内燃機関の過給システム
【課題】ＨＣの排出量を抑制しつつ、排気浄化装置の温度の上昇を促進することが可能な内燃機関の過給システムを提供する。
【解決手段】吸気側端部２０ａに設けられる吸気吐出口２５、２８ｂと、排気側端部２０ｂに設けられる排気導入口２６と、を有する圧力波過給機２０を備えたエンジン１の過給システムであって、圧力波過給機２０のロータ２２を回転駆動する第１モータ２９と、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更可能なバルブプレート２８及び第２モータ３０と、エンジン１の温度が所定の機関状態判定温度未満であることを含む所定の暖機条件が成立した場合、エンジン１の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合よりも、ロータ２２の回転数を上昇させるように第１モータ２９を制御するとともに、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにバルブプレート２８及び第２モータ３０を制御する制御装置４０とを備えている。
【解決手段】吸気側端部２０ａに設けられる吸気吐出口２５、２８ｂと、排気側端部２０ｂに設けられる排気導入口２６と、を有する圧力波過給機２０を備えたエンジン１の過給システムであって、圧力波過給機２０のロータ２２を回転駆動する第１モータ２９と、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更可能なバルブプレート２８及び第２モータ３０と、エンジン１の温度が所定の機関状態判定温度未満であることを含む所定の暖機条件が成立した場合、エンジン１の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合よりも、ロータ２２の回転数を上昇させるように第１モータ２９を制御するとともに、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにバルブプレート２８及び第２モータ３０を制御する制御装置４０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に設けた複数のセル内に空気と排気とを交互に導入し、セル内に導入した排気の圧力波でそのセル内の空気の圧力を高めて過給を行う圧力波過給機を備えた内燃機関の過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路と排気通路とに跨るように設けられ、排気の圧力波を利用して過給を行う圧力波過給機が知られている。この圧力波過給機では、ケース内に設けた複数のセル内に空気と排気とを交互に導入し、セル内に導入した排気の圧力波でそのセル内の空気の圧力を高める。そして、その圧力を高めた空気を吸気通路に吐出して過給を行う。このような圧力波過給機を備えた内燃機関では、圧力波過給機の内部を介して排気通路から吸気通路に排気の一部を再循環することができる。また、例えば、圧力波過給機の内部を介して吸気通路から排気通路に吸気の一部を供給すると、吸気と排気とが混ぜられ、排気浄化装置の温度の上昇を促進することができる圧力波過給機を備えた内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５１５１６９号公報
【特許文献２】特開平４−１９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の暖機が完了する前に、排気の一部を再循環すると、炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加するという問題が生じる。また、特許文献１の圧力波過給機を備えた内燃機関においては、排気浄化装置の温度が排気浄化性能を発揮する触媒活性温度未満の場合には、吸気によってさらに排気浄化装置の温度が低下し、排気浄化装置の温度の上昇に時間がかかるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、ＨＣの排出量を抑制しつつ、排気浄化装置の温度の上昇を促進することが可能な内燃機関の過給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】
【０００６】
本発明の内燃機関の過給システムは、軸線回りに回転可能なようにケース内に設けられたロータと、前記ケースの前記軸線方向の一方の端部から他方の端部まで貫通するように前記ケース内に設けられて前記ロータと一体に回転する複数のセルと、前記ケースの前記一方の端部に設けられて内燃機関の吸気通路と接続される吸気吐出部と、前記ケースの前記一方の端部に設けられた吸気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられて前記内燃機関の第１排気通路と接続される排気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられた排気吐出部と、を有する圧力波過給機を備えた内燃機関の過給システムであって、前記ロータの回転数を変更可能な回転数変更手段と、前記排気導入部及び前記吸気吐出部の少なくともいずれか一方を前記軸線回りに回転させて前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を変更可能な位相変更機構と、前記内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度未満であることを含む所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御する制御手段と、を備えたものである（請求項１）。
【０００７】
本発明の内燃機関の過給システムにおいては、所定の暖機条件が成立した場合、内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合よりも、ロータの回転数を上昇させるとともに排気導入部に対する吸気吐出部の位置を近づけると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の過給システムの一態様においては、前記排気吐出部には、排気を浄化する排気浄化装置が設けられた第２排気通路が接続され、前記制御手段は、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であること、前記排気浄化装置の温度が所定の暖機判定温度未満であること、又は前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であり前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度未満であることを含む前記所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合、かつ、前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御してもよい（請求項２）。この形態によれば、所定の暖機条件が成立した場合、内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合、かつ、排気浄化装置の温度が所定の暖機判定温度以上の場合よりも、ロータの回転数を上昇させるとともに排気導入部に対する吸気吐出部の位置を近づけると、排気がロータを通過する時間を短縮することができる。そのため、排気温度の低下を抑制することができる。この排気により、排気浄化装置の温度の上昇を促進することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の過給システムの一態様においては、前記回転数変更手段として、前記ロータを回転駆動する電動モータが設けられていてもよい（請求項３）。この形態によれば、容易にロータの回転数を変更できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の内燃機関の過給システムにおいては、所定の暖機条件が成立した場合、内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合よりも、ロータの回転数を上昇させるとともに排気導入部に対する吸気吐出部の位置を近づけると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示す図。
【図２】図１の圧力波過給機を拡大して示す図。
【図３】圧力波過給機の吸気側端部を図２の矢印III方向から見た図。
【図４】圧力波過給機の排気側端部を図２の矢印IV方向から見た図。
【図５】圧力波過給機のバルブプレートを図２の矢印Ｖ方向から見た図。
【図６】制御装置が実行する制御を示すフローチャート。
【図７】セルから下流側区間に排気及び空気の両方が吐出されるように圧力波過給機が運転されているときの圧力波過給機の内部をロータの回転方向に沿って展開した図。
【図８】図７に示した状態からロータの回転数を上昇させるとともに、排気導入口に対する吸気吐出口の位置を近づけるようにバルブプレートを回転させた状態の圧力波過給機の内部をロータの回転方向に沿って展開した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示している。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数（図１では４つ）の気筒２ａを有する機関本体２を備えている。各気筒２ａには、吸気通路３及び排気通路４がそれぞれ接続されている。また、エンジン１には、エンジン１の回転速度を変速する変速装置５が連結されている。
【００１３】
吸気通路３には、吸気の流れ方向上流側から順に、吸気を濾過するためのエアクリーナ６と、圧力波過給機２０の吸気側端部２０ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ７と、吸気通路３を通過する吸気の流量を調整するためのスロットルバルブ８と、吸気マニホールド９と、が設けられている。
【００１４】
排気通路４の途中には、圧力波過給機２０の排気側端部２０ｂが設けられている。排気通路４は、排気通路４のうち圧力波過給機２０よりも排気の流れ方向上流側の区間としての第１排気通路４ａと、排気通路４のうち圧力波過給機２０よりも排気の流れ方向下流側の区間としての第２排気通路４ｂと、を備えている。第１排気通路４ａには、排気マニホールド１０が設けられている。第２排気通路４ｂには、排気を浄化する排気浄化装置１１が設けられている。また、第１排気通路４ａには、排気の一部を吸気通路３にＥＧＲガスとして導くためのＥＧＲ通路１２が接続されている。ＥＧＲ通路１２の途中には、ＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲ弁１２ａが設けられている。
【００１５】
圧力波過給機２０について説明する。図２に拡大して示したように圧力波過給機２０は、吸気側端部２０ａが吸気通路３に接続されるとともに排気側端部２０ｂが排気通路４に接続された円筒状のケース２１を備えている。ケース２１内には、ケース２１に軸線Ａｘ回りに回転自在に支持されたロータ２２が設けられている。なお、図２では便宜上ケース２１とロータ２２との間の隙間を拡大して示している。実際には、この隙間は殆ど無い。ロータ２２には、その一端から他端まで軸線Ａｘ方向に延びる複数の隔壁２２ａが設けられている。ケース２１内は、これら隔壁２２ａにて軸線Ａｘ方向に貫通する複数のセル２３に区分されている。
【００１６】
図３は、ケース２１の吸気側端部２１ａを図２の矢印III方向から見た図である。この図３に示したように吸気側端部２１ａには、２個の吸気導入口２４及び２個の吸気吐出口２５が設けられている。この図３に示したように吸気導入口２４と吸気吐出口２５とはケース２１の一方の端面に周方向に交互に並ぶように設けられている。また、２個の吸気導入口２４は、軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。同様に２個の吸気吐出口２５も軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。各吸気導入口２４には、吸気通路３のうち圧力波過給機２０よりも吸気の流れ方向上流側の部分（以下、上流側区間と称することがある。）３ａがそれぞれ接続されている。一方、各吸気吐出口２５には、吸気通路３のうち圧力波過給機２０よりも吸気の流れ方向下流側の部分（以下、下流側区間と称することがある。）３ｂがそれぞれ接続されている。
【００１７】
図４は、ケース２１の排気側端部２１ｂを図２の矢印IV方向から見た図である。この図４に示したように排気側端部２１ｂには、排気導入部としての２個の排気導入口２６及び排気吐出部としての２個の排気吐出口２７が設けられている。この図４に示したように排気導入口２６と排気吐出口２７とは周方向に交互に並ぶように設けられている。また、この図４に示したように２個の排気導入口２６は、軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。同様に２個の排気吐出口２７も軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。そして、排気導入口２６はセル２３を介して吸気吐出口２５と接続可能な位置に配置され、排気吐出口２７はセル２３を介して吸気導入口２４と接続可能な位置に配置されている。各排気導入口２６には、第１排気通路４ａがそれぞれ接続されている。一方、各排気吐出口２７には、第２排気通路４ｂがそれぞれ接続されている。
【００１８】
図２に示したようにケース２１内には、バルブプレート２８が設けられている。この図２に示したようにバルブプレート２８は、ケース２１の吸気側端部２１ａとロータ２２との間に挟まれるように設けられている。なお、図２では便宜上バルブプレート２８とケース２１及びロータ２２との間の隙間を拡大して示している。実際には、これらの隙間は殆ど無い。バルブプレート２８は、軸線Ａｘ回りに回転自在にケース２１に支持されている。図５は、バルブプレート２８を図２の矢印Ｖ方向から見た図である。この図５に示したようにバルブプレート２８には、ケース２１の吸気側端部２１ａと同様に２個の吸気導入口２８ａ及び２個の吸気吐出口２８ｂが設けられている。これら吸気導入口２８ａ及び吸気吐出口２８ｂは、周方向に交互に並ぶように設けられている。また、２個の吸気導入口２８ａ及び２個の吸気吐出口２８ｂは、それぞれ軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。バルブプレート２８は、吸気導入口２８ａがケース２１の吸気導入口２４と、吸気吐出口２８ｂがケース２１の吸気吐出口２５とそれぞれ重なるようにケース２１内に設けられている。バルブプレート２８の吸気導入口２８ａは、ケース２１の吸気導入口２４よりも周方向の長さが短い。同様にバルブプレート２８の吸気吐出口２８ｂも、ケース２１の吸気吐出口２５より周方向の長さが短い。そのため、バルブプレート２８が回転しても所定角度以内であれば吸気導入口２４、２８ａ同士、及び吸気吐出口２５、２８ｂ同士はそれぞれ重なった状態に維持される。この圧力波過給機２０では、ケース２１の吸気導入口２４及びバルブプレート２８の吸気導入口２８ａの両方を介してガスがセル２３内に導入される。そのため、これら両方が本発明の吸気導入部に対応する。また、セル２３内のガスは、ケース２１の吸気吐出口２５及びバルブプレート２８の吸気吐出口２８ｂの両方を介して排出される。そのため、これら両方が本発明の吸気吐出部に対応する。
【００１９】
図２に示したように圧力波過給機２０は、ロータ２２を回転駆動する回転数変更手段としての第１モータ２９と、ケース２１の吸気側端部２１ａに対するバルブプレート２８の位置を調整するための第２モータ３０とを備えている。第１モータ２９は公知の電動モータである。この第１モータ２９は、各セル２３が吸気導入口２８ａ、排気導入口２６、吸気吐出口２８ｂ、排気吐出口２７の順に接続されるようにロータ２２を所定方向に回転駆動する。第２モータ３０は、バルブプレート２８を右回り及び左回りにそれぞれ回転駆動し、これにより排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更する。第２モータ３０としては、例えば公知のステッピングモータが使用される。このように排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更することにより、バルブプレート２８及び第２モータ３０が本発明の位相変更機構に対応する。
【００２０】
エンジン１の動作は、エンジン１の運転状態を制御するコンピュータとして構成された制御手段としての制御装置４０によって制御される。図示は省略したが、制御装置４０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を備えている。制御装置４０には、エンジン１の冷却水の温度（冷却水温）に対応する信号を出力する冷却水温センサ５０、排気浄化装置１１の温度（床温）に対応する信号を出力する床温センサ５１、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ５２、及びアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５３等が接続されている。この他にも制御装置４０には各種のセンサ等の周辺機器が接続されているが、それらの図示は省略した。制御装置４０は、冷却水温センサ５０及び床温センサ５１等の各種のセンサから取得した数値により、エンジン１の運転状態を取得する。
【００２１】
図６のフローチャートは、制御装置が実行する制御を示している。以下、図６のフローチャートについて説明する。図６のフローチャートは、所定の周期で繰り返し実行する。図６を実行することにより、制御装置４０が本発明の制御手段として機能する。
【００２２】
制御装置４０は、運転の開始とともに、ステップＳ１の「ｓｔａｒｔ」から図６のフローチャートの制御を開始する。
【００２３】
次に、ステップＳ２に進み、制御装置４０は、エンジン１の運転状態を取得する。冷却水温センサ５０及び床温センサ５１のそれぞれから出力された信号から、冷却水温及び床温を取得することにより、エンジン１の運転状態を取得する。なお、冷却水温が本発明のエンジン１の温度に対応し、床温が本発明の排気浄化装置１１の温度に対応する。
【００２４】
続いてステップＳ３に進み、暖機条件が成立したか否かを判定する。暖機条件とは、ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満であること、ステップＳ２で取得した床温が所定の暖機判定温度未満であること、又はステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満でありステップＳ２で取得した冷却水温が所定の暖機判定温度未満であることを含む条件である。この暖機条件が、本発明の所定の暖機条件に対応する。所定の機関状態判定温度とは、エンジン１の暖機が完了したときの温度、例えば冷却水温が上昇し始める温度である。所定の暖機判定温度とは、排気浄化装置１１の暖機が完了したときの温度、例えば排気浄化性能を発揮する触媒活性温度である。ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定未満の場合には、エンジン１の暖機が不十分ということになる。ステップＳ２で取得した床温が所定の暖機判定温度未満の場合、排気浄化装置１１の暖機が不十分ということになる。ステップＳ２で取得した冷却水温とステップＳ２で取得した床温との両方がそれらの所定の温度未満の場合には、エンジン１と排気浄化装置１１との両方の暖機が不十分ということになる。まず、制御装置４０は、ステップＳ２で取得した冷却水温（Ｔｗ）が、所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満か否かを判定する。次に、制御装置４０は、ステップＳ２で取得した床温（Ｔｃ）が、所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）未満か否かを判定する。冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満の場合、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）未満の場合、又は冷却水温（Ｔｗ）と床温（Ｔｃ）との両方が所定のそれらの温度未満の場合には、暖機条件が成立したことになり、ステップＳ４に進む。冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）以上の場合、かつ、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）以上の場合には、暖機条件が不成立ということになり、ステップＳ５に進む。
【００２５】
先に、ステップＳ５の通常制御について説明する。ステップＳ５は、上述したように冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）以上の場合、かつ、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）以上の場合、すなわちエンジン１及び排気浄化装置１１の暖機が完了した場合である。図７は、セル２３から下流側区間３ｂに排気及び空気の両方が吐出されるように圧力波過給機２０が運転されているときの圧力波過給機２０の内部をロータ２２の回転方向に沿って展開した図である。すなわち、この図７は排気の再循環を行っているときの圧力波過給機２０を示している。以下、この制御を、通常制御と称することがある。なお、各セル２３は、矢印Ｆで示したようにこの図７の上から下に向かって移動する。この図７において一番上に示したセル２３には空気が充填されている。この状態でセル２３の排気端が排気導入口２６と接続されると、セル２３内に排気が導入される。そして、排気はセル２３内を排気端から吸気端に移動する。この図７では、破線Ｅが排気と空気との境界の移動を示している。この図７に示したように、通常制御では、セル２３の吸気端と吸気吐出口２８ｂとの接続が遮断されるよりも前に排気と空気との境界がセル２３の吸気端に到達するようにロータ２２の回転数及びバルブプレート２８の位置が、それぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって制御される。なお、図示は省略したがセル２３は、この後排気吐出口２７と接続される。セル２３内の排気はこのときに第２排気通路４ｂに排出される。その後、セル２３は吸気導入口２８ａと接続される。そして、これによりセル２３内に吸気が充填される。以降、これらの繰り返しによりエンジン１の過給が行われる。なお、この際の第１モータ２９の回転数は、公知の圧力波過給機と同様にエンジン１の回転数に応じて設定すればよい。その後、今回の制御を終了する。
【００２６】
一方、図６に戻って、ステップＳ４の暖機制御について説明する。ステップＳ４は、上述したように冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満の場合、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）未満の場合、又は冷却水温（Ｔｗ）と床温（Ｔｃ）との両方が所定のそれらの温度未満の場合、すなわちエンジン１、排気浄化装置１１、又はエンジン１と排気浄化装置１１との両方とも、暖機が不十分な場合である。図８は、通常制御のときよりも、ロータ２２の回転数を上昇させるとともに、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにバルブプレート２８を矢印Ｆｖで示したようにロータ２２の回転方向と逆方向に回転させた状態の圧力波過給機２０の内部をロータ２２の回転方向に沿って展開した図である。以下、この制御を、暖機制御と称することがある。なお、この図８において図７と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ロータ２２の回転数の上昇、及びバルブプレート２８を矢印Ｆｖで示したようにロータ２２の回転方向と逆方向への回転は、それぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって制御される。排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにバルブプレート２８を矢印Ｆｖで示したようにロータ２２の回転方向と逆方向に回転させたことにより、排気導入口２６と吸気吐出口２８ｂとの位相差が、通常制御よりも小さくなる。この図８に示したように、暖機制御の場合、通常制御の場合よりも、排気の一部が再循環される量が少なくなる。その後、今回の制御を終了する。
【００２７】
以上に説明したように、本発明の内燃機関の過給システムによれば、ロータ２２の回転数を変更することができるので、通常制御の場合及び暖機制御の場合において、それぞれロータ２２の回転数を調整することができる。また、本発明の内燃機関の過給システムによれば、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更することができるので、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置をそれぞれ調整することができる。そのため、暖機制御の場合、通常制御の場合よりも、ロータ２２の回転数を上昇させるとともに排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにそれぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって調整すると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。また、ロータ２２の回転数を上昇させるので、排気がロータ２２を通過する時間を短縮することができる。そのため、排気の温度の低下を抑制することができる。この排気により、床温の上昇を促進することができる。
【００２８】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した形態では、吸気吐出口を軸線回りに回転させて排気導入口に対する吸気吐出口の位置を変更したが、吸気吐出口の代わりに排気導入口を軸線回りに回転させてこれらの相対位置を変更してもよい。この場合は、ケースの排気側端部とロータとの間にバルブプレートを設ければよい。また、吸気吐出口及び排気導入口の両方の位置を軸線回りに回転させてこれらの相対位置を変更可能としてもよい。この場合はロータの両側にバルブプレートを設ければよい。
【００２９】
上述した形態では電動モータでロータを回転駆動したが、内燃機関のクランク軸の回転を利用してロータを回転駆動してもよい。この場合は、クランク軸からロータまでの動力伝達経路中に無段変速機等の変速機構を設け、これにてロータの回転数を変更すればよい。この場合は変速機構が本発明の回転数変更手段に相当する。
【００３０】
上述した形態では、本発明のエンジン１の温度を冷却水温とし、本発明の排気浄化装置１１の温度を床温としたが、これらに限られない。
【００３１】
上述した形態では、図６のステップＳ３の暖機条件を、ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満であること、ステップＳ２で取得した床温が所定の暖機判定温度未満であること、又はステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満でありステップＳ２で取得した冷却水温が所定の暖機判定温度未満であること含むとしたが、この暖機条件を、ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満であることを含むとしてもよい。この場合の図６のフローチャートのステップＳ２では、制御装置４０は、冷却水温センサ５０から出力された信号から、冷却水温を取得することにより、エンジン１の運転状態を取得すればよい。また、ステップＳ３における暖機条件として、制御装置４０は、ステップＳ２で取得した冷却水温（Ｔｗ）が、所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満か否かを判定すればよい。すなわち、冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満である場合には、暖機条件が成立したことになり、ステップＳ４に進む。また、冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）以上の場合には、暖機条件が不成立ということになり、ステップＳ５に進む。そして、ステップＳ４及びステップＳ５における制御は、上述した形態と同様でよい。なお、この場合のフローチャートを実行することにより、制御装置４０が本発明の制御手段として機能する。これにより、冷却水温が所定の機関状態判定温度以下の場合（暖機条件成立の場合）に、通常制御の場合よりも、ロータ２２の回転数を上昇させるとともに排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにそれぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって調整すると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【００３２】
また、本発明の過給システムが適用される内燃機関はディーゼルエンジンに限定されない。気筒内に導入した燃料混合気に点火プラグで着火する火花点火式の内燃機関に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ エンジン（内燃機関）
２ 機関本体
３ 吸気通路
３ａ 上流側区間（吸気通路のうち圧力波過給機よりも吸気の流れ方向上流側の部分）
３ｂ 下流側区間（吸気通路のうち圧力波過給機よりも吸気の流れ方向下流側の部分）
４ 排気通路
４ａ 第１排気通路（排気通路のうち圧力波過給機よりも排気の流れ方向上流側の区間）
４ｂ 第２排気通路（排気通路のうち圧力波過給機よりも排気の流れ方向下流側の区間）
１１ 排気浄化装置
２０ 圧力波過給機（過給システム）
２２ ロータ
２４ 吸気導入口（吸気導入部）
２５ 各吸気吐出口（吸気吐出部）
２６ 排気導入口（排気導入部）
２７ 排気吐出口（排気吐出部）
２８ バルブプレート（位相変更機構）
２８ａ 吸気導入口（吸気導入部）
２８ｂ 吸気吐出口（吸気吐出部）
２９ 第１モータ（回転数変更手段）
３０ 第２モータ（位相変更機構）
４０ 制御装置（制御装置）
５０ 冷却水温センサ
５１ 床温センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に設けた複数のセル内に空気と排気とを交互に導入し、セル内に導入した排気の圧力波でそのセル内の空気の圧力を高めて過給を行う圧力波過給機を備えた内燃機関の過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路と排気通路とに跨るように設けられ、排気の圧力波を利用して過給を行う圧力波過給機が知られている。この圧力波過給機では、ケース内に設けた複数のセル内に空気と排気とを交互に導入し、セル内に導入した排気の圧力波でそのセル内の空気の圧力を高める。そして、その圧力を高めた空気を吸気通路に吐出して過給を行う。このような圧力波過給機を備えた内燃機関では、圧力波過給機の内部を介して排気通路から吸気通路に排気の一部を再循環することができる。また、例えば、圧力波過給機の内部を介して吸気通路から排気通路に吸気の一部を供給すると、吸気と排気とが混ぜられ、排気浄化装置の温度の上昇を促進することができる圧力波過給機を備えた内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５１５１６９号公報
【特許文献２】特開平４−１９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の暖機が完了する前に、排気の一部を再循環すると、炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加するという問題が生じる。また、特許文献１の圧力波過給機を備えた内燃機関においては、排気浄化装置の温度が排気浄化性能を発揮する触媒活性温度未満の場合には、吸気によってさらに排気浄化装置の温度が低下し、排気浄化装置の温度の上昇に時間がかかるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、ＨＣの排出量を抑制しつつ、排気浄化装置の温度の上昇を促進することが可能な内燃機関の過給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】
【０００６】
本発明の内燃機関の過給システムは、軸線回りに回転可能なようにケース内に設けられたロータと、前記ケースの前記軸線方向の一方の端部から他方の端部まで貫通するように前記ケース内に設けられて前記ロータと一体に回転する複数のセルと、前記ケースの前記一方の端部に設けられて内燃機関の吸気通路と接続される吸気吐出部と、前記ケースの前記一方の端部に設けられた吸気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられて前記内燃機関の第１排気通路と接続される排気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられた排気吐出部と、を有する圧力波過給機を備えた内燃機関の過給システムであって、前記ロータの回転数を変更可能な回転数変更手段と、前記排気導入部及び前記吸気吐出部の少なくともいずれか一方を前記軸線回りに回転させて前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を変更可能な位相変更機構と、前記内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度未満であることを含む所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御する制御手段と、を備えたものである（請求項１）。
【０００７】
本発明の内燃機関の過給システムにおいては、所定の暖機条件が成立した場合、内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合よりも、ロータの回転数を上昇させるとともに排気導入部に対する吸気吐出部の位置を近づけると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の過給システムの一態様においては、前記排気吐出部には、排気を浄化する排気浄化装置が設けられた第２排気通路が接続され、前記制御手段は、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であること、前記排気浄化装置の温度が所定の暖機判定温度未満であること、又は前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であり前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度未満であることを含む前記所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合、かつ、前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御してもよい（請求項２）。この形態によれば、所定の暖機条件が成立した場合、内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合、かつ、排気浄化装置の温度が所定の暖機判定温度以上の場合よりも、ロータの回転数を上昇させるとともに排気導入部に対する吸気吐出部の位置を近づけると、排気がロータを通過する時間を短縮することができる。そのため、排気温度の低下を抑制することができる。この排気により、排気浄化装置の温度の上昇を促進することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の過給システムの一態様においては、前記回転数変更手段として、前記ロータを回転駆動する電動モータが設けられていてもよい（請求項３）。この形態によれば、容易にロータの回転数を変更できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の内燃機関の過給システムにおいては、所定の暖機条件が成立した場合、内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度以上の場合よりも、ロータの回転数を上昇させるとともに排気導入部に対する吸気吐出部の位置を近づけると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示す図。
【図２】図１の圧力波過給機を拡大して示す図。
【図３】圧力波過給機の吸気側端部を図２の矢印III方向から見た図。
【図４】圧力波過給機の排気側端部を図２の矢印IV方向から見た図。
【図５】圧力波過給機のバルブプレートを図２の矢印Ｖ方向から見た図。
【図６】制御装置が実行する制御を示すフローチャート。
【図７】セルから下流側区間に排気及び空気の両方が吐出されるように圧力波過給機が運転されているときの圧力波過給機の内部をロータの回転方向に沿って展開した図。
【図８】図７に示した状態からロータの回転数を上昇させるとともに、排気導入口に対する吸気吐出口の位置を近づけるようにバルブプレートを回転させた状態の圧力波過給機の内部をロータの回転方向に沿って展開した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一形態に係る過給システムが組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示している。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数（図１では４つ）の気筒２ａを有する機関本体２を備えている。各気筒２ａには、吸気通路３及び排気通路４がそれぞれ接続されている。また、エンジン１には、エンジン１の回転速度を変速する変速装置５が連結されている。
【００１３】
吸気通路３には、吸気の流れ方向上流側から順に、吸気を濾過するためのエアクリーナ６と、圧力波過給機２０の吸気側端部２０ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ７と、吸気通路３を通過する吸気の流量を調整するためのスロットルバルブ８と、吸気マニホールド９と、が設けられている。
【００１４】
排気通路４の途中には、圧力波過給機２０の排気側端部２０ｂが設けられている。排気通路４は、排気通路４のうち圧力波過給機２０よりも排気の流れ方向上流側の区間としての第１排気通路４ａと、排気通路４のうち圧力波過給機２０よりも排気の流れ方向下流側の区間としての第２排気通路４ｂと、を備えている。第１排気通路４ａには、排気マニホールド１０が設けられている。第２排気通路４ｂには、排気を浄化する排気浄化装置１１が設けられている。また、第１排気通路４ａには、排気の一部を吸気通路３にＥＧＲガスとして導くためのＥＧＲ通路１２が接続されている。ＥＧＲ通路１２の途中には、ＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲ弁１２ａが設けられている。
【００１５】
圧力波過給機２０について説明する。図２に拡大して示したように圧力波過給機２０は、吸気側端部２０ａが吸気通路３に接続されるとともに排気側端部２０ｂが排気通路４に接続された円筒状のケース２１を備えている。ケース２１内には、ケース２１に軸線Ａｘ回りに回転自在に支持されたロータ２２が設けられている。なお、図２では便宜上ケース２１とロータ２２との間の隙間を拡大して示している。実際には、この隙間は殆ど無い。ロータ２２には、その一端から他端まで軸線Ａｘ方向に延びる複数の隔壁２２ａが設けられている。ケース２１内は、これら隔壁２２ａにて軸線Ａｘ方向に貫通する複数のセル２３に区分されている。
【００１６】
図３は、ケース２１の吸気側端部２１ａを図２の矢印III方向から見た図である。この図３に示したように吸気側端部２１ａには、２個の吸気導入口２４及び２個の吸気吐出口２５が設けられている。この図３に示したように吸気導入口２４と吸気吐出口２５とはケース２１の一方の端面に周方向に交互に並ぶように設けられている。また、２個の吸気導入口２４は、軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。同様に２個の吸気吐出口２５も軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。各吸気導入口２４には、吸気通路３のうち圧力波過給機２０よりも吸気の流れ方向上流側の部分（以下、上流側区間と称することがある。）３ａがそれぞれ接続されている。一方、各吸気吐出口２５には、吸気通路３のうち圧力波過給機２０よりも吸気の流れ方向下流側の部分（以下、下流側区間と称することがある。）３ｂがそれぞれ接続されている。
【００１７】
図４は、ケース２１の排気側端部２１ｂを図２の矢印IV方向から見た図である。この図４に示したように排気側端部２１ｂには、排気導入部としての２個の排気導入口２６及び排気吐出部としての２個の排気吐出口２７が設けられている。この図４に示したように排気導入口２６と排気吐出口２７とは周方向に交互に並ぶように設けられている。また、この図４に示したように２個の排気導入口２６は、軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。同様に２個の排気吐出口２７も軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。そして、排気導入口２６はセル２３を介して吸気吐出口２５と接続可能な位置に配置され、排気吐出口２７はセル２３を介して吸気導入口２４と接続可能な位置に配置されている。各排気導入口２６には、第１排気通路４ａがそれぞれ接続されている。一方、各排気吐出口２７には、第２排気通路４ｂがそれぞれ接続されている。
【００１８】
図２に示したようにケース２１内には、バルブプレート２８が設けられている。この図２に示したようにバルブプレート２８は、ケース２１の吸気側端部２１ａとロータ２２との間に挟まれるように設けられている。なお、図２では便宜上バルブプレート２８とケース２１及びロータ２２との間の隙間を拡大して示している。実際には、これらの隙間は殆ど無い。バルブプレート２８は、軸線Ａｘ回りに回転自在にケース２１に支持されている。図５は、バルブプレート２８を図２の矢印Ｖ方向から見た図である。この図５に示したようにバルブプレート２８には、ケース２１の吸気側端部２１ａと同様に２個の吸気導入口２８ａ及び２個の吸気吐出口２８ｂが設けられている。これら吸気導入口２８ａ及び吸気吐出口２８ｂは、周方向に交互に並ぶように設けられている。また、２個の吸気導入口２８ａ及び２個の吸気吐出口２８ｂは、それぞれ軸線Ａｘを挟んで対称に設けられている。バルブプレート２８は、吸気導入口２８ａがケース２１の吸気導入口２４と、吸気吐出口２８ｂがケース２１の吸気吐出口２５とそれぞれ重なるようにケース２１内に設けられている。バルブプレート２８の吸気導入口２８ａは、ケース２１の吸気導入口２４よりも周方向の長さが短い。同様にバルブプレート２８の吸気吐出口２８ｂも、ケース２１の吸気吐出口２５より周方向の長さが短い。そのため、バルブプレート２８が回転しても所定角度以内であれば吸気導入口２４、２８ａ同士、及び吸気吐出口２５、２８ｂ同士はそれぞれ重なった状態に維持される。この圧力波過給機２０では、ケース２１の吸気導入口２４及びバルブプレート２８の吸気導入口２８ａの両方を介してガスがセル２３内に導入される。そのため、これら両方が本発明の吸気導入部に対応する。また、セル２３内のガスは、ケース２１の吸気吐出口２５及びバルブプレート２８の吸気吐出口２８ｂの両方を介して排出される。そのため、これら両方が本発明の吸気吐出部に対応する。
【００１９】
図２に示したように圧力波過給機２０は、ロータ２２を回転駆動する回転数変更手段としての第１モータ２９と、ケース２１の吸気側端部２１ａに対するバルブプレート２８の位置を調整するための第２モータ３０とを備えている。第１モータ２９は公知の電動モータである。この第１モータ２９は、各セル２３が吸気導入口２８ａ、排気導入口２６、吸気吐出口２８ｂ、排気吐出口２７の順に接続されるようにロータ２２を所定方向に回転駆動する。第２モータ３０は、バルブプレート２８を右回り及び左回りにそれぞれ回転駆動し、これにより排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更する。第２モータ３０としては、例えば公知のステッピングモータが使用される。このように排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更することにより、バルブプレート２８及び第２モータ３０が本発明の位相変更機構に対応する。
【００２０】
エンジン１の動作は、エンジン１の運転状態を制御するコンピュータとして構成された制御手段としての制御装置４０によって制御される。図示は省略したが、制御装置４０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を備えている。制御装置４０には、エンジン１の冷却水の温度（冷却水温）に対応する信号を出力する冷却水温センサ５０、排気浄化装置１１の温度（床温）に対応する信号を出力する床温センサ５１、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ５２、及びアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５３等が接続されている。この他にも制御装置４０には各種のセンサ等の周辺機器が接続されているが、それらの図示は省略した。制御装置４０は、冷却水温センサ５０及び床温センサ５１等の各種のセンサから取得した数値により、エンジン１の運転状態を取得する。
【００２１】
図６のフローチャートは、制御装置が実行する制御を示している。以下、図６のフローチャートについて説明する。図６のフローチャートは、所定の周期で繰り返し実行する。図６を実行することにより、制御装置４０が本発明の制御手段として機能する。
【００２２】
制御装置４０は、運転の開始とともに、ステップＳ１の「ｓｔａｒｔ」から図６のフローチャートの制御を開始する。
【００２３】
次に、ステップＳ２に進み、制御装置４０は、エンジン１の運転状態を取得する。冷却水温センサ５０及び床温センサ５１のそれぞれから出力された信号から、冷却水温及び床温を取得することにより、エンジン１の運転状態を取得する。なお、冷却水温が本発明のエンジン１の温度に対応し、床温が本発明の排気浄化装置１１の温度に対応する。
【００２４】
続いてステップＳ３に進み、暖機条件が成立したか否かを判定する。暖機条件とは、ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満であること、ステップＳ２で取得した床温が所定の暖機判定温度未満であること、又はステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満でありステップＳ２で取得した冷却水温が所定の暖機判定温度未満であることを含む条件である。この暖機条件が、本発明の所定の暖機条件に対応する。所定の機関状態判定温度とは、エンジン１の暖機が完了したときの温度、例えば冷却水温が上昇し始める温度である。所定の暖機判定温度とは、排気浄化装置１１の暖機が完了したときの温度、例えば排気浄化性能を発揮する触媒活性温度である。ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定未満の場合には、エンジン１の暖機が不十分ということになる。ステップＳ２で取得した床温が所定の暖機判定温度未満の場合、排気浄化装置１１の暖機が不十分ということになる。ステップＳ２で取得した冷却水温とステップＳ２で取得した床温との両方がそれらの所定の温度未満の場合には、エンジン１と排気浄化装置１１との両方の暖機が不十分ということになる。まず、制御装置４０は、ステップＳ２で取得した冷却水温（Ｔｗ）が、所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満か否かを判定する。次に、制御装置４０は、ステップＳ２で取得した床温（Ｔｃ）が、所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）未満か否かを判定する。冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満の場合、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）未満の場合、又は冷却水温（Ｔｗ）と床温（Ｔｃ）との両方が所定のそれらの温度未満の場合には、暖機条件が成立したことになり、ステップＳ４に進む。冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）以上の場合、かつ、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）以上の場合には、暖機条件が不成立ということになり、ステップＳ５に進む。
【００２５】
先に、ステップＳ５の通常制御について説明する。ステップＳ５は、上述したように冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）以上の場合、かつ、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）以上の場合、すなわちエンジン１及び排気浄化装置１１の暖機が完了した場合である。図７は、セル２３から下流側区間３ｂに排気及び空気の両方が吐出されるように圧力波過給機２０が運転されているときの圧力波過給機２０の内部をロータ２２の回転方向に沿って展開した図である。すなわち、この図７は排気の再循環を行っているときの圧力波過給機２０を示している。以下、この制御を、通常制御と称することがある。なお、各セル２３は、矢印Ｆで示したようにこの図７の上から下に向かって移動する。この図７において一番上に示したセル２３には空気が充填されている。この状態でセル２３の排気端が排気導入口２６と接続されると、セル２３内に排気が導入される。そして、排気はセル２３内を排気端から吸気端に移動する。この図７では、破線Ｅが排気と空気との境界の移動を示している。この図７に示したように、通常制御では、セル２３の吸気端と吸気吐出口２８ｂとの接続が遮断されるよりも前に排気と空気との境界がセル２３の吸気端に到達するようにロータ２２の回転数及びバルブプレート２８の位置が、それぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって制御される。なお、図示は省略したがセル２３は、この後排気吐出口２７と接続される。セル２３内の排気はこのときに第２排気通路４ｂに排出される。その後、セル２３は吸気導入口２８ａと接続される。そして、これによりセル２３内に吸気が充填される。以降、これらの繰り返しによりエンジン１の過給が行われる。なお、この際の第１モータ２９の回転数は、公知の圧力波過給機と同様にエンジン１の回転数に応じて設定すればよい。その後、今回の制御を終了する。
【００２６】
一方、図６に戻って、ステップＳ４の暖機制御について説明する。ステップＳ４は、上述したように冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満の場合、床温（Ｔｃ）が所定の暖機判定温度（Ｔｃａ）未満の場合、又は冷却水温（Ｔｗ）と床温（Ｔｃ）との両方が所定のそれらの温度未満の場合、すなわちエンジン１、排気浄化装置１１、又はエンジン１と排気浄化装置１１との両方とも、暖機が不十分な場合である。図８は、通常制御のときよりも、ロータ２２の回転数を上昇させるとともに、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにバルブプレート２８を矢印Ｆｖで示したようにロータ２２の回転方向と逆方向に回転させた状態の圧力波過給機２０の内部をロータ２２の回転方向に沿って展開した図である。以下、この制御を、暖機制御と称することがある。なお、この図８において図７と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。ロータ２２の回転数の上昇、及びバルブプレート２８を矢印Ｆｖで示したようにロータ２２の回転方向と逆方向への回転は、それぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって制御される。排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにバルブプレート２８を矢印Ｆｖで示したようにロータ２２の回転方向と逆方向に回転させたことにより、排気導入口２６と吸気吐出口２８ｂとの位相差が、通常制御よりも小さくなる。この図８に示したように、暖機制御の場合、通常制御の場合よりも、排気の一部が再循環される量が少なくなる。その後、今回の制御を終了する。
【００２７】
以上に説明したように、本発明の内燃機関の過給システムによれば、ロータ２２の回転数を変更することができるので、通常制御の場合及び暖機制御の場合において、それぞれロータ２２の回転数を調整することができる。また、本発明の内燃機関の過給システムによれば、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を変更することができるので、排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置をそれぞれ調整することができる。そのため、暖機制御の場合、通常制御の場合よりも、ロータ２２の回転数を上昇させるとともに排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにそれぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって調整すると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。また、ロータ２２の回転数を上昇させるので、排気がロータ２２を通過する時間を短縮することができる。そのため、排気の温度の低下を抑制することができる。この排気により、床温の上昇を促進することができる。
【００２８】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した形態では、吸気吐出口を軸線回りに回転させて排気導入口に対する吸気吐出口の位置を変更したが、吸気吐出口の代わりに排気導入口を軸線回りに回転させてこれらの相対位置を変更してもよい。この場合は、ケースの排気側端部とロータとの間にバルブプレートを設ければよい。また、吸気吐出口及び排気導入口の両方の位置を軸線回りに回転させてこれらの相対位置を変更可能としてもよい。この場合はロータの両側にバルブプレートを設ければよい。
【００２９】
上述した形態では電動モータでロータを回転駆動したが、内燃機関のクランク軸の回転を利用してロータを回転駆動してもよい。この場合は、クランク軸からロータまでの動力伝達経路中に無段変速機等の変速機構を設け、これにてロータの回転数を変更すればよい。この場合は変速機構が本発明の回転数変更手段に相当する。
【００３０】
上述した形態では、本発明のエンジン１の温度を冷却水温とし、本発明の排気浄化装置１１の温度を床温としたが、これらに限られない。
【００３１】
上述した形態では、図６のステップＳ３の暖機条件を、ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満であること、ステップＳ２で取得した床温が所定の暖機判定温度未満であること、又はステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満でありステップＳ２で取得した冷却水温が所定の暖機判定温度未満であること含むとしたが、この暖機条件を、ステップＳ２で取得した冷却水温が所定の機関状態判定温度未満であることを含むとしてもよい。この場合の図６のフローチャートのステップＳ２では、制御装置４０は、冷却水温センサ５０から出力された信号から、冷却水温を取得することにより、エンジン１の運転状態を取得すればよい。また、ステップＳ３における暖機条件として、制御装置４０は、ステップＳ２で取得した冷却水温（Ｔｗ）が、所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満か否かを判定すればよい。すなわち、冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）未満である場合には、暖機条件が成立したことになり、ステップＳ４に進む。また、冷却水温（Ｔｗ）が所定の機関状態判定温度（Ｔｗａ）以上の場合には、暖機条件が不成立ということになり、ステップＳ５に進む。そして、ステップＳ４及びステップＳ５における制御は、上述した形態と同様でよい。なお、この場合のフローチャートを実行することにより、制御装置４０が本発明の制御手段として機能する。これにより、冷却水温が所定の機関状態判定温度以下の場合（暖機条件成立の場合）に、通常制御の場合よりも、ロータ２２の回転数を上昇させるとともに排気導入口２６に対する吸気吐出口２８ｂの位置を近づけるようにそれぞれの第１モータ２９及び第２モータ３０を介して制御装置４０によって調整すると、排気の吸気側への吹き抜け、すなわち、排気の一部が再循環するのを抑制することができる。これにより、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【００３２】
また、本発明の過給システムが適用される内燃機関はディーゼルエンジンに限定されない。気筒内に導入した燃料混合気に点火プラグで着火する火花点火式の内燃機関に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ エンジン（内燃機関）
２ 機関本体
３ 吸気通路
３ａ 上流側区間（吸気通路のうち圧力波過給機よりも吸気の流れ方向上流側の部分）
３ｂ 下流側区間（吸気通路のうち圧力波過給機よりも吸気の流れ方向下流側の部分）
４ 排気通路
４ａ 第１排気通路（排気通路のうち圧力波過給機よりも排気の流れ方向上流側の区間）
４ｂ 第２排気通路（排気通路のうち圧力波過給機よりも排気の流れ方向下流側の区間）
１１ 排気浄化装置
２０ 圧力波過給機（過給システム）
２２ ロータ
２４ 吸気導入口（吸気導入部）
２５ 各吸気吐出口（吸気吐出部）
２６ 排気導入口（排気導入部）
２７ 排気吐出口（排気吐出部）
２８ バルブプレート（位相変更機構）
２８ａ 吸気導入口（吸気導入部）
２８ｂ 吸気吐出口（吸気吐出部）
２９ 第１モータ（回転数変更手段）
３０ 第２モータ（位相変更機構）
４０ 制御装置（制御装置）
５０ 冷却水温センサ
５１ 床温センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転可能なようにケース内に設けられたロータと、前記ケースの前記軸線方向の一方の端部から他方の端部まで貫通するように前記ケース内に設けられて前記ロータと一体に回転する複数のセルと、前記ケースの前記一方の端部に設けられて内燃機関の吸気通路と接続される吸気吐出部と、前記ケースの前記一方の端部に設けられた吸気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられて前記内燃機関の第１排気通路と接続される排気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられた排気吐出部と、を有する圧力波過給機を備えた内燃機関の過給システムであって、
前記ロータの回転数を変更可能な回転数変更手段と、
前記排気導入部及び前記吸気吐出部の少なくともいずれか一方を前記軸線回りに回転させて前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を変更可能な位相変更機構と、
前記内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度未満であることを含む所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の過給システム。
【請求項２】
前記排気吐出部には、排気を浄化する排気浄化装置が設けられた第２排気通路が接続され、
前記制御手段は、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であること、前記排気浄化装置の温度が所定の暖機判定温度未満であること、又は前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であり前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度未満であることを含む前記所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合、かつ、前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御する請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項３】
前記回転数変更手段として、前記ロータを回転駆動する電動モータが設けられている請求項１又は２に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項１】
軸線回りに回転可能なようにケース内に設けられたロータと、前記ケースの前記軸線方向の一方の端部から他方の端部まで貫通するように前記ケース内に設けられて前記ロータと一体に回転する複数のセルと、前記ケースの前記一方の端部に設けられて内燃機関の吸気通路と接続される吸気吐出部と、前記ケースの前記一方の端部に設けられた吸気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられて前記内燃機関の第１排気通路と接続される排気導入部と、前記ケースの前記他方の端部に設けられた排気吐出部と、を有する圧力波過給機を備えた内燃機関の過給システムであって、
前記ロータの回転数を変更可能な回転数変更手段と、
前記排気導入部及び前記吸気吐出部の少なくともいずれか一方を前記軸線回りに回転させて前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を変更可能な位相変更機構と、
前記内燃機関の温度が所定の機関状態判定温度未満であることを含む所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の過給システム。
【請求項２】
前記排気吐出部には、排気を浄化する排気浄化装置が設けられた第２排気通路が接続され、
前記制御手段は、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であること、前記排気浄化装置の温度が所定の暖機判定温度未満であること、又は前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度未満であり前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度未満であることを含む前記所定の暖機条件が成立した場合、前記内燃機関の温度が前記機関状態判定温度以上の場合、かつ、前記排気浄化装置の温度が前記暖機判定温度以上の場合よりも、前記ロータの回転数を上昇させるように前記回転数変更手段を制御するとともに、前記排気導入部に対する前記吸気吐出部の位置を近づけるように前記位相変更機構を制御する請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項３】
前記回転数変更手段として、前記ロータを回転駆動する電動モータが設けられている請求項１又は２に記載の内燃機関の過給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１５３５４２（Ｐ２０１１−１５３５４２Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４６３（Ｐ２０１０−１４４６３）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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