(57)【要約】【課題】過給機の損失を削減し燃費を向上させつつ、排気温度が上昇する事を抑制し圧縮天然ガス機関の耐久性に悪影響を与え難い圧縮天然ガス機関の吸排気構造を提供する。【解決手段】吸気通路１０１に設置される過給機１０５の圧縮機１０６と、圧縮機１０６の吸気下流側の吸気通路１０１に設置される第一絞気弁１０８と、圧縮機１０６の吸気上流側の吸気通路１０１を圧縮機１０６の吸気下流側であって第一絞気弁１０８の吸気上流側の吸気通路１０１と連通する迂回吸気通路１０９と、迂回吸気通路１０９に設置される第二絞気弁１１０と、を備える事を特徴とする圧縮天然ガス機関の吸排気構造１００によって課題を解決する事が出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設置される過給機の圧縮機と、
前記圧縮機の吸気下流側の前記吸気通路に設置される第一絞気弁と、
前記圧縮機の吸気上流側の前記吸気通路を前記圧縮機と前記第一絞気弁との間の前記吸気通路と連通する迂回吸気通路と、
前記迂回吸気通路に設置される第二絞気弁と、
を備える
事を特徴とする圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項２】
排気通路に設置される過給機の原動機と、
前記原動機の排気上流側の前記排気通路を前記原動機の排気下流側の前記排気通路に連通する迂回排気通路と、
前記迂回排気通路に設置される排気逃し弁と、
を更に備える
請求項１に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項３】
前記吸気通路の吸気下流端に接続される吸気多岐管と、
前記排気通路の排気上流端に接続される排気多岐管と、
前記排気多岐管を前記吸気多岐管と連通する排気再循環通路と、
前記排気再循環通路に設置される排気再循環弁と、
を更に備える
請求項２に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項４】
前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気逃し弁と前記排気再循環弁とを開閉する制御装置を更に備える
請求項３に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項５】
前記制御装置は、低回転低負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁とを開くと共に前記排気逃し弁と前記排気再循環弁とを閉じ、過給圧が上昇するに連れ前記第二絞気弁を閉じていく
請求項４に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項６】
前記制御装置は、低回転高負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記排気再循環弁とを開くと共に前記第二絞気弁と前記排気逃し弁とを閉じる
請求項４又は５に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項７】
前記制御装置は、中高回転低負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気再循環弁とを開くと共に前記排気逃し弁を閉じる
請求項４乃至６の何れか一項に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項８】
前記制御装置は、低中高回転中負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気逃し弁と前記排気再循環弁とを開く
請求項４乃至７の何れか一項に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項９】
前記制御装置は、中高回転高負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気再循環弁とを開くと共に前記排気逃し弁を閉じ、吸気圧をアクセル開度と機関回転数とに応じた目標吸気圧に到達させる事が出来ない時は吸気圧を目標吸気圧に到達させるべく前記排気逃し弁を開く
請求項４乃至８の何れか一項に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項１０】
前記制御装置は、低高温時の中高回転高負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気逃し弁とを開くと共に前記排気再循環弁を閉じる
請求項４乃至９の何れか一項に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項１１】
前記原動機の排気下流側の前記排気通路に設置される排気制動弁を更に備え、
前記制御装置は、前記排気制動弁も開閉する
請求項４乃至１０の何れか一項に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【請求項１２】
前記制御装置は、排気制動作動運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁とを開くと共に前記排気制動弁を閉じる
請求項１１に記載の圧縮天然ガス機関の吸排気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮天然ガス機関の吸排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮天然ガス自動車に於いては、排気中の窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素を浄化する為に三元触媒を使用している（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−００２８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
三元触媒を使用し排気中の窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素を浄化する為に圧縮天然ガス機関をストイキ燃焼運転領域に於いて運転する必要が有る。
【０００５】
然し乍ら、圧縮天然ガス機関をストイキ燃焼運転領域に於いて運転すると、燃費の悪化と排気温度が高温と成る為、圧縮天然ガス機関の耐久性に悪影響を与える虞が有る。
【０００６】
特に高負荷運転領域に於いては燃費悪化を伴う燃料リッチ化を使用せず排気再循環を使用し排気温度を低下させる必要が有るが、過給機を搭載した圧縮天然ガス自動車に於いては排気圧が吸気圧と比較し低圧と成り易く排気再循環率を上昇させ難い。
【０００７】
また、圧縮天然ガス機関はディーゼル機関と相違し所定のトルクを得る為に大量の空気を燃料と共に気筒に供給する必要が有る為、過給機を搭載した圧縮天然ガス自動車に於いては小容量の原動機を使用する事によって過渡応答性（発進応答性）を向上させている。
【０００８】
然し乍ら、過給機を搭載した小容量の原動機を使用すると全領域において最適にはならなく少なからず損失が発生し、高回転高負荷運転領域に於いて排気圧が高圧と成る為、排気温度が上昇する虞が有る。
【０００９】
従って、本発明は、過給機の損失を削減し燃費悪化を低減させつつ、排気温度が上昇する事を抑制し圧縮天然ガス機関の耐久性に悪影響を与え難い圧縮天然ガス機関の吸排気構造を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、吸気通路に設置される過給機の圧縮機と、前記圧縮機の吸気下流側の前記吸気通路に設置される第一絞気弁と、前記圧縮機の吸気上流側の前記吸気通路を前記圧縮機と前記第一絞気弁との間の前記吸気通路と連通する迂回吸気通路と、前記迂回吸気通路に設置される第二絞気弁と、を備える圧縮天然ガス機関の吸排気構造を提供する。
【００１１】
排気通路に設置される過給機の原動機と、前記原動機の排気上流側の前記排気通路を前記原動機の排気下流側の前記排気通路に連通する迂回排気通路と、前記迂回排気通路に設置される排気逃し弁と、を更に備える事が望ましい。
【００１２】
前記吸気通路の吸気下流端に接続される吸気多岐管と、前記排気通路の排気上流端に接続される排気多岐管と、前記排気多岐管を前記吸気多岐管と連通する排気再循環通路と、前記排気再循環通路に設置される排気再循環弁と、を更に備える事が望ましい。
【００１３】
前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気逃し弁と前記排気再循環弁とを開閉する制御装置を更に備える事が望ましい。
【００１４】
前記制御装置は、低回転低負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁とを開くと共に前記排気逃し弁と前記排気再循環弁とを閉じ、過給圧が上昇するに連れ前記第二絞気弁を閉じていく事が望ましい。
【００１５】
前記制御装置は、低回転高負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記排気再循環弁とを開くと共に前記第二絞気弁と前記排気逃し弁とを閉じる事が望ましい。
【００１６】
前記制御装置は、中高回転低負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気再循環弁とを開くと共に前記排気逃し弁を閉じる事が望ましい。
【００１７】
前記制御装置は、低中高回転中負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気逃し弁と前記排気再循環弁とを開く事が望ましい。
【００１８】
前記制御装置は、中高回転高負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気再循環弁とを開くと共に前記排気逃し弁を閉じ、吸気圧をアクセル開度と機関回転数とに応じた目標吸気圧に到達させる事が出来ない時は吸気圧を目標吸気圧に到達させるべく前記排気逃し弁を開く事が望ましい。
【００１９】
前記制御装置は、低高温時の中高回転高負荷運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁と前記排気逃し弁とを開くと共に前記排気再循環弁を閉じる事が望ましい。
【００２０】
前記原動機の排気下流側の前記排気通路に設置される排気制動弁を更に備え、前記制御装置は、前記排気制動弁も開閉する事が望ましい。
【００２１】
前記制御装置は、排気制動作動運転領域に於いては、前記第一絞気弁と前記第二絞気弁とを開くと共に前記排気制動弁を閉じる事が望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によって、過給機の損失を削減し燃費を向上させつつ、排気温度が上昇する事を抑制し圧縮天然ガス機関の耐久性に悪影響を与え難い圧縮天然ガス機関の吸排気構造を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧縮天然ガス機関の吸排気構造を説明する図である。
【図２】制御装置の入出力関係を説明する図である。
【図３】運転領域を説明する図である。
【図４】低回転低負荷運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図５】低回転低負荷運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【図６】低回転高負荷運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図７】低回転高負荷運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【図８】中高回転低負荷運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図９】中高回転低負荷運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【図１０】低中高回転中負荷運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図１１】低中高回転中負荷運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【図１２】中高回転高負荷運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図１３】中高回転高負荷運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【図１４】低高温時の中高回転高負荷運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図１５】低高温時の中高回転高負荷運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【図１６】排気制動作動運転領域に於ける吸排気構造の動作を説明する図である。
【図１７】排気制動作動運転領域に於ける制御と圧縮天然ガス機関の動きとを纏めた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００２５】
図１及び２に示す様に、本発明の実施の形態に係る圧縮天然ガス機関の吸排気構造１００は、吸気通路１０１と、排気通路１０２と、吸気多岐管１０３と、排気多岐管１０４と、過給機１０５の圧縮機１０６と、過給機１０５の原動機１０７と、第一絞気弁１０８と、迂回吸気通路１０９と、第二絞気弁１１０と、迂回排気通路１１１と、排気逃し弁１１２と、排気再循環通路１１３と、排気再循環弁１１４と、排気制動弁１１５と、制御装置１１６と、を備える。
【００２６】
吸気通路１０１は、所謂、吸気管であって、複数の気筒１１７の夫々に吸気を供給する。排気通路１０２は、所謂、排気管であって、複数の気筒１１７の夫々から排気を排出する。吸気通路１０１と排気通路１０２は、車種に応じ種々の経路に沿い配索される。
【００２７】
吸気多岐管１０３は、吸気通路１０１の吸気下流端に接続されると共に吸気通路１０１を通じ圧縮天然ガス機関に供給される吸気を複数の気筒１１７の夫々に分流する。排気多岐管１０４は、排気通路１０２の排気上流端に接続されると共に複数の気筒１１７の夫々から排出される排気を排気通路１０２に合流する。
【００２８】
吸気多岐管１０３に第一圧力検出器１１８が設置される。第一圧力検出器１１８は、所謂、ＭＡＰセンサであって、制御装置１１６に接続され吸気多岐管１０３の絶対圧を検出する。本明細書に於いては、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管１０３の絶対圧を「吸気多岐管圧」と定義する。
【００２９】
過給機１０５は、圧縮機１０６と、原動機１０７と、回転軸１１９と、を有する。過給機１０５は、所謂、排気タービン式過給機であって、排気の運動エネルギを利用し原動機１０７が駆動されると共に原動機１０７の運動エネルギを利用し圧縮機１０６が駆動される事によって大量の空気を圧縮（過給）し複数の気筒１１７の夫々に供給する。圧縮機１０６は、所謂、コンプレッサであって、吸気通路１０１に設置される。原動機１０７は、所謂、タービンであって、排気通路１０２に設置される。回転軸１１９は、圧縮機１０６と原動機１０７とを同軸に於いて回転自在に連結する。
【００３０】
原動機１０７の排気下流側の排気通路１０２に三元触媒１２０が設置される。三元触媒１２０は、排気中の窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素を浄化する。
【００３１】
第一絞気弁１０８は、圧縮機１０６の吸気下流側の吸気通路１０１に設置されると共に吸気通路１０１を通じ吸気多岐管１０３に供給される吸気を開度に応じ増減量する。
【００３２】
圧縮機１０６と第一絞気弁１０８との間の吸気通路１０１にインタクーラ１２１が設置される。インタクーラ１２１は、所謂、熱交換器であって、過給機１０５が圧縮し昇温した空気を冷却する。
【００３３】
第一絞気弁１０８とインタクーラ１２１との間の吸気通路１０１に第二圧力検出器１２２が設置される。第二圧力検出器１２２は、所謂、ＭＡＰセンサであって、制御装置１１６に接続され第一絞気弁１０８とインタクーラ１２１との間の吸気通路１０１の絶対圧を検出する。本明細書に於いては、第二圧力検出器１２２が検出した第一絞気弁１０８とインタクーラ１２１との間の吸気通路１０１の絶対圧を「吸気通路圧」と定義する。
【００３４】
迂回吸気通路１０９は、所謂、迂回吸気管であって、圧縮機１０６の吸気上流側の吸気通路１０１を圧縮機１０６と第一絞気弁１０８との間、具体的に言えば、インタクーラ１２１と第一絞気弁１０８との間の吸気通路１０１と連通すると共に吸気通路１０１を通じ吸気多岐管１０３に供給される吸気を二経路に分流する。
【００３５】
第二絞気弁１１０は、迂回吸気通路１０９に設置されると共に迂回吸気通路１０９を通じ吸気多岐管１０３に供給される吸気を開度に応じ増減量する。尚、第二絞気弁１１０は、結果的に吸気通路１０１を通じ圧縮機１０６に供給される吸気を開度に応じ増減量する。
【００３６】
迂回排気通路１１１は、所謂、迂回排気管であって、原動機１０７の排気上流側の排気通路１０２を原動機１０７の排気下流側の排気通路１０２に連通すると共に排気通路１０２を通じ排出される排気を二経路に分流する。
【００３７】
排気逃し弁１１２は、迂回排気通路１１１に設置されると共に迂回排気通路１１１を通じ排出される排気を開度に応じ増減量する。尚、排気逃し弁１１２は、結果的に排気通路１０２を通じ原動機１０７に供給される排気を開度に応じ増減量する。
【００３８】
排気再循環通路１１３は、所謂、排気再循環管であって、排気多岐管１０４を吸気多岐管１０３と連通すると共に排気の一部を吸気に環流する。排気再循環通路１１３に排気再循環クーラ１２３が設置される。排気再循環クーラ１２３は、所謂、熱交換器であって、排気再循環通路１１３を通じ吸気に環流される排気を冷却する。
【００３９】
排気再循環弁１１４は、排気再循環クーラ１２３の環流下流側の排気再循環通路１１３に設置されると共に排気再循環通路１１３を通じ吸気に環流される排気を開度に応じ増減量する。
【００４０】
排気制動弁１１５は、原動機１０７の排気下流側の排気通路１０２に設置され、エキゾーストブレーキ作動時に排気通路１０２を通じ排出される排気を遮断しブレーキ力を高める。
【００４１】
制御装置１１６は、所謂、エンジンコントロールユニットであって、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０と排気逃し弁１１２と排気再循環弁１１４と排気制動弁１１５とを開閉する。
【００４２】
尚、制御装置１１６にアクセル開度と機関回転数とが入力される。アクセル開度は、アクセル開度センサ１２４によって検出される。機関回転数は、機関回転数センサ１２５によって検出される。
【００４３】
本明細書に於いては、機関回転数が低い運転領域を「低回転運転領域」と定義すると共に機関回転数が高い運転領域を「高回転運転領域」と定義する。「低回転運転領域」と「高回転運転領域」との間の運転領域を「中回転運転領域」と定義する。
【００４４】
同様に機関負荷が低い運転領域を「低負荷運転領域」と定義すると共に機関負荷が高い運転領域を「高負荷運転領域」と定義する。「低負荷運転領域」と「高負荷運転領域」との間の運転領域を「中負荷運転領域」と定義する。
【００４５】
尚、各運転領域を区画する境界は機関性能に応じ変化する為、本明細書に於いて各運転領域を区画する境界を特定する事はしない。
【００４６】
［低回転低負荷運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
図３に示す様に、低回転低負荷運転領域Ａに於いては、制御装置１１６は、図４及び５に示す様に、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０とを開くと共に排気逃し弁１１２と排気再循環弁１１４とを閉じ、過給圧が上昇するに連れ第二絞気弁１１０を閉じていく。排気制動弁１１５は、当然に閉じている。
【００４７】
具体的に言えば、運転者がアクセルを小さく踏み込むと、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を小さく開く。
【００４８】
尚、目標吸気多岐管圧は、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ設定する事が出来る。
【００４９】
第一絞気弁１０８を小さく開くと、少量の吸気のみが複数の気筒１１７の夫々に供給されると共に複数の気筒１１７の夫々に於いて燃料との混合気とし燃焼される。
【００５０】
尚、制御装置１１６は、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ燃料噴射のパルス幅と点火時期とを設定すると共に設定したパルス幅に応じ燃料をインジェクタによって噴射させ設定した点火時期に応じ点火プラグによって点火させる。
【００５１】
然し乍ら、負荷が低く排気が原動機１０７を駆動させるに足る運動エネルギを持たない為、圧縮機１０６が吸気の絞り損失と成る虞が有る。
【００５２】
吸排気構造１００に於いては、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が第二絞気弁１１０を開く事によって迂回吸気通路１０９を通じ圧縮機１０６を迂回させながら複数の気筒１１７の夫々に吸気を供給する事が出来る。
【００５３】
圧縮機１０６が吸気の絞り損失と成る事を抑制する事が出来る為、トルクを素早く立ち上げ排気に原動機１０７を駆動させるに足る運動エネルギを持たせる事が出来る。
【００５４】
また、迂回吸気通路１０９を通じ圧縮機１０６を迂回させながら複数の気筒１１７の夫々に吸気を供給している為、圧縮機１０６が原動機１０７に対し駆動抵抗と成り難く、原動機１０７（ひいては圧縮機１０６）の回転数を上昇させ易く、過給圧も上昇させ易い。
【００５５】
更に、排気逃し弁１１２と排気再循環弁１１４とを閉じている為、排気損失が小さく、排気圧を上昇させ易く、過給圧も上昇させ易い。
【００５６】
また、過給圧が上昇するに連れ第二絞気弁１１０を閉じていく為、小容量の原動機１０７を使用しなくても過渡応答性（発進応答性）を向上させる事が出来る。
【００５７】
従って、吸排気構造１００に於いては、燃費の悪化を抑制しながらもトルクを素早く立ち上げる事が出来る。
【００５８】
［低回転高負荷運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
図３に示す様に、低回転高負荷運転領域Ｂに於いては、制御装置１１６は、図６及び７に示す様に、第一絞気弁１０８と排気再循環弁１１４とを開くと共に第二絞気弁１１０と排気逃し弁１１２とを閉じる。
【００５９】
具体的に言えば、運転者がアクセルを大きく踏み込むと、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を完全に開く。また、過給圧と共にトルクを上昇させるべく制御装置１１６が第二絞気弁１１０を完全に閉じる。
【００６０】
第一絞気弁１０８を完全に開くと共に第二絞気弁１１０を完全に閉じると、第一絞気弁１０８が吸気の絞り損失と成らず、圧縮機１０６が駆動し大量の吸気が複数の気筒１１７の夫々に供給されると共に複数の気筒１１７の夫々に於いて燃料との混合気とし燃焼される為、原動機１０７（ひいては圧縮機１０６）の回転数が上昇されると共に過給圧も上昇される。
【００６１】
尚、制御装置１１６は、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ燃料噴射のパルス幅と点火時期とを設定すると共に設定したパルス幅に応じ燃料を噴射させ設定した点火時期に応じ点火させる。
【００６２】
同時に制御装置１１６が排気逃し弁１１２を閉じる為、排気圧が上昇される事によって吸気圧と排気圧との差が小さく成り、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が排気再循環弁１１４を開く事によってノッキングを防げる程度に排気再循環を掛ける事が出来る。
【００６３】
排気再循環が掛かると、ノッキング制御装置がノッキング判定をしない為、点火時期が遅く成らず、点火時期を最適値に設定する事が出来る。更に、排気再循環を掛ける事によって排気温度を低下させる事も出来る。
【００６４】
従って、吸排気構造１００に於いては、吸気の絞り損失も無く、点火時期を最適値に設定する事が出来る為、燃費を向上させる事が出来る。
【００６５】
［中高回転低負荷運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
図３に示す様に、中高回転低負荷運転領域（と低回転低負荷運転領域の一部）Ｃに於いては、制御装置１１６は、図８及び９に示す様に、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０と排気再循環弁１１４とを開くと共に排気逃し弁１１２を閉じる。
【００６６】
具体的に言えば、運転者がアクセルを小さく踏み込むと、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を小さく開く。
【００６７】
第一絞気弁１０８を小さく開くと、少量の吸気のみが複数の気筒１１７の夫々に供給されると共に複数の気筒１１７の夫々に於いて燃料との混合気とし燃焼される。
【００６８】
尚、制御装置１１６は、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ燃料噴射のパルス幅と点火時期とを設定すると共に設定したパルス幅に応じ燃料を噴射させ設定した点火時期に応じ点火させる。
【００６９】
然し乍ら、負荷が低く排気が原動機１０７を駆動させるに足る運動エネルギを持たない為、圧縮機１０６が吸気の絞り損失と成る虞が有る。
【００７０】
吸排気構造１００に於いては、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が第二絞気弁１１０を開く事によって迂回吸気通路１０９を通じ圧縮機１０６を迂回させながら複数の気筒１１７の夫々に吸気を供給する事が出来る。
【００７１】
圧縮機１０６が吸気の絞り損失と成る事を抑制する事が出来る為、トルクを素早く立ち上げ排気に原動機１０７を駆動させるに足る運動エネルギを持たせる事が出来る。
【００７２】
また、迂回吸気通路１０９を通じ圧縮機１０６を迂回させながら複数の気筒１１７の夫々に吸気を供給している為、圧縮機１０６が原動機１０７に対し駆動抵抗と成り難く、原動機１０７（ひいては圧縮機１０６）の回転数を上昇させ易く、過給圧も上昇させ易い。
【００７３】
同時に第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が排気再循環弁１１４を開くが、第一絞気弁１０８の開度が小さく吸気圧が低い為、吸気圧と排気圧との差が大きく、大量に排気再循環が掛かる。大量に排気再循環を掛ける事によってポンピング損失を小さくし燃費を向上させる事が出来る。
【００７４】
更に、排気逃し弁１１２を閉じている為、排気損失が小さく、排気圧を上昇させ易く、過給圧も上昇させ易い。
【００７５】
従って、吸排気構造１００に於いては、燃費の悪化を抑制しながらもトルクを素早く立ち上げる事が出来る。
【００７６】
［低中高回転中負荷運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
図３に示す様に、低中高回転中負荷運転領域Ｄに於いては、制御装置１１６は、図１０及び１１に示す様に、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０と排気逃し弁１１２と排気再循環弁１１４とを開く。
【００７７】
具体的に言えば、運転者がアクセルを中程度（アクセル開度５０％程度）に踏み込むと、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を中程度（開度５０％程度）に開く。
【００７８】
更に、加速力を得る為に、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が第二絞気弁１１０を小さく開く。
【００７９】
第一絞気弁１０８を中程度に開くと共に第二絞気弁１１０を小さく開くと、圧縮機１０６が駆動し吸気が複数の気筒１１７の夫々に供給されると共に複数の気筒１１７の夫々に於いて燃料との混合気とし燃焼される為、原動機１０７（ひいては圧縮機１０６）の回転数が上昇されると共に過給圧も上昇される。
【００８０】
尚、制御装置１１６は、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ燃料噴射のパルス幅と点火時期とを設定すると共に設定したパルス幅に応じ燃料を噴射させ設定した点火時期に応じ点火させる。
【００８１】
同時に第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が排気再循環弁１１４を開く。更に、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度に応じ排気逃し弁１１２を開く。
【００８２】
排気圧が上昇するに連れ排気再循環が掛かり、たとえ第一絞気弁１０８が閉じていても吸気多岐管圧が正圧に近く成り、ポンピング損失が小さく成る為、燃費を向上させる事が出来る。
【００８３】
また、制御装置１１６は、第一絞気弁１０８を極力（完全に）開くべく、且つ第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧と第二圧力検出器１２２が検出した吸気通路圧を一致させるべく、第二絞気弁１１０の開度を調整する。
【００８４】
即ち、圧縮機１０６が送り込む吸気量が圧縮天然ガス機関の必要吸気量を超えた場合に第一絞気弁１０８を閉じていく為、吸気の絞り損失が発生するが、吸気の絞り損失を極力無くす様に、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧と第二圧力検出器１２２が検出した吸気通路圧を一致させるべく第二絞気弁１１０の開度を調整し、過給圧の上昇し過ぎに伴う圧縮機１０６の抵抗を低減させる。
【００８５】
従って、吸排気構造１００に於いては、トルクを制御する第一絞気弁１０８が吸気の絞り損失と成り難く、燃費を向上させる事が出来る。
【００８６】
［中高回転高負荷運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
図３に示す様に、中高回転高負荷運転領域Ｅに於いては、制御装置１１６は、図１２及び１３に示す様に、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０と排気再循環弁１１４とを開くと共に排気逃し弁１１２を閉じ、吸気圧（第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧）をアクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じた目標吸気圧に到達させる事が出来ない時は吸気圧を目標吸気圧に到達させるべく排気逃し弁１１２を開く。
【００８７】
具体的に言えば、運転者がアクセルを大きく（アクセル開度７０％以上）に踏み込むと、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を完全に開く。
【００８８】
更に、加速力を得る為に、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が第二絞気弁１１０を小さく開く。
【００８９】
第一絞気弁１０８を完全に開くと共に第二絞気弁１１０を小さく開くと、圧縮機１０６が駆動し吸気が複数の気筒１１７の夫々に供給されると共に複数の気筒１１７の夫々に於いて燃料との混合気とし燃焼される為、原動機１０７（ひいては圧縮機１０６）の回転数が上昇されると共に過給圧も上昇される。更に、制御装置１１６が排気逃し弁１１２を閉じる事によって排気圧を上昇させる。
【００９０】
尚、制御装置１１６は、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ燃料噴射のパルス幅と点火時期とを設定すると共に設定したパルス幅に応じ燃料を噴射させ設定した点火時期に応じ点火させる。
【００９１】
同時に第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が排気再循環弁１１４を開く事によってノッキングを防げる程度に排気再循環を掛ける事が出来る。
【００９２】
排気再循環が掛かると、ノッキング制御装置がノッキング判定をせず、リタードしない。また、排気再循環が掛かり燃焼速度が遅くなる為、進角ができ、燃料リッチ化せずとも、排気温度が上昇しない。即ち、燃料の消費を抑制する事が出来る。
【００９３】
尚、第一絞気弁１０８を完全に開く事によってトルクが上がり過ぎた場合は、第二絞気弁１１０を開き圧力を逃がす。更に、第二絞気弁１１０を完全に閉じても目標のトルクに成らない場合は、排気逃し弁１１２の開度を調整する事によって過給圧を調整する。
【００９４】
以上の様に、中高回転高負荷運転領域に於いては排気温度が高温と成り、排気温度を低下させる為に排気再循環率を上昇させる必要が有るが、吸気多岐管圧と排気多岐管圧との差によって排気再循環を掛ける為、排気逃し弁１１２を閉じる事によって排気多岐管圧を上昇させる。
【００９５】
然し乍ら、機関回転数の上昇と共に排気の運動エネルギが大きく成る為、排気の運動エネルギが大きい状態に於いては圧縮機１０６が送り込む吸気量も多く成り、吸気多岐管圧が上昇し、排気再循環が掛かり難く成る為、第二絞気弁１１０を開き圧力を逃がす事によって最適状態とする事が出来る。
【００９６】
［低高温時の中高回転高負荷運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
低高温時の中高回転高負荷運転領域に於いては、制御装置１１６は、図１４及び１５に示す様に、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０と排気逃し弁１１２とを開くと共に排気再循環弁１１４を閉じる。
【００９７】
具体的に言えば、冷却水の水温が低い又は異常に高い場合は、排気再循環装置が故障しやすくなる為、排気再循環制御を停止し、排気再循環弁１１４を完全に閉じている。従って、運転者がアクセルを大きく（アクセル開度７０％以上）に踏み込むと、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を完全に開く。
【００９８】
更に、加速力を得る為に、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じた排気再循環停止時用目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第二絞気弁１１０を小さく開く。
【００９９】
また、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧が排気再循環停止時用目標吸気多岐管圧に到達しない時は、第二絞気弁１１０の開度を調整する。
【０１００】
第一絞気弁１０８を完全に開くと共に第二絞気弁１１０を小さく開くと、圧縮機１０６が駆動し吸気が複数の気筒１１７の夫々に供給されると共に複数の気筒１１７の夫々に於いて燃料との混合気とし燃焼される為、原動機１０７（ひいては圧縮機１０６）の回転数が上昇されると共に過給圧も上昇される。
【０１０１】
尚、制御装置１１６は、第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を基に演算した吸気量と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ燃料噴射の排気再循環停止時用パルス幅と排気再循環停止時用点火時期とを設定すると共に設定した排気再循環停止時用パルス幅に応じ燃料を噴射させ設定した排気再循環停止時用点火時期に応じ点火させる。この時、過給圧を低下させると共にリタードした点火時期を使用する為、ノッキングが発生しない。
【０１０２】
尚、排気再循環が掛からず、排気逃し弁１１２を完全に開いてもトルクが出過ぎる為、第二絞気弁１１０を開き第一絞気弁１０８が吸気の絞り損失と成らない様に圧力を逃がす。この時、排気再循環が無い為、ノッキングを回避する為にリタードする。タイミングリタードによって排気温度が上昇し過ぎない様に燃料を増量し排気温度を低下させる。
【０１０３】
以上の様に、低水温時は凝固水の影響、高水温時は排気再循環クーラ１２３の信頼性の問題から排気再循環を掛ける事が出来ない。排気再循環を使用する事が出来ない場合は、少量の吸気量によって出力を得る事が出来る為、排気逃し弁１１２と第二絞気弁１１０とを開く事によって吸気量を減らす様にする。
【０１０４】
［排気制動作動運転領域に於ける吸排気構造１００の動作］
図３に示す様に、排気制動作動運転領域Ｆに於いては、制御装置１１６は、図１６及び１７に示す様に、第一絞気弁１０８と第二絞気弁１１０とを開くと共に排気制動弁１１５を閉じる。
【０１０５】
具体的に言えば、運転者が排気制動スイッチを入れアクセルを抜くと、燃料をカットすると共に第一圧力検出器１１８が検出した吸気多岐管圧を目標吸気多岐管圧と一致させるべく制御装置１１６が第一絞気弁１０８を小さく開き少量の吸気を送り込む。
【０１０６】
更に、制御装置１１６が排気制動弁１１５を閉じる事によって排気圧を上昇させ、回転しない圧縮機１０６を迂回させるべく、アクセル開度センサ１２４が検出したアクセル開度と機関回転数センサ１２５が検出した機関回転数とに応じ制御装置１１６が第二絞気弁１１０を開く。以上によって空気を圧縮し制動力を向上させる。温度が低下し圧力も低下すると制動力が下がる為、圧力を見ながら第一絞気弁１０８を開く。
【０１０７】
排気制動が不要と成ったら排気制動弁１１５を開き通常の制御に戻る。即ち、機関回転数が燃料復帰回転数未満と成ったら排気制動弁１１５を開くと共に燃料の噴射を再開する。
【０１０８】
以上の様に、排気制動作動時は圧縮機１０６が吸気の絞り損失と成り、吸気が入り込まず排気制動力が小さく成るが、吸排気構造１００に於いては、第二絞気弁１１０を開く事によって吸気を送り込み、排気制動力を上昇させる事が出来る。
【０１０９】
以上に説明した様に、本発明によって、過給機の損失を削減し燃費悪化を低減させつつ、排気温度が上昇する事を抑制し圧縮天然ガス機関の耐久性に悪影響を与え難い圧縮天然ガス機関の吸排気構造１００を提供する事が出来る。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  吸排気構造
１０１  吸気通路
１０２  排気通路
１０３  吸気多岐管
１０４  排気多岐管
１０５  過給機
１０６  圧縮機
１０７  原動機
１０８  第一絞気弁
１０９  迂回吸気通路
１１０  第二絞気弁
１１１  迂回排気通路
１１２  排気逃し弁
１１３  排気再循環通路
１１４  排気再循環弁
１１５  排気制動弁
１１６  制御装置
１１７  気筒
１１８  第一圧力検出器
１１９  回転軸
１２０  三元触媒
１２１  インタクーラ
１２２  第二圧力検出器
１２３  排気再循環クーラ
１２４  アクセル開度センサ
１２５  機関回転数センサ
Ａ  低回転低負荷運転領域
Ｂ  低回転高負荷運転領域
Ｃ  中高回転低負荷運転領域
Ｄ  低中高回転中負荷運転領域
Ｅ  中高回転高負荷運転領域
Ｆ  排気制動作動運転領域
【図１】
2018193899.tif 000003
【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】
2018193899.tif 000011
【図１０】
2018193899.tif 000012
【図１１】
2018193899.tif 000013
【図１２】
2018193899.tif 000014
【図１３】
2018193899.tif 000015
【図１４】
2018193899.tif 000016
【図１５】
2018193899.tif 000017
【図１６】
2018193899.tif 000018
【図１７】
2018193899.tif 000019