内燃機関用過給システム
【課題】補助空気の供給を受けるターボチャージャーにおいて、適切に補助空気を供給する。
【解決手段】内燃機関用過給システムは、排出管（３）に排気ガスを排出する内燃機関（１）と、排出管から排出される排気ガスが噴き付けられる排気タービン（１１）を備える過給器と、排気タービンに供給される補助空気が蓄圧される蓄圧タンク（２１）とを備え、排出管の排気タービンよりも上流側に、(i)内燃機関より排出される排気ガスを補助空気として蓄圧タンクに蓄圧するように、排気ガスを排出管から取り出し、且つ(ii)蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口（２７）が設けられる。
【解決手段】内燃機関用過給システムは、排出管（３）に排気ガスを排出する内燃機関（１）と、排出管から排出される排気ガスが噴き付けられる排気タービン（１１）を備える過給器と、排気タービンに供給される補助空気が蓄圧される蓄圧タンク（２１）とを備え、排出管の排気タービンよりも上流側に、(i)内燃機関より排出される排気ガスを補助空気として蓄圧タンクに蓄圧するように、排気ガスを排出管から取り出し、且つ(ii)蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口（２７）が設けられる。
【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３参照）。更には、制動エネルギーを用いて油圧ポンプを駆動することで高圧油を蓄積しておき、該高圧油でオイルタービンを回転させることで、過給特性を向上させる技術が知られている（特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−６００２４号公報
【特許文献２】実開昭６３−８２６３１号公報
【特許文献３】実開昭６３−１５６４２８号公報
【特許文献４】特開平９−１２５９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、補助空気は、排気タービンに直接噴き付けられるように、蓄圧タンクから排気タービンへ供給される。このとき、補助空気は一般的に高圧であることから、補助空気の噴き付けによって、排気タービンないしはタービンブレードが変形しかねない。
【０００５】
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、例えば補助空気の供給を受けるターボチャージャーにおいて、適切に補助空気を供給す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】
【０００６】
本発明の内燃機関用過給システムは、排出管（例えば、エギゾーストポートやエギゾーストマニホールドやエギゾーストパイプ等）に排気ガスを排出する内燃機関と、前記排出管から排出される前記排気ガスが噴き付けられる排気タービンを備える過給器と、前記排気タービンに供給される補助空気が蓄圧される蓄圧タンクとを備え、前記排出管の前記排気タービンよりも上流側に、(i)前記内燃機関より排出される前記排気ガスを前記補助空気として前記蓄圧タンクに蓄圧するように、前記排気ガスを前記排出管から取り出し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記排出管を介して前記排気タービンに供給するための開口が設けられる。
【０００７】
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、噴き付けられる）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）を改善することができ、吸気圧を高めることができる。
【０００８】
本発明では特に、排出管のうちの排気タービンよりも上流側の部分に、排出管と蓄圧タンクとを接続するための配管が接続される開口が設けられる。開口は、内燃機関より排出される排気ガスを補助空気として蓄圧タンクに蓄圧するように、排気ガスを排出管から取り出すための開口である。更に、開口は、蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口である。つまり、本発明では、排気ガスを排出管から蓄圧タンクへ取り出すための開口と、蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口とが、単一の（言い換えれば、１つの共通の）開口として設けられている。
【０００９】
これにより、内燃機関より排出される排気ガスを補助空気として蓄圧タンクに蓄圧することができるため、蓄圧タンクに補助空気を蓄圧するためのポンプ等を別途設ける必要がなくなる。
【００１０】
更に、補助空気を排気タービンの上流側に供給することができるため、補助空気が排気タービンに直接噴き付けられることがなくなる。従って、高圧の補助空気が噴き付けられることによる排気タービンの変形等が生じ得る不都合を好適に防ぐことができる。加えて、補助空気が排気タービンの上流側の排気管に供給されるため、排気管中に付着するスス等の汚れを、排気管中の該補助空気の流れにより除去することができる。つまり、排気管のクリーン化をも図ることができる。
【００１１】
更には、排気ガスを排出管から蓄圧タンクへ取り出すための開口と、蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口とが、単一の開口として設けられているため、構成の簡略化をも図ることができる。
【００１２】
このように、本発明によれば、補助空気の供給を受ける内燃機関用過給システムにおいて、適切に補助空気を供給することができる。
【００１３】
本発明の内燃機関用過給システムの一の態様は、前記開口と前記蓄圧タンクとを接続すると共に、(i)前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給するための配管を更に備える。
【００１４】
この態様によれば、１つの開口には、１つの又は複数の配管が接続される。例えば、１つの開口に１つの配管が接続される場合には、該１つの配管を介して、内燃機関から排出される排気ガスが排気管から蓄圧タンクへ供給されると共に、蓄圧タンクに蓄圧された補助空気が蓄圧タンクから排気管へ供給される。例えば、１つの開口に２つの（或いは、３つ以上の複数の）配管が接続される場合には、内燃機関から排出される排気ガスが、第１の配管を介して排気管から蓄圧タンクへ供給されると共に、蓄圧タンクに蓄圧された補助空気が、第２の配管を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される。
【００１５】
上述の如く配管を備える内燃機関用過給システムの態様では、前記配管は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えるように構成してもよい。
【００１６】
このように構成すれば、調整弁により、蓄圧タンクに蓄圧される排気ガスの流量や、排気管（言い換えれば、排気タービン）に供給される補助空気の流量を調整することができる。
【００１７】
上述の如く配管を備える内燃機関用過給システムの態様では、前記配管の少なくとも一部は、前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給する第１配管部分と、前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給する第２配管部分とに分岐されているように構成してもよい。
【００１８】
このように構成すれば、内燃機関から排出される排気ガスが、第１配管部分を介して排気管から蓄圧タンクへ供給されると共に、蓄圧タンクに蓄圧された補助空気が、第２配管部分を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される。従って、排気ガスが蓄圧タンクへ供給される供給路と、補助空気が排気管へ供給される供給路とを分離することができる。
【００１９】
上述の如く配管の少なくとも一部が第１配管部分と第２配管部分とに分岐されている内燃機関用過給システムの態様では、前記第１配管部分及び前記第２配管部分の夫々は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えるように構成してもよい。
【００２０】
このように構成すれば、第１配管部分に備えられる調整弁により、第１配管部分を介して排気管から蓄圧タンクへ供給される排気ガスの流量を調整することができる。同様に、第２配管部分に備えられる調整弁により、第２配管部分を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される補助空気の流量を調整することができる。このように、第１配管部分を介して排気管から蓄圧タンクへ供給される排気ガスの流量と、第２配管部分を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される補助空気の流量とを別個独立に調整することができる。
【００２１】
上述の如く配管の少なくとも一部が第１配管部分と第２配管部分とに分岐されている内燃機関用過給システムの態様では、前記第１配管部分は、前記蓄圧タンクから前記開口の側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第１逆止弁を備え、前記第２配管部分は、前記開口から前記蓄圧タンクの側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第２逆止弁を備えるように構成してもよい。
【００２２】
このように構成すれば、第１逆止弁により、排気ガス及び補助空気が、第１配管部分中において、蓄圧タンクから開口の側へ流出することを阻止することができる。第２逆止弁により、排気ガス及び補助空気が、第２配管部分中において、開口から排気管の側へ流出することを阻止することができる。
【００２３】
本発明の内燃機関用過給システムの他の態様は、前記排出管の前記排気タービンよりも下流側に、前記排気ガスの排出を遮断する遮断弁を更に備える。
【００２４】
このように構成すれば、遮断弁を閉じることにより、排気ガスが開口を介して排気管から蓄圧タンクへ供給される。
【００２５】
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】
【００２６】
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。
【００２７】
（１）第１実施形態
初めに、図１から図４を参照して、本発明の内燃機関用過給システムに係る第１実施形態について説明する。
【００２８】
（１−１）基本構成
初めに、図１を参照して、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの基本構成について説明する。ここに、図１は、第１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。
【００２９】
図１に示すように、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムは、例えば、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、排気遮断弁１６、蓄圧タンク２１、流量調整電磁弁２５、配管２６、開口２７及びＥＣＵ（Electric Control Unit）３０等を含んで構成される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
排気タービン１１に噴き付けられた排気ガスは、排気遮断弁１６が開かれる（言い換えれば、全開状態になる）ことによって、エギゾーストパイプ５や不図示の触媒コンバータやマフラーを介して外部へ排出される。
【００３３】
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。
【００３４】
具体的には、ＥＣＵ３０の制御の下に排気遮断弁１６が閉じられる（言い換えれば、全閉状態になる）ことにより、排気ガスは、エギゾーストマニホールド３に開けられた開口２７に接続される配管２６を介して蓄圧タンク２１へ供給される。これにより、排気ガスが、補助圧縮エアーとして、蓄圧タンク２１内に蓄圧される。蓄圧タンク２１内に十分な量の或いは十分な圧力の補助圧縮エアーが蓄圧された後には、ＥＣＵ３０の制御の下に流量調整電磁弁２５が閉じられることで、蓄圧タンク２１への排気ガスの供給が停止される。流量調整電磁弁２５を閉じることに加えて又は代えて、ＥＣＵ３０の制御の下に排気遮断弁１６が開かれることにより、排気ガスは外部へ排出される。つまり、ＥＣＵ３０の制御の下に排気遮断弁１６が開かれることにより、流量調整電磁弁２５の開閉状態にかかわらず、排気ガスは、外部へ排出される。
【００３５】
蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６を介して排気タービン１１に噴き付けられる。特に、第１実施形態では、開口２７が排気マニホールド３中に（言い換えれば、排気タービン１１よりも上流側にある排気マニホールド３中に）設けられているため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６及び排気マニホールド３を介して排気タービン１１に噴き付けられる。
【００３６】
つまり、第１実施形態においては、排気ガスを蓄圧タンク２１へ蓄圧するためのエギゾーストマニホールド３における取り出し口と、補助圧縮エアーを排気タービン１１へ供給するためのエギゾーストマニホールド３における開口とが共通である。
【００３７】
このとき、流量調整電磁弁２５は、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。
【００３８】
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、排気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。
【００３９】
（１−２）動作原理
続いて、図２を参照して、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作原理について説明する。ここに、図２は、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作の流れを概念的に示すフローチャートである。
【００４０】
図２に示すように、初めに車両が減速しているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。例えば、アクセルが踏み込まれていない、ブレーキが踏み込まれている、又は燃料がエンジン１に供給されていない場合に、車両が減速していると判定されてもよい。或いは、前後加速度センサ等により、車両の前後加速度（言い換えれば、加減速度）を直接的に検出することで、車両が減速しているか否かが判定されてもよい。
【００４１】
ステップＳ１０１における判定の結果、車両が減速していないと判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、排気遮断弁１６が開かれる（ステップＳ１０５）。このため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、外部へ排出される。
【００４２】
他方、ステップＳ１０１における判定の結果、車両が減速していると判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、続いて、ＥＣＵ３０の制御の下に、排気遮断弁１６が閉じられ（ステップＳ１０２）、更に流量調整電磁弁２５が開けられる（ステップＳ１０３）。このため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、外部へ排出されることなく、開口２７に接続された配管２６を介して、蓄圧タンク２１へ蓄圧される（ステップＳ１０４）。
【００４３】
ここで、図３を参照して、車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れについて説明する。ここに、図３は、車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【００４４】
図３に示すように、車両が減速している時には、排気遮断弁１６が閉じられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストパイプ５を介して外部へ排出されない。そして、流量調整電磁弁２５が開けられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、開口２７に接続された配管２６を介して、蓄圧タンク２１へ蓄圧される。
【００４５】
再び図２において、続いて、車両が加速しているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。例えば、アクセルが踏み込まれている場合に、車両が加速していると判定されてもよい。或いは、前後加速度センサ等により、車両の前後加速度（言い換えれば、加減速度）を直接的に検出することで、車両が加速しているか否かが判定されてもよい。
【００４６】
ステップＳ１０６における判定の結果、車両が加速していないと判定された場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が開けられる（ステップＳ１０９）。
【００４７】
他方、ステップＳ１０６における判定の結果、車両が加速していると判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、続いて、ＥＣＵ３０の制御の下に、排気遮断弁１６が開けられ、更に流量調整電磁弁２５が開けられる（ステップＳ１０７）。このため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、開口２７に接続された配管２６を介して、絵ギゾーストマニホールド３へ供給される。その結果、補助圧縮エアーが排気タービン１１に噴き付けられる。つまり、排気タービン１１へのエアーアシストが行われる（ステップＳ１０８）。
【００４８】
ここで、図４を参照して、車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れについて説明する。ここに、図４は、車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【００４９】
図４に示すように、車両が加速している時には、排気遮断弁１６が開けられているため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストマニホールド３を介して、排気タービン１１に噴き付けられる。更に、流量調整電磁弁２５が開けられているため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６、開口２７及びエギゾーストマニホールド３を介して排気タービン１１に噴き付けられる。
【００５０】
排気タービン１１に噴き付けられた排気ガス及び補助圧縮エアーは、エギゾーストパイプ５を介して外部へ排出される。
【００５１】
以上説明したように、第１実施形態によれば、補助圧縮エアーが排気タービン１１の上流側に設けられる開口２７を介して排気タービン１１に供給される。言い換えれば、補助圧縮エアーを噴き出すためのノズルが排気タービン１１に直接向けられておらず、排気タービン１１の上流側に向けられている。このため、補助圧縮エアーが排気タービン１１に直接噴き付けられることがなくなる。従って、高圧の補助圧縮エアーが噴き付けられることによる排気タービンの変形等が生じ得る不都合を好適に防ぐことができる。言い換えれば、補助圧縮エアーを排気タービン１１に好適に供給することができる。
【００５２】
加えて、補助圧縮エアーが排気タービン１１の上流側のエギゾーストマニホールド３に供給されるため、エギゾーストマニホールド３中に付着するスス等の汚れを、エギゾーストマニホールド３中の補助圧縮エアーの流れにより除去することができる。つまり、エギゾーストマニホールド３のクリーン化をも図ることができる。
【００５３】
更に、エンジン１のシリンダ２より排出される排気ガスを補助圧縮エアーとして蓄圧タンク２１に蓄圧することができるため、蓄圧タンク２１に補助圧縮エアーを蓄圧するためのポンプ等を別途設ける必要がなくなる。これにより、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００５４】
加えて、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、単一の（つまり、共通の）開口２７としてエギゾーストマニホールド３中に設けられている。更に、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、共通の開口２７であることに起因して、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ供給するための配管と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための配管とを、単一の（つまり、共通の）配管２６とすることができる。つまり、配管２６及び開口２７の共通化を図ることができ、その結果、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００５５】
尚、上述の実施形態では、開口２７をエギゾーストマニホールド３に設ける例について説明を進めた。しかしながら、開口２７は、エギゾーストポート（図３及び図４参照）に設けられてもよい。言い換えれば、開口２７は、排気タービン１１よりも上流側であれば、エギゾーストマニホールド３及びエギゾーストポートのいずれの部分に設けられてもよい。この場合、補助圧縮エアーが排気タービン１１に直接噴き付けられないことが好ましい。
【００５６】
更に、上述の実施形態では、流量調整電磁弁２５を用いて説明を進めたが、必ずしも電磁弁である必要はなく、補助圧縮エアーや排気ガス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、配管２６を流れる補助圧縮エアーや排気ガス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。
【００５７】
（２）第２実施形態
続いて、図５から図７を参照して、本発明の内燃機関用過給システムに係る第２実施形態について説明する。尚、上述した第１実施形態に係る内燃機関用過給システムと同一の構成については、同一の参照符号を付して、その詳細な説明については省略する。
【００５８】
（２−１）基本構成
初めに、図５を参照して、第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの基本構成について説明する。ここに、図５は、第２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。
【００５９】
図５に示すように、第２実施形態に係る内燃機関用過給システムは、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムと同様に、例えば、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、排気遮断弁１６、蓄圧タンク２１、配管２６、開口２７及びＥＣＵ（Electric Control Unit）３０等を含んで構成される。
【００６０】
第２実施形態に係る内燃機関用過給システムでは特に、配管２６の一部が第１配管部分２６ａと、第２配管部分２６ｂとに分岐している。
【００６１】
より具体的には、第１配管部分２６ａには、流量調整電磁弁２５ａと、逆止弁２２ａとが設けられている。逆止弁２２ａは、蓄圧タンク２１側からエギゾーストマニホールド３側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れを阻止する。他方で、逆止弁２２ａは、エギゾーストマニホールド３側から蓄圧タンク２１側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れは阻止しない。つまり、逆止弁２２ａが設けられた第１配管部分２６ａは、排気ガスを蓄圧タンク２１へ蓄圧するための配管として用いられる。そして、第１配管部分２６ａを流れる排気ガスの流量は、流量調整電磁弁２５ａにより調整される
同様に、第２配管部分２６ｂには、流量調整電磁弁２５ｂと、逆止弁２２ｂとが設けられている。逆止弁２２ｂは、エギゾーストマニホールド３側から蓄圧タンク２１側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れを阻止する。他方で、逆止弁２２ａは、蓄圧タンク２１側からエギゾーストマニホールド３側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れは阻止しない。つまり、逆止弁２２ｂが設けられた第２配管部分２６ｂは、補助圧縮エアーを蓄圧タンク２１からエギゾーストマニホールド３へ供給するための配管として用いられる。そして、第２配管部分２６ｂを流れる補助圧縮エアーの流量は、流量調整電磁弁２５ｂにより調整される。
【００６２】
尚、逆止弁２２ａ及び２２ｂは、必ずしも設けなくともよい。この場合、流量調整電磁弁２５として、パイロット式の電磁弁を用いるように構成してもよい。
【００６３】
（２−２）動作原理
続いて、図６及び図７を参照して、第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作原理について説明する。ここに、図６は、車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図であり、図７は、車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【００６４】
図６に示すように、車両が減速している時には、排気遮断弁１６が閉じられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストパイプ５を介して外部へ排出されない。そして、流量調整電磁弁２５ａが開けられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、開口２７に接続された配管２６（より具体的には、第１配管部分２６ａ）を介して、蓄圧タンク２１へ蓄圧される。
【００６５】
このとき、流量調整電磁弁２５ｂは、閉じられていてもよいし或いは開かれていてもよい。但し、逆止弁２２ｂが設けられない構成を採用する場合には、流量調整電磁弁２５ｂが閉じられることが好ましい。
【００６６】
他方、図７に示すように、車両が加速している時には、排気遮断弁１６が開けられているため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストマニホールド３を介して、排気タービン１１に噴き付けられる。更に、流量調整電磁弁２５ｂが開けられているため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６（より具体的には、第２配管部分２６ｂ）、開口２７及びエギゾーストマニホールド３を介して排気タービン１１に噴き付けられる。
【００６７】
このとき、流量調整電磁弁２５ａは、閉じられていてもよいし或いは開かれていてもよい。但し、逆止弁２２ａが設けられない構成を採用する場合には、流量調整電磁弁２５ａが閉じられることが好ましい。
【００６８】
これにより、上述した第１実施形態に係る実施形態と同様に、補助圧縮エアーが排気タービン１１に直接噴き付けられることがなくなる。従って、高圧の補助圧縮エアーが噴き付けられることによる排気タービンの変形等が生じ得る不都合を好適に防ぐことができる。言い換えれば、補助圧縮エアーを排気タービン１１に好適に供給することができる。
【００６９】
加えて、エギゾーストマニホールド３中に付着するスス等の汚れを、エギゾーストマニホールド３中の補助圧縮エアーの流れにより除去することができる。つまり、エギゾーストマニホールド３のクリーン化をも図ることができる。
【００７０】
更に、エンジン１のシリンダ２より排出される排気ガスを補助圧縮エアーとして蓄圧タンク２１に蓄圧することができるため、蓄圧タンク２１に補助圧縮エアーを蓄圧するためのポンプ等を別途設ける必要がなくなる。これにより、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００７１】
加えて、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、単一の（つまり、共通の）開口２７としてエギゾーストマニホールド３中に設けられている。更に、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、共通の開口２７であることに起因して、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ供給するための配管と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための配管とにおいて、それらの一部を単一の（つまり、共通の）配管とすることができる。つまり、配管２６及び開口２７の共通化を図ることができ、その結果、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００７２】
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】
【００７３】
【図１】本発明の内燃機関用過給システムに係る第１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】第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作の流れを概念的に示すフローチャートである。
【図３】車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【図４】車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【図５】本発明の内燃機関用過給システムに係る第２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６】車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【図７】車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
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
５ エギゾーストパイプ
１１ 排気タービン
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
１６ 排気遮断弁
２１ 蓄圧タンク
２５ 流量調整電磁弁
２６ 配管
２７ 開口
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３参照）。更には、制動エネルギーを用いて油圧ポンプを駆動することで高圧油を蓄積しておき、該高圧油でオイルタービンを回転させることで、過給特性を向上させる技術が知られている（特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−６００２４号公報
【特許文献２】実開昭６３−８２６３１号公報
【特許文献３】実開昭６３−１５６４２８号公報
【特許文献４】特開平９−１２５９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、補助空気は、排気タービンに直接噴き付けられるように、蓄圧タンクから排気タービンへ供給される。このとき、補助空気は一般的に高圧であることから、補助空気の噴き付けによって、排気タービンないしはタービンブレードが変形しかねない。
【０００５】
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、例えば補助空気の供給を受けるターボチャージャーにおいて、適切に補助空気を供給す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】
【０００６】
本発明の内燃機関用過給システムは、排出管（例えば、エギゾーストポートやエギゾーストマニホールドやエギゾーストパイプ等）に排気ガスを排出する内燃機関と、前記排出管から排出される前記排気ガスが噴き付けられる排気タービンを備える過給器と、前記排気タービンに供給される補助空気が蓄圧される蓄圧タンクとを備え、前記排出管の前記排気タービンよりも上流側に、(i)前記内燃機関より排出される前記排気ガスを前記補助空気として前記蓄圧タンクに蓄圧するように、前記排気ガスを前記排出管から取り出し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記排出管を介して前記排気タービンに供給するための開口が設けられる。
【０００７】
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、噴き付けられる）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）を改善することができ、吸気圧を高めることができる。
【０００８】
本発明では特に、排出管のうちの排気タービンよりも上流側の部分に、排出管と蓄圧タンクとを接続するための配管が接続される開口が設けられる。開口は、内燃機関より排出される排気ガスを補助空気として蓄圧タンクに蓄圧するように、排気ガスを排出管から取り出すための開口である。更に、開口は、蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口である。つまり、本発明では、排気ガスを排出管から蓄圧タンクへ取り出すための開口と、蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口とが、単一の（言い換えれば、１つの共通の）開口として設けられている。
【０００９】
これにより、内燃機関より排出される排気ガスを補助空気として蓄圧タンクに蓄圧することができるため、蓄圧タンクに補助空気を蓄圧するためのポンプ等を別途設ける必要がなくなる。
【００１０】
更に、補助空気を排気タービンの上流側に供給することができるため、補助空気が排気タービンに直接噴き付けられることがなくなる。従って、高圧の補助空気が噴き付けられることによる排気タービンの変形等が生じ得る不都合を好適に防ぐことができる。加えて、補助空気が排気タービンの上流側の排気管に供給されるため、排気管中に付着するスス等の汚れを、排気管中の該補助空気の流れにより除去することができる。つまり、排気管のクリーン化をも図ることができる。
【００１１】
更には、排気ガスを排出管から蓄圧タンクへ取り出すための開口と、蓄圧タンクに蓄圧される補助空気を、排出管を介して排気タービンに供給するための開口とが、単一の開口として設けられているため、構成の簡略化をも図ることができる。
【００１２】
このように、本発明によれば、補助空気の供給を受ける内燃機関用過給システムにおいて、適切に補助空気を供給することができる。
【００１３】
本発明の内燃機関用過給システムの一の態様は、前記開口と前記蓄圧タンクとを接続すると共に、(i)前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給するための配管を更に備える。
【００１４】
この態様によれば、１つの開口には、１つの又は複数の配管が接続される。例えば、１つの開口に１つの配管が接続される場合には、該１つの配管を介して、内燃機関から排出される排気ガスが排気管から蓄圧タンクへ供給されると共に、蓄圧タンクに蓄圧された補助空気が蓄圧タンクから排気管へ供給される。例えば、１つの開口に２つの（或いは、３つ以上の複数の）配管が接続される場合には、内燃機関から排出される排気ガスが、第１の配管を介して排気管から蓄圧タンクへ供給されると共に、蓄圧タンクに蓄圧された補助空気が、第２の配管を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される。
【００１５】
上述の如く配管を備える内燃機関用過給システムの態様では、前記配管は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えるように構成してもよい。
【００１６】
このように構成すれば、調整弁により、蓄圧タンクに蓄圧される排気ガスの流量や、排気管（言い換えれば、排気タービン）に供給される補助空気の流量を調整することができる。
【００１７】
上述の如く配管を備える内燃機関用過給システムの態様では、前記配管の少なくとも一部は、前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給する第１配管部分と、前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給する第２配管部分とに分岐されているように構成してもよい。
【００１８】
このように構成すれば、内燃機関から排出される排気ガスが、第１配管部分を介して排気管から蓄圧タンクへ供給されると共に、蓄圧タンクに蓄圧された補助空気が、第２配管部分を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される。従って、排気ガスが蓄圧タンクへ供給される供給路と、補助空気が排気管へ供給される供給路とを分離することができる。
【００１９】
上述の如く配管の少なくとも一部が第１配管部分と第２配管部分とに分岐されている内燃機関用過給システムの態様では、前記第１配管部分及び前記第２配管部分の夫々は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えるように構成してもよい。
【００２０】
このように構成すれば、第１配管部分に備えられる調整弁により、第１配管部分を介して排気管から蓄圧タンクへ供給される排気ガスの流量を調整することができる。同様に、第２配管部分に備えられる調整弁により、第２配管部分を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される補助空気の流量を調整することができる。このように、第１配管部分を介して排気管から蓄圧タンクへ供給される排気ガスの流量と、第２配管部分を介して蓄圧タンクから排気管へ供給される補助空気の流量とを別個独立に調整することができる。
【００２１】
上述の如く配管の少なくとも一部が第１配管部分と第２配管部分とに分岐されている内燃機関用過給システムの態様では、前記第１配管部分は、前記蓄圧タンクから前記開口の側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第１逆止弁を備え、前記第２配管部分は、前記開口から前記蓄圧タンクの側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第２逆止弁を備えるように構成してもよい。
【００２２】
このように構成すれば、第１逆止弁により、排気ガス及び補助空気が、第１配管部分中において、蓄圧タンクから開口の側へ流出することを阻止することができる。第２逆止弁により、排気ガス及び補助空気が、第２配管部分中において、開口から排気管の側へ流出することを阻止することができる。
【００２３】
本発明の内燃機関用過給システムの他の態様は、前記排出管の前記排気タービンよりも下流側に、前記排気ガスの排出を遮断する遮断弁を更に備える。
【００２４】
このように構成すれば、遮断弁を閉じることにより、排気ガスが開口を介して排気管から蓄圧タンクへ供給される。
【００２５】
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】
【００２６】
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。
【００２７】
（１）第１実施形態
初めに、図１から図４を参照して、本発明の内燃機関用過給システムに係る第１実施形態について説明する。
【００２８】
（１−１）基本構成
初めに、図１を参照して、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの基本構成について説明する。ここに、図１は、第１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。
【００２９】
図１に示すように、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムは、例えば、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、排気遮断弁１６、蓄圧タンク２１、流量調整電磁弁２５、配管２６、開口２７及びＥＣＵ（Electric Control Unit）３０等を含んで構成される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
排気タービン１１に噴き付けられた排気ガスは、排気遮断弁１６が開かれる（言い換えれば、全開状態になる）ことによって、エギゾーストパイプ５や不図示の触媒コンバータやマフラーを介して外部へ排出される。
【００３３】
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。
【００３４】
具体的には、ＥＣＵ３０の制御の下に排気遮断弁１６が閉じられる（言い換えれば、全閉状態になる）ことにより、排気ガスは、エギゾーストマニホールド３に開けられた開口２７に接続される配管２６を介して蓄圧タンク２１へ供給される。これにより、排気ガスが、補助圧縮エアーとして、蓄圧タンク２１内に蓄圧される。蓄圧タンク２１内に十分な量の或いは十分な圧力の補助圧縮エアーが蓄圧された後には、ＥＣＵ３０の制御の下に流量調整電磁弁２５が閉じられることで、蓄圧タンク２１への排気ガスの供給が停止される。流量調整電磁弁２５を閉じることに加えて又は代えて、ＥＣＵ３０の制御の下に排気遮断弁１６が開かれることにより、排気ガスは外部へ排出される。つまり、ＥＣＵ３０の制御の下に排気遮断弁１６が開かれることにより、流量調整電磁弁２５の開閉状態にかかわらず、排気ガスは、外部へ排出される。
【００３５】
蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６を介して排気タービン１１に噴き付けられる。特に、第１実施形態では、開口２７が排気マニホールド３中に（言い換えれば、排気タービン１１よりも上流側にある排気マニホールド３中に）設けられているため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６及び排気マニホールド３を介して排気タービン１１に噴き付けられる。
【００３６】
つまり、第１実施形態においては、排気ガスを蓄圧タンク２１へ蓄圧するためのエギゾーストマニホールド３における取り出し口と、補助圧縮エアーを排気タービン１１へ供給するためのエギゾーストマニホールド３における開口とが共通である。
【００３７】
このとき、流量調整電磁弁２５は、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。
【００３８】
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、排気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。
【００３９】
（１−２）動作原理
続いて、図２を参照して、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作原理について説明する。ここに、図２は、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作の流れを概念的に示すフローチャートである。
【００４０】
図２に示すように、初めに車両が減速しているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。例えば、アクセルが踏み込まれていない、ブレーキが踏み込まれている、又は燃料がエンジン１に供給されていない場合に、車両が減速していると判定されてもよい。或いは、前後加速度センサ等により、車両の前後加速度（言い換えれば、加減速度）を直接的に検出することで、車両が減速しているか否かが判定されてもよい。
【００４１】
ステップＳ１０１における判定の結果、車両が減速していないと判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、排気遮断弁１６が開かれる（ステップＳ１０５）。このため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、外部へ排出される。
【００４２】
他方、ステップＳ１０１における判定の結果、車両が減速していると判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、続いて、ＥＣＵ３０の制御の下に、排気遮断弁１６が閉じられ（ステップＳ１０２）、更に流量調整電磁弁２５が開けられる（ステップＳ１０３）。このため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、外部へ排出されることなく、開口２７に接続された配管２６を介して、蓄圧タンク２１へ蓄圧される（ステップＳ１０４）。
【００４３】
ここで、図３を参照して、車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れについて説明する。ここに、図３は、車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【００４４】
図３に示すように、車両が減速している時には、排気遮断弁１６が閉じられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストパイプ５を介して外部へ排出されない。そして、流量調整電磁弁２５が開けられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、開口２７に接続された配管２６を介して、蓄圧タンク２１へ蓄圧される。
【００４５】
再び図２において、続いて、車両が加速しているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。例えば、アクセルが踏み込まれている場合に、車両が加速していると判定されてもよい。或いは、前後加速度センサ等により、車両の前後加速度（言い換えれば、加減速度）を直接的に検出することで、車両が加速しているか否かが判定されてもよい。
【００４６】
ステップＳ１０６における判定の結果、車両が加速していないと判定された場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御の下に、流量調整電磁弁２５が開けられる（ステップＳ１０９）。
【００４７】
他方、ステップＳ１０６における判定の結果、車両が加速していると判定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、続いて、ＥＣＵ３０の制御の下に、排気遮断弁１６が開けられ、更に流量調整電磁弁２５が開けられる（ステップＳ１０７）。このため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、開口２７に接続された配管２６を介して、絵ギゾーストマニホールド３へ供給される。その結果、補助圧縮エアーが排気タービン１１に噴き付けられる。つまり、排気タービン１１へのエアーアシストが行われる（ステップＳ１０８）。
【００４８】
ここで、図４を参照して、車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れについて説明する。ここに、図４は、車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【００４９】
図４に示すように、車両が加速している時には、排気遮断弁１６が開けられているため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストマニホールド３を介して、排気タービン１１に噴き付けられる。更に、流量調整電磁弁２５が開けられているため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６、開口２７及びエギゾーストマニホールド３を介して排気タービン１１に噴き付けられる。
【００５０】
排気タービン１１に噴き付けられた排気ガス及び補助圧縮エアーは、エギゾーストパイプ５を介して外部へ排出される。
【００５１】
以上説明したように、第１実施形態によれば、補助圧縮エアーが排気タービン１１の上流側に設けられる開口２７を介して排気タービン１１に供給される。言い換えれば、補助圧縮エアーを噴き出すためのノズルが排気タービン１１に直接向けられておらず、排気タービン１１の上流側に向けられている。このため、補助圧縮エアーが排気タービン１１に直接噴き付けられることがなくなる。従って、高圧の補助圧縮エアーが噴き付けられることによる排気タービンの変形等が生じ得る不都合を好適に防ぐことができる。言い換えれば、補助圧縮エアーを排気タービン１１に好適に供給することができる。
【００５２】
加えて、補助圧縮エアーが排気タービン１１の上流側のエギゾーストマニホールド３に供給されるため、エギゾーストマニホールド３中に付着するスス等の汚れを、エギゾーストマニホールド３中の補助圧縮エアーの流れにより除去することができる。つまり、エギゾーストマニホールド３のクリーン化をも図ることができる。
【００５３】
更に、エンジン１のシリンダ２より排出される排気ガスを補助圧縮エアーとして蓄圧タンク２１に蓄圧することができるため、蓄圧タンク２１に補助圧縮エアーを蓄圧するためのポンプ等を別途設ける必要がなくなる。これにより、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００５４】
加えて、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、単一の（つまり、共通の）開口２７としてエギゾーストマニホールド３中に設けられている。更に、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、共通の開口２７であることに起因して、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ供給するための配管と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための配管とを、単一の（つまり、共通の）配管２６とすることができる。つまり、配管２６及び開口２７の共通化を図ることができ、その結果、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００５５】
尚、上述の実施形態では、開口２７をエギゾーストマニホールド３に設ける例について説明を進めた。しかしながら、開口２７は、エギゾーストポート（図３及び図４参照）に設けられてもよい。言い換えれば、開口２７は、排気タービン１１よりも上流側であれば、エギゾーストマニホールド３及びエギゾーストポートのいずれの部分に設けられてもよい。この場合、補助圧縮エアーが排気タービン１１に直接噴き付けられないことが好ましい。
【００５６】
更に、上述の実施形態では、流量調整電磁弁２５を用いて説明を進めたが、必ずしも電磁弁である必要はなく、補助圧縮エアーや排気ガス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、配管２６を流れる補助圧縮エアーや排気ガス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。
【００５７】
（２）第２実施形態
続いて、図５から図７を参照して、本発明の内燃機関用過給システムに係る第２実施形態について説明する。尚、上述した第１実施形態に係る内燃機関用過給システムと同一の構成については、同一の参照符号を付して、その詳細な説明については省略する。
【００５８】
（２−１）基本構成
初めに、図５を参照して、第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの基本構成について説明する。ここに、図５は、第２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。
【００５９】
図５に示すように、第２実施形態に係る内燃機関用過給システムは、第１実施形態に係る内燃機関用過給システムと同様に、例えば、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、排気遮断弁１６、蓄圧タンク２１、配管２６、開口２７及びＥＣＵ（Electric Control Unit）３０等を含んで構成される。
【００６０】
第２実施形態に係る内燃機関用過給システムでは特に、配管２６の一部が第１配管部分２６ａと、第２配管部分２６ｂとに分岐している。
【００６１】
より具体的には、第１配管部分２６ａには、流量調整電磁弁２５ａと、逆止弁２２ａとが設けられている。逆止弁２２ａは、蓄圧タンク２１側からエギゾーストマニホールド３側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れを阻止する。他方で、逆止弁２２ａは、エギゾーストマニホールド３側から蓄圧タンク２１側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れは阻止しない。つまり、逆止弁２２ａが設けられた第１配管部分２６ａは、排気ガスを蓄圧タンク２１へ蓄圧するための配管として用いられる。そして、第１配管部分２６ａを流れる排気ガスの流量は、流量調整電磁弁２５ａにより調整される
同様に、第２配管部分２６ｂには、流量調整電磁弁２５ｂと、逆止弁２２ｂとが設けられている。逆止弁２２ｂは、エギゾーストマニホールド３側から蓄圧タンク２１側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れを阻止する。他方で、逆止弁２２ａは、蓄圧タンク２１側からエギゾーストマニホールド３側への排気ガスないしは補助圧縮エアーの流れは阻止しない。つまり、逆止弁２２ｂが設けられた第２配管部分２６ｂは、補助圧縮エアーを蓄圧タンク２１からエギゾーストマニホールド３へ供給するための配管として用いられる。そして、第２配管部分２６ｂを流れる補助圧縮エアーの流量は、流量調整電磁弁２５ｂにより調整される。
【００６２】
尚、逆止弁２２ａ及び２２ｂは、必ずしも設けなくともよい。この場合、流量調整電磁弁２５として、パイロット式の電磁弁を用いるように構成してもよい。
【００６３】
（２−２）動作原理
続いて、図６及び図７を参照して、第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作原理について説明する。ここに、図６は、車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図であり、図７は、車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【００６４】
図６に示すように、車両が減速している時には、排気遮断弁１６が閉じられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストパイプ５を介して外部へ排出されない。そして、流量調整電磁弁２５ａが開けられるため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、開口２７に接続された配管２６（より具体的には、第１配管部分２６ａ）を介して、蓄圧タンク２１へ蓄圧される。
【００６５】
このとき、流量調整電磁弁２５ｂは、閉じられていてもよいし或いは開かれていてもよい。但し、逆止弁２２ｂが設けられない構成を採用する場合には、流量調整電磁弁２５ｂが閉じられることが好ましい。
【００６６】
他方、図７に示すように、車両が加速している時には、排気遮断弁１６が開けられているため、エンジン１のシリンダ２から排出される排気ガスは、エギゾーストマニホールド３を介して、排気タービン１１に噴き付けられる。更に、流量調整電磁弁２５ｂが開けられているため、蓄圧タンク２１に蓄圧された補助圧縮エアーは、配管２６（より具体的には、第２配管部分２６ｂ）、開口２７及びエギゾーストマニホールド３を介して排気タービン１１に噴き付けられる。
【００６７】
このとき、流量調整電磁弁２５ａは、閉じられていてもよいし或いは開かれていてもよい。但し、逆止弁２２ａが設けられない構成を採用する場合には、流量調整電磁弁２５ａが閉じられることが好ましい。
【００６８】
これにより、上述した第１実施形態に係る実施形態と同様に、補助圧縮エアーが排気タービン１１に直接噴き付けられることがなくなる。従って、高圧の補助圧縮エアーが噴き付けられることによる排気タービンの変形等が生じ得る不都合を好適に防ぐことができる。言い換えれば、補助圧縮エアーを排気タービン１１に好適に供給することができる。
【００６９】
加えて、エギゾーストマニホールド３中に付着するスス等の汚れを、エギゾーストマニホールド３中の補助圧縮エアーの流れにより除去することができる。つまり、エギゾーストマニホールド３のクリーン化をも図ることができる。
【００７０】
更に、エンジン１のシリンダ２より排出される排気ガスを補助圧縮エアーとして蓄圧タンク２１に蓄圧することができるため、蓄圧タンク２１に補助圧縮エアーを蓄圧するためのポンプ等を別途設ける必要がなくなる。これにより、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００７１】
加えて、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、単一の（つまり、共通の）開口２７としてエギゾーストマニホールド３中に設けられている。更に、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ取り出すための開口と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための開口とが、共通の開口２７であることに起因して、排気ガスをエギゾーストマニホールド３から蓄圧タンク２１へ供給するための配管と、蓄圧タンク２１に蓄圧される補助圧縮エアーをエギゾーストマニホールド３に供給するための配管とにおいて、それらの一部を単一の（つまり、共通の）配管とすることができる。つまり、配管２６及び開口２７の共通化を図ることができ、その結果、内燃機関用過給システムの構成の簡略化をも図ることができる。
【００７２】
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】
【００７３】
【図１】本発明の内燃機関用過給システムに係る第１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】第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの動作の流れを概念的に示すフローチャートである。
【図３】車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【図４】車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第１実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【図５】本発明の内燃機関用過給システムに係る第２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６】車両減速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【図７】車両加速時における排気ガス及び補助圧縮エアーの流れを概念的に示す第２実施形態に係る内燃機関用過給システムの断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
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
５ エギゾーストパイプ
１１ 排気タービン
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
１６ 排気遮断弁
２１ 蓄圧タンク
２５ 流量調整電磁弁
２６ 配管
２７ 開口
３０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出管に排気ガスを排出する内燃機関と、
前記排出管から排出される前記排気ガスが噴き付けられる排気タービンを備える過給器と、
前記排気タービンに供給される補助空気が蓄圧される蓄圧タンクと
を備え、
前記排出管の前記排気タービンよりも上流側に、(i)前記内燃機関より排出される前記排気ガスを前記補助空気として前記蓄圧タンクに蓄圧するように、前記排気ガスを前記排出管から取り出し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記排出管を介して前記排気タービンに供給するための開口が設けられることを特徴とする内燃機関用過給システム。
【請求項２】
前記開口と前記蓄圧タンクとを接続すると共に、(i)前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給するための配管を更に備え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】
前記配管は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項４】
前記配管の少なくとも一部は、前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給する第１配管部分と、前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給する第２配管部分とに分岐されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項５】
前記第１配管部分及び前記第２配管部分の夫々は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項６】
前記第１配管部分は、前記蓄圧タンクから前記開口の側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第１逆止弁を備え、
前記第２配管部分は、前記開口から前記蓄圧タンクの側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第２逆止弁を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項７】
前記排出管の前記排気タービンよりも下流側に、前記排気ガスの排出を遮断する遮断弁を更に備えることを特徴とする請求項１から６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】
排出管に排気ガスを排出する内燃機関と、
前記排出管から排出される前記排気ガスが噴き付けられる排気タービンを備える過給器と、
前記排気タービンに供給される補助空気が蓄圧される蓄圧タンクと
を備え、
前記排出管の前記排気タービンよりも上流側に、(i)前記内燃機関より排出される前記排気ガスを前記補助空気として前記蓄圧タンクに蓄圧するように、前記排気ガスを前記排出管から取り出し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記排出管を介して前記排気タービンに供給するための開口が設けられることを特徴とする内燃機関用過給システム。
【請求項２】
前記開口と前記蓄圧タンクとを接続すると共に、(i)前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給し、且つ(ii)前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給するための配管を更に備え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】
前記配管は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項４】
前記配管の少なくとも一部は、前記開口から取り出される前記排気ガスを前記蓄圧タンクに供給する第１配管部分と、前記蓄圧タンクに蓄圧される前記補助空気を、前記開口を介して前記排気タービンに供給する第２配管部分とに分岐されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項５】
前記第１配管部分及び前記第２配管部分の夫々は、前記排気ガス及び前記補助空気の流量を調整する調整弁を備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項６】
前記第１配管部分は、前記蓄圧タンクから前記開口の側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第１逆止弁を備え、
前記第２配管部分は、前記開口から前記蓄圧タンクの側へ向かう方向への前記排気ガス及び前記補助空気の流出を阻止する第２逆止弁を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関用過給システム。
【請求項７】
前記排出管の前記排気タービンよりも下流側に、前記排気ガスの排出を遮断する遮断弁を更に備えることを特徴とする請求項１から６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４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２２７６（Ｐ２００８−２２７６Ａ）
【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２００６−１６９８２９（Ｐ２００６−１６９８２９）
【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）】
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