(57)【要約】【課題】排気通路に排気絞り弁を有するエンジンにおいて、閉弁された排気絞り弁を開弁するとき、排気絞り弁を適切に開く。また、排気絞り弁が閉弁されているときにアクセルペダルが踏まれた場合、エンジン出力を適切に得る。【解決手段】本発明に係るエネルギー回収装置は、エンジン１０の排気通路１２に設けられた排気絞り弁５６と、排気通路１２と吸気通路１４とをつなぐＥＧＲ通路４６に設けられたＥＧＲ弁５０と、それらを制御する制御手段とを備え、該制御手段により排気絞り弁５６およびＥＧＲ弁５０を閉弁させることで、排気絞り弁５６よりも上流側に作られる圧力エネルギーを有する流体を容器６４に回収する。この回収の間にアクセル開度が所定開度を越えると、制御手段は、排気絞り弁５６およびＥＧＲ弁５０を開弁させるための制御を同時に開始する。【選択図】図１
2008128187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁よりも上流側の前記排気通路の部分と吸気通路の部分とをつなぐＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、前記排気絞り弁と前記ＥＧＲ弁とを別個に制御する制御手段とを備え、該制御手段が、前記排気絞り弁および前記ＥＧＲ弁を閉弁制御することで、前記排気絞り弁よりも上流側に作られる圧力エネルギーを有する流体を容器に回収するエネルギー回収装置において、
前記回収の間、アクセル開度が所定開度を越えたか否かを判定するアクセル開度判定手段を備え、
該アクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたとき、前記制御手段は、前記排気絞り弁および前記ＥＧＲ弁を開弁させるための制御を同時に開始することを特徴とするエネルギー回収装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記アクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたとき、前記ＥＧＲ弁が所定時間開弁するように、前記ＥＧＲ弁を開弁制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー回収装置。
【請求項３】
前記所定時間経過した後、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁を運転状態に基づいて制御することを特徴とする請求項２に記載のエネルギー回収装置。
【請求項４】
前記回収の間、前記容器の内圧が所定圧を超えたか否かを判定する内圧判定手段を更に備え、
該内圧判定手段により前記容器の内圧が前記所定圧を超えたと判定されたとき、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁を開弁制御し、それから第二所定時間経過後に前記排気絞り弁を開弁制御することを特徴とする請求項２または３に記載のエネルギー回収装置。
【請求項５】
前記第二所定時間経過後に前記排気絞り弁が開弁制御された後、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁を運転状態に基づいて制御することを特徴とする請求項４に記載のエネルギー回収装置。
【請求項６】
前記所定時間は、前記第二所定時間よりも短いことを特徴とする請求項４または５に記載のエネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気通路に設けられた排気絞り弁と、排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁とを閉弁して、排気絞り弁よりも上流側に作られる圧力エネルギーを有する流体を回収するエネルギー回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの排気ガスを昇圧して、その昇圧された排気ガスを蓄圧保持する装置が開示されている。この装置は、エンジンの排気通路に配置された排気絞り弁と、該排気絞り弁が配置されている箇所よりも上流側の排気通路の部分に連通する高圧ガスタンクとを有し、その排気絞り弁の開度を絞ることで、排気絞り弁よりも上流側にある排気ガスを昇圧させ、その昇圧された排気ガスを高圧ガスタンクに蓄圧保持するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４７２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の装置は、排気絞り弁よりも上流側にある排気ガスの圧力を高めるべく排気絞り弁の開度を絞るので、上記蓄圧の終了時には、その高められた圧力に抗して排気絞り弁の開度を大きくする、すなわち開く必要がある。しかしながら、その排気絞り弁よりも上流側の圧力が高ければ高いほど、排気絞り弁を適切に開くのは難しくなるので、排気絞り弁の開弁に際して排気絞り弁よりも上流側の圧力を低減することが望まれる。
【０００５】
他方、運転者によってアクセルペダルが踏まれたとき、アクセルペダルの踏み込み量に対応するエンジン出力が適切に得られ、所望の加速が得られるのが望ましい。しかしながら、特許文献１には、上記の如く排気ガスを昇圧するために排気絞り弁を絞ることが開示されているものの、排気絞り弁の開度が絞られているときにアクセルペダルが踏まれた場合にエンジン出力を適切に得ることに関しては記載されていない。
【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、排気通路に排気絞り弁を有するエンジンにおいて、閉弁された排気絞り弁を開弁するとき、その排気絞り弁を適切に開くことにある。また、本発明の他の目的は、その排気絞り弁が閉弁されているときにアクセルペダルが踏まれた場合にエンジン出力を適切に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のエネルギー回収装置は、エンジンの排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁よりも上流側の前記排気通路の部分と吸気通路の部分とをつなぐＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、前記排気絞り弁と前記ＥＧＲ弁とを別個に制御する制御手段とを備え、該制御手段が、前記排気絞り弁および前記ＥＧＲ弁を閉弁制御することで、前記排気絞り弁よりも上流側に作られる圧力エネルギーを有する流体を容器に回収するエネルギー回収装置において、前記回収の間、アクセル開度が所定開度を越えたか否かを判定するアクセル開度判定手段を備え、該アクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたとき、前記制御手段は、前記排気絞り弁および前記ＥＧＲ弁を開弁させるための制御を同時に開始することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、アクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたとき、前記制御手段は、前記排気絞り弁および前記ＥＧＲ弁を開弁させるための制御を同時に開始するので、排気絞り弁の開弁の際、ＥＧＲ通路を介して排気絞り弁よりも上流側の流体の圧力が解放されて低減される。したがって、排気絞り弁を適切に開くことが可能になる。また、このようにアクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたとき排気絞り弁が適切に開かれるので、排気絞り弁が閉弁されているときにアクセルペダルが踏まれても、アクセルペダルの踏み込みに対応するエンジン出力を適切に得ることが出来るようになる。
【０００９】
ただし、前記制御手段は、前記アクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたとき、前記ＥＧＲ弁が所定時間開弁するように、前記ＥＧＲ弁を開弁制御すると良い。こうすることで、排気絞り弁の開弁が確実になされる。そして、前記所定時間経過した後、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁を運転状態に基づいて制御するのが良く、こうすることで、所望のエンジン出力をより適切に得ることが可能になる。
【００１０】
加えて、前記エネルギー回収装置は、前記回収の間、前記容器の内圧が所定圧を超えたか否かを判定する内圧判定手段を更に備え、該内圧判定手段により前記容器の内圧が前記所定圧を超えたと判定されたとき、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁を開弁制御し、それから第二所定時間経過後に前記排気絞り弁を開弁制御すると良い。ＥＧＲ弁が開弁制御され、それから第二所定時間経過後、前記排気絞り弁が開弁制御されるので、排気絞り弁よりも上流側の圧力が確実に低減されてから、排気絞り弁が開かれることになる。したがって、前記回収の間に前記容器の内圧が所定圧を超えた場合、排気絞り弁の開弁を確実に行うことが可能になる。さらに、排気絞り弁よりも上流側の圧力が確実に低減されてから排気絞り弁が開弁されるので、その開弁時に、排気絞り弁上下流側の圧力差に基づく音が生じる可能性は低減される。
【００１１】
そして、前記第二所定時間経過後に前記排気絞り弁が開弁制御された後、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁を運転状態に基づいて制御すると良い。こうすることで、エンジンが適切に運転されることになる。
【００１２】
なお、前記所定時間は、前記第二所定時間よりも短いのが望ましい。こうすることで、前記回収の間にアクセル開度判定手段によりアクセル開度が前記所定開度を超えたと判定されたときには、アクセルペダルの踏み込みに対応するエンジン出力を迅速に得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
実施形態のエネルギー回収装置が適用された車両のエンジンシステムの概念を図１に示す。本実施形態におけるエンジン（内燃機関）１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁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エンジン、すなわちディーゼルエンジンである。そして、エンジン１０には、排気通路１２を流れる排気ガスの一部を吸気通路１４に導く排気ガス還流（ＥＧＲ）システム１６が組み込まれている。
【００１５】
気筒１８の燃焼室に臨むと共に、吸気通路１４の一部を区画形成する吸気ポートは、エンジン本体２０の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。エンジン本体２０のシリンダヘッドには、吸気通路１４の一部を区画形成する、吸気マニフォルド２２が接続され、さらにその上流側には同じく吸気通路１４の一部を区画形成する吸気管２４が接続されている。吸気管２４の上流端側には、吸気通路１４に導かれる空気中から塵埃などを除去するべくエアクリーナ２６が設けられている。また、スロットルアクチュエータ２８によって開度が調整されるスロットルバルブ３０が、吸気管２４の途中に設けられている。
【００１６】
他方、気筒１８の燃焼室に臨むと共に、排気通路１２の一部を区画形成する排気ポートは、エンジン本体２０の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。エンジン本体２０のシリンダヘッドには、排気通路１２の一部を区画形成する排気マニフォルド３２が接続され、さらにその下流側には同じく排気通路１２の一部を区画形成する排気管３４が接続されている。排気ガス中の有害成分を無害化する触媒３６が排気管３４の途中に設けられている。
【００１７】
さらに、排気ガスの排気エネルギーで回転駆動されるタービンホイールを含むタービン３８が排気管３４の途中に設けられている。ただし、タービン３８は、触媒３６よりも上流側に配置されている。これに対応して、タービンホイールに同軸で連結され、タービンホイールの回転力で回転するようにしたコンプレッサホイールを含むコンプレッサ４０が吸気管２４の途中に設けられている。すなわち、エンジン１０には、排気エネルギーを取り出すタービン３８と、タービン３８により取り出された排気エネルギーによってエンジン１０に過給するコンプレッサ４０とを有する過給器４２が設けられている。そして、コンプレッサ４０により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ４４がコンプレッサ４０よりも下流側の吸気管２４の部分に設けられている。
【００１８】
エンジン１０には、排気ガスの一部を排気系から吸気系に還流させるために、上記ＥＧＲシステム１６が設けられている。ＥＧＲシステム１６は、排気通路１２と吸気通路１４とをつなぐＥＧＲ通路４６を区画形成するＥＧＲ管４８と、ＥＧＲ通路４６の開度調節用のＥＧＲ弁５０と、還流される排気ガスの冷却用のＥＧＲクーラ５２とを有している。本実施形態では、ＥＧＲ管４８の上流側の一端は排気マニフォルド３２に接続され、その下流側の他端が吸気マニフォルド２２に接続されている。ＥＧＲ通路４６の径は、排気通路１２の径に比べて小さい。ＥＧＲ弁５０はＥＧＲクーラ５２よりも下流側に設けられていて、その開度は、本実施形態ではＥＧＲバルブリニアソレノイドであるアクチュエータ５４により調節される。なお、ここではＥＧＲ弁５０はポペット式バルブである。
【００１９】
さらに、排気通路１２の途中には、排気通路１２の閉塞を可能にする排気絞り弁５６が設けられている。排気絞り弁５６はバタフライ式バルブである。その閉弁時において、後述する圧力エネルギーを生成するに足りる、排気通路１２の閉塞性を十分に確保する構造（不図示）を排気絞り弁５６は有している。したがって、排気絞り弁５６は、その閉弁時には排気通路１２を流れる排気ガスや空気である流体をせき止めることになり、そのような流体の排気絞り弁５６よりも下流側への流れを遮断する遮断弁として機能する。排気絞り弁５６は、アクチュエータ５８により開閉作動される。
【００２０】
排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分に、回収通路６０を区画形成する回収管６２を介して、容器としての蓄圧タンク６４が接続されている。蓄圧タンク６４は、排気通路１２の内、排気絞り弁５６よりも上流側であればいずれの場所に接続されても良いが、本実施形態の蓄圧タンク６４は、排気通路１２の内、排気絞り弁５６よりも上流側であって、タービン３８よりも上流側の部分に接続されている。回収通路６０の径は、排気通路１２の径に比べて小さい。これら蓄圧タンク６４内と排気通路１２との連通状態の調節用に、調節弁６６が回収通路６０の途中に設けられている。なお、調節弁６６が開弁されることで蓄圧タンク６４内と排気通路１２とは連通し、他方、調節弁６６が閉弁されることで蓄圧タンク６４内と排気通路１２との連通は遮断され、蓄圧タンク６４は概ね密閉状態になる。ただし、調節弁６６は作動用アクチュエータ６７により開閉作動される。なお、ここでは調節弁６６はポペット式バルブである。
【００２１】
なお、本実施形態では、回収通路６０は、後述するように蓄圧タンク６４内に回収されて貯留されたエネルギーを放出するために用いられる放出通路６８でもある。それ故、エネルギー回収とエネルギー放出とは、同じ通路６０、６８を介して行われる。ただし、回収通路６０とは別に放出通路６８が設けられても良い。
【００２２】
エンジン１０は、電子制御装置（ＥＣＵ）７０に各種値を検出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示す。吸入空気量を検出するためのエアフローメーター７２が吸気管２４に備えられている。また、本実施形態ではエアフローメーター７２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７４が、そしてインタークーラ４４下流側にも温度を検出するための吸気温度センサ７６が備えられている。また、過給圧を検出するための圧力センサ７８が吸気管２４の途中に設けられている。また運転者によって操作されるアクセルペダル８０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８２が備えられている。また、スロットルバルブ３０の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ８４も備えられている。また、ピストンが往復動する、エンジン本体２０のシリンダブロックには、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を検出するためのクランクポジションセンサ８６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８６はエンジン回転数（エンジン回転速度）を検出するためのエンジン回転数センサとしても利用される。さらに、排気絞り弁５６よりも上流側の排気ガスあるいは空気である流体の圧力を検出するための圧力センサ８８が備えられている。また、蓄圧タンク６４内の圧力を検出するための圧力センサ９０も備えられている。さらに、ＥＧＲ弁５０の開度を検出するための、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９２も備えられている。
【００２３】
ＥＣＵ７０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エンジン１０の運転がなされるように、ＥＣＵ７０は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力して、燃料噴射弁、スロットルバルブ３０、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、調節弁６６などの作動を制御する。ただし、ＥＣＵ７０は、スロットルバルブ３０、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、調節弁６６の作動を制御するため、各アクチュエータ２８、５４、５８、６７に作動信号を出力する。なお、本実施形態のＥＣＵ７０は、時間を計測するためのタイマ装置を内蔵する。
【００２４】
エンジン１０では、アクセル開度センサ８２からの出力信号に基づくアクセル開度や、クランクポジションセンサ８６からの出力信号に基づくエンジン回転数など、すなわちエンジン負荷およびエンジン回転数で表される運転状態に基づいて燃料噴射量（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、燃料噴射弁からの燃料の噴射が行われる。
【００２５】
なお、エンジン１０では、クランクポジションセンサ８６による出力信号に基づいて導かれるエンジン回転数が所定回転数（燃料カット回転数）以上であり、且つアクセル開度センサ８２による出力信号に基づいて導かれるアクセル開度が０％、すなわちアクセルペダル８０が踏まれていないときに、燃料噴射弁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。ただし、このような燃料カットの状態が続いて、エンジン回転数が低下して別の所定回転数（燃料カット復帰回転数）に達すると、燃料噴射は再開される。また、燃料カットが行われているエンジン１０の状態で、アクセルペダル８０が踏まれてアクセル開度が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。
【００２６】
また、上記各種センサ類からの出力信号に基づくエンジン１０の状態に基づいてＥＧＲ弁５０の開閉作動は制御される。そのために、ＥＣＵ７０は、不図示のマップ化されたデータを予めＲＯＭに記憶している。それには、アクセル開度により定まるエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいてＥＧＲ弁５０を開く領域が規定されている。ここでは、高負荷領域がＥＧＲ弁５０が全閉状態に閉弁される領域（ＥＧＲ外領域）として定められ、それ以外の低・中負荷領域がＥＧＲ弁５０が開かれる領域（ＥＧＲ領域）として定められている。
【００２７】
ところで、エンジン１０における通常の運転時、排気絞り弁５６は全開状態に維持されるので、排気通路１２を流れる排気ガスなどは、最終的には大気に放出される。これに対して、本実施形態では、燃料カットがされていて例えば減速時である上記状態のとき、排気通路１２を流れる流体を有効に活用することでエネルギーが回収される。以下にそのエネルギー回収について詳細に説明する。なお、ここでいう「エネルギー回収（回収）」とは、後で詳述されるように、所定条件が満たされているときに、排気絞り弁５６を閉弁して、排気通路１２に至った流体をせき止めて、せき止めた流体の圧力を高めて、圧力が高まって圧力エネルギーを有するようになった流体（圧縮流体）を回収することである。なお、本実施形態では、閉弁された排気絞り弁５６によりせき止められる流体は、主として空気であるが、排気ガスを一部に含み得る。
【００２８】
以下にエネルギー回収について、図２のフローチャートにしたがって詳細に説明する。ただし、図２のフローチャートは、およそ２０ｍｓ毎に繰り返されるものである。
【００２９】
ＥＣＵ７０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、上記エネルギー回収、つまり圧力エネルギーを有する流体である圧縮流体の回収の行われる所定条件が満たされている状態、場合によっては既にその回収を開始している状態であることを表す。これに対してそれが「０」ということは、圧縮流体の回収が行われる所定条件が満たされ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されて、ステップＳ２０３に進む。なお、本実施形態において、エネルギー回収のための所定条件とは、以下の記載から明らかなように、燃料カットされていること、および、蓄圧タンク６４内に余裕があること（蓄圧タンク６４内の圧力が所定圧力以下）の両者である。
【００３０】
ステップＳ２０３では、燃料カット中か否かが判定される。「燃料カット中」とは、上述の如く、アクセルペダル８０の踏み込み量が「０」であり、走行中でかつその開始時のエンジン回転数が燃料カット回転数以上であったときに対応している。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、通常の運転時には、概ねエンジン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、通常の運転時には、ステップＳ２０３において否定されて当該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ２０３で、燃料カット中と判定されると、ステップＳ２０５へ進む。
【００３１】
ステップＳ２０５では、蓄圧タンク６４内の圧力（図２中の「タンク内圧」）が、蓄圧タンク６４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値以下か否かが判定される。蓄圧タンク６４に十分な量の流体が蓄えられているときに、さらにエネルギー回収が行われることを防ぐためである。そして、蓄圧タンク６４内の圧力が上限値以下と判断されて肯定されると、エネルギー回収の所定条件が満たされているとしてステップＳ２０７へ進む。なお、このステップＳ２０５で否定されると、該ルーチンは終了し、エンジン１０では通常の運転がなされることになる。
【００３２】
ステップＳ２０７へ進むと、エネルギー回収を行うべく、上記回収フラグが「１」にされる。これにより、エンジン１０の通常の運転制御よりも、エネルギー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、ＥＧＲ弁５０および調節弁６６が閉弁されるように、作動手段である各アクチュエータ５４、６７に作動信号が出力される。なお、ＥＧＲ弁５０は通常、上記の如く運転状態に基づいて制御されるが、ステップＳ２０９に至って以降のエネルギー回収に際しては排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分の圧力を高めるので、運転状態に拘らずＥＧＲ弁５０は閉弁状態に保持制御される。また、ステップＳ２０９に至るとき調節弁６６は閉弁されているので、ステップＳ２０９に至って調節弁６６はそのままの状態に保たれる。
【００３３】
そして、ステップＳ２１１へ進み、排気絞り弁５６が閉弁されるように、アクチュエータ５８に作動信号が出力される。こうして当該ルーチンは終了される。なお、このようにステップＳ２０９およびその直後のステップＳ２１１でＥＧＲ弁５０、調節弁６６、排気絞り弁５６が閉弁制御されることは、これらの弁５０、６６、５６の閉弁制御が同時に行われることに等しい。
【００３４】
次のルーチンでは、ステップＳ２０１で回収フラグが「１」であるので肯定されて、ステップＳ２１３へ進み、アクセル開度センサ８２からの出力信号に基づいて求められるアクセル開度が所定値（所定開度）以下か否かが判定される。この判定は、アクセル開度が所定値を超えたか否かの判定に対応する。ただし、ここではこの所定値は０％開度である。そして、肯定されるとステップＳ２１５へ進む。
【００３５】
ステップＳ２１５では、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。ここで肯定されるとステップＳ２１７へ進み、上記ステップＳ２０５と同様に蓄圧タンク６４内の圧力が上記上限値以下か否かが判定される。この結果、ステップＳ２１７で肯定されるとステップＳ２１９へ進む。なお、ステップＳ２１３からＳ２１７の判定が行われるのは、エネルギー回収の開始後に、エネルギー回収の所定条件を満たさなくなったときに、エネルギー回収を終了する制御をするためである。
【００３６】
さて次に、ステップＳ２１９では、蓄圧タンク６４内の圧力が、排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分の圧力（図２中の「排気通路圧力」）以下か否かが判定される。既に、上記の如く、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、調節弁６６が閉弁されているので、時間の経過につれて、排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分の圧力は高くなる。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Ｓ２１９の判定が行われる。ステップＳ２１９で否定されるとステップＳ２２１へ進み、調節弁６６は閉弁される。これは、既に調節弁６６が閉じられている場合には、閉じたままにされることを意味している。他方、例えば次回以降のルーチンにおいて、ステップＳ２１９で肯定されるとステップＳ２２３へ進み、調節弁６６が開弁される。これにより、排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分の圧力エネルギーを有する流体が回収通路６０を介して、蓄圧タンク６４内に回収される。
【００３７】
圧力エネルギーを有する流体（ここでは特に空気）が回収されることで、蓄圧タンク６４内の圧力は増す。こうしたエネルギー回収は、上記ステップＳ２１３からステップＳ２１７のいずれかで否定されない限りは続けて行われる。
【００３８】
エネルギー回収中に、ステップＳ２１５あるいはステップＳ２１７で否定されるに至ると、エネルギー回収を終了するべくステップＳ２２５へ進む。ステップＳ２２５に至ると、ＥＧＲ弁５０の開弁および調節弁６６の閉弁を行うべく、それらの作動用アクチュエータ５４、６７へ作動信号が出力される。そして、ステップＳ２２７へ進む。なお、ステップＳ２２５でＥＧＲ弁５０を開弁するべく作動信号が出力されるに際してＥＣＵ７０のタイマ装置は時間を計測し始めるが、回収フラグが「０」にされるとリセットされる。
【００３９】
ステップＳ２２７では、排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分の圧力が所定値(所定圧)以下か否かが判定される。なお、ここでの所定値は、例えばゲージ圧で１５０ｋＰａである。そして、ここで否定されると当該ルーチンは終了される。そして、次回以降のルーチンのステップＳ２２７で肯定されるに至ると、ステップＳ２２９へ進み、排気絞り弁５６が開弁されるようにアクチュエータ５８へ作動信号が出力され、次ぐステップＳ２３１で回収フラグが「０」にされる。この結果、エンジン１０はエネルギー回収を行わない通常制御の状態に復帰される。なお、通常制御の状態に復帰されると、ＥＧＲ弁５０は運転状態に基づいて上記の如く開閉制御される。
【００４０】
このようにステップＳ２１５あるいはステップＳ２１７で否定されてエネルギー回収が終了されるときは、まずＥＧＲ弁５０が開かれる。そしてＥＧＲ通路４６を介して排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分の圧力の低減が図られ、排気通路１２のその圧力が所定値以下になると排気絞り弁５６が開かれる。換言すると、ＥＧＲ弁５０が開弁制御された後、排気通路１２のその圧力が所定値に下がるまでの所定時間待ってから、排気絞り弁５６が開弁制御される。このように、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力が低減されてから排気絞り弁５６が開かれるので、確実に排気絞り弁５６が開かれるようになる。さらに、そのような圧力低減は排気絞り弁５６の上下流側の圧力差を低減することを意味する。その圧力差が低減されることで、排気絞り弁５６の開弁時に破裂音の如き音が生じることも低減される。
【００４１】
他方、上記ステップＳ２１３でアクセル開度が所定値以下ではないとして否定されて、エネルギー回収が終了される場合にはその終了の手順が異なる。ステップＳ２１３で否定されるとステップＳ２３３へ進み、調節弁６６が閉弁され、ＥＧＲ弁５０および排気絞り弁５６が開弁されるように、それらの作動アクチュエータ６７、５４、５８へ同時に作動信号が出力される。そして、ステップＳ２３５へ進む。なお、ステップＳ２３３でＥＧＲ弁５６を開弁するべく作動信号が出力されるに際してＥＣＵ７０のタイマ装置は時間を計測し始めるが、回収フラグが「０」にされるとリセットされる。
【００４２】
ステップＳ２３５では、ステップＳ２３３でのＥＧＲ弁５０の開弁制御開始からの開時間が所定時間以上になったか否かが判定される。この開時間として、上述のタイマ装置で計測されている時間が用いられる。また、この所定時間は、例えば０．２秒である。そして、ステップＳ２３５で否定されると当該ルーチンは終了される。他方、次回以降のルーチンでのステップＳ２３５で肯定されるに至ると、ステップＳ２３７へ進み、回収フラグが「０」にされる。この結果、エンジン１０はエネルギー回収を行わない通常制御の状態に復帰される。なお、通常制御の状態に復帰されると、ＥＧＲ弁５０は運転状態に基づいて上記の如く開閉制御される。
【００４３】
このようにステップＳ２１３で否定されてエネルギー回収が終了されるときは、ＥＧＲ弁５０と排気絞り弁５６とを開弁するための制御が同時に開始される。したがって、ＥＧＲ弁５０の開弁により、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力の低減が適切に図られつつ、迅速に且つ確実に排気絞り弁５６が開弁される。したがって、ステップＳ２３７で回収フラグが「０」にされて通常のエンジン１０の運転に復帰するまでの時間（上記ステップＳ２３５での所定時間）を最短に設定できる。つまり、アクセルペダル８０が踏まれてからエンジン１０が通常の運転制御の状態に復帰されるまでの時間が極めて短くなる。これによりアクセルペダル８０の踏み込み量に対応したエンジン出力を適切に且つ速やかに得ることが可能になり、アクセルペダル８０が踏まれたことによる、適切な加速が速やかに得られるようになる。すなわち、このようなＥＧＲ弁５０と排気絞り弁５６とに対する制御により、排気絞り弁５６の確実な開放と速やかな加速との両立を図ることが可能になる。
【００４４】
なお、ステップＳ２３３ではＥＧＲ弁５０の開弁制御の開始と排気絞り弁５６の開弁制御の開始とは上記の如く同時に行われるが、ここでの、その「同時」という用語には、ある程度の時間的な幅が含まれている。本明細書においては、例えば、一つのステップでＥＧＲ弁５０を開弁するための制御を開始し、その次の直後のステップで排気絞り弁５６を開弁するための制御を開始する場合にも、ＥＧＲ弁５０と排気絞り弁５６とを開弁させるための制御が同時に開始されたとみなされる。
【００４５】
なお、ステップＳ２１３で否定されてエネルギー回収が終了されるときのＥＧＲ弁５０が開弁されてから回収フラグを「０」にして通常の運転に復帰されるまでの時間は、ステップＳ２１５やステップＳ２１７で否定されてエネルギー回収が終了されるときのＥＧＲ弁５０が開弁されてから回収フラグを「０」にして通常の運転に復帰されるまでの時間よりも短いのが好ましい。こうすることで、エネルギー回収の間にアクセル開度が所定値を超えたと判定された場合、アクセルペダル８０の踏み込みに対応するエンジン出力をより早くに得ることが可能になる。
【００４６】
上記の如く、エネルギー回収の終了のとき、排気絞り弁５６の開弁と同時あるいはそれに先立ってＥＧＲ弁５０が開弁されるので、排気絞り弁５６の開弁が確実なものになる。したがって、排気絞り弁５６を開弁するためにアクチュエータ５８の性能を著しく向上させたり、そのためにコスト増が生じたり、そのアクチュエータが大きくなったりすることを防止できるようになる。
【００４７】
以上のようにして、圧力エネルギーが回収されるが、この回収されたエネルギーは本実施形態では、タービン３８のタービンホイールの初期駆動に用いられる。本実施形態では、蓄圧タンク６４内に蓄えられた圧力エネルギーは、タービン３８に供給されるようにエンジンシステムが構成されている。本実施形態では、蓄圧タンク６４内に回収された圧力エネルギーは、所望の過給圧を得るために用いられ、より詳しくは、過給器４２の応答性向上のために用いられる。それ故、過給器４０の応答性を高めるべく、加速要求があったときに、所定時間、ＥＣＵ７０は調節弁６６を開弁させ、蓄圧タンク６４内と排気通路１２とを連通させて、タービン３８のタービンホイールに圧力エネルギーを供給する。
【００４８】
以上、本発明に係るエネルギー回収装置を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態では、ステップＳ２１３での所定値を０％開度にしたが、それは例えば３％開度、５％開度などであっても良い。また、上記ステップＳ２２７では、排気通路１２の圧力が所定値以下か否かの判定が行われるとしたが、代わりに、ＥＧＲ弁５０の開弁（ステップＳ２２５）からの時間が所定時間以上か否かの判定が行われても良い。この場合、この所定時間は例えば０．５秒である。
【００４９】
また、上記実施形態では、エネルギー回収を行うために排気絞り弁５６やＥＧＲ弁５０を閉弁するようにしたが、エネルギー回収を的確に行うために、それに加えて、その回収のときスロットルバルブ３０を所定開度にまで、例えば全開にまで、強制的に開かせるようにしても良い。このスロットルバルブ３０を全開にすることは、排気絞り弁５６が閉弁されることに伴って行われ、排気絞り弁５６が開弁されることに伴って終了されるのが好ましい。このようにすることで、エネルギー回収を行うとき、排気絞り弁５６よりも上流側の排気通路１２の部分に多くの流体が至り、その圧力上昇が促進される。
【００５０】
また、上記実施形態では、排気絞り弁５６はバタフライ式バルブであったが、それ以外の形式のバルブであっても良い。排気絞り弁５６は、例えば、ポペット式バルブ、シャッター式バルブであり得る。なお、排気絞り弁５６として、排気ブレーキ用に設けられたバルブが用いられても良い。
【００５１】
なお、上記実施形態では、本発明をディーゼルエンジン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エンジン、筒内噴射形式のガソリンエンジン等の各種のエンジンに適用可能である。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）等でも良い。また、本発明が適用されるエンジンの気筒数はいくつであっても良い。
【００５２】
また、ＥＧＲ弁５０や調節弁６６は、ポペット式バルブ以外の形式のバルブであっても良く、上記排気絞り弁５６のように、バタフライ式バルブ、シャッター式バルブであり得る。そして、これらのＥＧＲ弁５０や調節弁６６の開閉制御には、ＥＣＵ７０からの作動信号によって生じる電磁力、あるいは、ＥＣＵ７０からの作動信号によって導入可能にされる吸気通路の圧力等といった負圧など、が用いられ得る。
【００５３】
また、上記実施形態では、蓄圧タンク６４を１つ設けることにしたが、それは複数個設けられても良い。そして蓄圧タンク６４を２つ以上複数個設ける場合には、それら蓄圧タンク６４は車両に分散して配置され得る。
【００５４】
また、上記実施形態では、蓄圧タンク６４に蓄圧される圧力エネルギーを有する流体は空気と排気ガスとの混合物である必要はなく、可能であれば空気のみから構成されるのが良い。用途拡大のためである。そのため、エネルギー回収の所定条件が満たされたとき、燃料カットから所定時間経過後に排気絞り弁５６が閉弁されると良い。ただし、上記実施形態の場合、圧力エネルギーを有する流体は排気ガスであっても良い。これは、回収された圧力エネルギーが、タービン３８のタービンホイールを回転させるためにのみ用いられるからである。
【００５５】
なお、上記実施形態では、蓄圧タンク６４内に回収されたエネルギーを、過給器４２のタービンの駆動に用いることとした。しかしながら、これは回収されたエネルギーの用途を制限するものではなく、回収されたエネルギーは、種々の機能部品の作動アシストに用いられ得る。また、上記実施形態では、エネルギー放出の時期を、加速が要求されたときから所定時間が経過するまでとしたが、それ以外のときにエネルギー放出時期が制限されても良い。
【００５６】
なお、上記実施形態では、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】
【００５７】
【図１】実施形態のエネルギー回収装置が適用された車両のエンジンシステムの概念図である。
【図２】エネルギー回収用のフローチャートの一例である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジン
１２  排気通路
５０  ＥＧＲ弁
５６  排気絞り弁
【図１】
2008128187.tif 000003
【図２】
2008128187.tif 000004