給手段９と、流体制御手段８と、で構成する流体内圧機構７を設けた内燃機関１の過給装置２である。
過給手段５である空気流量増幅器６は、機械式過給機やターボ式過給機より簡素な構造であるので小型で安価で信頼性が高く、通路抵抗が小さいので過給不要時等の過給装置の停止時に自然吸気内燃機関として運転できるので、過給手段のバイパス通路を設ける必要がない等の利点があるが、過給運転には動力源である駆動流が必要である。
過給手段５である空気流量増幅器６の駆動流は、前記圧縮機方式や、ＥＧＲ方式ではなく、流体供給手段９のタンク９１に蓄えられた加圧貯蔵流体の圧力エネルギをエネルギ変換することなく駆動流の動力源として直接利用する流体内圧方式であるので、加圧貯蔵流体の圧力エネルギの回収ができ、流体制御手段８により内燃機関１の運転状況に対応する過給制御が任意にできる過給装置２である。
過給手段５の空気流量増幅器６は、流量増幅比が大きい順に、トランスベクタ、フロートランスベクタ、エジェクタ等が選択できる。
前記流量増幅比は設置方法によっても変化し、図４（ＴＴ）に示す内蔵型のトランスベクタのように、吸気通路であるケーシング６１８の吸気通路の略中心にトランスベクタ６１を設けることにより、駆動流と吸気流の接触面がリング状駆動流の内周面と外周面とになるので、接触面積が大きくなることにより空気流量増幅器６ｔの流量増幅比を大きくできる。
【００１７】
図１に示す過給装置２の駆動流が燃料でない場合は、流量増幅比に応じた内燃機関１（燃焼系統は図示せず）の過給ができ、内燃機関１は火花点火機関でも圧縮着火機関でもよい。
前記流体制御手段８で制御された駆動流は、過給手段５である空気流量増幅器６に供給され、前記ノズル（図示せず）から大きな接触面積で吸気流に流出することにより、高速の駆動流が発生するベルヌーイの定理による負圧により吸気を吸引し、この吸引した吸気と駆動流が衝突することにより吸気を加速すると同時に駆動流と吸気流が混合して空気流量増幅が行われる。
内燃機関１が高速機関の場合は、吸気の流速が駆動流の流出速度より大きくなると過給ができないので、ノズル（図示せず）からの駆動流流出部の吸気通路断面積を、前記過給手段の上流と下流の吸気流入通路および吸気流出通路より大きくして、吸気流速を小さくすることにより過給を行うことができる。（図４、６，１６参照）
図１に示す過給装置２の駆動流が燃料の場合は、過給と同時に予混合が行われ、過給手段５である空気流量増幅器６の流量増幅比の逆数が燃料濃度（体積濃度）となり、前記予混合された吸気の燃料濃度が爆発限界内の場合は点火プラグ（図示せず）により点火する予混合火花点火機関とする。
前記予混合機関の予混合燃料濃度は前記過給手段の流量増幅比により制御され、前記流量増幅比により理論空気量付近となる過給手段の場合は、巡航速度の一定回転数で運転する前記予混合火花点火機関に適する。
図２は、第１実施形態の変形例１の過給装置２ｈで、駆動流と同じ流体燃料を燃焼室に噴射する筒内燃料噴射装置１５を備えた過給装置２ｈの構成概念の説明図であり、水素のように燃料濃度の爆発限界領域が広い燃料の場合は過給手段５ｈにて爆発限界内の吸気による予混合火花点火機関とし、更に、容易にリーンの予混合吸気ができるので、点火プラグ１１ｈ付近に高圧燃料ポンプユニット１３で加圧された燃料をインジェクタ１２より噴射して成層燃焼を行うリーンバーンエンジンとすることができる。
更に、前記筒内燃料噴射装置をコモンレール方式の筒内燃料噴射装置に置き換え、予混合の燃料より発火点の低い軽油等を燃焼室に高圧噴射して予混合圧縮着火機関とすることができる。
図２は、過給装置２ｈを基本構成にした構成概念の説明図であるが、内燃機関１ｈが既存の筒内燃料噴射装置１５と流体供給手段９ｈで構成される既存の筒内噴射式内燃機関に後付け対応する場合は、流体制御手段８ｈ、過給手段５ｈ、過給センサ４４ｈを設け、これらの入出力情報等を電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）にて制御することにより予混合と応答性のよい過給ができる内燃機関にレトロフィットできる。
請求項２対応である実施形態２および変形例を図５〜９に示す。
【００１８】
本願発明の請求項２の過給装置は、第２実施形態（請求項２対応）である２段流量増幅ができる過給手段の構成概念の説明図（図５）に示すように、過給手段５ｂは、駆動流を１次空気流量増幅器６０１で１次流量増幅した駆動流を空気流量増幅器６ｂの駆動流とすることにより２段流量増幅を行うので、前記過給手段５ｂの流量増幅比は、１次空気流量増幅器６０１の流量増幅比と空気流量増幅器６ｂの流量増幅比の積となり、大きな流量増幅比の過給手段５ｂとなる。
図６は、第２実施形態の変形例１の過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）で、１次空気流量増幅器６０１ｋを１次フロートランスベクタ６２１ｋ（Ｆ）とし、２次流量増幅を行う空気流量増幅器６ｋをトランスベクタ６１ｋ（Ｔ）とする過給手段５ｋの２段流量増幅運転中の断面図で、流量増幅比は、１次フロートランスベクタ６２１ｋ（Ｆ）とトランスベクタ６１ｋ（Ｔ）の流量増幅比の積となる。
図６に示す前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）は、１次空気流量増幅器６０１ｋに吸気を供給する吸気副通路２８ｋに制御弁２８２ｋを設け、前記制御弁２８２ｋの開度調整により１次空気流量増幅器６０１ｋの流量増幅作用を制御（０〜１００％）することができるので、トランスベクタ６１ｋ（Ｔ）による１段流量増幅から前記２段流量増幅までの任意の流量増幅比に制御できる。
【００１９】
駆動流が燃料の場合は、燃料の種類により爆発限界の燃料濃度は異なり、駆動流が水素のように理論空気量が小さい（2.4（容積比））燃料による、過給圧が１barの過給を行う場合の試算による概要特性図（図７）に示すように、図４（上段）に示す前記過給手段５ｊであるトランスベクタ６２（Ｆ）で理論空気量、図６に示す２段流量増幅ができる前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）で爆発限界のリーン側の燃料濃度で過給を行うことができる。
駆動流がＣＮＧ（メタン（１００％）で試算）のように理論空気量が水素より多い（9.6（容積比））燃料では、過給圧が１barの過給を行う場合の試算による概要特性図（図８）に示すように、図４（下段）に示す内蔵型のトランスベクタである前記過給手段５ｔ（ＴＴ）で理論空気量、図６に示す前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）で爆発限界の全域の燃料濃度で過給を行うことができる。
駆動流がＬＰＧ（プロパン（１００％）で試算）のように理論空気量がＣＮＧより多い（24.3（容積比））燃料では、過給圧が１barの過給を行う場合の試算による概要特性図（図９）に示すように、図６に示す２段流量増幅ができる前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）で爆発限界のリッチ側の一部の燃料濃度で過給を行うことができるが、ＬＰＧの圧力（内圧）が温度により変化（０℃で約４bar、４０℃で約１３bar）し、常温で約７barであるので図９に示す前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）の２段流量増幅時の駆動流圧力（約２１bar）は得られず、前記爆発限界のリッチ側の一部の燃料濃度で、低い過給圧（約０.３bar程度）の過給しかできない問題点がある。
請求項３対応である実施形態３および変形例を図１０〜１３に示す。
【００２０】
本願発明の請求項３の過給装置は、前記流体内圧方式の駆動流に、更に、圧縮機方式、ＥＧＲ方式、あるいは前記駆動流と異なる流体の流体内圧方式の駆動流を併用することにより、駆動流の強化、駆動流が燃料と圧縮空気等の場合は燃料濃度（体積濃度）の低下、異種燃料の場合は、混合供給または選択した燃料の予混合による供給ができる。
図１０は第３実施形態の過給装置２ｃで、第１実施形態の過給装置２に併用する駆動流として内燃機関１ｃにより駆動される圧縮機４６を備えた圧縮空気供給手段４５を設けた過給装置２ｃの構成概念の説明図である。
駆動流を流体内圧方式と圧縮機方式とし、駆動流の燃料と圧縮空気を流体制御手段にて混合供給することにより燃料濃度を低下させることができるので、燃料がＬＰＧのように爆発限界の燃料濃度が低い場合の過給運転領域を拡大できる。
前記過給装置２ｃで１barの過給を行う場合の試算による概要特性図（図１３）に示すように、前記駆動流がＬＰＧと圧縮空気との混合比（容積比）が１：１の場合、過給手段が前述の２段流量増幅ができる図６に示す前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）であれば、２段流量増幅と１段流量増幅との間の任意の流量増幅比に制御弁２８２ｋで制御することにより燃料濃度が爆発限界内のリーン側からリッチ側までの過給運転ができ、リッチ側では予混合火花点火機関、リーン側では予混合火花点火機関あるいは前記筒内燃料噴射装置を併用してリーンバーンエンジンとすることができる。
図１０に示す前記圧縮機４６の容量（吐出能力）は、ＬＰＧと圧縮空気との混合比（容積比）が１：１の場合は、従来の圧縮機方式の圧縮機の容量（吐出量）の１／２でよい。
図１１に示すように、併用する駆動流方式をＥＧＲ方式とすることも、図１２に示すように異種燃料等の複数の流体内圧方式とすることもできる。
前記異種燃料の流体内圧方式の場合は、予混合による混合供給または選択した燃料の供給ができ、バイフューエルエンジン、前記筒内燃料噴射装置を併用してリーンバーンエンジンとすることができる。
図１２に示す異種流体の流体内圧方式の駆動流供給手段を設ける過給装置２ｅにおいて、各流体が燃料（ＬＰＧと水酸素ガス等）の場合、混合比を内燃機関の回転数、負荷等の運転状況に対応して制御することも、各燃料の残量に比例した混合割合で供給して両燃料を均等消費することもできる。
請求項４対応である実施形態４および変形例を図１４〜１６に示す。
【００２１】
本願発明の請求項４の過給装置は、前記空気流量増幅器のノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁を設けた過給手段を備えた過給装置である。
前記逆流流量増幅とは、内燃機関が高速運転から急激に減速する時などに吸気のサージング等により吸気の逆流が発生し、その逆流を空気流量増幅器の駆動流が流量増幅する現象で、駆動流が燃料の場合は大量の予混合吸気が逆流するので、この逆流を防止するために前記逆止弁を設ける。
図１４に示す第４実施形態の過給手段５ｕは、空気流量増幅器６ｕのノズル（図示せず）の上流である吸気流入通路２２ｕに吸気の逆流を防止する逆止弁５７を設けることにより、内燃機関の運転状況の急激な変化によるサージング等による吸気逆流発生時に、空気流量増幅器６ｕによる逆流流量増幅現象を防止する。
図１５に示す第４実施形態の変形例１の過給手段５ｇは、２段流量増幅ができる前記第２実施形態（図５）の各空気流量増幅器のノズルの上流に逆止弁を設けた場合の過給手段５ｇの構成概念の説明図で、各空気流量増幅器のノズルの上流である吸気流入通路２２ｇに逆止弁５７、吸気副通路２８ｇに逆止弁５８を設けることにより、吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する。
図１６に示す第４実施形態の変形例２の過給手段５ｍは、２段流量増幅ができる前記第２実施形態の変形例１（図６）の２段流量増幅を行う過給手段５ｋの空気流量増幅器である１次空気流量増幅器６０１ｋと空気流量増幅器６ｋのノズルの上流に逆止弁を設けた過給手段５ｍの２段流量増幅運転中の断面図である。
以上が実施形態（１〜４）の概要で、下記に詳細説明を図面番号（１〜１６）順に行う。
（第1実施形態（請求項１対応））
【００２２】
図１は、第１実施形態（請求項１対応）の内燃機関の過給装置の構成概念の説明図である。
駆動流により過給を行う過給手段５と、前記過給手段５と内燃機関１の燃焼室との間の吸気系統である吸気流出通路２３に過給の圧力等を測定する過給センサ４４と、を備えた内燃機関１の過給装置２であって、前記過給手段５は、内燃機関１の燃焼室に吸気を供給する吸気系統の通路途中である吸気流入通路２２と吸気流出通路２３の間に、吸気を加圧して燃焼室に送り込む空気流量増幅器６と、前記空気流量増幅器６に駆動流を供給する駆動流通路４１と、を備え、更に、流体供給手段９と、流体制御手段８と、で構成する流体内圧機構７を備え、前記流体供給手段９は、加圧貯蔵流体の貯蔵手段であるタンク９１と、緊急時の流体の供給停止手段である緊急遮断弁９３と、を有し、前記流体制御手段８は、前記流体供給手段９から流体内圧により流出する駆動流の流量を制御する制御手段である制御弁８２を介して前記駆動流通路４１に連通し、前記過給センサ４４等の入力情報を基にＥＣＵ（図示せず）の出力により前記流体内圧機構７を制御することにより、内燃機関１の運転状況に対応した過給運転を行うことを特徴とする内燃機関１の過給装置２である。
【００２３】
過給装置２の作用は、前記流体内圧機構７の構成要素である流体供給手段９の充填口９７から加圧充填される流体が逆止弁９６を通り、流体充填弁９８が開いている場合はタンク９１に充填されて流体が加圧貯蔵される。
前記タンク９１に加圧貯蔵される流体は、圧縮空気、燃料である水素、常温で比較的低い圧力（約７bar）で液化して体積が１／２５０になるＬＰＧ、あるいは高圧（約２００bar）で貯蔵するＣＮＧ等でもよい。
前記加圧貯蔵された流体は、内燃機関１の過給装置２の運転前に、取り出し弁９２を開き、運転開始により前記ＥＣＵの出力により緊急遮断弁９３が開弁し、流体の圧力エネルギにより流体通路８９を通って流体を流体制御手段８に供給する。
前記流体制御手段８に供給された前記流出流体である駆動流は、前記ＥＣＵの出力により制御弁８２の開度を調節して流量が調整されることにより駆動流の圧力が制御されて駆動流通路４１を通って過給手段５に供給される。
前記駆動流の圧力等の制御は、過給センサ４４、排気センサ３４、アクセルセンサ（図示せず）等により、内燃機関１の運転制御に必要な入力情報（流速、圧力、温度、酸素濃度、等）が前記ＥＣＵに入力され、前記入力情報を基に吸気の流量を通路断面積、流速、圧力の積に温度膨張の補正を行って吸気充填率を求める等の各種演算を行い、内燃機関１の運転状況を分析、判断、および予測し、運転状況に対応する前記ＥＣＵの出力により前記流体内圧機構７を制御することにより内燃機関１の過給装置２による過給運転を行う。
前記流体制御手段８から駆動流通路４１を通って供給された駆動流は、過給手段５である空気流量増幅器６に供給され、前記空気流量増幅器６のノズル（図示せず）から吸気流の下流方向に流出し、吸気を加速して流量増幅を行うことにより吸気の過給を行う。
【００２４】
前記内燃機関１は、火花点火機関であっても、圧縮着火機関であってもよく、前記駆動流が燃料で火花点火機関の場合は、前記吸気に駆動流である燃料を均一な予混合吸気とすることができる予混合内燃機関とすることができ、予混合の燃料濃度（Vol％）は過給手段５の流量増幅比の逆数となる。
更に、前記予混合吸気の燃料濃度がリーンの場合は、筒内燃料噴射装置（図示せず）により、加圧された燃料を燃焼室にインジェクタ（図示せず）にて筒内噴射して点火プラグ周辺に着火性のよい混合気層を形成することにより成層燃焼を行うリーンバーンエンジンとすることができ、インジェクタにて筒内噴射る燃料は駆動流と同じ燃料でも、ガソリン等の他の燃料でもよい。
前記駆動流が燃料で圧縮着火機関の場合は、予混合燃料を水素、ＬＰＧ等の発火点が高い燃料とする、あるいは予混合の燃料濃度を爆発限界の下限以下にするすることにより、前記筒内燃料噴射装置より高い圧力のコモンレール方式の筒内燃料噴射装置を設けて発火点の低い軽油等を燃焼室に噴射して燃焼を開始する予混合圧縮着火機関とすることができる。
（第１実施形態の変形例１）
【００２５】
図２は、第１実施形態の変形例１の過給装置で、駆動流と同じ流体燃料を燃焼室に噴射する筒内燃料噴射装置を備えた内燃機関の過給装置の構成例の説明図である。
内燃機関１ｈは、燃焼室に燃料噴射を行うインジェクタ１２を備えた筒内燃料噴射装置１５と、点火プラグ１１とを設けた火花点火機関である。
前記筒内燃料噴射装置１５は、流体供給手段９ｈから流体制御手段８ｈに駆動流である燃料を供給する流体通路８９ｈに連通する燃料通路９４を備え、前記燃料通路９４を通って供給される燃料を高圧ポンプユニット１３にて加圧してフュエルレール１４を通って前記インジェクタ１２より燃焼室に適時に適量の燃料を噴射する。
流体内圧機構７ｈを設けた過給装置２ｈは、前記第１実施形態の過給装置２（図１）の吸気流入通路２２ｈに吸気センサ２４、吸気流出通路２３ｈに充填率を高めるためのインタークーラ２５、流体制御手段８ｈの流体通路８９ｈの前記制御弁８２ｈの上流に減圧弁８３、下流に制御弁８１、および駆動流通路４１ｈに駆動流センサ４３を設けている。
前記制御弁８１は、吸気流出通路２３ｈに連通するパイロット導管５１からのパイロット圧により作動するシーケンス弁であり、過給圧が設定値以上になると閉弁して駆動流通路を閉鎖する安全装置でもあるが、内燃機関１ｈの運転方法によっては、前記制御弁８２ｈまたは制御弁８１のどちらか一方を省略することもできる。
【００２６】
過給装置２ｈの作用は、流体制御手段８ｈに設けた前記減圧弁８３により駆動流を減圧し、前記制御弁８２ｈの開度を調節して流量が調整されることにより駆動流の圧力が制御されて駆動流通路４１ｈを通って過給手段５ｈに供給される。
前記制御弁８２ｈの制御を前記吸気センサ２４と駆動流センサ４３の入力情報により安定させることを除けば、前記第１実施形態の過給装置２（図１）と作用は同じである。
前記減圧弁８３は、加圧貯蔵圧力からの減圧幅が大きい場合、減圧圧力の精度を向上させる場合等は、直列に複数の減圧弁を設けて多段減圧を行う。
前記筒内燃料噴射装置１５は、前記燃料通路９４を通って供給される燃料を高圧ポンプユニット１３にて加圧し、圧力リミッタ（図示せず）により圧力規制を行い蓄圧手段であるフュエルレール１４に供給し、ＥＣＵ（図示せず）の出力により制御されるインジェクタ１２より適時に適量の燃料を燃焼室に噴射する。
噴射する燃料は、前記ＥＣＵにて吸気充填率や予混合による燃料供給量等を考慮して噴射量を算出し、前記インジェクタ１２より燃焼室に噴射して点火プラグ１１の周辺に着火性のよい混合気層を形成することにより成層燃焼を行うリーンバーンエンジンとすることができる。
過給装置２ｈを停止して過給と予混合を行わず、前記筒内燃料噴射装置１５のみによる燃料供給による自然吸気火花点火機関とすることも、前記筒内燃料噴射装置１５を停止して過給を行う予混合火花点火機関とすることも、前記リーンバーンエンジンとすることも前記ＥＣＵの運転制御により切り替えることができる。
図２の前記筒内燃料噴射装置１５の燃料通路９４ｈを流体内圧機構７ｈに連通するのではなく、ガソリン等の異なる燃料系統（図示せず）に接続することによりバイフューエルエンジンとすることも、前記筒内燃料噴射装置１５を設けず、巡航速度で運転する予混合火花点火機関とすることも、前記筒内燃料噴射装置１５をコモンレール方式の筒内燃料噴射装置に置き換えることにより内燃機関１ｈを圧縮着火機関とし、過給装置２ｈの燃料よりも発火点の低い軽油等を燃焼室に高圧噴射して予混合圧縮着火機関とすることもできる。
前記予混合圧縮着火機関とすることにより、予混合による燃料と酸素の混合性の向上と、従来の圧縮着火機関と同様に着火遅れは発生するが、高圧噴射燃料の燃焼波等による膨張と火炎伝播により大きな燃焼速度が得られることにより高速回転できる予混合圧縮着火機関となるので、過給との相乗効果による出力の増大により圧縮着火機関のダウンサイジングができる。
前記予混合圧縮着火機関の予混合の燃料濃度を爆発限界の下限以下にすることにより、圧縮着火機関と燃料濃度が爆発限界内の前記予混合圧縮着火機関との中間の燃焼速度とすることができ、ディーゼルノックと燃料消費量を抑制できる予混合圧縮着火機関にできる。
（第１実施形態の変形例２）
【００２７】
図３は、第１実施形態の変形例２の過給装置で、流体燃料を燃焼室に噴射する筒内燃料噴射装置を備えた内燃機関の過給装置の制御システムの構成説明図である。
図３は、筒内燃料噴射装置の高圧燃料ポンプユニット等を図示省略してインジェクタ１２ｙのみを図示しており、内燃機関１ｙおよび過給装置２ｙは、前記第１実施形態の変形例１（図２）の内燃機関１ｈの過給装置２ｈと同じ構成であるので、前記内燃機関１ｙおよび過給装置２ｙの構成、作用等の説明は省略する。
内燃機関の過給装置の電子制御装置であるＥＣＵ１６は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭとＲＯＭからなる記憶素子、入力ポート、出力ポート、およびＤＣ電源で構成され、図３では前記入出力ポートの接続中継機器（コントローラ、アンプ、コンバータ等）は図示省略している。
前記入力ポートに、過給装置２ｙの吸気センサ２４ｙ、過給センサ４４ｙおよび駆動流センサ４３ｙ、内燃機関１ｙのカム角センサ７４、ノックセンサ７５、水温センサ７６、排気センサ３４ｙ、浄化前センサ７８、浄化後センサ７９、および運転装置であるアクセルセンサ１７、ブレーキセンサ１８等の入力情報を入力し、前記入力情報を基に各種演算等を行って内燃機関１ｙの運転状況を分析、判断して予測をし、出力ポートからの出力により、過給装置２ｙの制御弁８２ｙ、緊急遮断弁９３ｙ、内燃機関１ｙの点火プラグ１１ｙ、インジェクタ１２ｙ等のアクチェータ等の関連機器を制御する。
過給運転制御は、前記運転制御機器のアクセルセンサ１７、過給センサ４４ｙ等の入力情報より過給運転の必要性を含む内燃機関１ｙの運転状況を分析、判断、および予測し、制御弁８２ｙの開度等を出力ポートからの出力により制御して過給運転制御を行う。
燃料供給制御は、吸気センサ２４ｙ、駆動流センサ４３ｙ、および過給センサ４４ｙ等により、吸気の充填率と予混合による燃料供給量を予測し、負荷状況を含む内燃機関１ｙの運転状況を分析、判断して予測をし、前記インジェクタ１２ｙからの燃料の噴射量等を出力ポートからの出力により制御して燃料供給制御を行う。
内燃機関１ｙは、前記過給装置２ｙを停止して筒内燃料直噴型火花点火機関とすることも、流体内圧機構７ｙの予混合のみによる予混合火花点火機関とすることも、前記リーンバーンエンジンとすることも、ＥＣＵ１６の制御により運転の切り替え選択ができる。
その他の制御は、従来の内燃機関の制御と同様であるので、説明を省略する。
内燃機関１ｙは火花点火機関として説明したが、前記筒内燃料噴射装置をコモンレール方式の筒内燃料噴射装置に置き換え、燃料を予混合の燃料より発火点の低い軽油等とすることにより前記予混合圧縮着火機関とすることもできる。
（第1実施形態の変形例３および４）
【００２８】
図４は、第１実施形態の変形例３、４の過給手段の断面図で、上段（Ｆ）は、変形例３のフロートランスベクタ型、下段（ＴＴ）は、変形例４の内蔵型のトランスベクタである。
図４の上段（Ｆ）に示すフロートランスベクタ型の過給手段５ｊは、吸気流入通路２２ｊと吸気流出通路２３ｊの間に、ケーシング６２８の略中心にノズル管６２６の開口部を吸気流の下流方向に設け、前記ノズル管６２６の開口部にノズル本体６２５とノズルガイド６２４で構成するフロートランスベクタ６２を螺合し、前記ケーシング６２８の吸気通路の正味断面積（前記フロートランスベクタ６２等の断面積を除いた通路部の面積）を前記ケーシング６２８に連通する吸気流入通路２２ｊおよび吸気流出通路２３ｊの断面積より大きくする。
過給手段５ｊの作用は、前記ケーシング６２８の吸気通路に設けたフロートランスベクタ６２のノズル本体６２５とノズルガイド６２４のリング状隙間から吸気流に流出する駆動流が、ベルヌーイの定理による負圧により周囲の吸気を吸引し衝突することにより、吸気流を駆動流が加速し、過給が行われる。
前記フロートランスベクタ６２のリング状の駆動流は、従来のエジェクタの円柱状の駆動流と異なり同じ駆動流流量でも吸気との接触面積が大きく、大量の吸気を流量増幅することができるので従来のエジェクタより大きな流量増幅比が得られる。
駆動流である流出流体が燃料の場合は、燃料濃度を低くでき、吸気への混合が前述の広い接触面で行われるので均一な予混合気となる効果がある。
前記ケーシング６２８の吸気通路の正味断面積を前記ケーシング６２８に連通する吸気流入通路２２ｊ、吸気流出通路２３ｊの断面積より大きくすることにより、過給停止時の空気流量増幅器６ｊの通路抵抗の増大を防止して自然吸気運転時の支障とならないようにでき、更に前記正味断面積を大きくしてケーシング６２８をチャンバとすることにより吸気流を減速して駆動流と吸気流の速度差を確保することにより高速回転域の内燃機関の過給運転対応ができる。
【００２９】
図４の下段（ＴＴ）に示す過給手段５ｔは、吸気流入通路２２ｔと吸気流出通路２３ｔの間のケーシング６１８の略中心にブッシング４１９を介して駆動流通路４１ｔに支持されたトランスベクタ６１を設けた、内蔵型のトランスベクタである。
前記トランスベクタ６１は、ハウジング６１３とフランジ６１２の間の環状空間である環状チャンバ６１４に駆動流通路４１ｔが連通し、前記環状チャンバ６１４から吸気流の下流方向に駆動流を流出するリング状の隙間であるノズル６１５を有する。
前述の過給手段５ｊと同様に、前記ケーシング６１８の吸気通路の正味断面積を吸気流入通路２２ｔおよび吸気流出通路２３ｔの断面積より大きくする。
過給手段５ｔの作用は、駆動流通路４１ｔから供給される駆動流が前記環状チャンバ６１４に流入し、リング状のノズル６１５から吸気流の下流方向に流出して吸気を加速して流量増幅し、前記駆動流により加速した吸気流が吸気流出通路２３ｔに流出することにより、ベルヌーイの定理による負圧が発生し、トランスベクタ６１とケーシング６１８との間の環状空間の吸気が前記吸気流に吸引されて流量増幅することにより、リング状駆動流の内側と外側の両面の境界接触面で流量増幅が行われるので、前記（Ｆ）に示すフロートランスベクタ６２より大きい流量増幅比となる。
駆動流である流出流体が燃料の場合は、燃料濃度を低くでき、吸気への混合が前述の広い接触面で行われ、駆動流が下流の吸気流出通路２３ｔの内壁に直接接触しないので混合が促進され均一な予混合気となる効果がある。
前記ケーシング６１８の吸気通路の正味断面積を前記ケーシング６１８に連通する吸気流入通路２２ｔ、吸気流出通路２３ｔの断面積より大きくすることにより、過給停止時の空気流量増幅器６ｔの通路抵抗の増大を防止して自然吸気運転時の支障とならないようにでき、更に前記正味断面積を大きくしてケーシング６１８をチャンバとすることにより吸気流を減速して駆動流と吸気流の速度差を確保することにより高速回転域の内燃機関の過給運転対応ができる。
（第２実施形態（請求項２対応））
【００３０】
図５は、第２実施形態（請求項２対応）の２段流量増幅ができる過給手段の構成概念の説明図である。
図５は、前記過給手段５ｂの駆動流通路途中である駆動流通路４１ｂと駆動流通路４１１の間に１次空気流量増幅器６０１を備え、大気圧の吸気系統である吸気流入通路２２ｂと前記１次空気流量増幅器６０１の流入口とに連通する吸気副通路２８を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給装置である。
【００３１】
前記過給手段５ｂの作用は、吸気副通路２８と駆動流通路４１１の間に設けた１次空気流量増幅器６０１のノズル（図示せず）より、駆動流通路４１ｂから供給される駆動流を流出し、吸気副通路２８から供給される吸気を流量増幅して駆動流通路４１１に流出して１次流量増幅を行う。
吸気流入通路２２ｂと吸気流出通路２３ｂの間に設けた空気流量増幅器６ｂのノズル（図示せず）から駆動流通路４１１から供給される吸気を１次流量増幅した前記駆動流を流出し、吸気流入通路２２ｂから吸気流出通路２３ｂに流れる吸気を流量増幅して２次流量増幅を行うことにより２段流量増幅を行う。
従って、過給手段５ｂの流量増幅比は、前記１次空気流量増幅器６０１の流量増幅比と前記空気流量増幅器６ｂの空気流量増幅比の積となり大きな流量増幅比となり、前記燃料濃度を低下させることができる。
１次空気流量増幅器６０１と空気流量増幅器６ｂは、流量増幅比が大きい順に、トランスベクタ、フロートランスベクタ、エジェクタ等を任意に選ぶことができるが、空気流量増幅器の駆動流としての圧力が必要であるので、１次空気流量増幅器６０１は流量増幅が小さい空気流量増幅器であるフロートランスベクタ、エジェクタ等がよい。
（第２実施形態の変形例１）
【００３２】
図６は、第２実施形態の変形例１の過給手段の２段流量増幅運転中の断面図である。
図６は、前記過給手段５ｋの駆動流通路途中である駆動流通路４１ｋと駆動流通路４１１ｋの間に１次空気流量増幅器６０１ｋである１次フロートランスベクタ６２１ｋを備え、大気圧の吸気系統である吸気流入通路２２ｋと前記１次空気流量増幅器６０１ｋである１次フロートランスベクタ６２１ｋの流入口とに連通する吸気副通路２８ｋを設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給装置の過給手段５ｋの２段流量増幅運転中の断面図である。
前記過給手段５ｋの構成は、吸気副通路２８ｋに設けた制御弁２８２ｋ以外ば、第２実施形態の構成概念の説明図（図５）と同じである。
前記制御弁２８２ｋはバタフライバルブで、ＥＣＵの出力により制御されたアクチェータ（図示せず）により弁体（ディスク）を回転して弁の開度制御を行い、吸気副通路２８ｋの流路面積を調整して流入する吸気の流量を制御することにより、１次フロートランスベクタ６２１の流量増幅比を制御することができる。
前記１次フロートランスベクタ６２１ｋと前記トランスベクタ６１ｋは、前記第１実施形態の変形例３である図４の上図（Ｆ）のフロートランスベクタ６２、および前記第１実施形態の変形例４の図４の下図（ＴＴ）の内蔵型であるトランスベクタ６１と流量増幅の原理は同じであるが、前記トランスベクタ６１ｋは駆動流を流出するノズル６１５ｋの吸気通路内径は、吸気流入通路２２ｋおよび吸気流出通路２３ｋより大きくしている。
【００３３】
過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）の作用は、１次空気流量増幅器６０１ｋである１次フロートランスベクタ６２１ｋ（Ｆ）で流量増幅した吸気副通路２８からの吸気を、前記トランスベクタ６１ｋ（Ｔ）の駆動流として供給して２段流量増幅を行うので、前記１次フロートランスベクタ６２１ｋ（Ｆ）の流量増幅を、吸気副通路２８ｋに設けた前記制御弁２８２ｋで流量制御（０〜１００％）することにより、１段流量増幅から２段流量増幅への流量増幅作用を切り替えることができる。
過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）の流量増幅比は、前記制御弁２８２ｋを開弁して２段流量増幅を行う場合は前記１次フロートランスベクタ６２１ｋ（Ｆ）の流量増幅比と前記トランスベクタ６１ｋ（Ｔ）の流量増幅比の積となり、前記制御弁２８２ｋを閉弁して１段流量増幅を行う場合は前記トランスベクタ６１ｋ（Ｔ）の流量増幅比となり、前記制御弁２８２ｋを開弁と閉弁の中間の任意の流路面積に調整することにより過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）の流量増幅比を前記２段流量増幅と１段流量増幅との間の任意の流量増幅比に制御することができる。
従って、駆動流が燃料の場合は、流量増幅比の逆数である燃料濃度を１段流量増幅の燃料濃度と、２段流量増幅の低い燃料濃度とに切り替えることができ、前記制御弁２８２ｋにより燃料濃度を前記２段流量増幅と１段流量増幅との間の任意の燃料濃度に制御することにより、内燃機関の運転状況に対応する任意の予混合燃料濃度に制御できる。
前記２段流量増幅による低い燃料濃度に切り替えることは、後述する爆発限界等の燃焼特性による制約解消に効果がある。
（第２実施形態の変形例２）
【００３４】
図７は、第２実施形態の変形例２の過給装置で、駆動流が水素の場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
図７は前記過給装置の駆動流が水素の場合の前記過給手段による過給の概要特性図で、縦軸は流量増幅比（倍）、横軸は過給圧（bar）である。
図７は前記過給手段の駆動流が水素（１００％で試算）であるので、水素の理論空気量２.４、および爆発限界（上限７５％、下限４％）を、流量増幅比から逆算して図示している
図７に示す概要特性図は、過給圧が１barの過給を前記過給手段にて行う場合の試算値で、各過給手段の流量増幅比は説明のための目安値であり、実際の値は各過給手段の個々の条件（構造、形状、設置方法等）により異なる。
過給圧が１bar以下で爆発限界内の矩形（ハッチング）領域は、火花点火機関の予混合機関として過給運転できる領域と仮設定し、前記領域は前記理論空気量を境界として予混合吸気の燃料濃度のリーン側（上部）とリッチ側（下部）に分かれる。
図７に示すように、前記第２実施形態の変形例１（図６）の過給手段５ｋの前記制御弁２８２ｋの開弁（全開）による１次フロートランスベクタ６２１ｋ（Ｆ）とトランスベクタ６１ｋ（Ｔ）による２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”と、前記制御弁２８２ｋの閉弁によるトランスベクタ６１ｋ（Ｔ）による１段流量増幅時の“Ｔ”、および前記制御弁２８２ｋの開弁と閉弁の中間の開度制御による前記１段流量増幅の“Ｔ”と前記２段流量増幅の“Ｆ＆Ｔ”の中間の流量増幅（比）ができる。
図７には、参考として流量増幅比の小さい順に、エジェクタの“Ｅ”、フロートランスベクタ型である過給手段５ｊ（第１実施形態の変形例３（図４の上図））の “Ｆ”、内蔵型のトランスベクタである過給手段５ｔ（第１実施形態の変形例４（図４の下図））の“ＴＴ”を図示している。
各過給手段から右下に伸びる補助線は、前記過給手段にて行う流量増幅比と過給圧の積を一定とした試算による目安値であり、前記補助線とＸ軸との交点の値（過給圧力（bar））が、前記過給手段による過給圧が１barの過給を行う場合に必要な駆動流圧力となる。
【００３５】
前記過給手段５ｋで、前述のように過給圧が１barの過給を行うと、２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”の駆動流の圧力（約２１bar）と、１段流量増幅時の“Ｔ”の駆動流の圧力（約６bar）が異なり、駆動流の圧力の制御が必要であることが分かる。
この駆動流の圧力の制御は、過給装置が前記過給装置２（図１）の場合は、過給センサ４４による過給圧の入力情報をＥＣＵ（図示せず）に入力し、前記ＥＣＵの出力により前記流体制御手段８の制御弁８２の開度を調整することにより前記駆動流の圧力が制御される。
この駆動流の圧力の制御比率に応じて、前記補助線がＸ軸方向に移動し、前記過給手段５ｋの制御弁２８２ｋにより１段流量増幅と２段流量増幅の間の任意の流量増幅比に調整することにより図７のＹ軸方向に移動できるので、前記調整範囲の任意の過給圧で任意の燃料濃度の予混合ができる。
従って、制御弁２８２ｋ（図６）により流量増幅比の調整を小さく（約６（倍））し、制御弁８２（図１）により過給圧を高く（約２１（bar））調整することにより、過給圧が約４barとなり、制御の誤動作により内燃機関の許容範囲を超える過給圧となるのを防止する必要がある場合は、安全装置となる前記制御弁８１（図２）を設けるのが望ましい。
また、前記過給手段の駆動流の圧力が過給圧に比例するので、過給圧が０.５barの過給を行う場合は前記駆動流圧力の１/２の圧力に、過給圧が２barの過給を行う場合は前記駆動流圧力の２倍の圧力となる。
図７は前記過給手段の駆動流が水素（１００％）であるので、水素の理論空気量２.４、および爆発限界（上限７５％、下限４％）を、流量増幅比から逆算して図示している。
本検討では過給圧が１bar以下で前記爆発限界内の矩形（ハッチング）領域を、火花点火機関の予混合機関として過給運転できる領域とし、前記理論空気量を境界として予混合吸気の燃料濃度のリーン側（上部）とリッチ側（下部）に分かれる。
前記矩形（ハッチング）領域の過給圧規制値（１bar）は、概要特性の説明のための仮の規制値であり、個々の内燃機関の過給圧の規制値は、圧縮比等により個々に異なる。
図７から分かるように、第２実施形態の変形例１（図６）の過給手段５ｋは、２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”から１段流量増幅時の“Ｔ”までリーン側の予混合となるので、リーン側の予混合機関、あるいは筒内燃料噴射装置を併用することにより点火装置付近に着火性のよい混合気層を形成して、成層燃焼によるリーンバーンエンジンとすることができる。
【００３６】
前記過給手段５ｔの“ＴＴ”も、前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）と同様のリーン側の予混合となる。
前記過給手段５ｊの“Ｆ”は、理論空気量付近の燃料濃度であるので、船舶等の巡航速度で運転する予混合機関等に適している。
前記エジェクタの“Ｅ”は、リッチの予混合による過給運転となるので、負荷の大きい巡航速度で運転する予混合機関等に適している。
以上、火花点火機関についての概要特性を検証したが、本願発明の前記過給装置は圧縮着火機関にも利用できるので、圧縮着火機関の場合は、前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）等のリーンの予混合制御と、インジェクタ（図示せず）より燃焼室中央付近に予混合の燃料より発火点の低い軽油等を燃焼室に高圧噴射することにより予混合圧縮着火機関とすることができる。
図７は駆動流が水素の場合の概要特性図の説明であり、後述する駆動流が水素と異なる燃料の概要特性図（図８、図９、図１３）も作図方法は同じであるので各図の説明では、前記作図方法等の説明は省略する。
（第２実施形態の変形例３）
【００３７】
図８は、第２実施形態の変形例３の過給装置で、駆動流がＣＮＧ（圧縮天然ガス）の場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
図８は前記過給手段の駆動流がＣＮＧ（メタン（１００％）で試算）であるので、ＣＮＧの理論空気量９.６、および爆発限界（上限１５％、下限５.５％）を、流量増幅比から逆算して図示している。
図８から分かるように、第２実施形態の変形例１（図６）の過給手段５ｋは、２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”から１段流量増幅時の“Ｔ”の過給運転領域にて、ＣＮＧの爆発限界全域の対応ができるので予混合機関として運転ができ、更に予混合のリーン側制御と筒内燃料噴射装置を併用することにより点火装置付近に着火性のよい混合気層を形成して、成層燃焼によるリーンバーンエンジンとすることもできる。
前記過給手段５ｋで、前述のように過給圧が１barの過給を行うと、２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”の駆動流の圧力（約２１bar）と、１段流量増幅時の“Ｔ”の駆動流の圧力（約６bar）が異なり、駆動流圧力の制御が必要である。
この制御は、例えば過給装置が前記過給装置２（図１）の場合は、過給センサ４４による過給圧の入力情報をＥＣＵ（図示せず）に入力し、前記ＥＣＵの出力により前記流体制御手段８の制御弁８２の開度を制御することにより前記駆動流の流量調整により駆動流圧力が制御される。
また、前記過給手段の駆動流の圧力が過給圧に比例するので、過給圧が０.５barの過給を行う場合は前記駆動流圧力の１/２の圧力に、過給圧が２barの過給を行う場合は前記駆動流圧力の２倍の圧力となる。
【００３８】
前記過給手段５ｔの“ＴＴ”は、理論空気量付近のリッチ側の燃料濃度であるので、負荷の大きい巡航速度で運転する予混合機関等に適している。
前記エジェクタの“Ｅ”、あるいは前記過給手段５ｊの “Ｆ”は、燃料濃度がＣＮＧの爆発限界から（リッチ側に）外れているので内燃機関の過給には不適である。
以上、火花点火機関についての概要特性を検証したが、本願発明の前記過給装置は圧縮着火機関にも利用できるので、圧縮着火機関の場合は、前記過給手段５ｋ（Ｆ＆Ｔ）等のリーン側あるいは爆発限界の下限以下の予混合燃料濃度の制御と、インジェクタ（図示せず）より燃焼室中央付近に予混合の燃料より発火点の低い軽油等を燃焼室に高圧噴射することにより予混合圧縮着火機関とすることができる。
（第２実施形態の変形例４）
【００３９】
図９は、第２実施形態の変形例４の過給装置で、駆動流がＬＰＧ（液化石油ガス）の場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
図９は前記過給手段の駆動流がＬＰＧ（プロパン（１００％）で試算）であるので、ＬＰＧの理論空気量２４.３、および爆発限界（上限９.５％、下限２.２％）を、流量増幅比から逆算して図示している。
図９から分かるように、前記第２実施形態の変形例１（図６）の過給手段５ｋは、２段流量増幅と１段流量増幅との中間領域から２段流量増幅の“Ｆ＆Ｔ”までが、ＬＰＧの燃料濃度のリッチ側の爆発限界であるので負荷の大きい巡航速度で運転する予混合機関等に適するが、燃料濃度のリーン側の爆発限界にはできないので、前記リーンバーンエンジンとすることはできない。
前記過給手段５ｋで、前述のように過給圧が１barの過給を行うと、２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”の駆動流の圧力（約２１bar）と、１段流量増幅時の“Ｔ”の駆動流の圧力（約６bar）が異なり、駆動流圧力の制御が必要である。
前記過給手段５ｋの２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”の駆動流の圧力（約２１bar）は、ＬＰＧが温度により内圧が変化し、常温で約７bar、４０℃で約１３barと流体内圧式の駆動流圧力が不足するので、後述するベーパライザ（蒸発器）にて駆動流を加熱して駆動流圧力をある程度は昇圧することができる。
【００４０】
この駆動流の制御は、例えば過給装置が前記過給装置２（図１）の場合は、過給センサ４４による過給圧の入力情報をＥＣＵ（図示せず）に入力し、前記ＥＣＵの出力により前記流体制御手段８の制御弁８２の開度を制御することにより前記駆動流の圧力が制御されるが、前記駆動流圧力が不足する問題点は解消できない。
前記過給手段の駆動流の圧力が過給圧に比例するので、過給圧が０.５barの過給を行う場合は前記駆動流圧力の１/２の圧力に、過給圧が２barの過給を行う場合は前記駆動流圧力の２倍の圧力となる。
駆動流の圧力が６barの内圧の場合は、図９に示すように“Ｔ”から左上に前記補助線を延長した“（Ｆ＆Ｔ）”となり、２段流量増幅時の過給圧は１barではなく、約０.３barとなり、２段流量増幅時の過給圧を駆動流の圧力により制御できる。
図９に示すように、前記過給手段５ｔの “ＴＴ”、および、更に流量増幅比が小さい前記エジェクタの“Ｅ”、あるいは前記過給手段５ｊの “Ｆ”は、ＬＰＧの爆発限界から燃料濃度が外れているので内燃機関の過給には不適である。
（第３実施形態（請求項３対応））
【００４１】
図１０は、第３実施形態（請求項３対応）の過給装置で、第２の流体通路を介して駆動流を供給する圧縮空気供給手段を設けた過給装置の構成例の説明図である。
前記流体制御手段８ｃにおいて、連通する駆動流通路４１ｃと流体通路８９ｃに、更に前記駆動流通路４１ｃに連通する第２の流体通路８９ｃ２を設け、前記第２の流体通路８９ｃ２は通路途中にＥＣＵ（図示せず）の出力により流量を制御する第２の制御手段である制御弁８２ｃ２を備え、前記流体制御手段８ｃに前記第２の流体通路８９ｃ２を介して駆動流を供給する圧縮空気供給手段４５を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関１ｃの過給装置２ｃである。
前記圧縮空気供給手段４５の圧縮機４６は、前記ＥＣＵの出力により制御されたクラッチ４６５を介して内燃機関１ｃの回転力により駆動し、前記圧縮機４６で発生する圧縮空気の圧力が設定値以上になるのを防止するリリーフ弁４７を前記圧縮機４６と並列に設けている。
前記圧縮機４６の容量（吐出量）は、内燃機関１ｃの吸気量に過給時の絶対圧を乗じて過給手段５ｃの流量増幅比で除した容量に、圧縮空気の駆動流に対する占有率を乗じた容量となる。
流体供給手段９ｃは、タンク９１ｃに加圧貯蔵流体としてＬＰＧを貯蔵し、運転時は緊急遮断弁９３ｃを前記ＥＣＵの出力により開弁して液化したＬＰＧを、前記流体制御手段８ｃと筒内燃料噴射装置１５ｃに供給する。
前記流体制御手段８ｃにおいて、流体通路８９ｃには上流より制御弁８２ｃ、ベーパライザ８８、流体センサ８４ｃ、および逆流防止の逆止弁８６ｃを設け、下流端はベンチュリ８７のベンチュリ部に連通し、第２の流体通路８９ｃ２には上流より制御弁８２ｃ２、冷却器８５ｃ、流体センサ８４ｃ２、および逆流防止の逆止弁８６ｃ２を設け、下流端は前記ベンチュリ８７を設けた駆動流通路４１ｃに連通する。
【００４２】
過給装置２ｃの作用は、前記流体制御手段８ｃに供給される前記流体供給手段９ｃから供給される液化したＬＰＧを、制御弁８２ｃにより流量を制御し、ベーパライザ８８によりＬＰＧを加熱して気化し、駆動流通路４１ｃに設けたベンチュリ８７に供給する。
他方の駆動流である圧縮空気供給手段４５は、前記圧縮機４６で発生する圧縮空気を、前記流体通路８９２ｃを介して前記流体制御手段８ｃに供給し、制御弁８２ｃ２により流量を制御し、冷却器８５ｃで断熱圧縮された圧縮空気を冷却し、前記駆動流通路４１ｃに供給する。
供給された前記駆動流である圧縮空気は、ベンチュリ８７を通って過給手段５ｃに供給され、圧縮空気が前記ベンチュリ８７を通過するときに、ベンチュリ効果により前記流体通路８９ｃから供給される前記流体内圧方式からのＬＰＧを吸引し、前記圧縮機方式の圧縮空気と任意の混合比で混合した駆動流を過給手段５ｃに供給する。
前記ＬＰＧと圧縮空気の混合比は、制御弁８２ｃと制御弁８２ｃ２を制御することにより、任意の混合比と駆動流流量に調整できる。
前記駆動流の流量により制御される駆動流圧力により過給圧を、過給手段５ｃの流量増幅比と前記任意の混合比で混合される駆動流の燃料濃度により予混合吸気の燃料濃度を制御する。
前記流体制御手段８ｃから供給された駆動流が過給手段５ｃの空気流量増幅器６ｃにより吸気流を駆動流で加速することにより過給と同時に予混合を行い、過給センサ４４ｃ、駆動流センサ４３ｃ、および流体センサ（８４ｃ、８４ｃ２）等の入力情報をＥＣＵ（図示せず）に入力し、前記ＥＣＵの出力により制御弁（８２ｃ、８２ｃ２）、クラッチ４６５等を制御することにより、過給圧、予混合の燃料濃度を制御する。
内燃機関１ｃは運転制御により、前記過給装置２ｃによる過給と予混合による予混合火花点火機関とする、燃料濃度をリーンにして筒内燃料噴射装置１５ｃのインジェクタ１２ｃからの燃料噴射により点火プラグ１１ｃ周辺に着火性のよい混合気層を形成して成層燃焼とするリーンバーンエンジンとする、あるいは前記過給装置２ｃを停止して前記筒内燃料噴射装置１５ｃのインジェクタ１２ｃのみによる燃料供給による自然吸気火花点火機関とすることも運転状況に対応して選択することができる。
図１０のタンク９１ｃに加圧貯蔵流体としてＬＰＧを貯蔵する場合について説明したが、高圧で加圧貯蔵するＬＮＧ等の燃料の場合は、前記ベンチュリ８７を省略し、ベーパライザ８８の替わりに減圧弁を設け、更に、前記筒内燃料噴射装置１５ｃをコモンレール方式の筒内燃料噴射装置に置き換え、供給する燃料を前記流体供給手段９ｃからの燃料より発火点の低い軽油等とすることにより、予混合圧縮着火機関とすることができる。
（第３実施形態の変形例１）
【００４３】
図１１は、第３実施形態の変形例１の過給装置で、第２の流体通路を介して駆動流を供給するＥＧＲガス供給手段を設けた過給装置の構成例の説明図である。
前記流体制御手段８ｄにおいて、連通する駆動流通路４１ｄと流体通路８９ｄに、更に前記駆動流通路４１ｄおよび流体通路８９ｄに連通する第２の流体通路８９ｄ２を設け、前記第２の流体通路８９ｄ２は通路途中にＥＣＵ（図示せず）の出力により流量を制御する第２の制御手段である制御弁８２ｄ２を備え、前記流体制御手段８ｄに前記第２の流体通路８９ｄ２を介して駆動流を供給するＥＧＲガス供給手段３５を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関１ｄの過給装置２ｄである。
流体制御手段８ｄにおいて、一方の前記流体供給手段９ｄから供給される駆動流の通路である流体通路８９ｄの最上流には減圧弁８３ｄを設け、駆動流内圧が高圧の場合や減圧精度を向上させる場合等は複数の減圧弁を直列に設け多段減圧を行い、流体の内圧が高くないＬＰＧの場合は前記減圧弁８３ｄを設ける必要はない。
他方の前記ＥＧＲガス供給手段３５の前記排気還流通路３７から供給される駆動流の通路である流体通路８９ｄ２の最上流には冷却器８５を設ける。
前記ＥＧＲガス供給手段３５は、排気還流通路３７の途中にフィルタ３６と、前記フィルタ３６と排気通路３１ｄに連通するドレン通路３６５とを設ける。
各々の流体通路（８９ｄ、８９ｄ２）の途中には流体センサ（８４ｄ、８４ｄ２）、下流には逆流を防止する逆止弁（８６ｄ、８６ｄ２）を設ける。
【００４４】
過給装置２ｄの作用は、流体供給手段９ｄから供給される駆動流を、前記減圧弁８３ｄにて駆動流制御に適する圧力に減圧し、制御弁８２ｄにより流量を制御して逆止弁８６ｄを通って駆動流通路４１ｄに供給し、他方の駆動流である排気還流通路３７から供給されるＥＧＲガスを前記フィルタ３６により遠心分離等により異物等を分離して濾過し、前記冷却器８５にて駆動流に適する温度に冷却し、制御弁８２ｄ２により流量を制御して逆止弁８６ｄ２を通って駆動流通路４１ｄに供給する。
内燃機関１ｄは、コモンレール方式（図示せず）の筒内燃料噴射装置のインジェクタ７２より発火点の低い軽油等を燃焼室に噴射する圧縮着火機関で、過給装置２ｄにより過給と同時に予混合と外部ＥＧＲを行う予混合圧縮着火機関である。
爆発限界の濃度の予混合吸気に、前記インジェクタ７２より噴射する軽油等の発火点の低い燃料により圧縮着火させるので、着火後の燃焼速度が速く従来の圧縮着火機関より高速回転ができる。
流体供給手段９ｄから供給する流体は、軽油より発火点の高い水素、ＣＮＧ、あるいはＬＰＧ等とし、流体制御手段８ｄの逆止弁（８６ｄ、８６ｄ２）の作用および、過給センサ４４ｄ、駆動流センサ４３ｄ、および流体センサ（８４ｄ、８４ｄ２）等の情報をＥＣＵ（図示せず）に入力し、前記ＥＣＵの出力により制御弁（８２ｄ、８２ｄ２）等を制御することにより、過給圧、予混合の燃料濃度、およびＥＧＲ還流量を制御する。
図１１の内燃機関１ｄが圧縮着火機関である場合の過給装置２ｄを説明したが、前述の第３実施形態の内燃機関１ｃ（図１０）と同様に点火プラグ１１ｃと筒内燃料噴射装置１５ｃを備えた火花点火機関に置き換えた場合は、運転制御により、予混合による予混合火花点火機関とする、成層燃焼によるリーンバーンエンジンとする、あるいは過給装置２ｄを停止して過給、予混合、およびＥＧＲを行わず、前記筒内燃料噴射装置のみによる燃料供給による自然吸気火花点火機関とすることが運転状況に対応して選択することができる。
（第３実施形態の変形例２）
【００４５】
図１２は、第３実施形態の変形例２の過給装置で、第２の流体通路を介して駆動流を供給する第２の流体供給手段を設けた過給装置の構成例の説明図である。
前記流体制御手段８ｅにおいて、連通する駆動流通路４１ｅと流体通路８９ｅに、更に前記駆動流通路４１ｅおよび流体通路８９ｅに連通する第２の流体通路８９ｅ２を設け、前記第２の流体通路８９ｅ２は通路途中にＥＣＵ（図示せず）の出力により流量を制御する第２の制御手段である制御弁８２ｅ２を備え、前記流体制御手段８ｅに前記第２の流体通路８９ｅ２を介して駆動流を供給する第２の流体供給手段９ｅ２を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関１ｅの過給装置２ｅである。
内燃機関１ｅは、点火プラグ１１ｅと筒内燃料噴射装置１５ｅのインジェクタ１２ｅを備えた火花点火機関で、過給装置２ｅの流体供給手段９ｅには空気、水素、あるいは水酸素等が、第２の流体供給手段９ｅ２のタンク９１ｅ２にはＬＰＧが、それぞれのタンク（９１ｅ、９１ｅ２）に加圧貯蔵されており、前記タンク９１ｅ２のＬＰＧは、燃料通路９４ｅを通って前記筒内燃料噴射装置１５ｅにも供給される。
【００４６】
過給装置２ｅの作用は、流体供給手段９ｅから供給される前記流体と、第２の流体供給手段９ｅ２から供給される流体であるＬＰＧは、流体制御手段８ｅにて各々の流量を制御弁（８２ｅ、８２ｅ２）により制御され、駆動流として過給手段５ｅに供給され、空気流量増幅器６ｅにより吸気を駆動流で加速することにより過給と同時に予混合を行い、過給センサ４４ｅ、駆動流センサ４３ｅ、および流体センサ（８４ｅ、８４ｅ２）等の入力情報をＥＣＵ（図示せず）に入力し、前記ＥＣＵの出力あるいはパイロット圧により前記制御弁（８２ｅ、８２ｅ２）等を制御することにより、過給圧と予混合の燃料濃度等を制御する。
流体供給手段９ｅから供給される前記流体が圧縮空気の場合は、第２の流体供給手段９ｅ２から供給されるＬＰＧとの供給比率を前記制御弁（８２ｅ、８２ｅ２）で制御することにより、過給された予混合吸気のＬＰＧの燃料濃度を低下することができる。
流体供給手段９ｅから供給される前記流体が水−酸素ガスである前記オオマサガスの場合は、内燃機関１ｅが高負荷時にはＬＰＧの混合比率上げ、通常時は混合比を１：１（容積比）とする等の運転条件によりＬＰＧとオオマサガスの混合比を調整する、両方の燃料の残量に比例した混合比で燃料供給する、あるいは経済的に有利な方の燃料を優先的に供給する等の燃料供給方法を選択できるバイフューエルエンジンである。
更に両方の燃料と異なる異種燃料の第３の流体供給手段を設けることにより、マルチフューエルエンジンとすることもできる。
（第３実施形態の変形例３）
【００４７】
図１３は、第３実施形態の変形例３の過給装置で、前記第３実施形態（図１０）の過給装置２ｃにおいて駆動流をＬＰＧとし、圧縮空気を１：１の容積比で混合供給する場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性図である。
図１３は、ＬＰＧと圧縮空気の駆動流にて過給圧が１barの過給を行う場合の各過給手段の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性である。
前述の図９の前記特性図にて、駆動流がＬＰＧ（プロパン（１００％）で試算）の場合の各過給手段にて過給圧が１barの過給を行う場合の試算による流量増幅比と過給圧の概要特性を説明したが、図１３は、駆動流の構成がＬＰＧ（プロパン）５０％、空気５０％であるので、縦軸の流量増幅比から逆算する燃料濃度（右目盛り）は、図９の燃料濃度の１／２（５０％）の値となる。
図１３から分かるように、過給手段が前記第２実施形態の変形例１（図６）の過給手段５ｋの場合は、前記制御弁２８２ｋを制御することにより１段流量増幅の“Ｔ”と２段流量増幅の“Ｆ＆Ｔ”によりＬＰＧの爆発限界のほぼ全域を制御できるので予混合内燃機関、あるいは前記リーンバーンエンジンとすることもできる。
前記過給手段５ｔ（図４の下図）の“ＴＴ”は、爆発限界のリッチ側の予混合による過給運転となるので、負荷の大きい巡航速度で運転する予混合機関等に適している。
前記過給手段５ｋで、前述のように過給圧が１barの過給を行うと、２段流量増幅時の“Ｆ＆Ｔ”の駆動流の圧力（約２１bar）と、１段流量増幅時の“Ｔ”の駆動流の圧力（約６bar）が異なり、駆動流圧力の制御が必要である。
駆動流の圧力が６barの内圧の場合は、図１３に示すように“Ｔ”から左上に前記補助線を延長した“（Ｆ＆Ｔ）”となり、２段流量増幅時の過給圧は１barではなく、約０.３barとなり、過給圧は駆動流の圧力により制御できる。
ＬＰＧの内圧が常温で約７bar、４０℃で約１３barと温度により変化し、前記過給手段５ｋの２段流量増幅時“Ｆ＆Ｔ”の駆動流の圧力（約２１bar）には、駆動流圧力として不足するので、前記第３実施形態（図１０）のベーパライザ８８にて加熱して駆動流圧力を上昇させ、圧縮空気が前記ベンチュリ８７を通過するのでベンチュリ効果によりＬＰＧを負圧吸引し、駆動流として前記圧縮空気に混合することができる。
前記エジェクタの“Ｅ”、あるいは前記過給手段５ｊの “Ｆ”は、ＬＰＧの爆発限界から燃料濃度が（リッチ側に）外れているが、駆動流であるＬＰＧと圧縮空気の混合比を１：１（容積比）ではなく、混合比をリーン側に調整することにより爆発限界に近づけることができる。
（第４実施形態（請求項４対応））
【００４８】
図１４は、第４実施形態（請求項４対応）の過給装置の過給手段で、空気流量増幅器のノズルの上流に逆止弁を設けた場合の過給手段の構成概念の説明図である。
前記過給手段５ｕの空気流量増幅器６ｕのノズル（図示せず）の上流である吸気流入通路２２ｕの通路途中に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁５７を設けたことを特徴とする、請求項１または３に記載の内燃機関の過給装置である。
過給手段５ｕの作用は、逆止弁５７により、内燃機関の運転状況の急激な変化によるサージング等による吸気の逆流発生時に、空気流量増幅器６ｕのノズル上流の吸気通路２２ｕを遮断して空気流量増幅器６ｕによる逆流流量増幅現象の発生を防止し、逆止弁５７の下流の圧力が上流より低くなると逆止弁５７を開弁して吸気を前記吸気通路２２ｕから空気流量増幅器６ｕに供給する。
従って、過給手段５ｕは、運転状況の変化に対応した駆動流圧力にて内燃機関の過給を行い、逆止弁５７により吸気の逆流発生時に空気流量増幅器６ｕによる逆流流量増幅現象を防止するので安定した内燃機関の過給運転ができ、駆動流が燃料の場合は、予混合吸気が大気に大量流出するのを防止する。
【００４９】
図１５は、第４実施形態の変形例１の過給装置の過給手段で、第２実施形態（図５）の各空気流量増幅器のノズルの上流に逆止弁を設けた過給手段の構成概念の説明図である。
前記過給手段５ｇの空気流量増幅器である１次空気流量増幅器６０１ｇと空気流量増幅器６ｇの各々のノズル（図示せず）の上流である吸気副通路２８ｇと吸気流入通路２２ｇに吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁５８と逆止弁５７ｇを設けたことを特徴とする、請求項２または３に記載の内燃機関の過給装置である。
過給手段５ｇの作用は、駆動流通路４１ｇから供給される駆動流により１次空気流量増幅器６０１ｇで流量増幅した吸気副通路２８ｇからの吸気を空気流量増幅器６ｇの駆動流として供給して２段流量増幅を行う。
逆止弁５７ｇにより、内燃機関の運転状況の急激な変化によるサージング等による吸気流入通路２２ｇの逆流発生時に、空気流量増幅器６ｇのノズルの上流の吸気通路２２ｇを遮断して空気流量増幅器６ｇによる逆流流量増幅現象の発生を防止し、逆止弁５７ｇの下流の圧力が上流より低くなると前記吸気通路２２ｇを連通して吸気を駆動流通路４１１ｇに流出する。
逆止弁５８により、内燃機関の運転状況の急激な変化によるサージング等による吸気副通路２８ｇの逆流発生時に、１次空気流量増幅器６０１ｇのノズルの上流の吸気副通路２８ｇを遮断して前記１次空気流量増幅器６０１ｇによる逆流流量増幅現象の発生を防止し、逆止弁５８の下流の圧力が上流より低くなると前記吸気副通路２８ｇを連通して吸気を駆動流通路４１１ｇに流出する。
このように、逆流流量増幅現象を防止することにより、吸気流入通路２２ｇから供給される吸気を駆動流通路４１ｇから供給される駆動流により、過給手段５ｇで２段流量増幅して安定した過給を、駆動流が燃料の場合は過給と予混合を行う。
（第４実施形態の変形例１）
【００５０】
図１６は、第４実施形態の変形例２の過給装置の過給手段で、前記第４実施形態の変形例１の吸気副通路に制御弁を設けた過給手段の２段流量増幅運転中の断面図である。
内燃機関の前記過給装置において、過給手段５ｍの空気流量増幅器６ｍであるトランスベクタ６１ｍと、１次空気流量増幅器６０１ｍである１次フロートランスベクタ６２１ｍの各々のノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁５７ｍであるリードバルブ５７０と、逆止弁５８ｍであるリフトチェック弁５８０を設けた過給手段５ｍを備えたことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の過給装置である。
１次空気流量増幅器６０１ｍの上流の吸気副通路２８ｍには、流量を制御するアクチェータ（図示せず）により制御されるバタフライバルブである制御弁２８２ｍが設けられ、過給手段５ｍの１段流量増幅、２段流量増幅、あるいはその中間の流量増幅比の制御ができる。
前記逆止弁５７ｍであるリードバルブ５７０は、リード５７１、ストッパ５７２、および前記リード５７１の弁座を設けたフランジ５７３で構成され、逆止弁５８ｍであるリフトチェック弁５８０は、ディスク５８１、スプリング５８２、および吸気流入通路２２ｍに設けた連通口２８５ｍに連通する座面を有するシリンダ部で構成される従来技術の逆止弁である。
過給手段５ｍの作用は、前記吸気副通路２８ｇに設けた制御弁２８２ｍによる１段流量増幅、２段流量増幅、あるいはその中間の流量増幅比の制御ができることを除けば、前述の過給手段５ｇ（図１５）と同じであるので作用の説明は省略する。
【００５１】
第１〜４実施形態は、本願発明の一例を示して説明をしているが、内燃機関は制約のない限り火花点火機関でも圧縮着火機関でも、往復動機関でもロータリエンジン等でもよく、過給装置に設けられている機器や補助機器（センサ、フィルタ、冷却器、等）は、内燃機関の運転条件等により追加削除ができるので、前記第１〜４実施形態は、本願発明の一例を示すもので本願発明を制約するものではなく、当業者により変更および改良ができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
過給手段に空気流量増幅器を用いる本願発明の過給装置は、駆動流を加圧貯蔵流体の圧力エネルギを利用することにより駆動流圧力は内燃機関の運転状況に影響されず、流体制御手段にて駆動流を制御することにより応答性の高い過給運転を行えるので、運転状況の変動が激しい自動車の内燃機関の過給装置として使用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  内燃機関
２  過給装置
５  過給手段
６  空気流量増幅器
７  流体内圧機構
８  流体制御手段
９  流体供給手段
１１  点火プラグ
１２  インジェクタ
１３  高圧燃料ポンプユニット
１４  フュエルレール
１５  筒内燃料噴射装置
１６  ＥＣＵ（電子制御装置）
１７  アクセルセンサ
１８  ブレーキセンサ
２０  吸気
２１  エアクリーナ
２２  吸気流入通路
２３  吸気流出通路
２４  吸気センサ
２５  インタークーラ
２８  吸気副通路
３１  排気通路
３２  排気浄化装置
３３  消音器
３４  排気センサ
３５  ＥＧＲガス供給手段
３６  フィルタ
３７  排気還流通路
４０  駆動流
４１  駆動流通路
４３  駆動流センサ
４４  過給センサ
４５  圧縮空気供給手段
４６  圧縮機
４７  リリーフ弁
５１  パイロット導管
５７  逆止弁
５８  逆止弁（１次流量増幅器用）
６１  トランスベクタ
６２  フロートランスベクタ
７２  インジェクタ（高圧噴射ノズル）
７４  カム角センサ
７５  ノックセンサ
７６  水温センサ
７７  クランクセンサ
７８  浄化前センサ
７９  浄化後センサ
８１  制御弁（シーケンス弁）
８２  制御弁（駆動流用）
８３  減圧弁
８４  流体センサ
８５  冷却器
８６  逆止弁（流体通路用）
８７  ベンチュリ
８８  ベーパライザ
８９  流体通路
９１  タンク
９２  取り出し弁
９３  緊急遮断弁
９４  燃料通路
９６  逆止弁（充填用）
９７  充填口
９８  流体充填弁
９９  逆止弁付継手
１０４  過給機
１０５  膨張タービン
１０５a 膨張タービン軸
１０７  燃料遮断弁
１０９  ガス容器
１１０  空燃比制御装置
１１１  Ｏ2センサ
１１２  コントローラ
１４０  燃料供給装置
１４１  ガス流量制御弁
１４２  低圧減圧弁
１５０  吸気装置
１５１  ミキサ
１５５  吸気管
２８２  制御弁（吸気副通路用）
２８５  連通口
３６５  ドレン通路
４１１  駆動流通路
４１９  ブッシング
４６５  クラッチ
５７０  リードバルブ
５７１  リード
５７２  ストッパ
５７３  フランジ
５８０  リフトチェック弁
５８１  ディスク
５８２  スプリング
６０１  １次空気流量増幅器
６１２  フランジ
６１３  ハウジング
６１４  環状チャンバ
６１５  ノズル
６１８  ケーシング
６１９  アダプタ
６２１  １次フロートランスベクタ
６２４  ノズルガイド
６２５  ノズル本体
６２６  ノズル管
６２８  ケーシング
６２９  ブッシング
【要約】      （修正有）【課題】過給手段の駆動流を加圧貯蔵流体の燃料等の圧力エネルギーを利用する過給装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の吸気系統に、過給手段５である駆動流で過給を行う空気流量増幅器６と、過給手段と燃焼室との間に過給の圧力を測定する過給センサ４４と、を設け、更に、貯蔵手段に加圧貯蔵された流体の圧力エネルギにより駆動流を流出する流体供給手段９と、駆動流の流量等を内燃機関の運転状況に応じて制御する流体制御手段８と、で構成する流体内圧機構７を設けた内燃機関の過給装置２である。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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