(57)【要約】【課題】空気の圧縮を繰り返すことがなく、また、過給の応答性が高いターボチャージャシステムを提供する。【解決手段】ターボチャージャシステムは、吸気通路１４に配置されたターボコンプレッサ１８と、ターボタービン２０と、アシストコンプレッサ２６と、を備え、過給要求の予兆が検知された場合には、アシストコンプレッサ２６の駆動を開始させるとともに当該アシストコンプレッサ２６から圧送された高圧空気をターボタービン２０に送り、過給要求が検知された場合には、前記高圧空気を吸気通路に送る。【選択図】図１
2015158162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に配置された第一圧縮機と、前記第一圧縮機を直接的または間接的に駆動するタービンと、を備えたターボチャージャと、
前記第一圧縮機とは別に設けられた第二圧縮機と、
前記第二圧縮機の作動によって当該第二圧縮機から送風される空気を、内燃機関に吸入させることなく前記タービンを駆動するべく前記タービンに導く第一通路と、
前記第二圧縮機の作動によって当該第二圧縮機から送風される空気を、前記吸気通路に導く第二通路と、
前記第二圧縮機から送風される空気の経路を、前記第一通路または第二通路に切り替える経路切替弁と、
過給の要求の予兆を検知する過給予兆検知手段と、
前記過給予兆検知手段により前記予兆が検知された場合に前記第一圧縮機の駆動を開始させるとともに前記空気の経路を第一通路に切り替え、前記過給要求が検知された場合に、前記空気の経路を第二通路に切り替える制御手段と、
を備えることを特徴とするターボチャージャシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャシステムであって、さらに、
前記第一圧縮機による過給圧を取得する過給圧取得手段を備え、
前記制御手段は、少なくとも前記過給圧取得手段により取得された過給圧に基づいて前記第二圧縮機の駆動終了のタイミングを決定する、ことを特徴とするターボチャージャシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のターボチャージャシステムであって、
前記制御部は、前記過給圧取得手段により取得された過給圧に応じて、前記内燃機関への空気流入量を調整するスロットルの開度を調整する、ことを特徴とするターボチャージャシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のターボチャージャシステムであって、さらに、
前記吸気通路のうち、前記第二通路との合流点よりも上流側において、前記第一圧縮機から圧送される空気の流量を制御する調整弁を備え、
前記制御手段は、前記第一圧縮機から送風される空気の逆流を防止するべく、前記調整弁の開閉量を調整する、
ことを特徴とするターボチャージャシステム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のターボチャージャシステムであって、
前記タービンは、前記第一圧縮機を直接的に駆動するターボタービンを駆動する駆動タービンであり、
前記駆動タービンを駆動させた後の減圧された空気を前記内燃機関に導くべく、前記吸気通路と合流する第三通路を有する、
ことを特徴とするターボチャージャシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アシスト機能を備えたターボチャージャシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン等の内燃機関の出力を向上させる技術として、内燃機関の排気ガスにより駆動されて吸入空気を加圧するターボチャージャシステムが知られている。しかしながら、排気圧力が小さい軽負荷領域では、十分な過給能力を発揮できず、過給タイミングに遅れが生じる、いわゆるターボラグという問題があった。そこで、内燃機関の排気圧力で過給を行うターボチャージャの駆動をアシストするアシスト機能を設けることが従来から提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ターボチャージャのタービンおよびコンプレッサを回転させる電動機と、道路情報等に基づいてターボチャージャによる過給要求の予兆を検知する過給予兆検知手段と、を有するターボチャージャシステムが開示されている。このシステムでは、過給要求の予兆が検知された時点で電動機を回転させ始めるプレアシスト駆動を行う。
【０００４】
また、特許文献２には、ターボ過給機に加え、さらに、電動機でコンプレッサを駆動する電動過給機を設け、エンジンの回転速度が低い場合には、ターボ過給機および電動過給機の両方を駆動する技術が開示されている。また、特許文献２には、電動過給機の電動機やインバータからの発熱による温度上昇を抑えるために、電動機やインバータをターボコンプレッサの上流側に配置することで、ターボコンプレッサの吸気による空気流れで電動機やインバータを冷却することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７１１１６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４８０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１では、プレアシスト開始後、運転者から加速（過給）の要求があるまでの間、コンプレッサの下流に圧送された空気の一部を、コンプレッサの上流側にバイパスさせている。これは、運転者からの加速要求があるまでは、内燃機関の吸入空気量を増加させない、ひいては、内燃機関の出力トルクを増加させないためである。かかる技術によれば、運転者の意図に反した過給を防止できる。しかしながら、特許文献１では、コンプレッサで圧送された空気を再度、コンプレッサに送って圧縮しており、空気が繰り返し圧縮されることになる。この場合、吸入空気の温度が上昇し、機関の出力の低下やプレイグニッションの発生を招くおそれがあった。
【０００７】
特許文献２の技術では、空気が繰り返し圧縮されることはないが、運転者から過給の要求が無い限り、電動過給機を稼働させない。そのため、過給要求後、短時間で吸入空気量を上げるためには、高出力の電動機を用いる必要があった。しかし、こうした高出力の電動機は、コストや発熱、設置スペース等の新たな問題を招いた。
【０００８】
そこで、本発明では、空気の圧縮を繰り返すことがなく、また、過給の応答性が高いターボチャージャシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のターボチャージャシステムは、吸気通路に配置された第一圧縮機と、前記第一圧縮機を直接的または間接的に駆動するタービンと、を備えたターボチャージャと、前記第一圧縮機とは別に設けられた第二圧縮機と、前記第二圧縮機の作動によって当該第二圧縮機から送風される空気を、内燃機関に吸入させることなく前記タービンを駆動するべく前記タービンに導く第一通路と、前記第二圧縮機の作動によって当該第二圧縮機から送風される空気を、前記吸気通路に導く第二通路と、前記第二圧縮機から送風される空気の経路を、前記第一通路または第二通路に切り替える経路切替弁と、過給の要求の予兆を検知する過給予兆検知手段と、前記過給予兆検知手段により前記予兆が検知された場合に前記第一圧縮機の駆動を開始させるとともに前記空気の経路を第一通路に切り替え、前記過給要求が検知された場合に、前記空気の経路を第二通路に切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
好適な態様では、さらに、前記第一圧縮機による過給圧を取得する過給圧取得手段を備え、前記制御手段は、少なくとも前記過給圧取得手段により取得された過給圧に基づいて前記第二圧縮機の駆動終了のタイミングを決定する。この場合、前記制御部は、前記過給圧取得手段により取得された過給圧に応じて、前記内燃機関への空気流入量を調整するスロットルの開度を調整する、ことが望ましい。
【００１１】
他の好適な態様では、さらに、前記吸気通路のうち、前記第二通路との合流点よりも上流側において、前記第一圧縮機から圧送される空気の流量を制御する調整弁を備え、前記制御手段は、前記第一圧縮機から送風される空気の逆流を防止するべく、前記調整弁の開閉量を調整する。
【００１２】
他の好適な態様では、前記タービンは、前記第一圧縮機を直接的に駆動するターボタービンを駆動する駆動タービンであり、前記駆動タービンを駆動させた後の減圧された空気を前記内燃機関に導くべく、前記吸気通路と合流する第三通路を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、過給要求の予兆が検知された場合に第一圧縮機の駆動を開始させるとともに空気の経路をタービン側に切り替え、過給要求が検知された場合に、空気の経路を吸気通路側に切り替えるため、空気の圧縮を繰り返すことなく、過給の応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態である内燃機関システムの構成を示す図である。
【図２】過給の流れを示すフローチャートである。
【図３】過給処理の効果を示す図である。
【図４】他の内燃機関システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるターボチャージャシステムが組み込まれた内燃機関システム１０の構成を示す図である。内燃機関システム１０は、例えば、乗用車等の車両に搭載されており、エンジン等の内燃機関１２を有している。内燃機関１２には、吸気通路１４と排気通路１６が連通している。
【００１６】
内燃機関システム１０には、ターボチャージャシステムが組み込まれている。ターボチャージャシステムは、内燃機関１２からの排気圧力で駆動するターボチャージャと、このターボチャージャの駆動を補助するアシスト機構と、を備えている。ターボチャージャは、吸気通路１４に配置されたターボコンプレッサ１８と、排気通路１６に配置されたターボタービン２０とを備えている。ターボタービン２０は、ターボコンプレッサ１８と同軸に設けられており、排気圧力を受けることにより、ターボコンプレッサ１８を回転させることができる。また、ターボコンプレッサ１８は、回転させられることにより、その上流側の空気を、その下流側に圧送することができる。
【００１７】
アシスト機構は、アシストコンプレッサ２６、当該アシストコンプレッサ２６を駆動する電動機２８、電動機２８に電力を供給するバッテリ３０等を備えている。電動機２８は、エンジンコントロールユニット５０（以下「ＥＣＵ５０」という）により駆動制御される。アシストコンプレッサ２６は、電動機２８により回転させられる電動コンプレッサであり、第二吸気通路３１に配置されている。第二吸気通路３１は、吸気通路１４とは別に設けられ、大気と導通する通路である。アシストコンプレッサ２６は、回転させることにより、この第二吸気通路３１の下流側通路３２に空気を圧送する。
【００１８】
ここで、アシストコンプレッサ２６の下流側通路３２は、第一通路３４と第二通路３６とに分岐する。第一通路３４は、ターボタービン２０に向かって延び、ターボタービン２０の入口にノズルを有する通路である。この第一通路３４は、図１から明らかなとおり、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気を、内燃機関１２を通ることなく、ターボタービン２０に導く。第二通路３６は、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気を、吸気通路１４に導く通路であり、ターボコンプレッサ１８の下流側において吸気通路１４に合流する通路である。第一通路３４と第二通路３６との分岐箇所には、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気の経路を、第一通路３４または第二通路３６に切り替えるための経路切替弁３８が設けられている。経路切替弁３８は、ＥＣＵ５０により駆動制御される弁で、例えば、電磁式の三方弁等を用いることができる。
【００１９】
また、ターボコンプレッサ１８と合流点との間には、調整弁４０が設けられている。調整弁４０は、空気流量を調整するための流量調整弁であり、ＥＣＵ５０により駆動制御される。さらに、調整弁４０とターボコンプレッサ１８との間には、当該区間における吸気通路１４内の圧力を過給圧Ｐａとして検出する過給圧センサが設けられている。この加給圧センサで検出された過給圧Ｐａは、ＥＣＵ５０に送られる。
【００２０】
吸気通路１４のうち合流点から内燃機関１２までの間には、従来の内燃機関システム１０と同様に、インタークーラ２２、スロットル２４が設けられている。上流側から送られた空気は、インタークーラ２２で冷却された後、スロットル開度Ｔａに応じた流量だけ、内燃機関１２に供給される。内燃機関１２で生じた排気は、排気通路１６を通じてターボタービン２０に送られる。また、排気の一部は、排気循環のために、循環通路１７を介して吸気通路１４に戻される。
【００２１】
ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転を総合的に制御するマイクロコントローラである。また、このＥＣＵ５０は、後述するように、ナビゲーション装置から得られる道路情報や、車載センサから得られる走行状況、外部から得られる交通情報等に基づいて、過給要求の予兆を検知する過給予兆検知手段としても機能する。
【００２２】
ところで、ターボチャージャは、周知の通り、排気のエネルギによりターボタービン２０が駆動され、このターボタービン２０によりターボコンプレッサ１８が回転させられることにより、吸気側の空気を過給する。ここで、排気圧力が十分に上昇している状況下では、ターボチャージャは、十分に過給することができる。しかしながら、排気圧力が十分に上昇していない軽負荷運転時には、排気のエネルギのみでは十分な過給を実現することができない。そのため、ターボチャージャが排気圧力のみを利用して過給を実現する場合は、軽負荷状態から加速が求められたような場合に、排気圧力が上昇するまでトルクが立ち上がらない現象、いわゆるターボラグが発生する。
【００２３】
そこで、本実施形態では、こうしたターボラグを防止するために、過給要求の予兆を検知し、予兆を検知した段階でアシストコンプレッサ２６を駆動開始するプレアシストを行っている。そして、実際に過給の要求があった場合には、ターボチャージャによる通常過給処理に移行していく。かかる構成によれば、過給要求後、内燃機関の出力トルクが立ち上がるまでの時間を大幅に短縮できる。ただし、過給要求の予兆が検知された後、即座に、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気を内燃機関１２に吸引させると、実際に過給要求が出されていないにもかかわらず、出力トルクが上がってしまい、運転者に違和感を与えることになる。そこで、従来、過給要求の予兆が検知されてから実際に過給要求があるまでは、過給された空気をターボコンプレッサの上流側にバイパスさせる技術も提案されている。かかる技術によれば、過給要求前に出力トルクが上がることを防止できる。しかし、この技術の場合、一度、圧縮した空気を、コンプレッサの上流側に戻しているため、空気が繰り返し圧縮されることになる。この場合、空気の温度上昇による機関の出力低下や、意図しないタイミングでエンジン点火されるプレイグニッションの発生という問題があった。こうした問題を避けるために、本実施形態では、過給要求の予兆が検知されてから実際に過給要求があるまでは、アシストコンプレッサ２６からの圧送空気は、内燃機関１２には送らず、ターボタービン２０に送るようにしている。こうした過給の流れについて図２を参照して説明する。図２は、本実施形態における過給の流れを示すフローチャートである。
【００２４】
本実施形態では、初期状態、すなわち、過給要求も、過給要求の予兆も検知されていない段階では、第一通路３４が開放され、第二通路３６が閉鎖されるように経路切替弁３８が切り替えられている。また、調整弁４０は、完全開放された状態となっている（Ｓ１０）。
【００２５】
この状態で、ＥＣＵ５０は、過給要求の予兆の有無を監視する（Ｓ１２）。過給要求の予兆は、種々の方法で検知することができるが、本実施形態では、道路情報や走行状況に基づいて過給要求の予兆を検知している。より具体的には、ＥＣＵ５０は、現在の走行ポイントが加速ポイントか否かと、現在の走行状況が加速可能か否かを判定し、この判定結果に基づいて、過給要求の予兆を検知している。加速ポイントとは、交通の流れに乗った標準的な運転をしようとすれば、必然的に軽負荷状態からの加速が要求されることとなる地点である。加速ポイントとしては、例えば、平坦路から登坂路に変化する地点や、一般道から高速道への進入地点等が挙げられる。また、ユーザが予め設定したポイントを加速ポイントとして取り扱ってもよい。いずれにしても、こうした加速ポイントを、車両に搭載されたナビゲーション装置から得られる道路情報から検出することができる。したがって、ＥＣＵ５０は、ナビゲーション装置に組み込まれた道路情報に基づいて、現在の走行ポイントが、加速ポイントか否かを判定する。
【００２６】
また、ＥＣＵ５０は、道路情報および各種車載センサや外部交通情報から得られる走行状況に基づいて、現在の走行状況が加速可能か否かを判定する。すなわち、加速ポイントであっても、加速が適さない状況がある。例えば、現在の走行箇所が急カーブである場合がこれに該当する。また、走行中の路面の状況（雪、凍結、ドライ、ウェット、舗装、未舗装など）によっても加速が適さない状況がある。さらに、先行車との車間距離が短い場合も加速が適さないといえる。このように、加速に適さない状況が検知されれば、ＥＣＵ５０は、加速不可能でありと判定し、加速に適さない状況が検知されなければ、ＥＣＵ５０は、加速可能と判定する。
【００２７】
そして、現在の走行ポイントが加速ポイントであり、かつ、加速可能と判定されれば、ＥＣＵ５０は、過給要求の予兆が検知されたとして、プレアシスト開始の処理を行う。すなわち、ＥＣＵ５０は、電動機２８の駆動を開始し、アシストコンプレッサ２６を回転させる（Ｓ１４）。このとき、アシストコンプレッサ２６で圧送された空気を内燃機関１２に送ると、運転者が加速を要求していないにも関わらず内燃機関１２の出力トルクが増える事態が生ずる。本実施形態では、このような事態を避けるため、プレアシストの開始後、現実に運転者が過給（加速）を要求するまでは、アシストコンプレッサ２６で圧送された空気を、内燃機関１２に送らないようにしている。
【００２８】
具体的には、この時点では、吸気通路１４に連なる第二通路３６を閉鎖し、ターボタービン２０に連なる第一通路３４を開放している。この場合、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気は、内燃機関１２に吸入されることなく、ターボタービン２０に送られることになる。その結果、この時点では、圧送空気が、内燃機関１２には送られないため、内燃機関１２の出力トルクは殆ど上がらない。一方で、アシストコンプレッサ２６の駆動により、圧送空気が下流側通路３２、第一通路３４に送られるため、下流側通路３２は徐々に高圧になっていく。実際に過給要求が出された場合には、この高圧空気を、吸気通路１４に送ることで、内燃機関の吸気量を一気に増加させ、出力トルクを一気に増加させることができる。また、予兆が検知されてから実際に過給要求がなされるまで、空気は、ターボタービン２０に圧送されるが、この空気の圧力は、ターボタービン２０を回転させ始めるための補助力としても機能する。そして、この補助力を受けて、実際に過給要求が出される前から、ターボタービン２０が回転し始めるため、実際に過給要求されてからのターボタービン２０の立ち上がりを早めることができる。なお、この圧送された空気圧力を受けてターボタービン２０が回転し始めることで内燃機関１２の吸入空気が増えることも有り得る。こうした事態を防止するために、過給圧センサ４２で検出される過給圧Ｐａをモニタリングし、当該過給圧Ｐａに基づいてスロットル２４の開度や、調整弁４０の開閉量を調整するようにしてもよい。
【００２９】
アシストコンプレッサ２６が駆動開始すれば、続いて、ＥＣＵ５０は、運転者による過給要求が生じたか否かを判断する（Ｓ１６）。この過給要求の有無は、例えば、スロットル開度Ｔａの増加量から判定できる。スロットル開度Ｔａに、予め規定された基準値を超える増加が発生した場合、ＥＣＵ５０は、過給要求が生じたと判断する。
【００３０】
判断の結果、過給要求がないと判定された場合、ＥＣＵ５０は、プレアシスト開始（電動機２８の駆動開始）してからの経過時間が、予め規定された基準時間を超えたか否かを判定する（Ｓ２８）。判定の結果、経過時間が基準時間を超過した場合には、ステップＳ１２において検知された予兆が誤りであったと判定し、電動機２８およびアシストコンプレッサ２６の駆動を停止する（Ｓ３０）。一方、経過時間が基準時間を超過していない場合は、ステップＳ１６の判定を繰り返す。
【００３１】
ステップＳ１６において、過給要求が生じたと判定されれば、ＥＣＵ５０は、ターボチャージャによる過給へと移行していく。具体的には、まず、第一通路３４を閉鎖し、第二通路３６を開放する（Ｓ１８）。これにより、アシストコンプレッサ２６の下流側通路３２に溜まっていた高圧の空気が、第二通路３６から吸気通路１４を経て、内燃機関１２へと送られることになる。その結果、内燃機関１２への過給を一気に立ち上げることができる。そして、内燃機関１２への過給を一気に立ち上げることにより、内燃機関１２の出力トルクを迅速に立ち上げることができるため、迅速な加速が可能となる。また、排気圧力も急激に増加するため、ターボチャージャも迅速に立ち上がることになる。
【００３２】
ただし、第二通路３６を開放した直後は、ターボチャージャは、十分に立ち上がっていない。そのため、第二通路３６を開放した直後は、ターボコンプレッサ１８の出口近傍の圧力は、第二通路３６から流入する高圧空気の圧力よりも低い。結果として、アシストコンプレッサ２６からの高圧空気が、低圧側であるターボコンプレッサ１８側へ逆流し、ターボコンプレッサ１８の負荷になる恐れがある。そこで、本実施形態では、過給要求が生じた場合には、調整弁４０を閉鎖、あるいは、絞ることで、高圧空気のターボコンプレッサ１８側への逆流を防止している。
【００３３】
第二通路３６を開放した後、ＥＣＵ５０は、過給圧センサ４２で検知された過給圧Ｐａに応じて調整弁４０を開放する（Ｓ２０）。すなわち、第二通路３６を開放すれば、内燃機関１２への過給が急速に立ち上がり、排気圧力も急激に立ち上がる。これにより、ターボタービン２０の回転数も上昇し、ターボコンプレッサ１８による吸気量も増加する。そして、結果として、過給圧Ｐａも増加していく。この過給圧Ｐａが上昇していけば、ＥＣＵ５０は、上述したような高圧空気のターボコンプレッサ１８側への逆流が生じないように、調整弁４０を徐々に、あるいは、一気に開放していく。そして、最終的に、調整弁４０を全開した状態で、過給圧Ｐａが規定の値を超えれば、ターボチャージャが十分に立ち上がったと判断し、電動機２８およびアシストコンプレッサ２６の駆動を停止する（Ｓ２４）。以降は、通常のターボチャージャシステムにおける過給処理と同様の処理を行う（Ｓ２６）。
【００３４】
次に、こうした過給処理の効果について図３を参照して説明する。図３は、２Ｌのガソリンエンジンにおいて、アシストコンプレッサ２６として遠心コンプレッサを１ｋＷの電動機２８で駆動した際のエンジントルクの値を示すグラフである。図３において、実線ａ〜ｃは、それぞれ、プレアシストを−０．３９秒、−０．２６秒、−０．１３秒から開始した場合のエンジントルクを、実線ｄは、プレアシストを行わない場合のエンジントルクを示している。また、破線ｅ〜ｇは、いずれも、プレアシスト開始後（電動機２８の駆動開始後）、即座に、第二通路３６を開放、第一通路３４を閉鎖し、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気を内燃機関１２に吸入させた場合のエンジントルクを示している。
【００３５】
図３から明らかなとおり、プレアシストを行わない場合（実線ｄ）に比べて、プレアシストを行う場合（実線ａ〜ｃ）、エンジントルクの立ち上がりが早くなるため、ターボラグを大幅に改善できる。なお、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気を、即座に内燃機関１２に送る構成の場合（破線ｅ〜ｇ）も、最終的にエンジントルクが所定の値に到達する時刻は同じであるが、この場合、現実に加速要求がある時刻（時刻０秒）より前からエンジントルクが立ち上がることになる。換言すれば、運転者の意図しない加速が生じることになり、運転者に違和感を与える。これに対し、本実施形態のように、加速要求があるまで、圧送空気をターボタービン２０に送るようにすれば、実線ａ〜ｃのように、加速要求前のエンジントルクの立ち上がりを防止でき、運転者に違和感を与えることがないことがわかる。
【００３６】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、過給要求が出される前に、アシストコンプレッサ２６を駆動開始させるため、過給の応答性が改善される。また、アシストコンプレッサ２６から圧送された空気を、加速要求があるまで、ターボタービン２０に送っているため、吸入空気の循環がなく、圧縮を繰り返すことがないため、吸入空気の温度上昇による機関出力の低下や、意図しない点火（プレイグニッション）の発生を低減できる。
【００３７】
さらに、ターボタービン２０に送った空気圧力をターボタービン２０の立ち上がりの補助力として利用しているため、ターボチャージャのターボラグを短縮でき、アシストコンプレッサ２６の作動時間を短縮でき、無駄な駆動エネルギの消費を低減できる。
【００３８】
なお、本実施形態では、プレアシスト動作により生成された高圧空気を、ターボコンプレッサ１８を直接駆動するターボタービン２０に送っている。しかし、この高圧空気をより効率的に活用するために、図４に示すように、高圧空気に適した駆動タービン５２を別に設けてもよい。すなわち、一般に、タービンは、その構成やサイズによって、効率的に稼働できる流量範囲等が異なる。例えば、ターボチャージャに設けられるターボタービン２０は、内燃機関１２から大量の排気を受けた場合に効率よく駆動できるように設計されている。一方、アシストコンプレッサ２６から送られる高圧空気は、こうした排気に比べて少量であり、この高圧空気で、ターボコンプレッサ１８を効率的に駆動することは難しい。そこで、アシストコンプレッサ２６から送られる空気流量・圧力で、効率的に駆動できる駆動タービン５２を別途設け、この駆動タービン５２に高圧空気を送るようにしてもよい。そして、この駆動タービン５２とターボタービン２０を同軸に設け、駆動タービン５２でターボタービン２０を駆動する。この場合、アシストコンプレッサ２６からの高圧空気のエネルギが、駆動タービン５２により、効率的に回転運動に変換される。その結果、ターボチャージャの立ち上がり時間、ひいては、アシストコンプレッサ２６の作動時間をより短縮でき、無駄なエネルギの消費を低減できる。
【００３９】
また、この場合、ターボタービン２０を駆動した後、駆動タービン５２から出力される減圧した後の空気を内燃機関１２に吸入させるべく、駆動タービン５２と吸気通路１４とを接続する第三通路５４を設けてもよい。この場合、第三通路５４の出口には、ノズルを設け、吸気通路１４の流れ方向に沿って動圧の高い空気を噴出することが望ましい。これにより、吸気通路１４内の吸入空気が加速され、ターボコンプレッサ１８の負荷が軽減できる。
【００４０】
また、これまでの説明では、過給圧センサ４２を設けた例を説明したが、過給圧センサ４２は、適宜、省略されてもよい。過給圧センサ４２を省略する場合は、予め、プレアシストを開始してからの経過時間と過給圧Ｐａとの関係を示すマップを実験等により作成し、ＥＣＵ５０に記憶しておく。そして、ＥＣＵ５０で、当該マップと経過時間に基づいて過給圧Ｐａを推測演算するようにしてもよい。換言すれば、ＥＣＵ５０を、過給圧Ｐａを推測演算して、取得する過給圧取得手段として用いてもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、アシストコンプレッサ２６の動力源として電動機２８を用いたが、過給要求に先立ってアシストコンプレッサ２６を駆動できるのであれば、他の動力源を用いてもよい。例えば、内燃機関１２、電磁クラッチからなる機械式動力源を用いて、いわゆる、スーパーチャージャのような構成にしてもよい。
【００４２】
いずれにしても、プレアシストによりアシストコンプレッサ２６から圧送される高圧空気を、内燃機関１２に送ることなく、ターボチャージャのタービン（ターボタービン２０または駆動タービン５２）に送り、過給要求が出された後は、当該高圧空気を吸気通路に送る構成とすることで、空気の圧縮を繰り返すことなく、過給の応答性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  内燃機関システム、１２  内燃機関、１４  吸気通路、１６  排気通路、１７  循環通路、１８  ターボコンプレッサ、２０  ターボタービン、２２  インタークーラ、２４  スロットル、２６  アシストコンプレッサ、２８  電動機、３０  バッテリ、３１  第二吸気通路、３２  下流側通路、３４  第一通路、３６  第二通路、３８  経路切替弁、４０  調整弁、４２  過給圧センサ、５０  エンジンコントロールユニット、５２  駆動タービン、５４  第三通路。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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