(57)【要約】【課題】蓄圧容器に蓄圧した空気と排気ガスの混合気を過給補助に用いる場合に、オーバーブーストを防止して内燃機関の最大燃焼圧力を許容最大燃焼圧力以下に維持しつつ、内燃機関の過渡運転時に必要な吸入空気量とＥＧＲガス量を確保できると共に、無駄な混合気の消費を抑えることができて蓄圧容器の小型化を図ることができる内燃機関の過給補助システム及び内燃機関の過給補助方法を提供する。【解決手段】内燃機関１０の排気ガスの一部と空気の混合気Ｍを加圧して蓄圧容器２１に蓄圧し、内燃機関１０の過渡運転状態のときに、混合気Ｍを内燃機関１０の吸気通路１１に放出して過給補助する際に、蓄圧容器２１から吸気通路１１に放出する混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを調整する圧力調整装置２３を設けると共に、過給補助時に、内燃機関１１の運転状態に応じて混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを圧力調整装置２３で調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスの一部と空気の混合気を加圧して蓄圧容器に蓄圧し、前記内燃機関の過渡運転状態のときに、前記蓄圧容器に蓄圧した前記混合気を前記内燃機関の吸気通路に放出して過給補助する内燃機関の過給補助システムにおいて、
前記蓄圧容器から前記吸気通路に放出する前記混合気の放出圧力を調整する圧力調整装置と前記混合気の放出を制御する制御弁を設けると共に、
過給補助時に、前記内燃機関の運転状態に応じて前記混合気の放出圧力を前記圧力調整装置で調整する制御と前記制御弁の制御を行う制御装置を備えて構成されたことを特徴とする内燃機関の過給補助システム。
【請求項２】
前記制御装置が、
過給補助時において前記制御弁を開くと共に、前記内燃機関の運転状態が低回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を、最大燃焼圧力が許容最大燃焼圧力を超えず、かつ、燃料噴射量に見合った最小の過給圧に応じて設定して過給補助し、
過給補助時において前記制御弁を開くと共に、前記内燃機関の運転状態が中・高回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を前記蓄圧容器の残圧にして過給補助する制御を行うように構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給補助システム。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記内燃機関のエンジン回転速度と燃料噴射量とをベースとして、予め設定された目標過給圧を示す過給圧算定用マップを備え、
過給補助時に、実エンジン回転速度と実燃料噴射量から、前記過給圧算定用マップを用いて目標過給圧を算出し、この算出された目標過給圧に実過給圧がなるように、前記制御弁により混合気の放出を調整する制御を行うように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の過給補助システム。
【請求項４】
前記圧力調整装置が、出口側の圧力を変更できる圧力調整弁、又は、前記混合気の通過面積を変化させる通過面積変更装置で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の過給補助システム。
【請求項５】
前記制御装置が、
前記過給補助中に、実過給圧が前記目標過給圧に達しないときは、実過給圧と実エンジン回転速度から前記過給圧算定用マップを用いて算出される燃料噴射量になるように、実際に噴射する実燃料噴射量を減少させる制御を行うように構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の過給補助システム。
【請求項６】
内燃機関の排気ガスの一部と空気の混合気を加圧して蓄圧容器に蓄圧し、前記内燃機関の過渡運転状態のときに、前記蓄圧容器に蓄圧した前記混合気を前記内燃機関の吸気通路に放出して過給補助する内燃機関の過給補助方法において、
過給補助時に、前記蓄圧容器から前記吸気通路に放出する前記混合気の放出圧力を、前記内燃機関の運転状態に応じて調整することを特徴とする内燃機関の過給補助方法。
【請求項７】
過給補助時において前記内燃機関の運転状態が低回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を、最大燃焼圧力が許容最大燃焼圧力を超えず、かつ、燃料噴射量に見合った最小の過給圧に応じて設定して過給補助し、
過給補助時において前記内燃機関の運転状態が中・高回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を前記蓄圧容器の残圧にして過給補助することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の過給補助方法。
【請求項８】
前記内燃機関のエンジン回転速度と燃料噴射量とをベースとして、予め設定された目標過給圧を示す過給圧算定用マップを備え、
過給補助時に、実エンジン回転速度と実燃料噴射量から、前記過給圧算定用マップを用いて目標過給圧を算出し、この算出された目標過給圧に実過給圧がなるように、前記制御弁により混合気の放出を調整することを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の過給補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄圧容器に蓄圧した混合気で過給補助する蓄圧過給システムを使用する内燃機関で、オーバーブーストを防止して、内燃機関の最大燃焼圧力を許容最大燃焼圧力以下に維持しつつ、内燃機関の過渡運転時に必要な吸入空気量とＥＧＲガス量を確保することができる内燃機関の過給補助システム及び内燃機関の過給補助方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に搭載されるタ−ボ式過給機はエンジンの排気ガスのエネルギ−を利用してタ−ビンを作動させ、タ−ビンの軸に直結したコンプレッサ−翼を駆動することで吸気を圧縮してエンジンの負荷に応じた過給気をシリンダ内に供給している。
【０００３】
しかしながら、このターボ式過給機においては、内燃機関の負荷が急激に増加する過渡運転状態では、過給圧が定常運転時に設定した圧力まで上がるのが遅れるターボラグのために、必要な過給量が不足し、この対策としてＥＧＲ量を減少するので、定常運転条件で設定した目標のＥＧＲ量を確保する事ができず、また、空気不足による煤が発生するので１サイクル当たりの燃料噴射量が抑えられるというスモークリミットの問題がある。このターボ式過給システムのターボラグに起因する問題により、ＥＧＲガス量が制限されＮＯｘが増加し、供給燃料量の抑制により発進や追い越し時に必要な加速性能が得られなくなるため、この問題の解決が近年の内燃機関のダウンサイジングの動向に関連して最も重要な課題となっている。
【０００４】
また、このターボラグの問題を回避するために、内燃機関のクランク軸の動力でコンプレッサを駆動する機械式過給機が用いられる場合もあるが、エンジン回転速度が決まると、１サイクル当たりの要求燃料噴射量にかかわらず一定量の空気が過給されることになるため、燃料噴射量が少ない時にはコンプレッサ−が無駄な駆動仕事をすることになる。また、機械式過給機に容積型過給装置が使用されるために駆動仕事が大きい。そのため、一般に、この機械式過給システムでは燃費が悪化する。
【０００５】
そこで、ターボ式過給機におけるターボラグによる空気量とＥＧＲガス量の不足によるＮＯｘ増加と加速性能の低下や、機械式過給機による燃費悪化の対策として、車両の発進時や加速時等の内燃機関の過渡運転状態に、蓄圧容器内に加圧された空気と排気ガスの混合気を吸気通路内に放出する蓄圧過給システムが採用される場合がある。このシステムでは、過給圧をあげることができると共に吸入空気量とＥＧＲ量の両方を確保できるので、空気量の増加により燃料噴射量も増やす事ができて加速性能を向上することができ、また、ＮＯｘや煤の排出も抑える事ができる。
【０００６】
この蓄圧過給システムとしては、例えば、蓄ガス容器に溜め込んだガスを過給補助に用いる内燃機関において、吸気マニフォ−ルド内の圧力やコンプレッサ−出口の圧力等を検出して、蓄圧されたガスを過給に用いる過給補助の制御をスモークリミットにかかる直前に開始することで、過給補助に用いる蓄ガス容器内のガスの消費量を少なくする内燃機関の過給補助方法及び内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
一般に、蓄圧過給システムでは、空気と排気ガスの混合気を蓄圧する蓄圧容器内の内圧を一定にしても、蓄圧容器から混合気を放出する初期ほど、蓄圧容器の内圧は高く、混合気を消費するにつれて、蓄圧容器の内圧は下がっていく。そのため、蓄圧容器の容積により、過給圧と過給量の変化が異なってくるため、エンジンの最大燃焼圧力（Ｐｍａｘ）が大きく異なる。特に、単位時間当たりの空気量が少なくて済む低回転速度の場合には、蓄圧過給システムの作動開始時には蓄圧容器の内圧が高いので、過給圧が上がり、オーバーブーストとなり、エンジンの最大燃焼圧力が増加するという問題がある。
【０００８】
この最大燃焼圧力を抑えるために、蓄圧容器の内圧を低くしたり、蓄圧容器の容積を小さくすると、エンジン回転速度の高速域で、蓄圧容器に貯蔵した混合気の量が不足したり、一回の空気のチャージで実施できる過給補助の回数が減ったりして、エンジンの過渡運転状態で必要とされる空気量を得ることができないという問題が生じる。そのため、低圧でも大容量の蓄圧容器が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２５１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄圧容器に蓄圧した空気と排気ガスの混合気を過給補助に用いる内燃機関の過給補助システム及び内燃機関の過給補助方法において、オーバーブーストを防止して内燃機関の最大燃焼圧力を許容最大燃焼圧力以下に維持しつつ、内燃機関の過渡運転時に必要な吸入空気量とＥＧＲガス量を確保できると共に、無駄な混合気の消費を抑えることができて蓄圧容器の小型化を図ることができる内燃機関の過給補助システム及び内燃機関の過給補助方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の過給補助システムは、内燃機関の排気ガスの一部と空気の混合気を加圧して蓄圧容器に蓄圧し、前記内燃機関の過渡運転状態のときに、前記蓄圧容器に蓄圧した前記混合気を前記内燃機関の吸気通路に放出して過給補助する内燃機関の過給補助システムにおいて、前記蓄圧容器から前記吸気通路に放出する前記混合気の放出圧力を調整する圧力調整装置と前記混合気の放出を制御する制御弁を設けると共に、過給補助時に、前記内燃機関の運転状態に応じて前記混合気の放出圧力を前記圧力調整装置で調整する制御と前記制御弁の制御を行う制御装置を備えて構成される。
【００１２】
この構成によれば、内燃機関の運転状態に見合った放出圧力で過給補助ができるようになるため、蓄圧容器内の混合気を、気筒（シリンダ）内の最大燃焼圧力が許容最大燃焼圧力を超えないようにしつつ、過渡運転状態の内燃機関の運転状態に合わせて必要かつ十分な混合気を放出して、必要以上の混合気の消費を抑える。その結果、必要なエンジン性能を維持した上で、蓄圧容器を小型化できる。
【００１３】
上記の内燃機関の過給補助システムにおいて、前記制御装置が、過給補助時において前記制御弁を開くと共に、前記内燃機関の運転状態が低回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を、最大燃焼圧力が許容最大燃焼圧力を超えず、かつ、燃料噴射量に見合った最小の過給圧に応じて設定して過給補助し、過給補助時において前記制御弁を開くと共に、前記内燃機関の運転状態が中・高回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を前記蓄圧容器の残圧にして過給補助する制御を行うように構成されると、次の効果を奏することができる。
【００１４】
この構成によれば、内燃機関の運転状態が低回転速度領域では、気筒内に供給される混合気の圧力は、気筒内の最大燃焼圧力が内燃機関の許容最大燃焼圧力を超えないように設定された比較的低圧の放出圧力（例えば、８０ｋＰａ〜１２０ｋＰａ）で混合気が放出されるため、気筒内の必要以上の圧縮圧力の上昇を回避できて、内燃機関の最大燃焼圧力の異常な増加を抑制することができ、また、放出圧力が比較的低圧に設定されるので、蓄圧容器からの混合気の単位時間当たりの放出量も少なくなり混合気の消費も抑えることができる。
【００１５】
また、内燃機関の運転状態が中・高回転速度領域では放出圧力を蓄圧容器の残圧にして上限を制限せずに過給補助するので、迅速に比較的多量の混合気を気筒内に送ることができ、また、下限も混合気の蓄圧容器で混合気を放出可能な圧力まで下げて、蓄圧容器の限度まで混合気を気筒内に送る。これにより、中・高回転速度領域において混合気が供給不足となる現象を抑制して、内燃機関の過渡運転状態で必要な空気量とＥＧＲガス量を十分に供給することができる。
【００１６】
また、上記の内燃機関の過給補助システムにおいて、前記制御装置が、前記内燃機関のエンジン回転速度と燃料噴射量とをベースとして、予め設定された目標過給圧を示す過給圧算定用マップを備え、過給補助時に、実エンジン回転速度と実燃料噴射量から、前記過給圧算定用マップを用いて目標過給圧を算出し、この算出された目標過給圧に実過給圧がなるように、前記制御弁により混合気の放出を調整する制御を行うように構成されると、実過給圧を目標過給圧にするという比較的簡単な制御弁の制御で、過給補助ができるようになる。
【００１７】
また、上記の内燃機関の過給補助システムにおいて、前記圧力調整装置が、出口側の圧力（二次側設定圧力）を変更できる圧力調整弁、又は、前記混合気の通過面積を変化させる通過面積変更装置で構成されると、簡単な装置で圧力調整できるようになる。
【００１８】
また、上記の内燃機関の過給補助システムにおいて、前記制御装置が、前記過給補助中に、実過給圧が前記目標過給圧に達しないときは、実過給圧と実エンジン回転速度から前記過給圧算定用マップを用いて算出される燃料噴射量になるように、実際に噴射する実燃料噴射量を減少させる制御を行うように構成されると、実過給圧が目標過給圧に達しないときでも、空気不足による気筒内の燃焼の悪化を抑制できてスモークの発生を防止できる。
【００１９】
そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の過給補助方法は、内燃機関の排気ガスの一部と空気の混合気を加圧して蓄圧容器に蓄圧し、前記内燃機関の過渡運転状態のときに、前記蓄圧容器に蓄圧した前記混合気を前記内燃機関の吸気通路に放出して過給補助する内燃機関の過給補助方法において、過給補助時に、前記蓄圧容器から前記吸気通路に放出する前記混合気の放出圧力を、前記内燃機関の運転状態に応じて調整することを特徴とする。
【００２０】
また、上記の内燃機関の過給補助方法において、過給補助時において前記内燃機関の運転状態が低回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を、最大燃焼圧力が許容最大燃焼圧力を超えず、かつ、燃料噴射量に見合った最小の過給圧に応じて設定して過給補助し、過給補助時において前記内燃機関の運転状態が中・高回転速度領域にあるときは、前記放出圧力を前記蓄圧容器の残圧にして過給補助する。
【００２１】
また、上記の内燃機関の過給補助方法において、前記内燃機関のエンジン回転速度と燃料噴射量とをベースとして、予め設定された目標過給圧を示す過給圧算定用マップを備え、過給補助時に、実エンジン回転速度と実燃料噴射量から、前記過給圧算定用マップを用いて目標過給圧を算出し、この算出された目標過給圧に実過給圧がなるように、前記制御弁により混合気の放出を調整する。
【００２２】
これらの内燃機関の過給補助方法によれば、上記の内燃機関の過給補助システムと同様な効果をそれぞれ奏することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の内燃機関の過給補助システム及び内燃機関の過給補助方法によれば、内燃機関の運転状態に見合った放出圧力で過給補助ができるようになるため、蓄圧容器内の混合気を、気筒内の最大燃焼圧力が許容最大燃焼圧力を超えないようにしつつ、混合気の使用量を過渡運転状態の内燃機関の運転状態に合わせて放出することができ、必要以上の混合気の消費を抑えるとともに、必要時に十分な混合気を放出することができる。その結果、必要なエンジン性能を維持した上で、蓄圧容器を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の過給補助システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の内燃機関の過給補助方法の制御フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の過給補助システム及び内燃機関の過給補助方法について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関の過給補助システム１は、エンジン（内燃機関）１０に備えられる。なお、図１では、ターボ式過給機は特に示していないが、本発明の適用対象は、蓄圧過給システムのみを装備したエンジンであっても、蓄圧過給システムとターボ式過給システムを併用して両方を装備したエンジンであってもよい。
【００２６】
この内燃機関の過給補助システム１では、エンジン１０の排気通路（図示しない）を通過する排気ガスの一部と空気（新気）の混合である混合気Ｍを、容積型の機械式や電動式のコンプレッサ等のコンプレッサ（圧縮装置）２０で加圧して蓄圧容器２１に蓄圧する。この蓄圧容器２１には、混合気Ｍの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３１と残圧Ｐｒを検出する容器内圧センサ３２を設ける。
【００２７】
この蓄圧に際しては、蓄圧容器２１に設けた酸素濃度センサ３１の検出値等を用いて、ＥＧＲ時に適正なＥＧＲ率（酸素濃度）でＥＧＲができるように、混合気Ｍの酸素濃度を把握しておくことと、混合気Ｍの酸素濃度がＥＧＲ制御に適した濃度になるように、蓄圧容器２１内の混合気Ｍにおける排気ガスの分量と空気の分量を予め設定した適切な割合になるように蓄圧しておく。また、容器内圧センサ３２で検出される残圧Ｐｒに応じて、過給補助が可能な下限圧力Ｐｏｄ以下にならないように適宜混合気Ｍを蓄圧する。
【００２８】
この蓄圧容器２１に蓄圧した混合気Ｍは、車両の発進時や加速時等のエンジン１０の過渡運転状態のときに、蓄圧容器２１より混合気供給用通路２２を経由してエンジン１０の吸気通路１１に放出して過給補助するのに用いられる。
【００２９】
そして、混合気供給用通路２２には、蓄圧容器２１から吸気通路１１に放出する混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを調整する圧力調整装置２３と、混合気Ｍの放出の有無の制御を行う制御弁２４を設ける。この圧力調整装置２３を、二次側設定圧力である出口側の圧力を変更できる圧力調整弁（レギュレータ）、あるいは、混合気の通過面積を変化させることができる通過面積変更装置（ガス通過面積可変弁）で構成すると、簡単な装置で圧力調整できるようになる。また、制御弁２４は、放出のオンオフを行う開閉弁でもよいが、混合気Ｍの流量も制御できる弁で構成するとよりきめ細かい過給制御を行うことができるようになるのでより好ましい。
【００３０】
また、それと共に、過給補助時に、エンジン１０の運転状態に応じて混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを圧力調整装置２３で調整する制御と、制御弁２４の制御を行う制御装置４１を備えて構成される。この制御装置４１は、通常は、エンジン１０の全般の制御やエンジン１０を搭載した車両の全般の制御を行う全体システム制御装置４０に組み込まれて構成される。
【００３１】
この制御装置４１は、過給補助時においてエンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１にあるときは、蓄圧容器２１から混合気Ｍを、気筒（シリンダ）内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘが許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えず、かつ、燃料噴射量ｑに見合った最小の過給圧Ｐｍｉｎに応じて予め設定された設定圧力Ｐｏ１に放出圧力Ｐｏを設定して、この放出圧力Ｐｏで過給補助する。この設定圧力Ｐｏ１は、実験などにより予め設定されるが、低回転速度領域Ｒ１で、一定の値にしたり、エンジン１０の運転状態に応じて変化する値にしたり、最小過給圧Ｐｍｉｎに予め設定した数値を上乗せした値にしたりして設定する。これにより、エンジン１０の運転状態に見合った放出圧力Ｐｏで過給補助する。この時の放出圧力Ｐｏは、蓄圧容器２１の容量などにも依るが、例えば、８０ｋＰａ〜１２０ｋＰａ程度である。
【００３２】
また、過給補助時においてエンジン１０の運転状態が中・高回転速度領域Ｒ２にあるときは、放出圧力Ｐｏを蓄圧容器２１の残圧Ｐｒにして過給補助する制御を行うように構成される。この時の放出圧力Ｐｏは、蓄圧容器２１からの混合気Ｍの残量によって時々刻々変化する。この時の放出圧力Ｐｏは、蓄圧容器２１の容量などにも依るが、例えば、１２０ｋＰａ〜２５０ｋＰａ程度の範囲である。これにより、混合気Ｍの放出量を過渡運転状態のエンジン１０の運転状態に合わせて調整して放出して、必要かつ十分な混合気Ｍを放出する。
【００３３】
つまり、エンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１では、実過給圧Ｐｉｍが、気筒内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘがエンジン１０の許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えないように、比較的低圧の放出圧力Ｐｏで混合気Ｍを放出して、気筒内の急激なまた必要以上の圧力上昇を回避し、エンジン１０の最大燃焼圧力Ｐｍａｘの異常な増加を抑制する。また、放出圧力Ｐｏを小さくすることで混合気Ｍの時間当たりの放出量を少なくして混合気Ｍの無駄な消費を抑える。
【００３４】
また、エンジン１０の運転状態が中・高回転速度領域Ｒ２では、放出圧力Ｐｏを蓄圧容器２１の残圧Ｐｒにして上限を制限せずに過給補助して迅速に比較的多量の混合気Ｍを気筒内に送る。また、下限も混合気Ｍの放出可能な下限圧力Ｐｏｄまで下げて、蓄圧容器２１の限度まで混合気Ｍを気筒内に送る。これにより、中・高回転速度領域Ｒ２において混合気Ｍが供給不足となる現象を抑制して、エンジン１０の過渡運転状態で必要な空気量とＥＧＲガス量を供給する。
【００３５】
更には、制御装置４１は、エンジン１０のエンジン回転速度Ｎｅと１サイクル当たりや単位時間当たり等の燃料噴射量ｑとをベースとして、予め設定された目標過給圧Ｐｉｔを示す過給圧算定用マップＭ１を備え、過給補助時に、エンジン回転速度センサ３３で検出される実エンジン回転速度Ｎｅｍと、シリンダ内燃料噴射制御の指令値等から求められる実燃料噴射量ｑｍから、過給圧算定用マップＭ１を用いて目標過給圧Ｐｉｔを算出する。
【００３６】
この算出された目標過給圧Ｐｉｔに、実過給圧Ｐｉｍがなるように、圧力調整装置２３で調整された放出圧力Ｐｏの下で、制御弁２４により混合気Ｍの放出を調整する制御を行う。この実過給圧Ｐｉｍは吸気通路１１の混合気供給用通路２２が合流する位置よりも過給側に配置された過給圧センサ３４で検出する。これにより、実過給圧Ｐｉｍを目標過給圧Ｐｉｔにするという比較的簡単な制御弁２４の制御で、過給補助を行う。
【００３７】
更に、制御装置４１は、過給補助中に、実過給圧Ｐｉｍが目標過給圧Ｐｉｔに達しないときは、実過給圧Ｐｉｍと実エンジン回転速度Ｎｅｍから過給圧算定用マップＭ１を用いて算出される燃料噴射量ｑｃになるように、実際に噴射する実燃料噴射量ｑｍを減少させる制御を行う。これにより、実過給圧Ｐｉｍが目標過給圧Ｐｉｔに達しないときでも、空気不足による気筒内の燃焼の悪化を抑制してスモークの発生を防止する。
【００３８】
次に、上記の内燃機関の過給補助システム１を用いた内燃機関の過給補助方法について、図２の制御フローを参照しながら説明する。この図２の制御フローは、このエンジン１０を搭載した車両の発進時や加速時等のエンジン１０の過渡運転状態のときに、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、図２の制御フローの内容を実施しては、上級の制御フローに戻り、また、上級の制御フローから呼ばれて、エンジン１０の運転中は、過渡運転状態になる毎に繰り返し呼ばれて実施されるものとして示してある。そして、図２の制御フローの途中でエンジン１０の運転が停止したときに、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する制御フローとして示している。
【００３９】
この図２の制御フローが上級の制御フローから呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１にて、エンジン１０の運転状態が過渡運転状態であるか否かを判定する。この判定は、エンジン１０が発生しているトルクがアクセル開度から算定される要求トルクを満たしているか否か等で判定する。このステップＳ１１の判定で過渡運転状態でない場合（ＮＯ）にはリターンに行って上級の制御フローに戻り、次の過渡運転状態で呼ばれるのを待つ。
【００４０】
ステップＳ１１の判定で過渡運転状態である場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１２に行き、実エンジン回転速度Ｎｅｍと、実燃料噴射量ｑｍと、実過給圧Ｐｉｍのデータを入力する。この実エンジン回転速度Ｎｅｍにはエンジン１０のエンジン回転速度センサ３３で検出された値を使用し、実燃料噴射量ｑｍにはシリンダ内燃料噴射制御の指令値や燃料流量センサ（図示しない）で検出された値を使用できる。また、実過給圧Ｐｉｍは、過給圧センサ３４で検出された値を使用できる。
【００４１】
次のステップＳ１３で、ステップＳ１２で入力した３つの入力値（Ｎｅｍ、ｑｍ、Ｐｉｍ）の内、実エンジン回転数Ｎｅｍと実噴射燃料量ｑｍとから、過給圧算定用マップＭ１を参照して目標過給圧Ｐｉｔを算出する。
【００４２】
次のステップＳ１４で、エンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１にあるのか、中・高回転速度領域Ｒ２にあるのかを判定する。この判定で、実エンジン回転速度Ｎｅｍが予め実験などにより設定した領域判定回転速度Ｎｅｃ以下であればエンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１にあると判定し（ＹＥＳ）、実エンジン回転速度Ｎｅｍが領域判定回転速度Ｎｅｃより大きければエンジン１０の運転状態が中・高回転速度領域Ｒ２にあると判定する（ＮＯ）。
【００４３】
ステップＳ１４で、エンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１にある場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１５に行き、混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを、気筒（シリンダ）内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘが許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えず、かつ、要求トルクを発生するのに必要な燃料噴射量ｑに見合った最小の過給圧Ｐｍｉｎに応じて設定されている設定圧力Ｐｏ１に設定する。そしてステップＳ１７に行く。
【００４４】
また、この低回転速度領域Ｒ１においては、目標過給圧Ｐｉｔが、気筒（シリンダ）内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘが許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えず、かつ、燃料噴射量ｑに見合った最小の過給圧Ｐｍｉｎに設定される。
【００４５】
ステップＳ１４で、エンジン１０の運転状態が中・高回転速度領域Ｒ２にある場合は（ＮＯ）、放出圧力Ｐｏを蓄圧容器２１の残圧Ｐｒにして、この残圧Ｐｒに応じて上限を制限せずに過給補助して迅速に比較的多量の混合気Ｍを気筒内に送る。また、残圧Ｐｒに応じて下限も混合気Ｍの放出可能な下限圧力Ｐｏｄまで下げて、蓄圧容器２１の限度まで混合気Ｍを気筒内に送る。そして、ステップＳ１７に行く。
【００４６】
ステップＳ１７では、過給圧センサ３４で検出した実過給圧Ｐｉｍが目標過給圧Ｐｉｔになるように、圧力調整装置２３で蓄圧容器２１より放出される圧力を混合気Ｍの放出圧力Ｐｏに制御し、制御弁２４で混合気Ｍの放出のオンオフ及び放出量を制御して過給補助する。この過給補助の制御を行い、予め設定した制御時間を経過した後、ステッププＳ１１に戻る。その後、ステップＳ１１〜ステップＳ１７を繰り返し実施し、ステップＳ１１の判定で過渡運転状態でないと判定されると（ＮＯ）、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。また、制御の途中で、エンジン１０の運転が停止されたには、割り込みが生じ、リターンに行って上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に本制御フローを終了する。
【００４７】
この図２の制御フローに基づく制御で、エンジン１０の排気ガスの一部と空気の混合気Ｍを加圧して蓄圧容器２１に蓄圧し、エンジン１０の過渡運転状態のときに、蓄圧容器２１に蓄圧した混合気Ｍをエンジン１０の吸気通路１１に放出して過給補助する内燃機関の過給補助方法において、過給補助時に、蓄圧容器２１から吸気通路１１に放出する混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを、エンジン１０の運転状態に応じて調整することができる。
【００４８】
また、過給補助時においてエンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１にあるときは、放出圧力Ｐｏを最大燃焼圧力Ｐｍａｘが許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えず、かつ、燃料噴射量ｑに見合った最小の過給圧Ｐｍｉｎに応じて設定して過給補助し、過給補助時においてエンジン１０の運転状態が中・高回転速度領域Ｒ２にあるときは、放出圧力Ｐｏを蓄圧容器２１の残圧Ｐｒにして過給補助することができる。
【００４９】
更に、エンジン１０のエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量ｑとをベースとして、予め設定された目標過給圧Ｐｔを示す過給圧算定用マップＭ１を備え、過給補助時に、実エンジン回転速度Ｎｅｍと実燃料噴射量ｑｍから、過給圧算定用マップＭ１を用いて目標過給圧Ｐｉｔを算出し、この算出された目標過給圧Ｐｉｔに実過給圧Ｐｉｍがなるように、制御弁２４により混合気Ｍの放出を調整することができる。
【００５０】
上記の構成の本発明の内燃機関の過給補助システム１及び内燃機関の過給補助方法によれば、蓄圧容器２１からの混合気Ｍの放出圧力Ｐｏを、単位時間当たりの要求空気量が少ない低回転速度領域Ｒ１と、単位時間当たりの要求空気量が多い中・高回転速度領域Ｒ２とで使い分けて制御するので、次のことが可能となる。
【００５１】
つまり、エンジン１０の運転状態が低回転速度領域Ｒ１の場合では、特に、低速からの発進加速時には、放出圧力Ｐｏを低圧にして混合気Ｍを放出して必要以上の混合気Ｍの消費を抑えるので、オーバーブーストの防止と、混合気Ｍの無駄な消費の抑制をすることができる。それと同時に、最大燃焼圧力Ｐｍａｘの異常な増加を抑制できて最大燃焼圧力Ｐｍａｘが許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えないようにすることができる。
【００５２】
また、エンジン１０の運転状態が中・高回転速度領域Ｒ２の場合では、蓄圧容器２１の残圧Ｐｒにして蓄圧容器２１に蓄圧した混合気Ｍを全て過給補助に使用するので、必要な空気量とＥＧＲガス量を供給することができる。
【００５３】
従って、エンジン１０の運転状態に見合った放出圧力Ｐｏで過給補助ができるようになるため、蓄圧容器２１内の混合気Ｍを、気筒内の最大燃焼圧力Ｐｍａｘが許容最大燃焼圧力Ｐｍｃを超えないようにしつつ、混合気Ｍの使用量を過渡運転状態のエンジン１０の運転状態に合わせて放出することができ、必要以上の無駄な混合気Ｍの消費を抑えるとともに、必要時に十分な混合気Ｍを放出することができるので、必要なエンジン性能を維持した上で蓄圧容器２１の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  過給補助システム
１０  エンジン（内燃機関）
１１  吸気通路
２０  コンプレッサ（圧縮装置）
２１  蓄圧容器
２２  混合気供給用通路
２３  圧力調整装置
２４  制御弁
３１  酸素濃度センサ
３２  容器内圧センサ
３３  エンジン回転速度センサ
３４  過給圧センサ
４０  全体システム制御装置
４１  制御装置
Ｎｅ  エンジン回転速度
Ｎｅｃ  領域判定回転速度
Ｎｅｍ  実エンジン回転速度
Ｍ  混合気
Ｍ１  過給圧算定用マップ
Ｐｉｍ  実過給圧
Ｐｉｔ  目標過給圧
Ｐｍａｘ  最大燃焼圧力
Ｐｍｃ  許容最大燃焼圧力
Ｐｏ  放出圧力
Ｐｏ１  設定圧力
Ｐｏｄ  放出可能な下限圧力
Ｐｒ  残圧
ｑ  燃料噴射量
ｑｃ  算定される燃料噴射量
ｑｍ  実燃料噴射量
Ｒ１  低回転速度領域
Ｒ２  中・高回転速度領域
【図１】
2015086808.tif 000003
【図２】
2015086808.tif 000004