(57)【要約】【課題】エネルギ回収の終了の際に、排気絞り弁を開くのに必要とされる力を低減する。【解決手段】エンジン１０の排気通路２８に設けた排気絞り弁５２を閉じ、該排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の圧力を高めて、該高められた圧力をエネルギとしてエネルギ回収を行うエネルギ回収装置において、前記排気絞り弁５２を迂回するように、前記排気通路２８に設けられたバイパス通路６６と、該バイパス通路６６に設けられた制御弁８２と、前記エネルギ回収の開始の際、前記制御弁８２を閉弁制御する閉弁制御手段と、前記エネルギ回収の終了の際、前記制御弁８２を開弁制御する開弁制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007303393.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た排気絞り弁を閉じ、該排気絞り弁よりも上流側の排気通路の圧力を高めて、該高められた圧力をエネルギとしてエネルギ回収を行うエネルギ回収装置であって、
前記排気絞り弁を迂回するように、前記排気通路に設けられたバイパス通路と、
該バイパス通路に設けられた制御弁と、
前記エネルギ回収の開始の際、前記制御弁を閉弁制御する閉弁制御手段と、
前記エネルギ回収の終了の際、前記制御弁を開弁制御する開弁制御手段と、
を備えることを特徴とするエネルギ回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路の少なくとも一部の圧力を高めて、その高められた圧力をエネルギとして回収するエネルギ回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの排気通路に排気絞り弁を配置すると共に、該排気絞り弁が配置されている排気通路よりも上流側に連通する高圧ガスタンクを設置し、排気絞り弁の開度を絞ることで、排気絞り弁上流側の排気ガスの圧力を昇圧し、その昇圧した排気ガスを高圧ガスタンクに蓄圧保持することが開示されている。
【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】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、排気絞り弁の開度を絞ることで該排気絞り弁よりも上流側の排気通路の圧力が高められることになるので、排気絞り弁の開度を大きくする、すなわち開くときには、排気通路の高い圧力に対抗して排気絞り弁を開かなければならない。それ故、排気絞り弁を開くために大きな力が必要とされる場合があり、その低減が望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、そのような排気絞り弁を開くのに必要とされる力を低減することを可能にするエネルギ回収装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明によるエネルギ回収装置は、エンジンの排気通路に設けた排気絞り弁を閉じ、該排気絞り弁よりも上流側の排気通路の圧力を高めて、該高められた圧力をエネルギとしてエネルギ回収を行うエネルギ回収装置であって、前記排気絞り弁を迂回するように、前記排気通路に設けられたバイパス通路と、該バイパス通路に設けられた制御弁と、前記エネルギ回収の開始の際、前記制御弁を閉弁制御する閉弁制御手段と、前記エネルギ回収の終了の際、前記制御弁を開弁制御する開弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、エネルギ回収の終了の際、バイパス通路に設けられて、閉弁されていた制御弁が開弁されるので、エネルギ回収の終了の際に前記排気絞り弁よりも上流側の高い圧力が前記排気絞り弁よりも下流側へ開放されることになる。したがって、エネルギ回収の終了の際、排気絞り弁よりも上流側の排気通路の圧力が低減されるので、この排気絞り弁を開くのに必要とされる力を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明によるエネルギ回収装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
本実施形態のエネルギ回収装置１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１０は、燃料であるガソリンを燃料噴射弁から気筒１２内の燃焼室に直接噴射し、点火プラグによって着火させる筒内噴射型式のものである。
【００１０】
気筒１２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１６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１６のシリンダヘッドには、吸気ポートと共に吸気通路１４を区画形成する、吸気マニフォルド１８が接続され、さらにその上流側には吸気管２０が接続されている。吸気管２０の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路１４に導くためのエアクリーナ２２が設けられている。また、運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいてスロットルアクチュエータ２４によって開度が調整されるスロットルバルブ２６が、吸気管２０に設けられている。なお、スロットルバルブ２６の開閉動作はアクセルペダルの踏み込み動作と切り離して制御可能になっている。
【００１１】
一方、気筒１２の燃焼室に臨むと共に、排気通路２８の一部を区画形成する排気ポートは、エンジン本体１６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１６のシリンダヘッドには、排気ポートと共に排気通路２８を区画形成する、排気マニフォルド３０が接続され、さらにその下流側には排気管３２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３４が排気管３２に設けられている。
【００１２】
さらに、排気ガスの排気エネルギで回転駆動されるタービンホイールを含むタービン３６が、触媒３４よりも上流側の排気管３２の途中に設けられている。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３８が吸気管２０の途中に設けられている。すなわち、エンジン１０には、排気エネルギを取り出すタービン３６と、タービン３６により取り出された排気エネルギによってエンジン１０に過給するコンプレッサ３８とを有する過給機４０が設けられている。そして、コンプレッサ３８により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ４２がコンプレッサ３８よりも下流側の吸気管２０の部分に設けられている。
【００１３】
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、ＥＧＲ（排気還流）管４４が設けられていて、ＥＧＲ管４４の上流側の一端は排気マニフォルド３０に接続され、その下流側の他端が吸気マニフォルド１８に接続されている。ＥＧＲ管４４は、ＥＧＲ通路４６を区画形成していて、ＥＧＲ管４４の途中には、ＥＧＲクーラ４８が設けられている。ＥＧＲクーラ４８よりも下流側にはＥＧＲ制御弁５０が設けられている。なお、図示しないが、ＥＧＲ制御弁５０は、アクチュエータを備えていて、制御されるアクチュエータにより開閉作動される。
【００１４】
さらに、排気通路２８の途中には、排気通路２８の閉塞を可能にする排気絞り弁５２が設けられている。排気絞り弁５２周りの概念的な拡大断面図を図２に示す。排気絞り弁５２は、白抜き矢印で示している排気ガスの流れの向きに可動である傘状の弁体５４が環状の弁座５６に直角方向に移動するポペット式バルブである。それ故、排気絞り弁５２の閉弁時において排気通路２８の優れた閉塞性が確保される。そして、弁体５４が弁座５６に着座することにより、排気ガスなどの流体が排気絞り弁５２でせき止められて、排気絞り弁５２よりも上流側の圧力が高められることになる。排気絞り弁５２の弁体５４は、弁座５６の上流側に位置し、その上流側で作動するので、排気絞り弁５２の閉弁時においては、排気絞り弁５２よりも上流側の圧力によって弁体５４は弁座５６に着座する向きに、すなわち閉弁する向きに付勢されるので、排気通路２８の優れた閉塞性がさらに確保されることになる。なお、排気絞り弁５２は制御弁であるので、制御用のアクチュエータ５８を上記ＥＧＲ制御弁５０と同様に備えている。そこで、本実施形態では、アクチュエータ５８の取付性をよくするために、排気通路２８の内、排気絞り弁５２の取り付け箇所は、図２に示すように曲がっているが、これは排気通路２８の形状を限定するものではない。排気絞り弁５２の弁体５４は、アクチュエータ５８によって作動され、弁座５６に着座する閉位置と、弁座５６に所定の間隔を開けて保持される開位置とを有する。なお、弁体５４が開位置にあるときは、すなわち排気絞り弁５２の開いているときは、図２では明らかにしていないが、排気通路２８の排気ガスは、排気絞り弁５２の弁座５６を通過して、滞ることなく、より下流に円滑に流れる。
【００１５】
排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分には、回収管６０によって区画形成される回収通路６２と、バイパス管６４によって区画形成されるバイパス通路６６とがそれぞれ連通されている。なお、本実施形態では、回収通路６２の排気通路２８への開口部６８と、バイパス通路６６の排気通路２８への開口部７０とは、上下流方向にずれるように位置付けられている。
【００１６】
回収通路６２を区画形成する回収管６０の下流側には蓄圧タンク７２が接続されている。したがって、回収通路６２を介して排気通路２８と蓄圧タンク７２内とは連通される。なお、回収通路６２の途中には、回収制御弁７４が設けられている。したがって、回収制御弁７４が開弁されることで回収通路６２は開通し、逆に回収制御弁７４が閉弁されることで回収通路６２は閉塞される。後述するように、エネルギ回収をしているときに回収制御弁７４が開弁されると、回収通路６２を介して、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の高められた圧力が、エネルギとして蓄圧タンク７２に回収される。なお、図示しないが、回収制御弁７４は、アクチュエータを備えていて、アクチュエータにより開閉作動される。
【００１７】
さらに、蓄圧タンク７２内には、放出管７６によって区画形成された放出通路７８が連通している。そして、放出管７６の下流側には上記タービン３６が接続されていて、放出管７６は、蓄圧タンク７２とタービン３６とを繋いでいる。また、放出管７６の途中には、放出制御弁８０が設けられている。したがって、放出制御弁８０が開弁されることで、蓄圧タンク７２内に蓄えられたエネルギとしての圧力はタービン３６に供給されて、タービンホイールが回転することになる。例えば、蓄圧タンク７２内に回収された圧力エネルギは、所望の過給圧を得るために用いられる。あるいは、回収されたエネルギは、応答性向上のため、過給器４０の初期駆動に用いられる。
【００１８】
上記したように、排気通路２８には、バイパス管６４によって区画形成されたバイパス通路６６が設けられている。バイパス通路６６は、排気絞り弁５２の上流側と下流側とに連通していて、排気絞り弁５２を迂回するように設けられている。バイパス通路６６は、排気通路２８の一部を形成している。バイパス通路６６の途中には、リリーフ制御弁８２が設けられている。したがって、リリーフ制御弁８２が開弁されることで、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分にある排気ガスなどの流体がバイパス通路６６に至るようになり、そしてバイパス通路６６に至った流体は排気絞り弁５２よりも下流側の排気通路２８の部分に流れることになる。すなわち、排気絞り弁５２が閉弁していても、リリーフ制御弁８２が開弁されてバイパス通路６６が開通することで、排気絞り弁５２の上流側から下流側への排気ガスなどの流体の流れが確保される。
【００１９】
ただし、バイパス通路６６は、排気絞り弁５２周囲の排気通路２８の部分よりも十分に狭い通路となっている。すなわちバイパス管６４の平均内径は、排気絞り弁５２周りの排気管３２の平均内径よりも小さい。したがって、リリーフ制御弁８２の開閉に要する力は、排気絞り弁５２の開閉に要する力よりも小さく、リリーフ制御弁８２の開閉は相対的に小さな力でなされ得る。リリーフ制御弁８２は、図示しないがアクチュエータを備えていて、制御されるアクチュエータにより開閉作動される。
【００２０】
エンジン１０は、各種値を検出してこれを電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する。）８４に出力する各種センサ類を備えている。具体的には、吸気通路の圧力、すなわち吸気圧を検出する吸気圧センサ８６を備えている。また運転者によって操作されるアクセルペダル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アクセルポジションセンサ８８を備えている。また、スロットルバルブ２６の開度を検出するスロットルポジションセンサ９０を備えている。また、ピストンが往復動する、エンジン本体１６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クランクポジションセンサ９２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９２をエンジン回転数センサとしても利用している。さらに、排気絞り弁５２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圧力センサ９４が備えられている。また、蓄圧タンク７２内の圧力を検出する圧力センサ９６も備えられている。さらには、ブレーキペダルの踏み込みに基づく信号を出力するストップランプスイッチ９８も備えられている。さらに、車速を検出する車速センサ１００も備えられている。
【００２１】
ＥＣＵ８４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、前記各種センサ類などが電気的に接続されている。これらの各種センサ類などからの出力信号（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、ＥＣＵ８４は出力インタフェースから電気的に信号を出力して、燃料噴射弁、点火プラグ、スロットルバルブ２６、ＥＧＲ制御弁５０、排気絞り弁５２、回収制御弁７４、放出制御弁８０、リリーフ制御弁８２などの作動を制御するようになっている。ただし、スロットルバルブ２６、ＥＧＲ制御弁５０、排気絞り弁５２、回収制御弁７４、放出制御弁８０、リリーフ制御弁８２は、ＥＣＵ８４からの出力信号により作動制御される各アクチュエータにより、作動される。なお、本実施形態のＥＣＵ８４は、エネルギ回収の開始の際、リリーフ制御弁８２を閉弁制御する閉弁制御手段の機能と、エネルギ回収の終了の際、リリーフ制御弁８２を開弁制御する開弁制御手段の機能とを備えている。
【００２２】
エンジン１０では、吸気圧センサ８６からの出力信号に基づく吸気圧や、アクセルポジションセンサ８８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９２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、燃料噴射時期、点火時期が設定される。そして、それら燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期に基づいて、燃料噴射弁からの燃焼の噴射が行われ、点火プラグによる点火が行われる。
【００２３】
なお、エンジン１０では、クランクポジションセンサ９２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（以下、「燃料カット回転数」と称する。）以上であり、且つアクセルポジションセンサ８８による出力信号に基づいて導かれるアクセルペダルの踏み込み量が「０」、すなわちアクセルペダルが踏み込まれていないときに、燃料噴射弁からの燃料噴射が停止（以下、「燃料カット」と称する。）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（以下、「燃料カット復帰回転数」と称する。）に達すると、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。
【００２４】
ところで、エンジン１０においては、排気通路２８を流れる排気ガスは、通常の運転時、排気絞り弁５２が全開にされていて、最終的には大気に放出されている。これに対して、本実施形態では、減速時であって燃料カットがされている運転状態のとき、排気通路２８を流れる流体を有効に活用することでエネルギが取り出されて、それが回収されるように設定されている。なお、後述するように、排気通路２８に燃料カットによる新気を流しつつ（ただし、一部排気ガスが混ざり得る。）、それら排気通路２８に至った流体をせき止めてそれら流体の圧力を高めて、エネルギとして圧力を回収することにしている。
【００２５】
まず、エネルギの回収の概略を説明する。エネルギを回収するとき、排気通路２８の圧力を高めるように排気絞り弁５２を閉じるべく、ＥＣＵ８４からアクチュエータ５８に作動信号が出力される。これにより、排気絞り弁５２の弁体５４が弁座５６に着座することになり、排気通路２８が閉じられる。この際、排気絞り弁５２が閉じられると共に、排気絞り弁５２の上流側の排気通路２８の部分に空気を導入すべく、スロットルバルブ２６が所定開度にまで開かれるように、スロットルアクチュエータ２４が制御される。そして、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の高い圧力がエネルギとして蓄圧タンク７２に回収されることとなる。その後、蓄圧タンク７２内が満たされたことに対応する信号が圧力センサ９６より出力されたり、アクセルペダルが運転者により踏み込まれたことに対応する検出信号がアクセルポジションセンサ８８により出力されたり、燃料噴射が再び開始されたりするなどして、ＥＣＵ８４がエネルギ回収の終了を判断するに至ると、排気絞り弁５２を開けてエネルギ回収が終了されることとなる。
【００２６】
しかしながら、そのようなエネルギ回収の終了の際、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力が高いので、この圧力に抗して排気絞り弁５２を開けなければならず、排気絞り弁５２の開弁には概して大きな力が必要となる。特に、上記の如き配置でポペット式バルブを排気絞り弁５２として用いている場合には、顕著である。排気絞り弁５２の開弁に必要な力は小さいほど良く、この力の低減が望まれる。そこで、排気絞り弁５２を開くのに必要とされる力の低減を図るべく、エネルギ回収の終了の際、排気絞り弁５２を迂回するように設けられていて、閉塞されているバイパス通路６６を、開通させるようにしている。
【００２７】
以下にそのエネルギの回収について、図３のフローチャートに基づいて説明する。ただし、図３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。
【００２８】
図３によると、まず、ＥＣＵ８４は、ステップＳ３０１において、回収フラグがＯＮ、すなわち「１」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、エネルギの回収の行われる所定条件が満たされていて、場合によっては既にエネルギ回収を開始している状態であることを表し、これに対してそれが「０」ということは、エネルギ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Ｓ３０３に進む。
【００２９】
ステップＳ３０３では、ブレーキがＯＮになっているか否かが判定される。この判定は減速時か否かの判定に相当し、具体的には、ブレーキペダルの踏み込み量が「１」であるか否か、すなわちストップランプスイッチ９８がＯＮになっているか否かで判定される。ここで、ブレーキがＯＮであると判断されると、ステップＳ３０５へ進む。ただし、ステップＳ３０３では、車速センサ１００により車速を求めて、車速の変化にも基づいて、減速時であるか否かの判定が行われても良い。なお、このステップＳ３０３で否定されると、該ルーチンは終了し、エネルギ回収を行わないで通常のエンジン１０の運転がなされることになる。
【００３０】
そして、ステップＳ３０５では、燃料噴射量が「０」であるか否かが判定される。この判定は燃料カット中か否かの判定に相当する。「燃料カット中」ということは、上述の如く、アクセルペダルの踏み込み量が「０」であり、走行中でかつエンジン回転数が燃料カット回転数以上のときに対応している。ここで、燃料噴射量が「０」であると判断されると、ステップＳ３０７へ進む。なお、このステップＳ３０５で否定されると、該ルーチンは終了し、エネルギ回収を行わないで通常のエンジン１０の運転がなされることになる。
【００３１】
ステップＳ３０７では、蓄圧タンク７２内の圧力（図３中の「タンク内圧」）が、蓄圧タンク７２に許容される圧力であって、所定圧力である予め決められてＲＯＭに記憶されている上限値と比較される。蓄圧タンク７２の容量が十分であるときに、さらにエネルギ回収を行うことを防ぐためである。ただし、蓄圧タンク７２内の圧力は、圧力センサ９６からの出力信号により求められる。そして、蓄圧タンク７２内の圧力が上限値以下と判断されると、肯定されて、エネルギ回収の条件が満たされているとしてステップＳ３０９へ進む。なお、このステップＳ３０７で否定されると、該ルーチンは終了し、エネルギ回収を行わないで通常のエンジン１０の運転がなされることになる。
【００３２】
ステップＳ３０９へ進むと、エネルギ回収を行うべく、上記回収フラグが「１」にされる。そして、ステップＳ３１１に至ると、排気絞り弁５２およびリリーフ制御弁８２が閉弁されると共に、スロットルバルブ２６の開度が回収開度に調節されて、エネルギ回収が開始される。こうして、該ルーチンは終了する。なお、リリーフ制御弁８２は、このステップＳ３１１に至ることで閉弁制御されるが、その前に別の制御により閉弁されていた場合には、ステップＳ３１１を経ることでその閉じた状態に保たれる。また、スロットルバルブ２６の開度は、通常は、運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいてその対応する開度（以下、「通常開度」と称する。）に設定制御されている。しかしながら、これでは十分な吸入空気量を得られない可能性があるので、ここではエネルギ回収に際してスロットルバルブ２６の開度は、所定の開度である回収開度に、具体的には全開に設定制御される。ただし、回収開度は、予めＲＯＭに記憶されている。
【００３３】
次のルーチンでは、ステップＳ３０１で、回収フラグが「１」であるので肯定されて、ステップＳ３１３へ進み、上記ステップＳ３０３と同様にブレーキがＯＮであるか否かが判定される。ここで肯定されるとステップＳ３１５へ進み、上記ステップＳ３０５と同様に燃料噴射量が「０」であるか否かが判定される。ここで肯定されるとステップＳ３１７へ進み、上記ステップＳ３０７と同様に蓄圧タンク７２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Ｓ３１７で肯定されると、ステップＳ３１９へ進む。なお、このように、上記ステップＳ３０３からＳ３０７と同じ判定が、ステップＳ３１３からステップＳ３１７で行われるのは、エネルギ回収の開始後に、エネルギ回収の条件を満たさなくなったときに、エネルギ回収を終了する制御をするためである。
【００３４】
ステップＳ３１１に至ったことで、排気絞り弁５２およびリリーフ制御弁８２が閉弁され、且つスロットルバルブ２６が全開に開弁されているので、時間の経過につれて、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力が高くなる。そして、その圧力が、エネルギとして回収可能なほど高まっているか否かを判定するために、ステップＳ３１９で、蓄圧タンク７２内の圧力が、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力（図３中の「排気通路圧力」）以下か否かが判定される。そして、否定されると、ステップＳ３２１へ進み、回収制御弁７４は閉じられる。ただし、既に回収制御弁７４が閉じられている場合には、閉じたままにされる。一方、ステップＳ３１９で肯定されるとステップＳ３２３へ進んで、回収制御弁７４が開かれることになる。したがって、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の高い圧力エネルギが回収通路６２を介して、蓄圧タンク７２内に回収されることになる。
【００３５】
このようなエネルギ回収は、上記ステップＳ３１３からステップＳ３１７のいずれかで否定されない限りは続けて行われる。そして、上記ステップＳ３１３からステップＳ３１７のいずれかで否定されるようになると、ステップＳ３２５へ進んで、エネルギ回収の終了のための制御が行われることになる。
【００３６】
ステップＳ３２５では、まず、回収制御弁７４が閉弁されると共に、スロットルバルブ２６の開度が上記通常開度に設定制御される。次いで、ステップＳ３２７では、上記の如く、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力を低減するべく、リリーフ制御弁８２を開弁するか否かを判定するために、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力が、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている所定圧以上か否かが判定される。なお、この所定圧とは、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力の低減を行わなくても、排気絞り弁５２を確実に開くことの出来る大きさの圧力であり、許容される上限値である。そして、ここで肯定されると、ステップＳ３２９へ進み、排気通路２８の圧力の低減を図るべく、リリーフ制御弁８２が開かれることになる。
【００３７】
リリーフ制御弁８２の開弁の結果、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力が上記所定圧未満になったか否かの判定がステップＳ３３１で行われる。そして、その排気通路２８の部分の圧力が上記所定圧未満になっていないときは、ステップＳ３２９へ戻り、リリーフ制御弁８２の開弁が保たれることになる。そして、ステップＳ３３１でその排気通路２８の圧力が上記所定圧未満になったと判断されることになると、排気絞り弁５２の開弁がステップＳ３３３で行われることになり、次ぐステップＳ３３５で回収フラグが「０」にされてエネルギ回収が終了される。
【００３８】
なお、上記ステップＳ３２７で否定されると、ステップＳ３３３に至り、排気絞り弁５２が開かれると共に、リリーフ制御弁８２が開かれて、ステップＳ３３５で回収フラグが「０」にされてエネルギ回収が終了される。
【００３９】
なお、ステップＳ３３１で、圧力低減の度合いを圧力を対比することで判定したが、所定時間経過後には、圧力低減が十分になされたと判断するようにしても良い。この場合には、ステップＳ３２９でリリーフ制御弁８２を開いてから所定時間経過後には、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力が十分に低減されたものとして、排気絞り弁５２が開かれることになる。また、エネルギ回収の終了の際には、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力に関わらず、常にリリーフ制御弁８２を開くようにしても良く、例えばその後所定時間経過後に排気絞り弁５２を開くようにしても良い。あるいは、エネルギ回収の終了の際には、リリーフ制御弁８２を開くと同時期に、排気絞り弁５２を開くようにしても良い。この場合には、リリーフ制御弁８２による圧力低減効果が発揮されることに伴って、排気絞り弁５２が適切な時期に開かれることになる。
【００４０】
以上、エネルギの回収が終了されるとき、すなわちエネルギ回収が不要となったとき、上記の如くしてバイパス通路６６を介して排気絞り弁５２よりも上流側の圧力が開放されるので、排気絞り弁５２よりも上流側の圧力が低減される。そして排気絞り弁５２よりも上流側の圧力が低減された状態で、排気絞り弁５２が開かれるので、排気絞り弁５２を開くのに必要とされる力が低減されることになる。
【００４１】
以上、本発明に係るエネルギ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。例えば、上記実施形態では、排気絞り弁５２はポペット式バルブであり、弁体５４が弁座５６に直角方向に移動するものとしたが、排気絞り弁５２はバタフライ式バルブ、シャッター式バルブ等、如何なるバルブであっても良い。例えば排気絞り弁５２は、ピポット運動により開閉するバルブであっても良い。以下に、ピポット運動により開閉するバルブを排気絞り弁として用いた一例について、図４に基づいて説明する。
【００４２】
図４は排気絞り弁１５０を示していて、その弁体１５２が弁座１５４に着座して排気絞り弁１５０が閉じられているところを実線で示すと共に、開かれているところを二点破線で示している。なお、排気絞り弁１５０は、上記実施形態と同様に排気通路２８の途中に配置され、排気絞り弁１５０の弁体１５２は、弁座１５４の上流側に位置し、その上流側で作動する。図４の排気絞り弁１５０の弁体１５２は、排気通路２８の外周部近傍に位置付けられた弁軸１５６を中心として回動可能にされている。弁軸１５６にはレバー１５８が接続され、レバー１５８の他端にはアーム１６０が接続されている。アーム１６０は、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２により、アーム１６０の軸線方向に往復動が可能にされている。ダイヤフラム式アクチュエータ１６２は、リターンスプリング１６４が伸びる方向に付勢されているダイヤフラム１６６を備えている。ダイヤフラム式アクチュエータ１６２には、吸気通路１４の圧力を導入する負圧導入管１６８が接続されている。負圧導入管１６８には制御弁１７０が設けられている。制御弁１７０は、ＥＣＵ８４からの作動信号により作動される。なお、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２には、ダイヤフラム１６６により隔てられる各部屋Ｓ１、Ｓ２内の圧力調整用に、開口部１７２などが設けられている。ただし、開口部１７２などの数、位置、大きさ等はどのように設定されても良く、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２による排気絞り弁１５０の開閉が適切に行うことが可能であれば良い。
【００４３】
エネルギ回収をしないで、通常の運転をしているときは、排気絞り弁１５０を開弁するように制御弁１７０が開かれる。これにより、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２に吸気通路１４内の圧力（吸気圧）が導入される。この圧力は負圧であるので、ダイヤフラム１６６が吸引されて、リターンスプリング１６４は圧縮されることになる。したがって、弁体１５２は、図４中二点破線で示した開位置に作動される。
【００４４】
一方、エネルギ回収のときは、排気絞り弁１５０を閉弁するように制御弁１７０が閉じられる。これにより、吸気通路１４内の圧力（吸気圧）導入が停止され、リターンスプリング１６４が伸びることになる。したがって、弁体１５２は、図４中実線で示した閉位置に作動される。
【００４５】
なお、エネルギ回収をしていないときには、絶えず排気絞り弁１５０の弁体１５２が開位置に位置するように、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２の構成等を違えても良い。例えば、図示しないが、エネルギ回収をしないときには、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２に負圧を導入せず、リターンスプリング１６４のばね力で絶えず弁体１５２が開位置に位置するように、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２は構成されても良い。この場合には、エネルギ回収のとき、ダイヤフラム式アクチュエータ１６２に負圧が導入されることで、リターンスプリング１６４が縮むようにダイヤフラムが吸引されて、弁体１５２が閉位置に回動される。
【００４６】
なお、排気絞り弁５２、１５０は、アクチュエータとして、モータ駆動のアクチュエータや、各種の形式のダイヤフラム式アクチュエータや、その他のアクチュエータを備えることが出来る。排気絞り弁５２、１５０は、それらアクチュエータへのＥＣＵ８４からの作動信号により、開閉制御される。また、図４の排気絞り弁１５０の負圧導入管１６８は吸気圧を導入するように例示したが、例えば負圧タンクを備えておいて、この負圧タンクの負圧を導入するようにしても良い。
【００４７】
なお、上記実施形態では、本発明を筒内噴射型式の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、ポート噴射型式のエンジン、ディーゼル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、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。また、上記実施形態では、吸気絞り弁として、スロットルバルブ２６を用いたが、スロットルバルブ２６を迂回するアイドル制御用のバイパスバルブが備えられているエンジンでは、吸気絞り弁はそのバイパスバルブであっても良い。なお、このような吸気絞り弁は設けられていなくても良い。
【００４８】
また、ＥＧＲ制御弁５０や、回収制御弁７４、放出制御弁８０、リリーフ制御弁８２は、如何なるバルブであっても良く、上記排気絞り弁５２のように、ポペット式バルブ、バタフライ式バルブ、シャッター式バルブ、図４に示したピポット運動により開閉するバルブであり得る。そして、これらの制御弁５０、７４、８０、８２の開閉制御には、ＥＣＵ８４からの作動信号によって生じる電磁力、あるいは、ＥＣＵ８４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。
【００４９】
また、リリーフ制御弁８２は、エネルギ回収の開始の際に閉弁し、エネルギ回収の終了の際に開弁することで、エネルギ回収の終了の際の排気絞り弁５２、１５０の開弁を助けるために用いられた。しかしながら、リリーフ制御弁８２の用途は、これに限定されない。
【００５０】
リリーフ制御弁８２は、エネルギ回収をしないときに、開閉制御されても良い。仮に、排気絞り弁５２の弁体５４が弁座５６に固着してしまい、排気絞り弁５２が開かなくなってしまった場合には、リリーフ制御弁８２を開き、あるいは開いたままにすることで、排気ガスの排出を確実なものにすることができる。なお、このような排気絞り弁５２が開弁しないことの判定は、各種センサからの出力信号に基づいて判定される。例えば、排気絞り弁５２を開く作動信号をアクチュエータ５８に出力しているにも関わらず、排気絞り弁５２よりも上流側の圧力が、予めＲＯＭに記憶されている規定圧よりも高いときには、排気絞り弁５２が閉弁したままであると判断して、リリーフ制御弁８２を開くようにしても良い。なお、上記規定圧は、排気絞り弁５２のアクチュエータがダイヤフラム式アクチュエータである場合には、ダイヤフラム式アクチュエータのリターンスプリングにより発揮される、開弁する方向に作用するばね力に基づいて規定されても良い。なお、排気絞り弁よりも下流側の排気通路２８の部分の圧力を検出可能な場合には、エネルギ回収をしていないにも関わらず、排気絞り弁前後の圧力差が所定値を越えたときに、排気絞り弁に固着が生じたと判断するようにしても良い。また、通常の運転をしているときには、リリーフ制御弁８２を開いたままにしても良く、あるいは閉じたままにしても良い。一方、排気絞り弁５２、１５０が固着したと所定回数判断された場合には、以後エネルギ回収を禁止しても良い。なお、この場合の所定回数は、１回でも、複数回でも良い。また、リリーフ制御弁８２を開くことで排気ガスの排出が可能な場合には、喩え排気絞り弁が閉じたままとなっても、リリーフ制御弁８２を排気絞り弁の如く用いて、エネルギ回収を行うようにしても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、エネルギ回収の際に、回収制御弁７４を開くようにしたが、回収制御弁７４は、逆止弁であってもよい。逆止弁である場合には、排気絞り弁５２よりも上流側の排気通路２８の部分の圧力が予め規定されている開弁圧力よりも高くなると、その圧力がエネルギとして蓄圧タンク７２に回収されることになる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、蓄圧タンク７２を一つとしたが、複数有するようにしても良い。さらには、複数の蓄圧タンクをエンジンルーム、車体床下等に分割配置しても良い。なお、蓄圧タンク７２には、新気である空気のみならず、排気ガスが一部流入する可能性もあるので、排気管３２と同様に耐腐食性に優れる材料から作製されると良い。
【００５３】
ただし、蓄圧タンク７２に蓄圧されるエネルギは、新気である空気のみによって形成されるのが好ましいが、本発明は、排気ガスと空気によってエネルギが形成される場合や、排気ガスのみによってエネルギが形成される場合を排除しない。特に上記実施形態の場合には、回収されたエネルギはタービン３６のタービンホイールを回転させるために用いることとしているので、この場合には回収されるエネルギは排気ガスのみによって形成されても問題はない。排気ガスを用いてエネルギ回収を行っても良い場合には、エネルギ回収を、燃料カットをしているときや減速しているときに限らず、何時行うようにしても良い。
【００５４】
なお、上記実施形態では、蓄圧タンク７２内に回収されたエネルギを、過給器４０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の用途を制限するものではなく、回収されたエネルギは、種々の機能部品の作動アシストとして用いられ得る。
【００５５】
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】
【００５６】
【図１】実施形態のエネルギ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】排気絞り弁周りの概念的な拡大図である。
【図３】エネルギ回収の制御フローチャートの一例である。
【図４】排気絞り弁の他の一例の概念図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  エンジン
２８  排気通路
５２  排気絞り弁
６６  バイパス通路
８２  リリーフ制御弁
【図１】
2007303393.tif 000003
【図２】
2007303393.tif 000004
【図３】
2007303393.tif 000005
【図４】
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