(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気される排気ガスにより回転するタービンと、当該タービンの回転により回転するコンプレッサとからなり、当該内燃機関に吸気される空気を過給するターボチャージャにおいて、
気体供給源から気体が導入され、当該導入された気体を密閉状態で加熱することで加圧し、前記内燃機関の運転状態に応じて、当該加圧された気体を前記タービンに対して当該タービンを回転させる方向に放出する補助装置をさらに備え、
前記補助装置は、
前記気体供給源と前記タービンとの間に設けられた加圧タンクと、
少なくとも、前記加圧タンクが密閉状態の際に、前記内燃機関から排気される排気ガスの熱により、当該加圧タンクを加熱する加熱手段と、
前記気体供給源と前記加圧タンクとの間に設けられた気体入口弁と、
前記加圧タンクと前記タービンとの間に設けられた気体出口弁と、
前記気体供給源から気体を導入する際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を開弁し、前記加圧タンクを密閉状態とする際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を閉弁し、前記加圧された気体を前記タービンに対して当該タービンを回転させる方向に放出する際に、前記気体出口弁のみを開弁する気体導入制御手段と、
を有することを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記気体供給源は、前記ターボチャージャの外部であることを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記補助装置は、
前記気体供給源から導入された気体を強制的に冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記冷却手段は、
前記加圧タンクと接触する冷却通路と、
前記冷却通路に冷却媒体を循環させる冷却媒体供給源と、
前記冷却媒体供給源と冷却通路との間に設けられた冷却媒体入口弁および冷却媒体出口弁と、
前記気体供給源から気体の導入が開始されてから前記加圧タンクが密閉状態となるまでの間に、少なくとも前記冷却媒体入口弁および前記冷却媒体出口弁を開弁する冷却媒体制御手段と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記補助装置は、
前記加圧タンク内に燃料を供給し、当該加圧タンク内に供給された燃料を燃焼させる燃料供給燃焼手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記燃料供給手段は、
前記加圧タンクに燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記加圧タンクに噴射された燃料を燃焼させる燃焼手段と、
前記加圧タンクが密閉状態となってから前記気体導入制御手段が前記気体出口弁のみを開弁する前に、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記加圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段をさらに備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記加圧タンクが密閉状態となってから前記気体導入制御手段が前記気体出口弁のみを開弁する前に、前記検出されたタンク内圧が所定圧力以上にならないと、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする請求項６に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記気体導入制御手段は、前記気体出口弁を開弁後、前記検出されたタンク内圧力が所定圧力未満の際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を開弁することを特徴とする請求項７に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
前記加圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段をさらに備え、
前記気体導入制御手段は、前記気体出口弁を開弁後、前記検出されたタンク内圧力が所定圧力未満の際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を開弁することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャに関し、さらに詳しくは、タービンの回転を補助するターボチャージャに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ターボチャージャは、タービン、コンプレッサ、このタービンとコンプレッサとを連結するシャフトをハウジング内に収納することで構成されている。この従来のターボチャージャは、内燃機関から排気される排気ガスによりタービンが回転し、シャフトを介してこのタービンと連結されているコンプレッサが回転し、内燃機関に吸気される空気を過給、すなわち圧縮して供給するものである。
【０００３】
このターボチャージャとしては、内燃機関の高回転時や高負荷時における出力のさらなる向上、すなわち高出力化のために、運転領域を高回転側とするターボチャージャがある。この高出力化したターボチャージャでは、低回転時における吸入空気量が著しく不足するため、過給圧を上昇することができないという問題がある。そこで、従来においては、高出力化したターボチャージャであっても、低回転時における吸入空気量を確保できる技術が提案されている。
【０００４】
例えば、ツインスクロールのターボチャージャやタービン側を可変容量化したターボチャージャ（ＶＮターボ）などがある。ツインスクロールターボは、特に低速時における顕著な排気脈動の干渉を避けることで、過給圧を上昇させるものである。ＶＮターボは、タービンに可変翼を備え、低回転時にこの可変翼を絞ることで、低回転時におけるターボ回転数を上昇させるものである。このＶＮターボでは、高速で回転するタービンに可動部品が取り付けられており、高温下における熱歪みや熱疲労などから熱破損する虞があった。また、内燃機関の背圧が上昇し、内燃機関のノッキング発生の要因となる虞があった。従って、排気ガスが高温となりやすい、ガソリンエンジンに用いることは困難であった。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に示すように、コンプレッサの出口付近に、高回転時の余剰の過給圧を蓄えておく蓄圧タンクを配置し、この蓄えられた過給圧により低回転時におけるターボ回転数を上昇させるターボチャージャが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３６５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この特許文献１に示す従来のターボチャージャでは、低回転時におけるターボ回転数を上昇させるために、高回転時において内燃機関に過給される空気の一部を蓄圧タンクに貯留するため、さらなる内燃機関の高出力化を図ることができないという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、いずれの運転領域においても吸入空気量を増加させることができるターボチャージャ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、内燃機関から排気される排気ガスにより回転するタービンと、当該タービンの回転により回転するコンプレッサとからなり、当該内燃機関に吸気される空気を過給するターボチャージャにおいて、気体供給源から気体が導入され、当該導入された気体を密閉状態で加熱することで加圧し、前記内燃機関の運転状態に応じて、当該加圧された気体を前記タービンに対して当該タービンを回転させる方向に放出する補助装置をさらに備え、前記補助装置は、前記気体供給源と前記タービンとの間に設けられた加圧タンクと、少なくとも、前記加圧タンクが密閉状態の際に、前記内燃機関から排気される排気ガスの熱により、当該加圧タンクを加熱する加熱手段と、前記気体供給源と前記加圧タンクとの間に設けられた気体入口弁と、前記加圧タンクと前記タービンとの間に設けられた気体出口弁と、前記気体供給源から気体を導入する際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を開弁し、前記加圧タンクを密閉状態とする際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を閉弁し、前記加圧された気体を前記タービンに対して当該タービンを回転させる方向に放出する際に、前記気体出口弁のみを開弁する気体導入制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
これらの発明によれば、補助装置は、例えば気体入口弁および気体出口弁を開弁することで、気体供給源からの気体を加圧タンクに導入し、気体入口弁および気体出口弁を閉弁することでこの加圧タンクを密閉状態とし、加熱手段で加圧タンクを加熱することで、導入された気体が密閉状態で加熱され、加圧される。そして、気体出口弁を開弁することで、この加圧された気体をタービンに対してタービンを回転させる方向に放出する。従って、内燃機関の運転状態に応じて、例えば低回転時においてターボ回転数がタービンに供給される排気ガスのみによるターボ回転数では低い場合や、高速時においてターボ回転数がタービンに導入される排気ガスのみによるターボ回転数では低い場合に、補助装置から加圧された気体を放出することで、ターボ回転数をタービンに導入される排気ガスのみによるターボ回転数よりも上昇させることができる。
また、この発明によれば、排気ガスの熱を導入された気体を密閉状態で加熱する加圧手段として用いるので、内燃機関の排熱回収を行うことができ、内燃機関の効率を上昇することができる。
【００１２】
また、この発明では、上記ターボチャージャにおいて、前記気体供給源は、前記ターボチャージャの外部であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、補助装置に導入される気体は、ターボチャージャの外部の空気である。この空気は、常温であるので、気体供給源から導入される気体として、排気ガス通路を通過する排気ガスを用いた場合と比較して、密閉状態で加熱される前の温度を低くすることができるので、密閉状態で加熱された後との温度差を大きくすることができる。従って、補助装置において密閉状態で加熱された空気の圧力を高くすることができる。これにより、この圧力の高い空気をタービンに対してタービンを回転させる方向に放出することで、ターボ回転数をさらに上昇させることができる。
【００１６】
また、この発明では、上記ターボチャージャにおいて、前記補助装置は、前記気体供給源から導入された気体を強制的に冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明では、上記ターボチャージャにおいて、前記冷却手段は、前記加圧タンクと接触する冷却通路と、前記冷却通路に冷却媒体を循環させる冷却媒体供給源と、前記冷却媒体供給源と冷却通路との間に設けられた冷却媒体入口弁および冷却媒体出口弁と、前記気体供給源から気体の導入が開始されてから前記加圧タンクが密閉状態となるまでの間に、少なくとも前記冷却媒体入口弁および前記冷却媒体出口弁を開弁する冷却媒体制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
これらの発明によれば、冷却手段は、例えば気体供給源から気体の導入が開始されてから前記加圧タンクが密閉状態となるまで間は、冷却媒体入口弁および冷却媒体出口弁を開弁し、冷却通路に冷却媒体を循環させて、加圧タンクを冷却することで、導入された気体を強制的に冷却する。従って、導入された気体が密閉状態で加熱される前と加熱された後とでの温度差をさらに大きくすることができ、補助装置において密閉状態で加熱された気体の圧力をさらに高くすることができる。これにより、この圧力の高い気体をタービンに対してタービンを回転させる方向に放出することで、ターボ回転数をさらに上昇させることができる。
【００１９】
また、この発明では、上記ターボチャージャにおいて、前記補助装置は、前記加圧タンク内に燃料を供給し、当該加圧タンク内に供給された燃料を燃焼させる燃料供給燃焼手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
前記燃料供給手段は、前記加圧タンクに燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記加圧タンクに噴射された燃料を燃焼させる燃焼手段と、前記加圧タンクが密閉状態となってから前記気体導入制御手段が前記気体出口弁のみを開弁する前に、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
これらの発明によれば、燃料供給燃焼手段は、例えば気体供給源から気体が導入され加圧タンクが密閉状態となってから、気体出口弁のみを開弁する前に、前記加圧タンク内に燃料を噴射することで前記加圧タンク内に供給し、この噴射された燃料を燃焼手段により燃焼する。従って、加圧タンク内に供給された燃料は、この加圧タンクが密閉状態で燃料する。この燃料燃焼時における燃焼エネルギーにより、補助装置において密閉状態で加熱された気体の圧力をさらに高くすることができる。これにより、この圧力の高い気体をタービンに対してタービンを回転させる方向に放出することで、ターボ回転数をさらに上昇させることができる。
【００２２】
また、この発明では、前記加圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段をさらに備え、前記燃料噴射制御手段は、前記加圧タンクが密閉状態となってから前記気体導入制御手段が前記気体出口弁のみを開弁する前に、前記検出されたタンク内圧が所定圧力以上にならないと、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、燃料供給燃焼手段は、タンク内圧が所定圧力、例えば加圧タンクが密閉状態となり、加圧手段により加圧タンク内に導入された気体が密閉状態で加熱され、加圧されても、この加圧された気体を放出することで、ターボ回転数を上昇させることができる圧力にならないと、加圧タンク内に燃料を供給し、この供給された燃料を燃焼させ、発生する燃焼エネルギーにより、補助装置において密閉状態で加熱された気体の圧力を高くする。従って、燃料供給燃焼手段は、ターボ回転数をタービンに導入される排気ガスのみによるターボ回転数よりも上昇させたい際に、加熱手段のみではタンク内圧を所定圧力まで上昇できない場合に、ターボ回転数を上昇させることができる。
【００２４】
また、この発明では、上記ターボチャージャにおいて、前記気体導入制御手段は、前記気体出口弁を開弁後、前記検出されたタンク内圧力が所定圧力以下の際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を開弁することを特徴とする。
【００２５】
また、この発明では、上記ターボチャージャにおいて、前記加圧タンク内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段をさらに備え、前記気体導入制御手段は、前記気体出口弁を開弁後、前記検出されたタンク内圧力が所定圧力未満の際に、前記気体入口弁および前記気体出口弁を開弁することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて、加圧された気体を放出した後における加圧タンク内の圧力が所定圧力、例えば加圧タンク内の加圧された気体を放出することで、ターボ回転数を上昇させることができる圧力未満の際に、気体入口弁および気体出口弁を開弁し、加圧タンクに気体を導入する。つまり、加圧タンク内の圧力が所定圧力を超える場合は、加圧タンク内の加圧された気体を放出することで、ターボ回転数を上昇させることができるため、気体入口弁および気体出口弁を開弁せず加圧タンクに気体を導入しない。従って、補助装置により加圧された気体を一度に放出せず、複数回に分けて放出することができる。これにより、内燃機関の運転状態に応じて、ターボ回転数を上昇させるごとに、気体を導入し、密閉状態で加熱する必要がなくなるので、ターボ回転数の上昇を短期間で複数回行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明にかかるターボチャージャは、内燃機関の運転状態に応じてターボ回転数を上昇させることができるので、いずれの運転領域においても吸入空気量を増加させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例により、この発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２９】
図１は、実施例１にかかるターボチャージャの概略構成例を示す図である。図１に示すように、ターボチャージャ１−１は、ハウジング２０内に、タービン２と、コンプレッサ３と、シャフト４と、補助装置６とにより構成されている。ここで、ターボチャージャ１−１のハウジング２０は、センターハウジング２１と、タービンハウジング２２と、コンプレッサハウジング２３とにより構成されている。このセンターハウジング２１は、その両端部にタービンハウジング２２およびコンプレッサハウジング２３がそれぞれ固定されている。
【００３０】
タービン２は、タービンハウジング２２内に収納されており、シャフト４と連結、あるいはこのシャフト４と一体に成型されている。ここで、タービンハウジング２２は、内燃機関５の図示しない各気筒と連通しているエキゾーストマニホールド１３と連通しており、この内燃機関５から排気された排気ガスが通過する排気ガス通路１４と連通している。このタービンハウジング２２内には、エキゾーストマニホールド１３を介して内燃機関５から排気された排気ガスが導入される。このタービン２に導入された排気ガスは、同図矢印Ａに示すように、タービン２の図示しないブレードを押して排気ガス通路１４に流出する。これにより、タービン２は、同図矢印Ｅに示す方向に回転する。なお、この排気ガス通路１４を通過した排気ガスは、図示しない浄化装置を通過することで浄化され、図示しない消音装置を介して外部に排気される。
【００３１】
コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング２３内に収納されており、シャフト４と連結されている。従って、タービン２とコンプレッサ３とは、シャフト４により連結されている。ここで、コンプレッサハウジング２３は、図示しないエアフィルタなどを介して内燃機関５の外部から吸気される空気が通過する吸気通路１０と連通しており、インタークーラ１２を介して内燃機関５の図示しない各気筒と連通しているインテークマニホールド１１と連通している。タービン２が排気ガスにより回転すると、シャフト４を介してコンプレッサ３が同一方向、すなわち同図矢印Ｅ方向に回転する。コンプレッサ３が回転することにより、吸気通路１０内の空気は、コンプレッサ３に吸引される。そして、コンプレッサ３に吸引された空気は、同図矢印Ｂに示すように、このコンプレッサ３の図示しないブレードにより圧縮されて、インタークーラ１２に導入され、このインタークーラ１２により冷却されて、インテークマニホールド１１から内燃機関５の図示しない各気筒に供給される。これにより、ターボチャージャ１−１は、内燃機関５に吸気される空気の過給を行う。
【００３２】
シャフト４は、センターハウジング２１内に図示しない軸受により回転自在に支持されている。なお、４ａは、シャフト４の回転角度からターボ回転数Ｎを検出する角度センサである。この角度センサ４ａにより検出されたターボ回転数Ｎは、制御装置７に出力される。
【００３３】
補助装置６は、加圧タンク６１と、気体入口通路６２と、気体出口通路６３と、複数のヒートパイプ６４と、気体入口弁６５と、気体出口弁６６と、制御装置７と、により構成されている。
【００３４】
加圧タンク６１は、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部とタービン２との間に設けられるものであり、ターボチャージャ１−１の外部から導入された空気を加圧するものである。この加圧タンク６１には、気体入口通路６２の一方の端部が連通されている。この気体入口通路６２の他方の端部は、ターボチャージャ１−１の外部に解放されている。
【００３５】
また、加圧タンク６１には、気体出口通路６３の一方の端部が連通されている。この気体出口通路６３の他方の端部は、この気体出口通路６３を通過する空気がタービン２に対してこのタービン２を回転させる方向に放出できるように、タービンハウジング２２と連通している。つまり、気体出口通路６３を通過した空気は、同図矢印Ｃに示すように、タービン２が排気ガスにより回転する方向（同図矢印Ｅ方向）と同一方向に、このタービン２に向かってタービンハウジング２２内に放出される。
【００３６】
なお、６１ａは、加圧タンク６１内の圧力を検出するタンク内圧力検出手段である圧力センサである。また、６１ｂは、加圧タンク６１内の空気の温度を検出するタンク内温度検出手段である温度センサである。これら圧力センサ６１ａおよび温度センサ６１ｂにより検出された加圧タンク６１内の圧力Ｐおよび加圧タンク６１内の気体の温度Ｔは、制御装置７に出力される。
【００３７】
ヒートパイプ６４は、加圧タンク６１を加圧する加圧手段であり、一方の端部が排気ガス通路１４と接触しており、他方の端部が加圧タンク６１と接触している。このヒートパイプ６４は、加熱媒体が封入されており、この加熱媒体の蒸発と凝縮の潜熱を利用して、排気ガス通路１４と加圧タンク６１との間で熱交換を行うものである。つまり、ヒートパイプ６４は、内燃機関５から排気される排気ガスの熱により、加圧タンクを加熱するものである。従って、内燃機関５の排気ガスの熱を加圧タンク６１内に導入された空気を密閉状態で加熱する加熱手段として用いるので、内燃機関５の排熱回収を行うことができ、内燃機関５の効率を上昇することができる。また、新たにヒータなどの加熱手段を設ける必要がないため、簡単な構成で加圧タンク６１を加熱することができる。
【００３８】
気体入口弁６５は、気体入口通路６２の途中に取り付けられており、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部と加圧タンク６１との間に設けられるものである。この気体入口弁６５は、制御装置７にその開閉が制御されるものである。気体出口弁６６は、気体出口通路６３の途中に取り付けられており、加圧タンク６１とタービン２との間に設けられるものである。この気体出口弁６６は、制御装置７にその開閉が制御されるものである。
【００３９】
制御装置７は、気体入口弁６５および気体出口弁６６の開閉を制御する気体導入制御手段として機能するものである。この制御装置７は、この実施例１では、角度センサ４ａにより検出されたターボ回転数Ｎ、圧力センサ６１ａにより検出された加圧タンク６１内の圧力Ｐ、温度センサ６１ｂにより検出された加圧タンク６１内の温度Ｔ、アクセルペダルの踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ８から検出されたアクセル開度などの入力信号が入力され、これらに基づいて気体入口弁６５および気体出口弁６６を開閉させる出力信号を出力するものである。
【００４０】
具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、少なくとも、気体入口弁６５および気体出口弁６６の開閉の制御を行う処理部７２と、記憶部７３とにより構成されている。この処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（CentralProcessingUnit）により構成され、ターボチャージャ１−１の制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、このターボチャージ１−１の制御方法を実現させるものであっても良い。また、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（ReadOnlyMemory）のような読み出しのみが可能な不揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（RandomAccessMemory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。なお、制御装置７は、単独で構成される必要はなく、内燃機関５の運転を制御するＥＣＵ（EngineControlUnit）がこの気体導入手段の機能を有していても良い。
【００４１】
次に、実施例１にかかるターボチャージャ１−１の動作について説明する。図２は、この実施例１にかかるターボチャージャの制御フローを示す図である。ここでは、このターボチャージャ１−１が、その運転領域が高回転側であり、低回転時において排気ガスによりタービン２を回転させるだけでは、低回転時における吸入空気量が著しく不足するものであり、この低回転時における吸入空気量を増加させる場合について説明する。
【００４２】
まず、制御装置７の処理部７２は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁させる（ステップＳＴ１０１）。従って、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部と加圧タンク６１とが連通し、さらに加圧タンク６１とタービンハウジング２２とが連通する。従って、ターボチャージャ１−１の外部の気体である空気は、タービン２が排気ガスにより、回転していることで発生する負圧により、気体入口通路６２を介して加圧タンク６１に導入される。この導入された空気は、タービン２が回転していることで発生する負圧により、気体出口通路６３を介してタービンハウジング２２内に放出され、排気ガスとともに排気ガス通路１４を通過して外部に排気される。これにより、補助装置６の加圧タンク６１に気体供給源から気体、すなわちターボチャージャ１−１の外部から空気が導入される。
【００４３】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。具体的には、処理部７２は、温度センサ６１ｂが検出した加圧タンク６１内に導入され続けている空気の温度Ｔを取得して、この取得した温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判断する。ここで、所定温度Ｔ１とは、少なくとも排気ガス通路１４よりも低い温度であり、好ましくは排気ガスの熱により、加圧タンク６１に導入された空気が密閉状態で加熱された際におけるこの空気の温度と比較して十分に低い温度をいい、数十度程度をいう。
【００４４】
なお、処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満となるまで、気体入口弁６５および気体出口弁６６の開弁を維持する。この気体入口弁６５および気体出口弁６６の開弁が維持されている間は、ターボチャージャ１−１の外部の空気が常に加圧タンク６１内に導入し続けることとなる。この導入され続ける空気は、常温であるので、ヒートパイプ６４により加熱されている加圧タンク６１を冷却することができる。これにより、密閉状態となる前の加圧タンク６１内に存在する空気の温度を低下することができる。ここで、気体導入源から導入される気体としては、排気ガス通路１４を通過する排気ガスを用いても良い。しかし、排気ガスは、ターボチャージャ１−１の外部の空気と比較して温度が高いため、密閉状態で加熱される前の温度が低いため、密閉状態で加熱された後との温度差を大きくすることができる空気を気体導入源から導入される気体として、加圧タンク６１に導入することが好ましい。
【００４５】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ１０３）。従って、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部と加圧タンク６１との連通が遮断され、さらに加圧タンク６１とタービンハウジング２２との連通が遮断される。これにより、加圧タンク６１は、その内部にターボチャージャ１−１の外部の空気が充填されて密閉状態となる。
【００４６】
ここで、加圧タンク６１と排気ガス通路１４とには、ヒートパイプ６４が接触しているため、内燃機関５の運転中においては、ヒートパイプ６４を介して排気ガスの熱が加圧タンク６１に伝達される。従って、ヒートパイプ６４は、少なくとも加圧タンク６１が密閉状態の際に、この加圧タンク６１を排気ガスの熱により加熱する。従って、補助装置６の加圧タンク６１に導入された気体を密閉状態で加熱することとなり、加圧タンク６１内に充填された空気は、温度が上昇するとともに、加圧される。
【００４７】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０４）。具体的には、処理部７２は、圧力センサ６１ａが検出した密閉状態で加熱された加圧タンク６１内の空気の圧力Ｐを取得して、この取得した圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判断する。ここで、所定圧力Ｐ１とは、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１未満の際に、このターボ回転数Ｎを加圧タンク６１内の加圧された空気をタービン２に対してこのタービン２を回転させる方向に放出することで上昇させて、所定回転数Ｎ１以上とすることができる圧力である。ここで、所定圧力Ｐ１とは、例えば２００Ｋｐａ程度に設定される。
【００４８】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判断すると、アクセルがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ１０５）。具体的には、処理部７２は、アクセル開度センサ８が検出したアクセル開度が直前に検出したアクセル開度と比較して増加しているか否かを判断する。なお、処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上となるまで、加圧タンク６１内の空気の圧力Ｐを繰り返し取得する。
【００４９】
次に、制御装置７の処理部７２は、アクセルがＯＮであると判断すると、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０６）。具体的には、処理部７２は、角度センサ４ａが検出したターボ回転数Ｎを取得して、この取得したターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断する。ここで、所定回転数Ｎ１とは、運転領域が高回転側のターボチャージャ１−１において、所望の過給圧が発生せず、所望の吸入空気量を確保することができない低回転時における回転数である。なお、処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１となるまで、加圧タンク６１内の空気の圧力Ｐを繰り返し取得し、アクセル開度を繰り返し取得し、ターボ回転数Ｎを繰り返し取得する。
【００５０】
次に、制御装置７の処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であると判断すると、気体出口弁６６のみを開弁させる（ステップＳＴ１０７）。従って、加圧タンク６１内の圧力Ｐ１以上に加圧された空気が、気体出口通路６３を介して、タービンハウジング２２内に、タービン２に対してこのタービン２を回転させる方向に放出される。つまり、補助装置６は、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部から気体である空気が導入され、導入された空気を密閉状態で加熱することで加圧し、内燃機関５の運転状態に応じて、加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に放出する。これにより、タービン２は、排気ガスのみならずこの加圧された空気により回転され、排気ガスのみにより回転した場合よりも速く回転し、ターボ回転数Ｎが上昇する。
【００５１】
次に、制御装置７の処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えたか否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。つまり、ターボ回転数Ｎが所望の過給圧が発生せず、所望の吸入空気量を確保することができない低回転時におけるターボ回転数Ｎ１を超えたか否かを判断する。
【００５２】
次に、制御装置７の処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えたと判断すると、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０９）。具体的には、処理部７２は、圧力センサ６１ａが検出した加圧された空気が放出された後の加圧タンク６１内の空気の圧力Ｐを取得して、この取得した圧力Ｐが所定温度Ｐ１未満であるか否かを判断する。
【００５３】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判断すると、気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ１１０）。そして、アクセルがＯＮであるか否かを判断し（ステップＳＴ１０５）、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断し（ステップＳＴ１０６）、気体出口弁６６のみを再度開弁させる（ステップＳＴ１０７）。
【００５４】
つまり、処理部７２は、気体出口弁６６が開弁されたことで、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えた後においても、加圧タンク６１内の空気の圧力Ｐが、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１未満となった際に、気体出口弁６６を再度開弁することで、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えることができるだけの圧力Ｐ１以上である場合は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁しない。従って、補助装置６により加圧された空気を一度に放出せず、複数回に分けて放出することができる。これにより、内燃機関５の運転状態に応じて、ターボ回転数Ｎを上昇させるごとに、空気を導入し、密閉状態で加熱する必要がなくなるので、ターボ回転数Ｎの上昇を短期間で複数回行うことができる。
【００５５】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を再度開弁させる（ステップＳＴ１０１）。これにより、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部から気体である空気が再び導入され、導入された空気を密閉状態で加熱することで加圧し、内燃機関５の運転状態に応じて、加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に再び放出する。
【００５６】
以上のように、補助装置６は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁することで、ターボチャージャ１−１の外部からの空気を加圧タンク６１に導入し、気体入口弁６５および気体出口弁６６を閉弁することでこの加圧タンク６１を密閉状態とし、ヒートパイプ６４で加圧タンク６１を加熱することで、導入された空気が密閉状態で加熱され、加圧される。そして、気体出口弁６６を開弁することで、この加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に放出する。従って、内燃機関５の運転状態に応じて、例えば低回転時においてターボ回転数がタービンに供給される排気ガスのみによるターボ回転数では低い場合に、補助装置６から加圧された空気を放出することで、ターボ回転数Ｎをタービンに導入される排気ガスのみによるターボ回転数よりも上昇させることができる。これにより、低回転時における吸入空気量を増加することができる。
【００５７】
また、気体導入弁から導入される気体として、ターボチャージャ１−１の外部の空気を用いるので、上述のように、密閉状態となる前の加圧タンク６１内に存在する空気の温度を低下することができる。従って、加圧タンク６１内において密閉状態で加熱された空気の圧力を高くすることができる。これにより、この圧力の高い空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に放出することで、ターボ回転数Ｎをさらに上昇させることができる。
【００５８】
なお、上記実施例１では、この低回転時における吸入空気量を増加させる場合について説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。この実施例１にかかるターボチャージャ１−１は、いずれの運転領域においても吸入空気量を増加させることができる。以下に高回転時においてターボ回転数Ｎをさらに上昇させ、高回転時における吸入空気量を増加させる場合について説明する。図３は、この実施例１にかかるターボチャージャの他の制御フローを示す図である。ここで、図３における制御フローは、図２における制御フローと基本的構成はほぼ同様であるので、簡略化して説明する。
【００５９】
まず、制御装置７の処理部７２は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁させる（ステップＳＴ１０１）。次に、処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。次に、処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ１０３）。これにより、補助装置６の加圧タンク６１に導入された気体を密閉状態でヒートパイプ６４により、加熱することとなり、加圧タンク６１内に充填された空気は、温度が上昇するとともに、加圧される。
【００６０】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ２以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１１）。具体的には、処理部７２は、圧力センサ６１ａが検出した密閉状態で加熱された加圧タンク６１内の空気の圧力Ｐを取得して、この取得した圧力Ｐが所定圧力Ｐ２以上であるか否かを判断する。ここで、所定圧力Ｐ２とは、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ２以上の際に、このターボ回転数Ｎを加圧タンク６１内の加圧された空気をタービン２に対してこのタービン２を回転させる方向に放出することでさらに上昇させることできる圧力である。ここで、所定圧力Ｐ１とは、例えば２００Ｋｐａ程度に設定される。
【００６１】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ２以上であると判断すると、アクセルがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ１０５）。
【００６２】
次に、制御装置７の処理部７２は、アクセルがＯＮであると判断すると、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ２以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１２）。具体的には、処理部７２は、角度センサ４ａが検出したターボ回転数Ｎを取得して、この取得したターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ２以上であるか否かを判断する。ここで、所定回転数Ｎ２とは、排気ガスのみによりタービン２を回転させることができる上限回転数である。
【００６３】
次に、制御装置７の処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ２以上であると判断すると、気体出口弁６６のみを開弁させる（ステップＳＴ１０７）。これにより、タービン２は、排気ガスのみならずこの加圧された空気により回転され、排気ガスのみにより回転した場合よりも速く回転し、ターボ回転数Ｎが上昇する。
【００６４】
次に、制御装置７の処理部７２は、アクセルがＯＦＦであるか否かを判断する（ステップＳＴ１１３）。具体的には、処理部７２は、アクセル開度センサ８が検出したアクセル開度が直前に検出したアクセル開度と比較して減少しているか否かを判断する。
【００６５】
次に、制御装置７の処理部７２は、アクセルがＯＦＦであると判断すると、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ２未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１４）。次に、処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ２以上であると判断すると、気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ１１０）。そして、アクセルがＯＮであるか否かを判断し（ステップＳＴ１０５）、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ２以下であるか否かを判断し（ステップＳＴ１１２）、気体出口弁６６のみを再度開弁させる（ステップＳＴ１０７）。これにより、補助装置６により加圧された空気を一度に放出せず、複数回に分けて放出することができ、内燃機関５の運転状態に応じて、ターボ回転数Ｎを上昇させるごとに、空気を導入し、密閉状態で加熱する必要がなくなるので、ターボ回転数Ｎの上昇を短期間で複数回行うことができる。
【００６６】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ２未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を再度開弁させる（ステップＳＴ１０１）。これにより、気体供給源であるターボチャージャ１−１の外部から気体である空気が再び導入され、導入された空気を密閉状態で加熱することで加圧し、内燃機関５の運転状態に応じて、加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に再び放出する。
【００６７】
以上のように、内燃機関５の運転状態に応じて、ここでは高回転時においてターボ回転数がタービンに供給される排気ガスのみによるターボ回転数では低い場合に、補助装置６から加圧された空気を放出することで、ターボ回転数Ｎをタービンに導入される排気ガスのみによるターボ回転数よりも上昇させることができる。これにより、高回転時における吸入空気量を増加することができる。
【実施例２】
【００６８】
次に、実施例２にかかるターボチャージャ１−２について説明する。図４は、実施例２にかかるターボチャージャの概略構成例を示す図である。図４に示す実施例２にかかるターボチャージャ１−２が、図１に示す実施例１にかかるターボチャージャ１−１と異なる点は、補助装置６が気体供給源であるターボチャージャ１−２の外部から加圧タンク６１内に導入された気体である空気を強制的に冷却する冷却手段を備える点である。なお、この実施例２にかかるターボチャージャ１−２は、実施例１にかかるターボチャージャ１−１と基本的構成の大部分共通するため、同一部分（図４において、図１と同一符号部分）の説明は省略する。
【００６９】
補助装置６が備える冷却手段は、冷却通路６７と、図示しない冷却媒体供給源と、冷却媒体入口弁６８と冷却媒体出口弁６９と、冷却媒体制御手段として機能する制御装置７とにより構成されている。
【００７０】
冷却通路６７は、加圧タンク６１と接触して配置されており、その両端部が図示しない冷却媒体供給源である内燃機関５の冷却経路と接続されている。ここで、この内燃機関５の冷却経路とは、内燃機関５を冷却する冷却水が循環する経路であり、図示しないラジエターやウォータポンプ、ウォータジャケットなどにより構成されている。
【００７１】
冷却媒体入口弁６８は、この冷却経路と冷却通路６７との間に、すなわち冷却媒体供給源である図示しない冷却経路から冷却通路６７に冷却水が流入する途中に設けられるものである。この冷却媒体入口弁６８は、制御装置７にその開閉が制御されるものである。冷却媒体出口弁６９は、この冷却経路と冷却通路６７との間に、すなわち冷却通路６７から冷却媒体供給源である図示しない冷却経路に冷却水が流出する途中に設けられるものである。この冷却媒体出口弁６９は、制御装置７にその開閉が制御されるものである。
【００７２】
次に、実施例２にかかるターボチャージャ１−２の動作について説明する。図５は、実施例２にかかるターボチャージャの制御フローを示す図である。なお、実施例２にかかるターボチャージャ１−２の動作において、実施例１にかかるターボチャージャ１−１の動作と同一部分は、簡略して説明する。
【００７３】
まず、制御装置７の処理部７２は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁させる（ステップＳＴ２０１）。これにより、補助装置６の加圧タンク６１に気体供給源から気体、すなわちターボチャージャ１−２の外部から空気が導入される。
【００７４】
次に、制御装置７の処理部７２は、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９を開弁させる（ステップＳＴ２０２）。従って、冷却通路６７は、内燃機関５の図示しない冷却媒体供給源と連通し、この冷却経路を循環する冷却水の一部が図４矢印Ｄに示すように、冷却通路６７に流入し、この冷却通路６７から冷却経路へ流出する。これにより、冷却通路６７に冷却媒体である冷却水が循環し、加圧タンク６１と熱交換を行い、この加圧タンク６１が冷却される。
【００７５】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０３）。
【００７６】
なお、処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満となるまで、気体入口弁６５、気体出口弁６６、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９の開弁を維持する。従って、ターボチャージャ１−２の外部の空気が常に加圧タンク６１内に導入し続けるとともに、冷却通路６７に冷却水が循環し続けることとなる。この導入され続ける空気および循環し続ける冷却水により、ヒートパイプ６４によって加熱されている加圧タンク６１を冷却することができる。これにより、密閉状態となる前の加圧タンク６１内に存在する空気を強制的に冷却し、この空気の温度をさらに低下することができる。
【００７７】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ２０４）。これにより、加圧タンク６１は、その内部にターボチャージャ１−２の外部の空気が充填されて密閉状態となる。
【００７８】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であると判断すると、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９を閉弁させる（ステップＳＴ２０５）。これにより、冷却通路６７を通過する冷却水の循環が停止され、加圧タンク６１の冷却が行われなくなる。従って、補助装置６の加圧タンク６１に導入された気体を密閉状態でヒートパイプ６４により加熱することとなり、加圧タンク６１内に充填された空気は、温度が上昇するとともに、加圧される。
【００７９】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０６）。処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判断すると、アクセルがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ２０７）。処理部７２は、アクセルがＯＮであると判断すると、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０８）。次に、処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であると判断すると、気体出口弁６６のみを開弁させる（ステップＳＴ２０９）。これにより、タービン２は、排気ガスのみならずこの加圧された空気により回転され、排気ガスのみにより回転した場合よりも速く回転し、ターボ回転数Ｎが上昇する。
【００８０】
次に、制御装置７の処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えたか否かを判断する（ステップＳＴ２１０）。次に、処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えたと判断すると、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ２１１）。次に、処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判断すると、気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ２１２）。そして、アクセルがＯＮであるか否かを判断し（ステップＳＴ２０７）、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断し（ステップＳＴ２０８）、気体出口弁６６のみを再度開弁させる（ステップＳＴ２０９）。
【００８１】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を再度開弁させる（ステップＳＴ２０１）。これにより、気体供給源であるターボチャージャ１−２の外部から気体である空気が再び導入され、導入された空気を密閉状態で加熱することで加圧し、内燃機関５の運転状態に応じて、加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に再び放出する。
【００８２】
以上のように、この実施例２にかかるターボチャージャ１−２においても、上記実施例１にかかるターボチャージャ１−１と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
また、冷却手段は、気体供給源であるターボチャージャ１−２の外部から気体である空気の導入が開始されてから加圧タンク６１が密閉状態となるまでの間は、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９を開弁し、冷却通路６７に冷却媒体である内燃機関５の冷却経路内の冷却水を循環させて、加圧タンク６１を冷却することで、導入された空気を強制的に冷却する。従って、導入された空気が密閉状態で加熱される前と加熱された後とでの温度差をさらに大きくすることができ、補助装置６において密閉状態で加熱された空気の圧力をさらに高くすることができる。これにより、この圧力の高い空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に放出することで、ターボ回転数Ｎをさらに上昇させることができる。
【００８４】
なお、上記実施例２において冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９の開弁は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁すると同時に行われているがこの発明はこれに限定されるものではない。例えば、加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に放出するために、気体出口弁６６のみを開弁すると同時に行っても良い。これにより、冷却通路６７を冷却水が長い時間循環することができ、加圧タンク６１をさらに冷却することができ、導入される気体をさらに強制的に冷却することができる。
【実施例３】
【００８５】
次に、実施例３にかかるターボチャージャ１−３について説明する。図６は、実施例３にかかるターボチャージャの概略構成例を示す図である。図６に示す実施例３にかかるターボチャージャ１−３が、図４に示す実施例２にかかるターボチャージャ１−２と異なる点は、補助装置６が加圧タンク６１内に燃料を供給し、この加圧タンク６１内に供給された燃料を燃焼させる燃料供給燃焼手段を備える点である。なお、この実施例３にかかるターボチャージャ１−３は、実施例１，２にかかるターボチャージャ１−１，１−２と基本的構成の大部分共通するため、同一部分（図６において、図１および図４と同一符号部分）の説明は省略する。
【００８６】
補助装置６は、燃料供給燃焼手段として燃料供給燃焼装置９を備える。この燃料噴射燃料装置９は、燃料噴射弁９１と、点火プラグ９２と、燃料通路９３と、燃料噴射制御手段として機能する制御装置７とにより構成されている。燃料噴射弁９１は、加圧タンク６１に燃料を噴射することで供給するものである。この燃料噴射弁９１は、燃料が貯留されている図示しない燃料タンクと接続されている燃料通路９３が接続されている。燃料噴射弁９１は、制御装置７にその燃料の噴射時期、噴射量が制御されるものである。なお、燃料タンクに貯留されている燃料は、図示しない燃料ポンプにより、燃料噴射弁９１に圧送される。点火プラグ９２は、燃焼手段であり、加圧タンク６１内に噴射され供給された燃料を燃焼させるものである。この点火プラグ９２は、制御装置７にその点火時期が制御される。ここで、点火時期は、少なくとも加圧タンク６１内に燃料噴射弁９１による燃料の噴射が開始された以後である。
【００８７】
次に、実施例３にかかるターボチャージャ１−３の動作について説明する。図７は、実施例３にかかるターボチャージャの制御フローを示す図である。なお、実施例３にかかるターボチャージャ１−３の動作において、実施例１，２にかかるターボチャージャ１−１，２の動作と同一部分は、簡略して説明する。
【００８８】
まず、制御装置７の処理部７２は、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁させる（ステップＳＴ３０１）。これにより、補助装置６の加圧タンク６１に気体供給源から気体、すなわちターボチャージャ１−３の外部から空気が導入される。
【００８９】
次に、制御装置７の処理部７２は、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９を開弁させる（ステップＳＴ３０２）。これにより、冷却通路６７に冷却媒体である冷却水が循環し、加圧タンク６１と熱交換を行い、この加圧タンク６１が冷却される。
【００９０】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ３０３）。なお、処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満となるまで、気体入口弁６５、気体出口弁６６、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９の開弁を維持する。これにより、密閉状態となる前の加圧タンク６１内に存在する空気を強制的に冷却し、この空気の温度をさらに低下することができる。
【００９１】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ３０４）。これにより、加圧タンク６１は、その内部にターボチャージャ１−３の外部の空気が充填されて密閉状態となる。
【００９２】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満であると判断すると、冷却媒体入口弁６８および冷却媒体出口弁６９を閉弁させる（ステップＳＴ３０５）。これにより、冷却通路６７を通過する冷却水の循環が停止され、加圧タンク６１の冷却が行われなくなり、加圧タンク６１内に充填された空気は、温度が上昇するとともに、加圧される。
【００９３】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ３０６）。ここで、所定圧力Ｐ１とは、加圧タンク６１が密閉状態となり、加圧手段であるヒートパイプ６４により加圧タンク６１内に導入された気体が密閉状態で加熱され、加圧されても、この加圧された気体を放出することで、ターボ回転数Ｎを上昇させることができる圧力、すなわち上記実施例１におけるターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１未満の際に、このターボ回転数Ｎを加圧タンク６１内の加圧された空気をタービン２に対してこのタービン２を回転させる方向に放出することで上昇させて、所定回転数Ｎ１以上とすることができる圧力をいう。
【００９４】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であると判断すると、燃料噴射弁９１により加圧タンク６１内に燃料を噴射させ、点火プラグ９２によりこの加圧タンク６１内に噴射された燃料を燃料させる（ステップＳＴ３０７）。つまり、燃料噴射制御手段である制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１が密閉状態となってからこの処理装置７２が気体出口弁６６のみを開弁する前に、検出されたタンク内圧である圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上にならないと、燃料噴射弁９１に燃料を噴射させ、加圧タンク６１内に導入された空気を利用して、噴射手段である点火プラグ９２に噴射された燃料を燃焼させる。
【００９５】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判断すると、アクセルがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ３０８）。次に、処理部７２は、アクセルがＯＮであると判断すると、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ３０９）。次に、処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であると判断すると、気体出口弁６６のみを開弁させる（ステップＳＴ３１０）。これにより、タービン２は、排気ガスのみならずこの加圧された空気により回転され、排気ガスのみにより回転した場合よりも速く回転し、ターボ回転数Ｎが上昇する。
【００９６】
次に、制御装置７の処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えたか否かを判断する（ステップＳＴ３１１）。次に、処理部７２は、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１を超えたと判断すると、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ３１２）。次に、処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判断すると、気体出口弁６６を閉弁させる（ステップＳＴ３１３）。そして、アクセルがＯＮであるか否かを判断し（ステップＳＴ３０８）、ターボ回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以下であるか否かを判断し（ステップＳＴ３０９）、気体出口弁６６のみを再度開弁させる（ステップＳＴ３１０）。
【００９７】
次に、制御装置７の処理部７２は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であると判断すると、気体入口弁６５および気体出口弁６６を再度開弁させる（ステップＳＴ３０１）。これにより、気体供給源であるターボチャージャ１−３の外部から気体である空気が再び導入され、導入された空気を密閉状態で加熱することで加圧し、内燃機関５の運転状態に応じて、加圧された空気をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に再び放出する。
【００９８】
以上のように、この実施例３にかかるターボチャージャ１−３においても、上記実施例１，２にかかるターボチャージャ１−１，１−２と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
また、燃料供給燃焼手段である燃料供給燃焼装置９は、加圧タンク６１内に燃料を供給し、この供給された燃料を燃焼させ、発生する燃焼エネルギーにより、補助装置６の加圧タンク６１内で密閉状態で加熱された気体である空気の圧力を高くする。従って、ターボチャージャ１−３は、燃料供給燃焼手段である燃料供給燃焼装置９を備えることで、ターボ回転数Ｎをタービン２に導入される排気ガスのみによるターボ回転数よりも上昇させたい際に、加熱手段であるヒートパイプ６４のみでは加圧タンク６１の圧力Ｐを所定圧力Ｐ１まで上昇できない場合に、ターボ回転数Ｎをさらに上昇させることができる。
【０１００】
なお、上記実施例３においては、燃料供給燃焼装置９は、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満である場合に、燃料噴射弁９１によりこの加圧タンク６１内に燃料を噴射し、燃焼手段である点火プラグ９２により噴射された燃料を燃焼させるが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、加圧タンク６１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上である場合に、この加圧タンク６１内の圧力Ｐを更に上昇させるために、燃料供給燃焼装置９は、燃料噴射弁９１によりこの加圧タンク６１内に燃料を噴射し、点火プラグ９２により噴射された燃料を燃焼させても良い。従って、加熱手段であるヒートパイプ６４のみにより加圧タンク６１の圧力Ｐを所定圧力Ｐ１まで上昇させた後に、燃料供給燃焼手段である燃料供給燃焼装置９は、加圧タンク６１内に燃料を供給し、この供給された燃料を燃焼させ、発生する燃焼エネルギーにより、補助装置６の加圧タンク６１内で密閉状態で加熱された気体である空気の圧力をさらに高くすることができる。これにより、ターボチャージャ１−３は、燃料供給燃焼手段である燃料供給燃焼装置９を備えることで、ターボ回転数Ｎを加熱手段であるヒートパイプ６４のみによるターボ回転数よりもさらに上昇させることができる。
【０１０１】
また、上記実施例３では、燃焼手段として点火プラグ９２を用いたがこの発明はこれに限定されるものではない。つまり、加圧タンク６１内に噴射された燃料を燃焼させることができる熱源であれば、点火プラグ９２にかかわらずいずれであっても良い。また、加圧タンク６１内の圧力Ｐがこの加圧タンク６１内に噴射された燃料を燃焼手段を用いずに燃焼させることができる、すなわち自着火可能な圧力とすることができれば、燃焼手段は備えなくても良い。
【０１０２】
上記実施例１〜３においては、気体出口弁６６のみを開弁した後に、再度加圧タンク６１内の圧力Ｐによって、再度加圧タンク６１内の加圧された気体をタービン２に対してタービン２を回転させる方向に放出するようにしたが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、気体出口弁６６のみを開弁した後、所定時間を経過したら、気体入口弁６５および気体出口弁６６を開弁しても良い。つまり、加圧タンク６１内の加圧された空気は、一度で使い切るようにしても良い。
【０１０３】
また、実施例１〜３において、ヒートパイプ６４の代わりに、加圧タンク６１と排気ガス通路１４との間に、加熱媒体を循環させることで、排気ガスの熱で加圧タンク６１を加熱する加熱手段を用いても良い。この加熱手段では、加熱媒体の循環時に、排気ガスの温度が低下し始めた場合に、この加熱媒体の循環を停止させることが好ましい。これにより、排気ガスの温度が低下した際に、温度の高い排気ガスの熱により加熱された加圧タンク６１から加熱媒体に熱が伝達されることを抑制することができ、効率良く加圧タンク６１を加熱することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように、この発明にかかるターボチャージャは、排気ガスによりタービンを回転させるターボチャージャに有用であり、特に、いずれの運転領域においても吸入空気量を増加させるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施例１にかかるターボチャージャの概略構成例を示す図である。
【図２】この実施例１にかかるターボチャージャの制御フローを示す図である。
【図３】この実施例１にかかるターボチャージャの他の制御フローを示す図である。
【図４】実施例２にかかるターボチャージャの概略構成例を示す図である。
【図５】この実施例２にかかるターボチャージャの制御フローを示す図である。
【図６】実施例３にかかるターボチャージャの概略構成例を示す図である。
【図７】この実施例３にかかるターボチャージャの制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１−１〜１−３  ターボチャージャ
２  タービン
３  コンプレッサ
４  シャフト
４ａ  角度センサ（ターボ回転数検出手段）
５  内燃機関
６  補助装置
６１  加圧タンク
６１ａ  圧力センサ（タンク内圧力検出手段）
６１ｂ  温度センサ（タンク内温度検出手段）
６２  気体入口通路
６３  気体出口通路
６４  ヒートパイプ（加熱手段）
６５  気体入口弁
６６  気体出口弁
６７  冷却通路
６８  冷却媒体入口弁
６９  冷却媒体出口弁
７  制御装置（気体導入制御手段、冷却媒体制御手段、燃料噴射制御手段）
７１  入出力部
７２  処理部
７３  記憶部
８  アクセル開度センサ
９  燃料供給燃焼装置（燃料供給燃焼手段）
９１  燃料噴射弁
９２  点火プラグ（燃料手段）
９３  燃料通路
１０  吸気通路
１１  インテークマニホールド
１２  インタークーラ
１３  エキゾーストマニホールド
１４  排気ガス通路
２０  ハウジング
２１  センターハウジング
２２  タービンハウジング
２３  コンプレッサハウジング
【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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