内燃機関用過給システム
【課題】補助空気を供給する場合に、ターボチャージャーの安定性を向上させる。
【解決手段】内燃機関用過給システムは、タービン（１１）を備える過給器と、タービンに補助空気を供給する蓄圧タンク（２１）と、蓄圧タンクよりタービンへ供給される補助空気の流量を調整する調整手段（２５）と、タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍（但し、０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、補助空気の流量が最大流量となるように調整手段を制御する第１制御手段（３０）と、タービンの回転数が第１目標回転数を超えた後、タービンの回転数が、第１目標回転数以下且つ初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に第１目標回転数に収束する目標関数にて示される第２目標回転数になるように、調整手段を制御する第２制御手段（３０）と備える。
【解決手段】内燃機関用過給システムは、タービン（１１）を備える過給器と、タービンに補助空気を供給する蓄圧タンク（２１）と、蓄圧タンクよりタービンへ供給される補助空気の流量を調整する調整手段（２５）と、タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍（但し、０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、補助空気の流量が最大流量となるように調整手段を制御する第１制御手段（３０）と、タービンの回転数が第１目標回転数を超えた後、タービンの回転数が、第１目標回転数以下且つ初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に第１目標回転数に収束する目標関数にて示される第２目標回転数になるように、調整手段を制御する第２制御手段（３０）と備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンに搭載されるターボチャージャー等の内燃機関用過給システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力向上を目的として、エンジンにターボチャージャー（過給器）を搭載する技術が知られている。更に、ターボジャージャーの応答性を改善するために、ターボチャージャーの排気タービンに、排気マニホールドから供給される排気ガスに加えて、蓄圧タンクに貯められた補助空気を供給することで、排気ガス中の未燃焼成分を燃焼させて排気ガス温度を上昇させると共に排気ガスの流量を増加させ、その結果、排気タービンの回転数を増大させる技術が知られている（特許文献１から４参照）。特に、排気タービンの回転数が目標回転数となるように、補助空気の供給量を調整している（特許文献３等参照）。
【０００３】
また、特許文献５には、過給圧のオーバーシュートを防止するために、過給圧の目標回転数を、本来の目標回転数よりも小さくする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５６−１６９４２２号公報
【特許文献２】実開昭５８−１５２５２２号公報
【特許文献３】実開昭５８−１４４０３０号公報
【特許文献４】特開昭６２−２７６２２１号公報
【特許文献５】特開平３−２１００２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バルブを開いたときの径が相対的に大きい場合には、短時間に大量の補助空気が排気タービンに供給される（つまり、噴き付けられる）ため、急激に排気タービンの回転数が増大し、その結果、排気タービンの回転数が過度に大きくなってしまう。更には、補助空気の消費量が多いため、時間の経過と共に排気タービンの回転数を増大させるエネルギーが減少し、その結果、排気タービンの回転数が低下してしまう。つまり、排気タービンの回転数を安定させる或いは定常回転数まで滑らかに増大させることが困難或いは不可能となり、ターボチャージャーの過渡性能が悪化するという技術的な問題点が生ずる。他方で、バルブを開いたときの径が相対的に小さい場合には、排気タービンの回転数を増大させるエネルギーが小さいため、ターボラグが生じてしまうという技術的な問題点が生ずる。
【０００６】
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば補助空気を供給する場合に、ターボチャージャーの安定性を向上させることを可能とならしめる内燃機関用過給システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関用過給システムは、排気タービンを備える過給器と、該排気タービンに補助空気を供給する蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクより前記排気タービンへ供給される前記補助空気の流量を調整する調整手段と、前記排気タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍（但し、０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、前記補助空気の流量が最大流量となるように前記調整手段を制御する第１制御手段と、前記排気タービンの回転数が前記第１目標回転数を超えた後、前記排気タービンの回転数が、前記第１目標回転数以下且つ前記初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に前記第１目標回転数に収束する目標関数にて示される第２目標回転数に追従するように、前記調整手段を制御する第２制御手段とを備える。
【０００８】
本発明の内燃機関用過給システムによれば、内燃機関から排出される排気ガスが排気タービンを回転させ、それに伴って排気タービンに接続されたコンプレッサーが吸入空気を圧縮する。この圧縮された吸入空気が内燃機関に供給されることで、内燃機関の出力を向上させることができる。更に、排気ガスに加えて、蓄圧タンクから補助空気（例えば、圧縮空気）が排気タービンに供給され（言い換えれば、吹き付けられ）ることで、排気タービンの回転を更に助長させることができ、その結果、タービンのタイムラグ（つまり、ターボラグ）を改善でき、吸気圧を高めることができる。このとき、補助空気の流量は、例えば電磁弁等の調整手段により調整される。
【０００９】
本発明では特に、車両が加速を開始したときは、まず第１制御手段の制御の下に、排気タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍である初期目標回転数になるまでの間は、補助空気の流量が最大流量となるように、調整手段が補助空気の流量を調整する。排気タービンの回転数が初期目標回転数になった後には、第１制御手段の制御に代えて第２制御手段の制御の下に、排気タービンの回転数が、目標関数にて示される第２目標回転数に追従するように、調整手段が補助空気の流量を調整する。目標関数は、第１目標回転数以下且つ初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に第１目標回転数に収束する（より好ましくは、滑らかに収束する）関数である。具体的には、例えば、目標関数は、初期値が初期目標回転数であり且つ最終値が第１目標回転数である関数であって、初期目標回転数と第１目標回転数との間を、各種数学的手法、統計的手法或いは理論的手法等を用いて特定される曲線により結ぶことで得られる関数である。つまり、第２制御手段は、排気タービンの回転数をモニタリングしつつ、該回転数が第２目標回転数に追従するように、調整手段による補助空気の流量の調整を制御（例えば、フィードバック制御）する。
【００１０】
これにより、加速初期における補助空気の流量が不必要に減少することがなくなるため、車両の加速が開始された直後におけるターボラグを改善することができる。更に、車両の加速が開始されてからしばらくした後には、排気タービンの回転数が本来の目標回転数である第１目標回転数よりも小さい第２目標回転数に追従するように補助空気の流量が調整されるため、排気タービンの回転数が過度に増大する（つまり、オーバーシュートする）おそれは殆ど或いは全くなくなる。それでいて、第２目標回転数は、第１目標回転数に収束する目標関数により特定されるため、排気タービンの回転数を自然に（言い換えれば、滑らかに）増大させることができる。このため、排気タービンの回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービンの回転数がオーバーシュートする不都合を好適に防止することができる。言い換えれば、つまり、内燃機関用過給システムの安定性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関用過給システムの一の態様は、前記初期目標回転数は、前記第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍である。
【００１２】
この態様によれば、加速初期においては、排気タービンの回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍になるまでの間は、補助空気の流量が最大流量となるように補助空気の流量が調整されるため、車両の加速が開始された直後におけるターボラグを改善することができる。
【００１３】
本発明の内燃機関用過給システムの他の態様は、前記第１目標回転数は、前記補助空気が供給されない場合における前記排気タービンの定常回転数である。
【００１４】
この態様によれば、最終的に排気タービンの回転数が定常回転数となるように補助空気の流量を調整することができるため、排気タービンの回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービンの回転数を安定させることができる。
【００１５】
本発明の内燃機関用過給システムの他の態様は、前記第２制御手段は、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以下となった場合には前記補助空気の流量を相対的に増加させ（或いは、補助空気の流量を最大流量に設定し）、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以上となった場合には前記補助空気の流量を相対的に減少させる（或いは、補助空気の流量をゼロに設定する）ように前記調整手段を制御する。
【００１６】
この態様によれば、排気タービンの回転数が第２目標回転数以下となった場合には、排気タービンに供給される補助空気の流量が不足していると判断できる。つまり、排気タービンの回転数を第２目標回転数に追従させるためには、排気タービンに供給される補助空気の流量を、現在の流量よりも増加させる必要があると判断できる。このため、この場合には、補助空気の流量を相対的に増加させる。他方で、排気タービンの回転数が第２目標回転数以上となった場合には、排気タービンに供給される補助空気の流量が過大であると判断できる。つまり、排気タービンの回転数を第２目標回転数に追従させるためには、排気タービンに供給される補助空気の流量を、現在の流量よりも減少させる必要があると判断できる。このため、この場合には、補助空気の流量を相対的に減少させる。これにより、排気タービンの回転数が第２目標回転数に追従するように補助空気の流量を好適に調整することができ、その結果、排気タービンの回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービンの回転数がオーバーシュートする不都合を好適に防止することができる。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
（１）基本構成
初めに、図１を参照して、本発明の内燃機関用過給システムに係る実施形態の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る内燃機関用過給システムに係る実施形態の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関用過給システムは、例えば、排気排気タービン１１、コンプレッサー１２、ローターシャフト１３、エアクリーナー１４、インタークーラー１５、蓄圧タンク２１、逆止弁２２、補助圧縮エアー配管２３、補助圧縮エアー供給装置２４、流量調整電磁弁２５、エアーアシスト配管２６及びＥＣＵ（Electric Control Unit）３０等を含んで構成される。
【００２１】
排気排気タービン１１には、エンジン１のシリンダ２から排出される高圧の排気ガスがエギゾーストマニホールド３を介して噴き付けられる。この排気ガスにより、排気タービン１１が回転する。排気タービン１１の回転に伴って、排気タービン１１とローターシャフト１３を介して接続されるコンプレッサー１２も同様に回転する。このとき、エアクリーナー１４を介してコンプレッサー１２に供給される吸入空気は、コンプレッサー１２の回転によって圧縮された後、インタークーラー１５を通過してその温度が下げられる。その後、圧縮された吸入空気は、インテークマニホールド４を介してエンジン１のシリンダ２内に供給される。
【００２２】
これにより、エンジン１のシリンダ２内に多量の空気を供給することができるため、エンジン１の出力を向上させることができる。
【００２３】
更に、本実施形態に係る内燃機関用過給システムでは、排気タービン１１には、エンジン１のシリンダ２から排出される高圧の排気ガスに加えて、蓄圧タンク２１に蓄圧されている補助圧縮エアー（補助圧縮空気）が噴き付けられる。
【００２４】
具体的には、補助圧縮エアーは、例えばポンプ等を含む補助圧縮エアー供給装置２４の動作により生成される。該生成された補助圧縮エアーは、補助圧縮エアー配管２３を介して蓄圧タンク２１内に蓄圧される。このとき、蓄圧タンク２１内に蓄圧された補助圧縮エアーが補助圧縮エアー供給装置２４に逆流しないように、補助圧縮エアー配管２３には、補助圧縮エアー供給装置２４から蓄圧タンク２１の側へのみ補助圧縮エアーが流れることを許容する逆止弁２２が設けられる。
【００２５】
蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、エアーアシスト配管２６を介して排気タービン１１に噴き付けられる。このとき、本発明における「調整手段」の一具体例を構成する流量調整電磁弁２５は、本発明における「第１制御手段」及び「第２制御手段」の一具体例を構成するＥＣＵ３０の制御の下に、排気タービン１１に噴き付けられる（つまり、供給される）補助圧縮エアーの流量を調整する。例えば、流量調整電磁弁２５が閉じた状態にある場合には、排気タービン１１には、補助圧縮エアーは噴き付けられない。他方、流量調整電磁弁２５が開いた状態にある場合には、排気タービン１１には、流量調整電磁弁２５の開きの度合い（つまり、開口面積）に応じた流量の補助圧縮エアーが噴き付けられる。この蓄圧タンク２１から排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作については、後に詳述する（図２参照）。
【００２６】
これにより、排気ガス中の未燃焼成分を燃焼させて排気ガス温度を上昇させると共に排気ガスの流量を増加させ、その結果、タービンの回転数を増大させることができる。特に、車両の加速初期等におけるエンジンの低速回転域のように排気ガスの排出量が少ない場合であっても、排気タービン１１の回転数を好適に増加させることができ、結果としていわゆるターボラグを改善することができる。
【００２７】
（２）動作原理
続いて、図２を参照して、本実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作原理（具体的には、蓄圧タンク２１から排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作の原理）について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作（具体的には、蓄圧タンク２１から排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作の）の流れを概念的に示すフローチャートである。
【００２８】
図２に示すように、車両が加速を開始したか否かが判定される（ステップＳ１０１）。例えば、エンジン１が１０００から１５００ｒｐｍの間の任意の低回転数で２／５負荷以下の低付加の定常運転にある状態から、アクセルペダルを踏み込むことでエンジン１が全負荷状態になる場合に、車両が加速を開始したと判定されてもよい。或いは、前後加速度をセンサ等により直接的に検出することで、車両が加速を開始したか否かが判定されてもよい。
【００２９】
ステップＳ１０１における判定の結果、車両が加速を開始していない（具体的には、例えば、車両が停止している、車両が概ね等速で走行している、或いは車両が減速している）と判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、車両が加速を開始したか否かの判定動作が継続される。
【００３０】
他方、ステップＳ１０１における判定の結果、車両が加速を開始していると判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、まず、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が全開状態に設定される（ステップＳ１０２）。つまり、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５の開口面積がエアーアシスト配管２６の管路面積と同一或いは概ね同一となるように、流量調整電磁弁２５の開口面積が設定される。言い換えれば、車両が加速を開始した初期（つまり、加速初期）には、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５の開口面積が最大となるように流量調整電磁弁２５の開口面積が設定される。このため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、最大の流量を維持しながら排気タービン１１に噴き付けられる。
【００３１】
その後、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。言い換えれば、タービンの回転数がある程度増加し、車両の初期加速が終了したか否かが判定される。
【００３２】
第１目標回転数は、例えば、エンジン１が１０００ｒｐｍから１５００ｒｐｍの間の任意の低回転数で且つ２／５負荷以下の低負荷の定常運転状態から、アクセルペダルを強く踏み込むことでエンジン全負荷状態となる加速運転における、補助圧縮エアーを排気タービン１１に噴きつけない場合の排気タービン１１の定常回転数（つまり、定常ターボ回転数）である。
【００３３】
尚、本実施例においては、車両の初期加速が終了したか否かを、排気タービン１１の回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上となったかに応じて判定している。しかしながら、車両の初期加速が終了したか否かを、排気タービン１１の回転数が第１目標回転数のＮ（但し、０＜Ｎ＜１）倍以上となったかに応じて判定するように構成してもよい。この定数「Ｎ」は、車両の特性やエンジン１の特性や内燃機関用過給システムの特性や車両の加速特性等に応じて、車両毎に個々に規定されていることが好ましい。或いは、車両の特性やエンジン１の特性や内燃機関用過給システムの特性や車両の加速特性等に応じて、ＥＣＵ３０の制御の下に、その都度最適な値が算出されてもよい。
【００３４】
ステップＳ１０３における判定の結果、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上でない（つまり、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍未満である）と判定された場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０２へ戻ることで流量調整電磁弁２５が全開状態に設定されたまま、再度排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上であるか否かが判定される。
【００３５】
他方、ステップＳ１０３における判定の結果、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上であると判定された場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、続いて、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。
【００３６】
第２目標回転数は、第１目標回転数と、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍（つまり、ステップＳ１０３における判定において用いられる回転数）との間を、各種数学的手法、統計的手法或いは理論的手法等を用いて特定される曲線にて結ぶことで得られる関数（例えば、Ｎ次関数の単項式或いは多項式）により特定される。そして、目標関数により特定される第２目標回転数は、時間の経過とともに徐々に増加する。より具体的には、目標関数は、第１目標回転数以下且つ第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上の値を有していると共に所定時間の経過後に第１目標回転数に収束する（より好ましくは、滑らかに収束する）関数である。例えば、目標関数は、初期値が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍であり且つ最終値が第１目標回転数である関数である。このため、第２目標回転数は、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を初期値としつつ、時間の経過と共に第１目標回転数に徐々に近づいていく。
【００３７】
ステップＳ１０４における判定の結果、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上でないと判定された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が全閉状態に設定される（ステップＳ１０５）。つまり、排気タービン１１には補助圧縮エアーが噴き付けられなくなり、その結果、排気タービン１１の回転数は減少する。
【００３８】
他方、ステップＳ１０４における判定の結果、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上でないと判定された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が全閉状態に設定される（ステップＳ１０５）。つまり、排気タービン１１には補助圧縮エアーが噴き付けられ、その結果、排気タービン１１の回転数は増加する。
【００３９】
以後、目標関数により示される第２目標回転数に従って、少なくとも排気タービン１１の回転数が第１目標回転数になるまで上記処理が続けられる（ステップＳ１０７）。つまり、排気タービン１１の回転数が、目標関数により特定される第２目標回転数と同様の態様で徐々に増加していくように（つまり、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数を追従するように）、補助圧縮エアーの流量が調整される（言い換えれば、流量調整電磁弁２５の開閉状態が制御される）。言い換えれば、排気タービン１１の実際の回転数をモニタリングしながら、該回転数が第２目標回転数に追従するようにフィードバック制御が行われ、補助圧縮エアーの流量が調整される。
【００４０】
ここで、実際の排気タービン１１の回転数について、図３を参照しながら説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る内燃機関用過給システムによる排気タービン１１の回転数の時間変化を概念的に示すグラフである。
【００４１】
図３に示すように、車両が加速を開始した直後である加速初期においては、流量調整電磁弁２５が全開状態に設定されることにより排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量が最大となるため、排気タービン１１の回転数は急激に増加する。
【００４２】
排気タービン１１の回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を超えた後（つまり、加速後期）は、図３中太い点線にて示される第２目標回転数（つまり、目標関数）を目標回転数として、排気タービン１１の回転数が増加していく。
【００４３】
尚、図３のグラフでは、フィードバック制御の現実的な応答性を考慮して、排気タービン１１の増加の態様を記載している。つまり、上述の実施例では、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上であるか又は以下であるかに応じて補助圧縮エアーの流量を調整しているため、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数を中心として増減するように（言い換えれば、振動するように）図３のグラフを記載している。しかしながら、フィードバック制御の応答性を向上させれば、第２目標回転数の増加の態様と同様の或いは概ね同様の態様で（つまり、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数を中心として増減しないように）排気タービン１１の回転数を増加させることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例に係る内燃機関用加給システムによれば、まず、車両の加速が開始された直後（つまり、加速初期）のおける補助圧縮エアーの流量が最大流量となる状態を維持することができるため、車両の加速が開始された直後におけるターボラグを改善することができる。
【００４５】
その後、排気タービン１１の回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を超えた後（つまり、加速後期）においては、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数に追従するように補助圧縮エアーの流量が調整される。このため、排気タービン１１の回転数が過度に増大するおそれは殆ど或いは全くなくなる。特に、第２目標回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を初期値としつつ、時間の経過と共に第１目標回転数に徐々に近づいていくように増加するため、排気タービン１１の回転数を滑らかに増加させることができる。つまり、排気タービン１１の回転数がオーバーシュートする不都合を好適に防ぎつつ、排気タービン１１の回転数を好適に増加させることができる。
【００４６】
更に、排気タービン１１の回転数に応じて補助圧縮エアーの流量を適宜減少させている（言い換えれば、流量調整電磁弁２５を全閉状態に設定している）ため、加速途中において、蓄圧タンク２１に蓄圧されている補助圧縮エアー使用し尽されてしまう可能性を好適に防ぐことができる。つまり、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーを効率的に且つ有効に使用することができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、排気タービン１１の回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービン１１の回転数を安定させることができる。つまり、内燃機関用過給システムの安定性を向上させることができる。
【００４８】
尚、上述の実施形態では、流量調整電磁弁２５を「調整手段」の一具体例として説明と進めたが、必ずしも電磁弁である必要はなく、補助圧縮エアーの流量を調整することができる弁であれば、流量調整電磁弁２５の代わりに使用することができる。更には、弁でなくとも、エアーアシスト配管を流れる補助圧縮エアーの流量を調整できる構造物であれば、流量調整電磁弁２５の代わりに使用することができる。
【００４９】
更に、上述の実施形態では、排気タービン１１の回転数に応じて、補助圧縮エアーの流量を調整している（言い換えれば、流量調整電磁弁２５の開閉状態を制御している）。しかしながら、排気タービン１１の回転数に代えて、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）に応じて、補助圧縮エアーの流量を調整するように構成してもよい。この場合、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）は、排気タービン１１の回転数に応じて決定されるため、上述した実施形態と同様の態様で、補助圧縮エアーの流量を調整することができる。具体的には、加速初期においては、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）が第１目標値の０．７倍ないしは０．９倍（或いは、Ｎ倍）となるまで補助圧縮エアーの流量を最大にしてもよい。加速後期においては、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）が、第１目標値と第１目標値の０．７倍ないしは０．９倍との間を、各種数学的手法、統計的手法或いは理論的手法等を用いて特定される曲線にて結ぶことで得られる関数である目標関数により特定される第２目標値となるように、補助圧縮エアーの流量が調整されてもよい。
【００５０】
更に、上述の実施形態では、流量調整電磁弁２５を全開状態に設定することで補助圧縮エアーの流量を増加させ、且つ流量調整電磁弁２５を全閉状態に設定することで補助圧縮エアーの流量を減少させている。しかしながら、流量調整電磁弁２５の開口面積を適宜設定することで（つまり、流量調整電磁弁２５の開きの度合いに応じて）、補助圧縮エアーの流量が任意の流量となるように、補助圧縮エアーの流量を増減させてもよい。
【００５１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関用過給システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関用過給システムに係る実施形態の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作（具体的には、蓄圧タンクからタービンに噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作の）の流れを概念的に示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る内燃機関用過給システムによるタービンの回転数及び補助圧縮エアーの流量の時間変化を概念的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１ エンジン
３ エギゾーストマニホールド
４ インテークマニホールド
１１ タービン
１２ コンプレッサー
１３ ロータリーシャフト
１４ エアクリーナー
１５ インタークーラー
２１ 蓄圧タンク
２２ 逆止弁
２３ 補助圧縮エアー配管
２４ 補助圧縮エアー供給装置
２５ 流量調整電磁弁
２６ エアーアシスト配管
３０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンに搭載されるターボチャージャー等の内燃機関用過給システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力向上を目的として、エンジンにターボチャージャー（過給器）を搭載する技術が知られている。更に、ターボジャージャーの応答性を改善するために、ターボチャージャーの排気タービンに、排気マニホールドから供給される排気ガスに加えて、蓄圧タンクに貯められた補助空気を供給することで、排気ガス中の未燃焼成分を燃焼させて排気ガス温度を上昇させると共に排気ガスの流量を増加させ、その結果、排気タービンの回転数を増大させる技術が知られている（特許文献１から４参照）。特に、排気タービンの回転数が目標回転数となるように、補助空気の供給量を調整している（特許文献３等参照）。
【０００３】
また、特許文献５には、過給圧のオーバーシュートを防止するために、過給圧の目標回転数を、本来の目標回転数よりも小さくする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５６−１６９４２２号公報
【特許文献２】実開昭５８−１５２５２２号公報
【特許文献３】実開昭５８−１４４０３０号公報
【特許文献４】特開昭６２−２７６２２１号公報
【特許文献５】特開平３−２１００２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バルブを開いたときの径が相対的に大きい場合には、短時間に大量の補助空気が排気タービンに供給される（つまり、噴き付けられる）ため、急激に排気タービンの回転数が増大し、その結果、排気タービンの回転数が過度に大きくなってしまう。更には、補助空気の消費量が多いため、時間の経過と共に排気タービンの回転数を増大させるエネルギーが減少し、その結果、排気タービンの回転数が低下してしまう。つまり、排気タービンの回転数を安定させる或いは定常回転数まで滑らかに増大させることが困難或いは不可能となり、ターボチャージャーの過渡性能が悪化するという技術的な問題点が生ずる。他方で、バルブを開いたときの径が相対的に小さい場合には、排気タービンの回転数を増大させるエネルギーが小さいため、ターボラグが生じてしまうという技術的な問題点が生ずる。
【０００６】
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば補助空気を供給する場合に、ターボチャージャーの安定性を向上させることを可能とならしめる内燃機関用過給システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関用過給システムは、排気タービンを備える過給器と、該排気タービンに補助空気を供給する蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクより前記排気タービンへ供給される前記補助空気の流量を調整する調整手段と、前記排気タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍（但し、０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、前記補助空気の流量が最大流量となるように前記調整手段を制御する第１制御手段と、前記排気タービンの回転数が前記第１目標回転数を超えた後、前記排気タービンの回転数が、前記第１目標回転数以下且つ前記初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に前記第１目標回転数に収束する目標関数にて示される第２目標回転数に追従するように、前記調整手段を制御する第２制御手段とを備える。
【０００８】
本発明の内燃機関用過給システムによれば、内燃機関から排出される排気ガスが排気タービンを回転させ、それに伴って排気タービンに接続されたコンプレッサーが吸入空気を圧縮する。この圧縮された吸入空気が内燃機関に供給されることで、内燃機関の出力を向上させることができる。更に、排気ガスに加えて、蓄圧タンクから補助空気（例えば、圧縮空気）が排気タービンに供給され（言い換えれば、吹き付けられ）ることで、排気タービンの回転を更に助長させることができ、その結果、タービンのタイムラグ（つまり、ターボラグ）を改善でき、吸気圧を高めることができる。このとき、補助空気の流量は、例えば電磁弁等の調整手段により調整される。
【０００９】
本発明では特に、車両が加速を開始したときは、まず第１制御手段の制御の下に、排気タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍である初期目標回転数になるまでの間は、補助空気の流量が最大流量となるように、調整手段が補助空気の流量を調整する。排気タービンの回転数が初期目標回転数になった後には、第１制御手段の制御に代えて第２制御手段の制御の下に、排気タービンの回転数が、目標関数にて示される第２目標回転数に追従するように、調整手段が補助空気の流量を調整する。目標関数は、第１目標回転数以下且つ初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に第１目標回転数に収束する（より好ましくは、滑らかに収束する）関数である。具体的には、例えば、目標関数は、初期値が初期目標回転数であり且つ最終値が第１目標回転数である関数であって、初期目標回転数と第１目標回転数との間を、各種数学的手法、統計的手法或いは理論的手法等を用いて特定される曲線により結ぶことで得られる関数である。つまり、第２制御手段は、排気タービンの回転数をモニタリングしつつ、該回転数が第２目標回転数に追従するように、調整手段による補助空気の流量の調整を制御（例えば、フィードバック制御）する。
【００１０】
これにより、加速初期における補助空気の流量が不必要に減少することがなくなるため、車両の加速が開始された直後におけるターボラグを改善することができる。更に、車両の加速が開始されてからしばらくした後には、排気タービンの回転数が本来の目標回転数である第１目標回転数よりも小さい第２目標回転数に追従するように補助空気の流量が調整されるため、排気タービンの回転数が過度に増大する（つまり、オーバーシュートする）おそれは殆ど或いは全くなくなる。それでいて、第２目標回転数は、第１目標回転数に収束する目標関数により特定されるため、排気タービンの回転数を自然に（言い換えれば、滑らかに）増大させることができる。このため、排気タービンの回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービンの回転数がオーバーシュートする不都合を好適に防止することができる。言い換えれば、つまり、内燃機関用過給システムの安定性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関用過給システムの一の態様は、前記初期目標回転数は、前記第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍である。
【００１２】
この態様によれば、加速初期においては、排気タービンの回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍になるまでの間は、補助空気の流量が最大流量となるように補助空気の流量が調整されるため、車両の加速が開始された直後におけるターボラグを改善することができる。
【００１３】
本発明の内燃機関用過給システムの他の態様は、前記第１目標回転数は、前記補助空気が供給されない場合における前記排気タービンの定常回転数である。
【００１４】
この態様によれば、最終的に排気タービンの回転数が定常回転数となるように補助空気の流量を調整することができるため、排気タービンの回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービンの回転数を安定させることができる。
【００１５】
本発明の内燃機関用過給システムの他の態様は、前記第２制御手段は、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以下となった場合には前記補助空気の流量を相対的に増加させ（或いは、補助空気の流量を最大流量に設定し）、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以上となった場合には前記補助空気の流量を相対的に減少させる（或いは、補助空気の流量をゼロに設定する）ように前記調整手段を制御する。
【００１６】
この態様によれば、排気タービンの回転数が第２目標回転数以下となった場合には、排気タービンに供給される補助空気の流量が不足していると判断できる。つまり、排気タービンの回転数を第２目標回転数に追従させるためには、排気タービンに供給される補助空気の流量を、現在の流量よりも増加させる必要があると判断できる。このため、この場合には、補助空気の流量を相対的に増加させる。他方で、排気タービンの回転数が第２目標回転数以上となった場合には、排気タービンに供給される補助空気の流量が過大であると判断できる。つまり、排気タービンの回転数を第２目標回転数に追従させるためには、排気タービンに供給される補助空気の流量を、現在の流量よりも減少させる必要があると判断できる。このため、この場合には、補助空気の流量を相対的に減少させる。これにより、排気タービンの回転数が第２目標回転数に追従するように補助空気の流量を好適に調整することができ、その結果、排気タービンの回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービンの回転数がオーバーシュートする不都合を好適に防止することができる。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
（１）基本構成
初めに、図１を参照して、本発明の内燃機関用過給システムに係る実施形態の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る内燃機関用過給システムに係る実施形態の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関用過給システムは、例えば、排気排気タービン１１、コンプレッサー１２、ローターシャフト１３、エアクリーナー１４、インタークーラー１５、蓄圧タンク２１、逆止弁２２、補助圧縮エアー配管２３、補助圧縮エアー供給装置２４、流量調整電磁弁２５、エアーアシスト配管２６及びＥＣＵ（Electric Control Unit）３０等を含んで構成される。
【００２１】
排気排気タービン１１には、エンジン１のシリンダ２から排出される高圧の排気ガスがエギゾーストマニホールド３を介して噴き付けられる。この排気ガスにより、排気タービン１１が回転する。排気タービン１１の回転に伴って、排気タービン１１とローターシャフト１３を介して接続されるコンプレッサー１２も同様に回転する。このとき、エアクリーナー１４を介してコンプレッサー１２に供給される吸入空気は、コンプレッサー１２の回転によって圧縮された後、インタークーラー１５を通過してその温度が下げられる。その後、圧縮された吸入空気は、インテークマニホールド４を介してエンジン１のシリンダ２内に供給される。
【００２２】
これにより、エンジン１のシリンダ２内に多量の空気を供給することができるため、エンジン１の出力を向上させることができる。
【００２３】
更に、本実施形態に係る内燃機関用過給システムでは、排気タービン１１には、エンジン１のシリンダ２から排出される高圧の排気ガスに加えて、蓄圧タンク２１に蓄圧されている補助圧縮エアー（補助圧縮空気）が噴き付けられる。
【００２４】
具体的には、補助圧縮エアーは、例えばポンプ等を含む補助圧縮エアー供給装置２４の動作により生成される。該生成された補助圧縮エアーは、補助圧縮エアー配管２３を介して蓄圧タンク２１内に蓄圧される。このとき、蓄圧タンク２１内に蓄圧された補助圧縮エアーが補助圧縮エアー供給装置２４に逆流しないように、補助圧縮エアー配管２３には、補助圧縮エアー供給装置２４から蓄圧タンク２１の側へのみ補助圧縮エアーが流れることを許容する逆止弁２２が設けられる。
【００２５】
蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、エアーアシスト配管２６を介して排気タービン１１に噴き付けられる。このとき、本発明における「調整手段」の一具体例を構成する流量調整電磁弁２５は、本発明における「第１制御手段」及び「第２制御手段」の一具体例を構成するＥＣＵ３０の制御の下に、排気タービン１１に噴き付けられる（つまり、供給される）補助圧縮エアーの流量を調整する。例えば、流量調整電磁弁２５が閉じた状態にある場合には、排気タービン１１には、補助圧縮エアーは噴き付けられない。他方、流量調整電磁弁２５が開いた状態にある場合には、排気タービン１１には、流量調整電磁弁２５の開きの度合い（つまり、開口面積）に応じた流量の補助圧縮エアーが噴き付けられる。この蓄圧タンク２１から排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作については、後に詳述する（図２参照）。
【００２６】
これにより、排気ガス中の未燃焼成分を燃焼させて排気ガス温度を上昇させると共に排気ガスの流量を増加させ、その結果、タービンの回転数を増大させることができる。特に、車両の加速初期等におけるエンジンの低速回転域のように排気ガスの排出量が少ない場合であっても、排気タービン１１の回転数を好適に増加させることができ、結果としていわゆるターボラグを改善することができる。
【００２７】
（２）動作原理
続いて、図２を参照して、本実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作原理（具体的には、蓄圧タンク２１から排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作の原理）について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作（具体的には、蓄圧タンク２１から排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作の）の流れを概念的に示すフローチャートである。
【００２８】
図２に示すように、車両が加速を開始したか否かが判定される（ステップＳ１０１）。例えば、エンジン１が１０００から１５００ｒｐｍの間の任意の低回転数で２／５負荷以下の低付加の定常運転にある状態から、アクセルペダルを踏み込むことでエンジン１が全負荷状態になる場合に、車両が加速を開始したと判定されてもよい。或いは、前後加速度をセンサ等により直接的に検出することで、車両が加速を開始したか否かが判定されてもよい。
【００２９】
ステップＳ１０１における判定の結果、車両が加速を開始していない（具体的には、例えば、車両が停止している、車両が概ね等速で走行している、或いは車両が減速している）と判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、車両が加速を開始したか否かの判定動作が継続される。
【００３０】
他方、ステップＳ１０１における判定の結果、車両が加速を開始していると判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、まず、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が全開状態に設定される（ステップＳ１０２）。つまり、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５の開口面積がエアーアシスト配管２６の管路面積と同一或いは概ね同一となるように、流量調整電磁弁２５の開口面積が設定される。言い換えれば、車両が加速を開始した初期（つまり、加速初期）には、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５の開口面積が最大となるように流量調整電磁弁２５の開口面積が設定される。このため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、最大の流量を維持しながら排気タービン１１に噴き付けられる。
【００３１】
その後、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。言い換えれば、タービンの回転数がある程度増加し、車両の初期加速が終了したか否かが判定される。
【００３２】
第１目標回転数は、例えば、エンジン１が１０００ｒｐｍから１５００ｒｐｍの間の任意の低回転数で且つ２／５負荷以下の低負荷の定常運転状態から、アクセルペダルを強く踏み込むことでエンジン全負荷状態となる加速運転における、補助圧縮エアーを排気タービン１１に噴きつけない場合の排気タービン１１の定常回転数（つまり、定常ターボ回転数）である。
【００３３】
尚、本実施例においては、車両の初期加速が終了したか否かを、排気タービン１１の回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上となったかに応じて判定している。しかしながら、車両の初期加速が終了したか否かを、排気タービン１１の回転数が第１目標回転数のＮ（但し、０＜Ｎ＜１）倍以上となったかに応じて判定するように構成してもよい。この定数「Ｎ」は、車両の特性やエンジン１の特性や内燃機関用過給システムの特性や車両の加速特性等に応じて、車両毎に個々に規定されていることが好ましい。或いは、車両の特性やエンジン１の特性や内燃機関用過給システムの特性や車両の加速特性等に応じて、ＥＣＵ３０の制御の下に、その都度最適な値が算出されてもよい。
【００３４】
ステップＳ１０３における判定の結果、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上でない（つまり、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍未満である）と判定された場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０２へ戻ることで流量調整電磁弁２５が全開状態に設定されたまま、再度排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上であるか否かが判定される。
【００３５】
他方、ステップＳ１０３における判定の結果、排気タービン１１の回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上であると判定された場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、続いて、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。
【００３６】
第２目標回転数は、第１目標回転数と、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍（つまり、ステップＳ１０３における判定において用いられる回転数）との間を、各種数学的手法、統計的手法或いは理論的手法等を用いて特定される曲線にて結ぶことで得られる関数（例えば、Ｎ次関数の単項式或いは多項式）により特定される。そして、目標関数により特定される第２目標回転数は、時間の経過とともに徐々に増加する。より具体的には、目標関数は、第１目標回転数以下且つ第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍以上の値を有していると共に所定時間の経過後に第１目標回転数に収束する（より好ましくは、滑らかに収束する）関数である。例えば、目標関数は、初期値が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍であり且つ最終値が第１目標回転数である関数である。このため、第２目標回転数は、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を初期値としつつ、時間の経過と共に第１目標回転数に徐々に近づいていく。
【００３７】
ステップＳ１０４における判定の結果、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上でないと判定された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が全閉状態に設定される（ステップＳ１０５）。つまり、排気タービン１１には補助圧縮エアーが噴き付けられなくなり、その結果、排気タービン１１の回転数は減少する。
【００３８】
他方、ステップＳ１０４における判定の結果、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上でないと判定された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が全閉状態に設定される（ステップＳ１０５）。つまり、排気タービン１１には補助圧縮エアーが噴き付けられ、その結果、排気タービン１１の回転数は増加する。
【００３９】
以後、目標関数により示される第２目標回転数に従って、少なくとも排気タービン１１の回転数が第１目標回転数になるまで上記処理が続けられる（ステップＳ１０７）。つまり、排気タービン１１の回転数が、目標関数により特定される第２目標回転数と同様の態様で徐々に増加していくように（つまり、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数を追従するように）、補助圧縮エアーの流量が調整される（言い換えれば、流量調整電磁弁２５の開閉状態が制御される）。言い換えれば、排気タービン１１の実際の回転数をモニタリングしながら、該回転数が第２目標回転数に追従するようにフィードバック制御が行われ、補助圧縮エアーの流量が調整される。
【００４０】
ここで、実際の排気タービン１１の回転数について、図３を参照しながら説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る内燃機関用過給システムによる排気タービン１１の回転数の時間変化を概念的に示すグラフである。
【００４１】
図３に示すように、車両が加速を開始した直後である加速初期においては、流量調整電磁弁２５が全開状態に設定されることにより排気タービン１１に噴き付けられる補助圧縮エアーの流量が最大となるため、排気タービン１１の回転数は急激に増加する。
【００４２】
排気タービン１１の回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を超えた後（つまり、加速後期）は、図３中太い点線にて示される第２目標回転数（つまり、目標関数）を目標回転数として、排気タービン１１の回転数が増加していく。
【００４３】
尚、図３のグラフでは、フィードバック制御の現実的な応答性を考慮して、排気タービン１１の増加の態様を記載している。つまり、上述の実施例では、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数以上であるか又は以下であるかに応じて補助圧縮エアーの流量を調整しているため、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数を中心として増減するように（言い換えれば、振動するように）図３のグラフを記載している。しかしながら、フィードバック制御の応答性を向上させれば、第２目標回転数の増加の態様と同様の或いは概ね同様の態様で（つまり、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数を中心として増減しないように）排気タービン１１の回転数を増加させることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例に係る内燃機関用加給システムによれば、まず、車両の加速が開始された直後（つまり、加速初期）のおける補助圧縮エアーの流量が最大流量となる状態を維持することができるため、車両の加速が開始された直後におけるターボラグを改善することができる。
【００４５】
その後、排気タービン１１の回転数が第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を超えた後（つまり、加速後期）においては、排気タービン１１の回転数が第２目標回転数に追従するように補助圧縮エアーの流量が調整される。このため、排気タービン１１の回転数が過度に増大するおそれは殆ど或いは全くなくなる。特に、第２目標回転数が、第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍を初期値としつつ、時間の経過と共に第１目標回転数に徐々に近づいていくように増加するため、排気タービン１１の回転数を滑らかに増加させることができる。つまり、排気タービン１１の回転数がオーバーシュートする不都合を好適に防ぎつつ、排気タービン１１の回転数を好適に増加させることができる。
【００４６】
更に、排気タービン１１の回転数に応じて補助圧縮エアーの流量を適宜減少させている（言い換えれば、流量調整電磁弁２５を全閉状態に設定している）ため、加速途中において、蓄圧タンク２１に蓄圧されている補助圧縮エアー使用し尽されてしまう可能性を好適に防ぐことができる。つまり、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーを効率的に且つ有効に使用することができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、排気タービン１１の回転数を滑らかに或いは安定的に増加させることができると共に、排気タービン１１の回転数を安定させることができる。つまり、内燃機関用過給システムの安定性を向上させることができる。
【００４８】
尚、上述の実施形態では、流量調整電磁弁２５を「調整手段」の一具体例として説明と進めたが、必ずしも電磁弁である必要はなく、補助圧縮エアーの流量を調整することができる弁であれば、流量調整電磁弁２５の代わりに使用することができる。更には、弁でなくとも、エアーアシスト配管を流れる補助圧縮エアーの流量を調整できる構造物であれば、流量調整電磁弁２５の代わりに使用することができる。
【００４９】
更に、上述の実施形態では、排気タービン１１の回転数に応じて、補助圧縮エアーの流量を調整している（言い換えれば、流量調整電磁弁２５の開閉状態を制御している）。しかしながら、排気タービン１１の回転数に代えて、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）に応じて、補助圧縮エアーの流量を調整するように構成してもよい。この場合、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）は、排気タービン１１の回転数に応じて決定されるため、上述した実施形態と同様の態様で、補助圧縮エアーの流量を調整することができる。具体的には、加速初期においては、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）が第１目標値の０．７倍ないしは０．９倍（或いは、Ｎ倍）となるまで補助圧縮エアーの流量を最大にしてもよい。加速後期においては、吸気圧（或いは、過給圧ないしはコンプレッサー１２の回転数等）が、第１目標値と第１目標値の０．７倍ないしは０．９倍との間を、各種数学的手法、統計的手法或いは理論的手法等を用いて特定される曲線にて結ぶことで得られる関数である目標関数により特定される第２目標値となるように、補助圧縮エアーの流量が調整されてもよい。
【００５０】
更に、上述の実施形態では、流量調整電磁弁２５を全開状態に設定することで補助圧縮エアーの流量を増加させ、且つ流量調整電磁弁２５を全閉状態に設定することで補助圧縮エアーの流量を減少させている。しかしながら、流量調整電磁弁２５の開口面積を適宜設定することで（つまり、流量調整電磁弁２５の開きの度合いに応じて）、補助圧縮エアーの流量が任意の流量となるように、補助圧縮エアーの流量を増減させてもよい。
【００５１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関用過給システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関用過給システムに係る実施形態の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作（具体的には、蓄圧タンクからタービンに噴き付けられる補助圧縮エアーの流量の調整動作の）の流れを概念的に示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る内燃機関用過給システムによるタービンの回転数及び補助圧縮エアーの流量の時間変化を概念的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１ エンジン
３ エギゾーストマニホールド
４ インテークマニホールド
１１ タービン
１２ コンプレッサー
１３ ロータリーシャフト
１４ エアクリーナー
１５ インタークーラー
２１ 蓄圧タンク
２２ 逆止弁
２３ 補助圧縮エアー配管
２４ 補助圧縮エアー供給装置
２５ 流量調整電磁弁
２６ エアーアシスト配管
３０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気タービンを備える過給器と、
該排気タービンに補助空気を供給する蓄圧タンクと、
前記蓄圧タンクより前記排気タービンへ供給される前記補助空気の流量を調整する調整手段と、
前記排気タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍（但し、０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、前記補助空気の流量が最大流量となるように前記調整手段を制御する第１制御手段と、
前記排気タービンの回転数が前記第１目標回転数を超えた後、前記排気タービンの回転数が、前記第１目標回転数以下且つ前記初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に前記第１目標回転数に収束する目標関数にて示される第２目標回転数に追従するように、前記調整手段を制御する第２制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関用過給システム。
【請求項２】
前記初期目標回転数は、前記第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項３】
前記第１目標回転数は、前記補助空気が供給されない場合における前記排気タービンの定常回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項４】
前記第２制御手段は、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以下となった場合には前記補助空気の流量を相対的に増加させ、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以上となった場合には前記補助空気の流量を相対的に減少させるように前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項１】
排気タービンを備える過給器と、
該排気タービンに補助空気を供給する蓄圧タンクと、
前記蓄圧タンクより前記排気タービンへ供給される前記補助空気の流量を調整する調整手段と、
前記排気タービンの回転数が第１目標回転数のＮ倍（但し、０＜Ｎ＜１）である初期目標回転数になるまで、前記補助空気の流量が最大流量となるように前記調整手段を制御する第１制御手段と、
前記排気タービンの回転数が前記第１目標回転数を超えた後、前記排気タービンの回転数が、前記第１目標回転数以下且つ前記初期目標回転数以上の値を有していると共に所定時間の経過後に前記第１目標回転数に収束する目標関数にて示される第２目標回転数に追従するように、前記調整手段を制御する第２制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関用過給システム。
【請求項２】
前記初期目標回転数は、前記第１目標回転数の０．７倍ないしは０．９倍であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項３】
前記第１目標回転数は、前記補助空気が供給されない場合における前記排気タービンの定常回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項４】
前記第２制御手段は、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以下となった場合には前記補助空気の流量を相対的に増加させ、前記排気タービンの回転数が前記第２目標回転数以上となった場合には前記補助空気の流量を相対的に減少させるように前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関用過給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２２７５（Ｐ２００８−２２７５Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６９８２５（Ｐ２００６−１６９８２５）
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【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２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]