(57)【要約】【課題】減速時であって燃料カットが生じる運転状態などにおいても、排気絞り弁よりも上流側の圧力をより効率よく高めることを可能にするエネルギ回収装置を提供する。【解決手段】エネルギ回収装置１は、エンジン１０の排気通路６６に設けた排気絞り弁８６を閉じ、該排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６の圧力を高め、該高められた圧力をエネルギとして回収するものである。特に、このエネルギ回収装置１では、排気絞り弁８６を、対応する気筒１２の排気通路６６の最上流側に設ける。【選択図】図１
2007298000.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、該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であって、
前記排気絞り弁を、対応する気筒の排気通路の最上流側に設けたことを特徴とするエネルギ回収装置。
【請求項２】
前記エンジンが、複数気筒を有するエンジンであるとき、
前記排気絞り弁は、排気集合部よりも上流側の排気枝管に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収装置。
【請求項３】
前記排気絞り弁が、複数の排気枝管にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエネルギ回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気通路の圧力を高めて、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、この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ように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、排気絞り弁よりも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】
特許文献１に記載のものでは、排気絞り弁の開度を絞るだけで、排気絞り弁よりも上流側の圧力を高めるようにしている。このようにして排気絞り弁よりも上流側の圧力が効率よく高められるのは、加速運転をしているときなどであって、他の運転状態、例えば減速時であって燃料カットが生じる運転状態では、効率よくその圧力を高めることができない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、減速時であって燃料カットが生じる運転状態などにおいても、排気絞り弁よりも上流側の圧力をより効率よく高め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、該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であって、前記排気絞り弁を、対応する気筒の排気通路の最上流側に設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、排気絞り弁が対応する気筒の排気通路の最上流側に設けられることになる。ここで、気筒の排気通路の最上流側とは、その上流側に唯一つの気筒を有する排気通路の部分に対応するので、排気絞り弁が設けられた排気通路の箇所よりも上流側は、唯一つの気筒に連通することになる。その結果、排気絞り弁の対応する気筒と、その排気絞り弁との間の排気通路の長さは、短いことになる。それ故、前記排気絞り弁が閉じられて、その気筒からの排気ガスや空気がその気筒に対応した排気絞り弁によりせき止められることになると、その排気絞り弁よりも上流側の排気通路の部分の圧力が速やかに高くなる。したがって、その排気絞り弁よりも上流側の圧力が、より効率よく高められることになる。
【０００８】
そして、前記エンジンが、複数気筒を有するエンジンであるとき、前記排気絞り弁は、排気集合部よりも上流側の排気枝管に設けられるのが望ましい。この場合、排気絞り弁が設けられる対応する気筒の排気通路の前記最上流側は排気枝管である。
【０００９】
また、前記排気絞り弁が、複数の排気枝管にそれぞれ設けられていると良い。これにより、複数の排気枝管のそれぞれに排気絞り弁が設けられることになるので、複数の気筒からの排気ガスは、それら気筒の各々に対応した排気絞り弁で適切にせき止められることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。まず、本発明によるエネルギ回収装置の第一実施形態について、以下に説明する。本第一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図を図１に示す。また、図１のエンジン１０の特定の一つの気筒１２に注目した、シリンダヘッド１４周りの概念的な断面図を図２に示す。本第一実施形態におけるエンジン１０は、４つの気筒１２を直列に配した直列４気筒エンジンであり、燃料であるガソリンを燃料噴射弁１６から燃焼室１８内に直接噴射し、点火プラグ２０によって着火させる筒内噴射型式のものである。なお、図１に示すように、４つの気筒１２に、一端から番号（＃１から＃４）を順にふっていて、図２にはその内の＃１の気筒１２について描いている。
【００１１】
燃焼室１８にそれぞれ臨む吸気ポート２２および排気ポート２４が形成されたシリンダヘッド１４には、吸気バルブ２６および排気バルブ２８を駆動する動弁機構３０と、燃焼室１８内の混合気を着火させる前述の点火プラグ２０とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ２０に火花を発生させるイグナイタ３２が搭載されている。
【００１２】
気筒１２内のピストン３４の往復動に伴って回動されるクランクシャフト（不図示）から、タイミングチェーン（不図示）を介して、エンジン１０の動力が伝動される吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８が、シリンダヘッド１４に支持されている。前述の動弁機構３０は、これら吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８を備えて構成され、吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８は、伝達されたエンジン１０の動力によって回動される。吸気バルブ２６および排気バルブ２８は、それぞれスプリング４０、４２により閉じる方向に付勢されている。その状態で、吸気カムシャフト３６が回転すると吸気カム４４により吸気バルブ２６が開閉駆動され、排気カムシャフト３８が回転すると排気カム４６により排気バルブ２８が開閉駆動されるようになっている。
【００１３】
シリンダヘッド１４の吸気ポート２２に連通する通路を形成するように、シリンダヘッド１４には吸気マニフォルド４８が接続され、さらにその上流側には吸気管５０が接続されていて、これらにより吸気通路５２が形成されている。吸気管５０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５２に導くためのエアクリーナ５４が設けられている。このエアクリーナ５４よりも下流側に位置すると共に、サージタンク５６よりも上流側に位置する吸気管５０の部分には、運転者によって操作されるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量、すなわちアクセル開度に基づき、スロットルアクチュエータ５８によって開度が調整される吸気絞り弁、すなわちスロットルバルブ６０が組み込まれている。ただし、アクセルペダルの踏み込み動作と、スロットルバルブ６０の開閉動作とを切り離して電子的に制御できるようにしている。
【００１４】
一方、シリンダヘッド１４の排気ポート２４に連通する通路を形成するように、シリンダヘッド１４には排気マニフォルド６２が接続され、さらにその下流側には排気管６４が接続されていて、これらにより排気通路６６が形成されている。排気ガス中の有害成分を無害化する触媒６８が排気管６４に設けられている。
【００１５】
さらに、排気通路６６を流れる排気ガスの排気エネルギで駆動されるタービンホイール（不図示）を含むタービン７０が、触媒６８よりも上流側の排気管６４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（不図示）を含むコンプレッサ７２が吸気管５０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７０と、タービン７０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７２とを有する過給機７４が設けられている。そして、コンプレッサ７２により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ７６がコンプレッサ７２よりも下流側の吸気管５０の部分に設けられている。
【００１６】
サージタンク５６よりも下流側の吸気マニフォルド４８には、排気マニフォルド６２に上流側の一端が接続された、ＥＧＲ（排気還流）通路７８を区画形成するＥＧＲ管８０の他端が接続されている。ＥＧＲ管８０の途中には、ＥＧＲクーラ８２が設けられ、ＥＧＲクーラ８２よりも下流側にはＥＧＲ制御弁８４が設けられている。
【００１７】
さらに、排気通路６６の閉塞を可能にする排気絞り弁８６が、排気ポート２４の出口部に位置するように、排気通路６６に設けられている。本第一実施形態では、排気絞り弁８６は一つ設けられていて、＃１の気筒１２に関して設けられている。具体的には、上記排気マニフォルド６２は、各気筒１２にそれぞれ対応した排気通路６６の部分を区画形成する４つの排気枝管８８と、これらの排気枝管８８により形成された排気通路６６の部分が合流する排気集合部９０とを有していて、この排気マニフォルド６２がシリンダヘッド１４に接続されているので、排気絞り弁８６は、排気集合部９０よりも上流側の排気枝管８８、その内でも＃１の気筒１２の排気ポート２４に連なる排気枝管８８に設けられることになる。したがって、排気絞り弁８６が閉じられると、排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６の部分９２は、一つの＃１の気筒１２にのみ連通可能になる。その結果、その＃１の気筒１２からの排気ガスあるいは空気が排気絞り弁８６によってせき止められることになって、その部分９２の圧力は上昇することになる。このようにして、排気絞り弁８６を閉じることで圧力の高められる排気通路６６の部分９２を、以下、「昇圧部」と称する。
【００１８】
なお、このように、排気絞り弁８６がシリンダヘッド１４の排気ポート２４の出口部に設けられていることは、排気絞り弁８６が対応する気筒、本第一実施形態では＃１の気筒１２に関する排気通路６６ａの最上流側に設けられていることに相当する。排気絞り弁８６を対応する気筒１２の排気通路６６ａの最上流側に設けたことで、例えばそれを排気集合部９０以降の下流に設ける場合に比して、上記昇圧部９２の長さは短くなる。
【００１９】
上記排気絞り弁８６は、図１、２に示す如く、バタフライ式バルブであるが、ポペット式バルブ、シャッター式バルブ、軸を基準として弁体が回動して開閉するバルブ等、如何
なるバルブであっても良い。排気絞り弁８６の弁体８６ｖは、アクチュエータ９４によって弁軸８６ｒが作動されることで回動される。そして、弁体８６ｖが回動されて、排気枝管８８の一部を構成する弁座８６ｓに当接することで、排気通路６６ａの閉塞性が確保されることになる。
【００２０】
排気絞り弁８６が閉じられることで、上記の如く高められる昇圧部９２の圧力をエネルギとして回収するべく、排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６ａの部分、すなわち昇圧部９２に回収通路９６が連通するように、回収通路９６を区画形成する回収管９８が排気マニフォルド６２に接続されている。そして、回収管９８の下流側には蓄圧タンク１００が接続されていて、回収通路９６を介して圧力がエネルギとして蓄圧タンク１００に回収可能にされている。ただし、一旦回収された圧力エネルギが排気通路６６に逆流しないように、回収管９８の途中には、逆止弁１０２が設けられている。
【００２１】
また、蓄圧タンク１００に回収した圧力エネルギを利用するため、蓄圧タンク１００とタービン７０とは、放出通路１０４を区画形成する放出管１０６を介して連結されている。放出管１０６の途中には、制御弁１０８が設けられている。したがって、制御弁１０８が開かれることで、蓄圧タンク１００に蓄えられたエネルギとしての圧力はタービン７０に供給されて、タービンホイールを回転させることになる。例えば、回収されたエネルギは、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過給器７４の初期駆動に用いられる。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。
【００２２】
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。）１１０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５２の圧力、すなわち吸気圧を検出する吸気圧センサ１１２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１１４を備えている。また、スロットルバルブ６０の開度を検出するスロットルポジションセンサ１１６を備えている。また、ピストン３４が往復動するシリンダブロック１１８には、連接棒１２０を介してピストン３４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１２２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１２２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８６よりも上流側の上記昇圧部９２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１２４を備えている。また、蓄圧タンク１００内の圧力を検出する圧力センサ１２６も備えられている。さらには、ブレーキペダル（不図示）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１２８を備えている。さらに、車速を検出する車速センサ１３０も備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１１０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、ＥＣＵ１１０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１６、イグナイタ３２、スロットルアクチュエータ５８、アクチュエータ９４、制御弁８４、制御弁１０８などの作動を制御するようになっている。
【００２４】
エンジン１０では、吸気圧センサ１１２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１１４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１２２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、点火時期等が設定される。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１６から燃焼が噴射され、点火プラグ２０による点火が行われる。
【００２５】
なお、エンジン１０では、クランクポジションセンサ１２２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１１４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１６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。
【００２６】
ところで、エンジン１０においては、排気通路６６を流れる排気ガスは、通常の運転時、排気絞り弁８６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、減速時であって燃料カットがされている上記状態のとき、排気通路６６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。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。なお、後述するように、排気通路６６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６６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が、上記の如く排気通路６６の最上流側に排気絞り弁８６が設けられているので、エネルギ回収時、排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６の昇圧部９２の流体の圧力をより効率よく高めることが可能になる。
【００２７】
まず、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ３０１において、減速時か否かを判定する。具体的には、減速条件で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１２８がＯＮになっているか否かで判定される。ただし、より適切に減速時か否かを判定するために、ブレーキペダルが踏まれているか否かの判定に加えて、車速センサ１３０からの出力信号に基づく車速の変化をも用いて、減速時か否かを判定しても良い。ここで、減速時であると判断されると、ステップＳ３０３へ進む。なお、このステップＳ３０１で否定されると、ステップＳ３０９へ進むが、これに関しては後述する。
【００２８】
そして、ステップＳ３０３では、燃料カット中か否かが判定される。「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。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、通常の運転時では、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ので、ステップＳ３０３において否定されて、ステップＳ３０９へ進むが、これに関しては後述する。
【００２９】
ステップＳ３０１およびステップＳ３０３で共に肯定されると、ステップＳ３０５へ進み、蓄圧タンク１００内の圧力（タンク内圧）が、所定圧未満、すなわち所定圧を下回っているか否かが判定される。蓄圧タンク１００内の圧力が所定圧以上のときにエネルギ回収をするのを防止して、それ以上に蓄圧タンク１００内の圧力が上昇するのを防ぐためである。なお、所定圧は、蓄圧タンク１００内が一杯であることに対応した値であり、予めＲＯＭに記憶されている。圧力センサ１２６からの出力信号に基づいて求められる蓄圧タンク１００内の圧力がその所定圧未満であると判断されて肯定されると、ステップＳ３０７へ進み、エネルギ回収を行うべく以下の制御が行われることになる。なお、このステップＳ３０５で否定されると、ステップＳ３０９へ進むが、これに関しては後述する。
【００３０】
ステップＳ３０７へ進むと、エネルギ回収を行うべく、排気絞り弁８６が閉じられることになる。これにより、排気絞り弁８６で、＃１の気筒１２の排気バルブ２８が開くことで流れてくる流体、好ましくは空気（新気）はせき止められ、その流体は排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６ａの昇圧部９２に溜まることになる。したがって、その昇圧部９２の圧力が高まることになる。そして、このようにして高められた昇圧部９２の圧力は、逆止弁１０２の開弁圧力よりも高くなると、回収通路９６を介して蓄圧タンク１００内へ回収されることになる。なお、このようなエネルギ回収は、続くルーチンのステップＳ３０１からステップＳ３０５のいずれかで否定されない限りは継続して行われる。
【００３１】
ただし、ステップＳ３０７に至って、上記の如く、排気絞り弁８６を閉じてエネルギ回収を行うのは、燃料カットをしているときであって、且つ減速を行っているときであるので、吸気通路５２の途中に設けられたスロットルバルブ６０は閉じている、あるいはその開度が微小である。そこで、本第一実施形態では排気絞り弁８６を閉じたときに、＃１の気筒１２に連なる排気枝管８８に流体が十分に流れてくるように、スロットルバルブ６０を開く、好ましくは全開にすることにしている。すなわち、ステップＳ３０７へ至ると、排気絞り弁８６を閉じると共に、スロットルバルブ６０を開くように、ＥＣＵ１１０は、アクチュエータ９４およびスロットルアクチュエータ５８へ作動信号を出力する。
【００３２】
一方、他のルーチンにおける、上記ステップＳ３０１で減速時でないと判断されて否定されたり、ステップＳ３０３で燃料カット中でないと判断されて否定されたり、あるいはステップＳ３０５で蓄圧タンク１００内の圧力が所定圧未満でないと判断されて否定されると、ステップＳ３０９へ進み、エネルギ回収が停止、すなわち行われないことになる。それ故、既にエネルギ回収が行われているようなときには、排気絞り弁８６が開かれ、スロットルバルブ６０の開度が通常の運転時の開度、例えばアクセルペダルの踏み込み量に対応する開度にされるように、ＥＣＵ１１０は、アクチュエータ９４およびスロットルアクチュエータ５８へ作動信号を出力することになる。
【００３３】
上記の如くして、所定の運転条件を満たすときに、エネルギ回収が行われるわけであるが、本第一実施形態でエネルギ回収を行っているときの昇圧部９２の圧力変化について、図４および図５に基づいて説明する。なお、図４および図５のグラフでは、排気絞り弁８６を閉めた後の、圧力センサ１２４からの出力信号に基づいて求められる昇圧部９２の圧力変化の一例が概念的に表されている。そして、図４のグラフは、図５の（ａ）から（ｅ）までの曲線を重ねて表したグラフである。
【００３４】
図４および図５には、横軸にクランク角をとり、縦軸に排気通路６６の内の昇圧部９２の圧力、すなわち背圧をとり、昇圧部９２の圧力変化を表す曲線が描かれている。クランク角は、＃１の気筒１２のクランク角を表していて、概ね、クランク角が０°から１８０°のときは排気バルブ２８が閉じて吸気バルブ２６が開いていてピストン３４が下死点に向けて動くいわゆる吸気行程に、それが１８０°から３６０°のときは吸排気バルブ２６、２８が閉じていてピストン３４が上死点に向けて動くいわゆる圧縮行程に、それが３６０°から５４０°のときは吸排気バルブ２６、２８が閉じていてピストン３４が下死点に向けて動くいわゆる膨張行程に、そしてそれが５４０°から７２０°のときは吸気バルブ２６が閉じて排気バルブ２８が開いていてピストン３４が上死点に向けて動くいわゆる排気行程に対応している。ただし、本第一実施形態では、上記排気行程での排気バルブ２８の開弁時期を概ね４８０°としていて、それを図中に線αで表している。また、その閉弁時期を概ね７２０°としていて、図４および図５のグラフを描いている。また、排気バルブ２８を閉じる方向に付勢するスプリング４２のばね力、すなわちスプリングセット荷重と、昇圧部９２の圧力によって及ぼされる排気バルブ２８の面圧との均衡のとれる圧力をＰＢとして図中に線βで表している。なお、圧力ＰＢを「バルブ圧」と、以下称する。
【００３５】
まず、蓄圧タンク１００内の圧力が非常に低い場合、例えば、車両購入後、エネルギ回収が初めて行われるときについて図５（ａ）に基づいて説明する。そのときのいわゆる排気行程では、排気バルブ２８が開き、ピストン３４が上昇することに伴って、昇圧部９２の圧力は昇圧部９２の長さが短いために非常に高圧にまで一気に上昇する。その圧力はピストン３４が概ね上死点に至って排気バルブ２８が閉じるに至るときにはスプリング４２のばね力、すなわちバルブ圧ＰＢを上回り、排気バルブ２８の閉弁を邪魔することになる。その結果、次の吸気行程で吸気バルブ２６および排気バルブ２８が開いた状態になり、昇圧部９２の流体が燃焼室１８側に逆流して、昇圧部９２の圧力はバルブ圧ＰＢまで概ね下がることになる。この下がる過程で、一部の流体は蓄圧タンク１００に回収通路９６を介して蓄えられることになる。
【００３６】
昇圧部９２の圧力がバルブ圧ＰＢまで下がると、排気バルブ２８が閉まることになるが、まだ昇圧部９２の圧力は十分に高いのでこれ以後も昇圧部９２の圧力が継続して蓄圧タンク１００内に回収されることになる。図５（ａ）に示すときでは蓄圧タンク１００内の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力よりも低いので、次の排気行程に至る前に逆止弁１０２の開弁圧力までの圧力が、すなわちバルブ圧ＰＢから逆止弁１０２の開弁圧力を差し引いた分の圧力が、蓄圧タンク１００にエネルギとして回収され、それに伴って昇圧部９２の圧力は逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる。
【００３７】
次の排気行程では、同様に、排気バルブ２８が開き、ピストン３４が上昇するので、昇圧部９２の圧力が上昇する。そして、上記と同様に、昇圧部９２の圧力はバルブ圧ＰＢまで下がり、その下がる過程で、一部の流体は蓄圧タンク１００に回収通路９６を介して蓄えられることになる。昇圧部９２の圧力がバルブ圧ＰＢまで下がると、排気バルブ２８が閉まり、これ以後も昇圧部９２の圧力が継続して蓄圧タンク１００内に回収されることになる。未だ蓄圧タンク１００内の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力よりも低い場合には、図５（ｂ）に示すように、次の排気行程に至る前に逆止弁１０２の圧力までの圧力が、蓄圧タンク１００にエネルギとして回収され、それに伴って昇圧部９２の圧力は逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる。ただし、図５（ａ）の曲線と図５（ｂ）の曲線とを比べると明らかなように、この場合には先ほどのサイクルでの場合よりも蓄圧タンク１００内の圧力が高くなったので昇圧部９２の圧力低下の傾きが相対的に緩やかになる。
【００３８】
そして、次の排気行程に至ると、同様にエネルギの回収が行われるが、このときには途中で蓄圧タンク１００内の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力を超えることになる。したがって、昇圧部９２の圧力低下の傾きはより緩やかになり、次の排気行程に至るまでに昇圧部９２の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力に至ることはなくなる。この状態では、逆止弁１０２が蓄圧タンク１００内の圧力により実質的に締まる方に付勢されるので、蓄圧タンク１００内の圧力の低下は実質的に認められない。
【００３９】
そして、次の排気行程に至って排気バルブ２８が開くことになると、昇圧部９２の流体が気筒１２内に一部流れる現象が生じて、昇圧部９２の圧力は、本第一実施形態の場合、概ね逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる（図５（ｃ）参照）。そして、この排気行程で、また、昇圧部９２の圧力が、上記の如く上昇して、その後バルブ圧まで低下することが生じる。そして、同様にエネルギ回収が行われる。ただし、前回のエネルギ回収で蓄圧タンク１００内の圧力はさらに上昇しているので、昇圧部９２の圧力低下の傾きはさらに緩やかになる。
【００４０】
そして、次の排気行程に至って排気バルブ２８が開くことになると、前回のエネルギ回収のときと同様に、昇圧部９２の流体が気筒１２内に一部流れる現象が生じて、昇圧部９２の圧力は、概ね逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる（図５（ｄ）参照）。その後、この排気行程で、昇圧部９２の圧力が上昇して、その圧力が回収されることになる。ただし、既に蓄圧タンク１００内の圧力はある程度高くなっている場合には、例えば図５（ｅ）に示すように、ほとんどエネルギは回収されないで、すなわち昇圧部９２の圧力はバルブ圧ＰＢからほとんど低下することなく、次の排気行程に至ることになる。
【００４１】
このようにして蓄圧タンク１００にエネルギが回収されることになる。なお、上記から理解できるように、図３のフローチャートにおけるステップＳ３０５での上記所定圧は、上記バルブ圧よりも高いことが必要である。エネルギを適切に回収するためである。
【００４２】
図４、５に基づいて説明したように、昇圧部９２が一度のサイクルで高い圧力にまで適切に昇圧されるので、より高い圧力を迅速にエネルギとして回収することが可能になる。そして、蓄圧タンク１００の内部容積を低減することで、そのようにして回収されたエネルギはより高いレベルのエネルギを有し続けることになる。これらは、上記の如く、排気絞り弁８６が対応する気筒１２の排気通路６６ａの最上流側、特に排気ポート出口部に設けられるので、昇圧部９２の長さが短くなり、その容積が小さいからである。上記から明らかなように、一度のサイクルで昇圧部９２の圧力がバルブ圧ＰＢ以上に昇圧されるように、気筒１２の容積に対して昇圧部９２の容積が規定されるのが好ましい。なお、本第一実施形態では気筒１２の容積は、少なくとも昇圧部９２の容積よりも大きくなっている。
【００４３】
以上、本発明を上記第一実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記第一実施形態では、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、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、液化天然ガス等でも良い。また、上記第一実施形態では、エネルギ回収のときに吸気通路５２を開くためにスロットルバルブ６０を用いたが、それ以外の手段を用いても良い。例えば、エネルギ回収のときに開かれるバルブは、スロットルバルブ６０と並行に設けられ、それを迂回するように吸気通路５２から分岐して、合流する通路を開閉するアイドル制御用のアイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）が備えられているエンジンでは、そのＩＳＣＶであり得る。なお、そのようなスロットルバルブ６０などは設けられなくても良く、エネルギ回収時に気筒１２内に十分な量の空気が流れるようになっていれば良い。
【００４４】
さらに、逆止弁１０２は、ＥＣＵ１１０によって制御され、エネルギ回収時にだけ開弁する制御バルブであっても良い。ただし、制御バルブの場合には、開かれるのは、圧力センサ１２４による出力信号により導かれる昇圧部９２の圧力が、所定の圧力、例えば上記開弁圧力以上になっているときのみとするのが良い。
【００４５】
さらに、上記第一実施形態では、蓄圧タンク１００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１００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、蓄圧タンク１００は排気管６４と同様に耐腐食性に優れる材料から作製されると良い。なお、回収管９８や放出管１０６も同様に耐腐食性に優れる材料から作製されると良い。
【００４６】
また、上記第一実施形態では、減速時で且つ燃料カットをしているときにエネルギ回収をすることとしたが、このような運転状態以外でエネルギ回収がなされても良い。排気絞り弁８６が一の気筒に対してのみ関連付けられているので、本第一実施形態の場合、＃２から＃４の気筒１２での出力でエンジン１０を動かすことも可能である。したがって、例えば、蓄圧タンク１００内の圧力が所定値以下になったときには、＃１の気筒１２のみについて燃料噴射を停止して、エネルギ回収を行っても良い。上記第一実施形態の場合、排気絞り弁８６がタービン７０からもっとも離れた気筒１２に関して設けられているので、他の気筒１２からの排気ガスがタービン７０に適切に至るため、十分なエンジン出力が得られる。また、単に圧力がエネルギとして回収されれば良いのであれば、すなわち排気ガスを用いてエネルギとしての圧力を回収して良いのであれば、このときには通常の運転状態でエネルギ回収を行うようにしても良い。特に、これは、上記の如く、回収された圧力エネルギがタービン７０に供給されるような場合には有効である。ただし、清浄な流体、すなわち空気によって圧力エネルギを回収し、そして用いなければならない場合には、エネルギ回収に際して、昇圧部９２を直ぐ下流側に有する気筒１２では燃料噴射が停止されることが必要である。
【００４７】
また、上記第一実施形態では、エネルギ回収に際して一つの気筒１２の排気通路６６ａだけが閉じられるので、エネルギ回収によるブレーキ効果は少ない。逆に、エネルギ回収によるブレーキ効果を有効に利用する場合には、複数の気筒のそれぞれに関して排気絞り弁８６を設けて、運転状態に基づいてそれらの一部または全部を閉じて、エネルギ回収を行うようにしても良い。
【００４８】
また、上記第一実施形態では、排気絞り弁８６を一つ用い、この排気絞り弁８６を一つの気筒、すなわち＃１の気筒１２に対する排気通路６６ａの最上流側に配置した。しかしながら、排気絞り弁８６を複数用いて、複数の気筒１２のそれぞれの排気通路６６ａの最上流側に、排気絞り弁８６をそれぞれ別個に配置することにしても良い。複数の気筒１２の内、任意に選んだ二つ以上の気筒１２に対する排気通路６６ａの最上流側にそれぞれ別個に排気絞り弁８６が備えられても良い。なお、排気絞り弁８６は、対応する気筒１２の排気通路６６ａの最上流側に設けられれば良く、上記第一実施形態の如く排気枝管８８に設けても良いが、排気ポート２４に設けられても良い。
【００４９】
次に本発明の第二実施形態について説明する。本第二実施形態のエネルギ回収装置５では、上記第一実施形態とは異なり、４つの気筒の内の、２つの気筒のそれぞれに対する排気通路６６ａの最上流側にそれぞれ別個の排気絞り弁８６を設けることにしている。なお、以下の第二実施形態の説明において、上記第一実施形態で説明したのと同じ構成要素に対しては、同じ符号を用いて、説明を省略する。ただし、本第二実施形態では、＃１と＃３の２つの気筒１２に関してそれぞれ排気絞り弁８６を設けることにしているので、上記第一実施形態で説明したのと同じ構成要素の内、二組ずつ設けられるものがある。そこで、＃１の気筒１２に関する構成要素と、＃３の気筒１２に関する構成要素とを区別するべく、＃１の気筒１２に関する構成要素では「ａ」を、＃３の気筒１２に関する構成要素では「ｂ」を、それらの符号の最後に付す。
【００５０】
本第二実施形態のエネルギ回収装置５が適用されたエンジンシステムの概念図を図６に示す。図６に示すように、排気絞り弁８６は二つ設けられていて、＃１の気筒１２の排気通路６６ａの最上流側に排気絞り弁８６ａが、＃３の気筒１２の排気通路６６ｂの最上流側に排気絞り弁８６ｂが設けられている。そして、それぞれの昇圧部９２ａ、９２ｂには、それぞれ同じように回収通路９６ａ、９６ｂが連通され、それらの他端側は連結されて蓄圧タンク１００に連通している。そして、蓄圧タンク１００に至る前の回収通路９６ａ、９６ｂが合流して一経路になっている回収通路の部分に制御弁１３２が設けられている。なお、＃１の気筒１２のサイクルと、＃３の気筒１２のサイクルは、本第二実施形態では、３６０°ずれている。すなわち、それらの対応する行程は、等間隔で繰り返し行われる。
【００５１】
本第二実施形態でも、エネルギ回収の流れは、上記第一実施形態で図３のフローチャートに基づいて説明したのと同様になされるので、この説明は省略する。ただし、本第二実施形態では、上記ステップＳ３０７に至って、エネルギ回収が行われるようになって、上記ステップＳ３０９でエネルギ回収が停止されるまで、制御弁１３２がＥＣＵ１１０により開かれる制御が加わる点で異なる。
【００５２】
次に、本第二実施形態での、昇圧部９２ａ、９２ｂでの圧力変化を表した曲線を重ねたグラフを図７に示す。＃１の気筒１２に関する曲線をγで、＃３の気筒１２に関する曲線をδで、表している。上記したように、本第二実施形態では、＃１の気筒１２と＃３の気筒１２とは、３６０°の差でサイクルが繰り返される。したがって、図７の曲線からも明らかなように、昇圧部９２ａ、９２ｂの圧力が高まるのは、クランクシャフトの回転で３６０°ごとに交互に生じる。その結果、高圧タンク１００へのエネルギ回収は、３６０°の等間隔で繰り返されることになる。したがって、上記第一実施形態の場合よりも、約２倍の速さで蓄圧タンク１００に圧力エネルギが回収されることになる。
【００５３】
なお、このように所定の間隔でもって高い圧力エネルギが回収されるので、蓄圧タンク１００内に不要な脈動が生じることが低減され、例えば、その脈動に基づく騒音を低減することが可能になる。ただし、このように等間隔でエネルギが回収されるのであれば、いずれの気筒に関して排気絞り弁が配置されても良い。なお、本発明は、等間隔でエネルギが回収されることに限定するものではない。
【００５４】
以上、本発明を上記第一および第二実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。全ての気筒に対する排気通路の最上流側にそれぞれ別個に排気絞り弁が備えられても良い。そして、上記した如く、上記第一実施形態およびその変形例、ならびに上記第二実施形態の種々の組合せを本発明は含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第一実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。
【図２】排気ポート出口部に排気絞り弁が設けられた一の気筒に関して概略的に表した、エンジンの部分的な断面図である。
【図３】第一実施形態の制御フローチャートである。
【図４】エネルギ回収を行っているときの昇圧部の圧力変化のグラフを、複数サイクル分に関して重ねて表したグラフである。
【図５】エネルギ回収を行っているときの昇圧部の圧力変化のグラフであり、（ａ）から（ｅ）に時間の変化に基づいて表している。
【図６】第二実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。
【図７】エネルギ回収を行っているときの２つの昇圧部の圧力変化のグラフを、複数サイクル分に関して重ねて表したグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１、５  エネルギ回収装置
１０  エンジン
１２  気筒
６６  排気通路
８６  排気絞り弁
【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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