内燃機関
【課題】車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧する。
【解決手段】内燃機関１は、過給機１３を備える。過給機１３のタービン１３ｔの回転を促進するために使用されるガスを畜圧する畜圧タンクを備える。過給機１３を含む車両に備えられ、且つ畜圧タンクとは別の用途で使用される構造物の内部空間が、畜圧タンクとして使用される。構造物は、エンジン本体３０とトランスミッション６０との間に配置されたクラッチ部４０のクラッチハウジングである。
【解決手段】内燃機関１は、過給機１３を備える。過給機１３のタービン１３ｔの回転を促進するために使用されるガスを畜圧する畜圧タンクを備える。過給機１３を含む車両に備えられ、且つ畜圧タンクとは別の用途で使用される構造物の内部空間が、畜圧タンクとして使用される。構造物は、エンジン本体３０とトランスミッション６０との間に配置されたクラッチ部４０のクラッチハウジングである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における過給機の応答性を良くするために使用するガスの畜圧スペースに関する。
【背景技術】
【０００２】
加速要求時などに過給機の応答性を良くするために、畜圧タンクに畜圧されたガスをタービンの回転促進に使用する内燃機関が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、フューエルカット時などにエンジン本体から排出されるガスを畜圧タンクに畜圧し、加速要求時などに畜圧したガスを放出してタービンの回転を促進する過給機付き内燃機関を開示する。
【特許文献１】特開２００８−２２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置では、専用の畜圧タンクを車両に別途搭載する必要があるが、車両には畜圧タンクを搭載するスペースを確保するのが難しい。
【０００５】
したがって本発明の目的は、車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関は、過給機と、過給機のタービンの回転を促進するために使用されるガスを畜圧する畜圧タンクとを備え、過給機を含む車両に備えられ、且つ畜圧タンクとは別の用途で使用される構造物の内部空間が、畜圧タンクとして使用される。
【０００７】
これにより、車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧する畜圧タンクを搭載することが可能になる。畜圧タンクとして使用する構造物としては、クラッチハウジング、燃料タンク、及びスペアタイヤの空気室などが考えられる。
【０００８】
好ましくは、構造物は、エンジン本体とトランスミッションとの間に配置されたクラッチハウジングである。
【０００９】
クラッチディスクなどクラッチに関連する部材を収納するクラッチハウジングの内部空間には、畜圧したガスを貯蔵するスペースが存在するため、かかるスペースを畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。
【００１０】
さらに好ましくは、クラッチハウジングは、加圧時に畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有する。
【００１１】
これにより、吸着材を設けない場合に比べて、クラッチハウジングに畜圧出来るガスの量を増やすことが可能になる。
【００１２】
さらに好ましくは、走行時に取り込まれた空気をクラッチハウジングに当てるエアダクトをさらに備える。
【００１３】
吸着材は温度が低い状態で吸着作用が高まる性質を有する。このため、内燃機関を含む車両の走行時に取り込まれた空気をクラッチハウジングに当てるエアダクトを設けて、走行風によりクラッチハウジングを冷却することにより、吸着材の吸着作用を高め、畜圧出来るガスの量をさらに増やすことが可能になる。
【００１４】
また、好ましくは、クラッチハウジングは、密閉された畜圧室を有し、畜圧室が畜圧タンクとして使用される。
【００１５】
これにより、ガスケットなどでクラッチハウジングとエンジン本体やトランスミッションとの間などを畜圧ガスの漏れ防止用に密閉する必要が無くなり、シールの簡素化が可能になる。畜圧室は、圧力によって形状が大きく変動しない固定ケースでもよいし、圧力によって形状が伸縮自在に変化する袋状のものであってもよい。但し、いずれの場合にも、クラッチディスクなどクラッチハウジングに設けられた動きのある部材との物理的な干渉が起きない位置に配置する必要がある。
【００１６】
また、好ましくは、構造物は、燃料タンクである。
【００１７】
燃料タンクの内部空間には、畜圧したガスを貯蔵するスペースが存在するため、かかるスペースを畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。但し、燃料タンクに貯蔵された燃料の量に応じて、畜圧したガスを貯蔵するスペースは変動する。
【００１８】
さらに好ましくは、燃料タンクは、内部に密閉され且つ収縮自在な畜圧室を有し、畜圧室が畜圧タンクとして使用される。
【００１９】
これにより、燃料タンクの内部空間が、ガスを畜圧するスペースと、燃料を貯蔵するスペースとが畜圧室で区切られるため、畜圧ガスと燃料とが混ざり合いを防止することが可能になる。
【００２０】
さらに好ましくは、畜圧室は、加圧時に畜圧室に畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有する。
【００２１】
これにより、吸着材を設けない場合に比べて、畜圧室に畜圧出来るガスの量を増やすことが可能になる。
【００２２】
また、好ましくは、燃料を給油するために使用される給油口が開けられる前に、燃料タンクに畜圧されたガスは、放出される。
【００２３】
これにより、給油時に、燃料タンクに畜圧されたガスの圧力を下げることで、給油を行いやすい状態にすることが可能になる。
【００２４】
また、好ましくは、燃料タンクに畜圧されたガスの圧力に応じて、燃料タンクから燃料を汲み上げるポンプの駆動量が調整される。
【００２５】
燃料タンクに畜圧されたガスの圧力は、燃料を圧送する力の一部として使用することが出来る。このため、畜圧されたガスの圧力に応じて、燃料を汲み上げるポンプの駆動量を軽減することが可能になる。
【００２６】
また、好ましくは、構造物は、スペアタイヤであり、スペアタイヤの空気室が畜圧タンクとして使用される。
【００２７】
スペアタイヤの空気室の内部空間には、畜圧したガスを貯蔵するスペースが存在するため、かかるスペースを畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。
【００２８】
さらに好ましくは、内燃機関を含む車両の走行に使用されるタイヤの空気圧に基づいて、畜圧タンクに畜圧されたガスの放出が制限される。
【００２９】
車両の走行に使用されるタイヤがパンクなどでスペアタイヤとの交換が必要になった場合には、スペアタイヤの空気室に畜圧されたガスの放出を禁止し、スペアタイヤを走行に使用するタイヤとして使用可能な状態を維持する。また、パンク時には、過給機の応答性を良くすることが、却ってタイヤや車両を傷める可能性があるため、畜圧されたガスの放出を禁止して、かかる問題の発生を抑える。
【００３０】
また、好ましくは、スペアタイヤは中子式のランフラットタイヤであり、スペアタイヤの中子と、ホイールとの間に、加圧時に畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材が設けられる。
【００３１】
これにより、吸着材を設けない場合に比べて、スペアタイヤの空気室に畜圧出来るガスの量を増やすことが可能になる。また、スペアタイヤの空気室を畜圧タンクとして使用する場合、空気室に畜圧されたガスがタービンの回転促進に使用された直後など、十分に空気室に畜圧されたガスが貯蔵されていない状態が起こり得る。このようにスペアタイヤの空気室に十分にガスが畜圧されていない状況下で、走行に使用しているタイヤがパンクし、スペアタイヤを走行用のタイヤとして使用する必要性に迫られた場合であっても、スペアタイヤが吸着材を保持する中子を使ったランフラットタイヤとして機能するため、パンクしたタイヤに代えて走行に使用することができる。
【００３２】
また、好ましくは、スペアタイヤを下面と側面で支える収納ケースと、スペアタイヤの上面をカバーする収納フタは、スペアタイヤの外形に沿った形状を有する。
【００３３】
これにより、収納ケースや、収納フタの形状が、スペアタイヤの外形に沿っていない形態に比べて、スペアタイヤがガスの畜圧により膨張する余地を少なくすることで、膨張を抑制し、耐圧性を高めることが可能になる。
【００３４】
また、好ましくは、スペアタイヤに畜圧されるガスの通路と、スペアタイヤの空気室との接続部分には、結合時に開弁し着脱時に閉弁する継手が用いられる。
【００３５】
このため、スペアタイヤを畜圧されたガスの通路から脱着した場合には、畜圧ガス穴にある継手が閉弁し、スペアタイヤからの空気漏れを防ぐことが可能になる。従って、脱着後、スペアタイヤを直ちに走行に使用することも可能になる。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように本発明によれば、車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の第１実施形態について、図を用いて説明する。内燃機関１は、制御部５、過給機１３、ディーゼルエンジン本体３０、クラッチ部４０、トランスミッション６０、燃料タンク６５、コンプレッサ入口側吸気通路７１、コンプレッサ出口側吸気通路７２、吸気マニホールド７３、排気マニホールド７４、タービン入口側排気通路７５、及びタービン出口側排気通路７６を備える。
【００３８】
制御部５は、ＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、及び各種データを格納するＲＡＭ等を有し、各種センサからの信号が入力され、また、畜圧ガスバルブ３８等に制御信号を出力して内燃機関１を含む車両の各部を制御する。
【００３９】
内燃機関１の運転中、ディーゼルエンジン本体３０の各シリンダーの燃焼室には、コンプレッサ入口側吸気通路７１、コンプレッサ出口側吸気通路７２、及び吸気マニホールド７３を介して、空気が吸入される。燃料タンク６５から高圧サプライポンプ３３によって汲み上げられ、コモンレール３４を介してインジェクタ３１ａから燃焼室に噴射された燃料は、吸入された空気と共に混合気を形成する。混合気の燃焼による爆発力に応じたピストンの往復運動により、クランクシャフト４２が回転する（図２参照）。
【００４０】
クランクシャフト４２の回転力は、クラッチ部４０のクラッチハウジング４１の内部空間に設けられたフライホイール４３、クラッチディスク４４、及びリリースフォーク４６を介して、トランスミッション６０のミッションインプットシャフト４５に伝達される。第１実施形態では、クラッチハウジング４１は、クラッチに関連する部品の収納の他、燃焼室から排出されたガスの畜圧タンクとしても使用される。
【００４１】
燃焼により発生した排気ガスは、排気マニホールド７４、タービン入口側排気通路７５、及びタービン出口側排気通路７６を介して排出される。但し、排気ガスの一部は、ＥＧＲ通路７７を介して吸気側に帰還する。また、フューエルカット時において燃焼室から排出されるガス（空気）の一部は、畜圧ガス通路３７を介して畜圧タンクとして使用されるクラッチハウジング４１の内部空間に畜圧される。
【００４２】
過給機１３は、タービン１３ｔ、及びコンプレッサ１３ｃを有する。タービン１３ｔの入口側は、排気マニホールド７４に連通するタービン入口側排気通路７５と接続される。タービン１３ｔの出口側は、排気ガス浄化プリ触媒８１、ＤＰＦ（Diesel ParticulateFilter）８２、及び排気ガス浄化メイン触媒８３に連通するタービン出口側排気通路７６と接続される。排気燃料添加インジェクタ３１ｂから排気マニホールド７４に噴射される燃料は、排気ガス浄化プリ触媒８１におけるＮＯｘの還元や、ＤＰＦ８２で捕集されたＰＭを燃焼させるために使用される。
【００４３】
コンプレッサ１３ｃの入口側は、コンプレッサ入口側吸気通路７１と接続される。コンプレッサ入口側吸気通路７１には、エアクリーナ１１、エアクリーナを流れた空気量を検出するエアフローメータ（不図示）が設けられる。コンプレッサ１３ｃの出口側は、吸気マニホールド７３に連通するコンプレッサ出口側吸気通路７２と接続される。コンプレッサ出口側吸気通路７２には、インタークーラ２３、及びスロットルバルブ２５が設けられる。
【００４４】
排気マニホールド７４と、コンプレッサ出口側吸気通路７２のスロットルバルブ２５と吸気マニホールド７３との間と連通し、ディーゼルエンジン本体３０から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するＥＧＲ通路７７が設けられる。ＥＧＲ通路７７には、帰還排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ７８が設けられる。
【００４５】
排気マニホールド７４には、排気遮断バルブ３６が設けられる。また、排気マニホールド７４とクラッチハウジング４１の畜圧ガス穴５２とを連通する畜圧ガス通路３７が設けられる。排気遮断バルブ３６は、フューエルカット時で且つクラッチハウジング４１に畜圧されたガスの圧力が低い場合に、燃料室から排出されるガスの一部が畜圧ガス通路３７を介してクラッチハウジング４１に畜圧されるように開度を小さくし、その他の場合には開度を大きくする。畜圧ガス通路３７には畜圧ガスバルブ３８、及び圧力センサ３９が設けられる。畜圧ガスバルブ３８は、燃焼室から排出されるガスをクラッチハウジング４１に畜圧する場合、及びクラッチハウジング４１に畜圧されたガスを放出する場合に、開度を大きくし、その他の場合に開度を小さくする。圧力センサ３９は、畜圧したガスの圧力を検出する。
【００４６】
クラッチハウジング４１へのガスの畜圧は、圧力センサ３９によって検出されるクラッチハウジング４１に畜圧されたガスの圧力に応じて行われる。すなわち、クラッチハウジング４１に畜圧されたガスの圧力が高い場合には、フューエルカットが行われる時であっても、排気遮断バルブ３６や畜圧ガスバルブ３８は閉弁状態にされ、クラッチハウジング４１へのガスの畜圧は行われない。
【００４７】
クラッチハウジング４１に畜圧されたガスは、加速要求時などに放出される。放出されたガスは、畜圧ガス通路３７、排気マニホールド７４、及びタービン入口側排気通路７５を介して、タービン１３ｔに到達し、タービン１３ｔの回転を促進する。タービン１３ｔの回転は、通常、ディーゼルエンジン本体３０の燃焼室から排出される排気ガスによって行われるが、排気流量が少ない場合には、排気ガスの排出エネルギーだけではタービン１３ｔを早期に高速回転状態にすることが出来ない。このため、第１実施形態では、クラッチハウジング４１に畜圧されたガスの放出エネルギーをタービン１３ｔの回転エネルギーに変えることで、排気ガスの排出エネルギーの不足分を補い、過給機１３の応答性を良くする。
【００４８】
クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして使用するため、クラッチハウジング４１の側面の、畜圧ガス通路３７と連通する部分には畜圧ガス穴５２が設けられる。また、クラッチハウジング４１のディーゼルエンジン本体３０やトランスミッションとの接続部分４７には、畜圧されたガスの漏れを防ぐガスケットが設けられる。また、かかる接続部分４７であって、クランクシャフト４２、ミッションインプットシャフト４５の軸周り部分４８には、クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして使用しない形態に比べて、耐圧性を高めたオイルシールが施される。シール幅やシール面圧を調整することにより、オイルシールの耐圧性を高めることが出来る。また、クラッチハウジング４１の内部から外部へ突出するリリースフォーク４６とクラッチハウジング４１との間には、畜圧されたガスの漏れを防ぐゴムブーツ４９が設けられる。
【００４９】
クラッチディスク４４などクラッチに関連する部材を収納するクラッチハウジング４１の内部空間には、畜圧されたガスを貯蔵するスペースが存在する。かかるスペースについて、畜圧されたガスの漏れを防ぐシールを施すことにより、クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。クラッチハウジング４１は、マニュアルトランスミッション車には通常備えられているものであ。このため、第１実施形態では、畜圧タンクを搭載するために車両内に別途構造物を設けることなく、車両に通常備えられた構造物（クラッチハウジング）の内部空間を使って、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧するスペース（畜圧タンク）を確保することが可能になる。
【００５０】
なお、クラッチハウジング４１の内部空間に畜圧出来るガスの量を増やすため、クラッチハウジング４１の畜圧されたガスが貯蔵される空間に、加圧時にガスを吸着し減圧時に吸着したガスを放出する活性炭などの吸着材５０、及び吸着材５０を保持し且つ吸着材５０の飛散を防止し且つ通気性を有する吸着材ケース５１を設けるのが望ましい。また、吸着材５０は温度が低い状態で吸着作用が高まる性質を有するため、内燃機関１を含む車両の走行時に取り込まれた空気をクラッチハウジング４１の側面に当てるエアダクト５５を設けて、走行風によりクラッチハウジング４１を冷却するのが望ましい。
【００５１】
また、クラッチハウジング４１の内部空間に、畜圧ガス通路３７と接続される部分以外が密閉された畜圧室５３を設け、畜圧室５３に畜圧されたガスを貯蔵する形態であってもよい（図３参照）。この場合、ガスケットなどでクラッチハウジング４１を畜圧ガスの漏れ防止用に密閉する必要は無く、シールの簡素化が可能になる。畜圧室５３は、圧力によって形状が大きく変動しない固定ケースでもよいし、圧力によって形状が伸縮自在に変化する袋状のものであってもよい。但し、いずれの場合にも、クラッチディスク４４などクラッチハウジング４１に設けられた動きのある部材との物理的な干渉が起きない位置に配置する必要がある。
【００５２】
次に、図４を参照して、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして使用する形態を説明したが、第２実施形態では、燃料タンク６５を畜圧タンクとして使用する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
第２実施形態では、燃料タンク６５に畜圧ガス通路３７が連結され、燃料タンク６５の畜圧ガス通路３７と連通する部分には畜圧ガス穴５２が設けられる。燃料タンク６５へのガスの畜圧は、圧力センサ３９によって検出される燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力に応じて行われる。すなわち、燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力が高い場合には、フューエルカットが行われる時であっても、排気遮断バルブ３６や畜圧ガスバルブ３８は閉弁状態にされ、燃料タンク６５へのガスの畜圧は行われない。例えば、燃料タンク６５に貯蔵された燃料が多い場合には、少量のガスを畜圧することで燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力が高くなるため、畜圧出来るガスの量は少なくなる。
【００５４】
また、燃料タンク６５に燃料を供給するためのフューエルリッド（不図示）を開ける指示に対応して、燃料タンク６５に畜圧されたガスが放出される。具体的には、運転者などがフューエルリッドオープナーを使ってフューエルリッドを開ける指示（フューエルリッドのロック状態を解除する指示）を検出するロック解除センサ６６が設けられ、かかる指示を検出した場合には、制御部５は、畜圧ガスバルブ３８を開弁する。これにより、手動で給油口のキャップが開けられるまでに、燃料タンク６５に畜圧されたガスが放出され、燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力が下がり、燃料タンク６５への給油が行いやすい状態にされる。但し、ロック解除センサ６６に代えて、内燃機関１の運転を停止する指示やドアロックを解除する指示に応じて、畜圧されたガスを放出する形態であってもよい。
【００５５】
これにより、燃料タンク６５を畜圧タンクとして活用することが可能になる。従って、第２実施形態では、畜圧タンクを搭載するために車両内に別途構造物を設けることなく、車両に通常備えられた構造物（燃料タンク）の内部空間を使って、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧するスペース（畜圧タンク）を確保することが可能になる。
【００５６】
なお、第２実施形態では、燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力を、燃料を圧送する力の一部として使用することが出来る。この場合、畜圧されたガスの圧力に応じて、高圧サプライポンプ３３の駆動量を軽減することが可能になる。
【００５７】
また、燃料タンク６５の内部空間に、畜圧ガス通路３７と接続される部分以外が密閉された畜圧室５３を設け、畜圧室５３に畜圧されたガスを貯蔵する形態であってもよい（図５参照）。畜圧室５３は、圧力によって形状が伸縮自在に変化する袋状のものが使用される。この場合、燃料タンク６５の内部空間が、畜圧されたガスを貯蔵するスペースと、燃料を貯蔵するスペースとが畜圧室５３で区切られるため、畜圧ガスと燃料との混ざり合いを防止することが可能になる。
【００５８】
また、畜圧室５３を設けた場合には、燃料タンク６５に畜圧出来るガスの量を増やすため、畜圧室５３の畜圧されたガスが貯蔵される空間に、加圧時にガスを吸着し減圧時に吸着したガスを放出する活性炭などの吸着材５０、及び吸着材５０を保持し且つ吸着材５０の飛散を防止し且つ通気性を有する吸着材ケース５１を設けることが可能になる。
【００５９】
次に、図６を参照して第３実施形態について説明する。第１実施形態では、クラッチハウジング４１が畜圧タンクとして使用され、第２実施形態では、燃料タンク６５が畜圧タンクとして使用される形態を説明したが、第３実施形態では、スペアタイヤ９０のタイヤ９１とホイール９２のリムとの間に形成された空気室が畜圧タンクとして使用される。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６０】
第３実施形態では、スペアタイヤ９０の空気室に畜圧ガス通路３７が連結され、スペアタイヤ９０の畜圧ガス通路３７と連通する部分には畜圧ガス穴５２が設けられる。畜圧ガス穴５２における畜圧ガス通路３７とスペアタイヤ９０の空気室との接続部分には、ワンタッチで着脱可能であり、且つ着脱時にスペアタイヤ９０からの空気漏れが殆ど生じない特徴を備えた密閉式の継手（不図示）が用いられる。この継手によって、畜圧ガス通路３７とスペアタイヤ９０とは、結合時には開弁し着脱時には閉弁する状態で、雌雄結合される。このため、スペアタイヤ９０を畜圧ガス通路３７から脱着した場合には、畜圧ガス穴５２にある継手が閉弁し、スペアタイヤ９０からの空気漏れを防ぐことが可能になる。従って、脱着後、スペアタイヤ９０を直ちに走行に使用することも可能になる。スペアタイヤ９０の空気室へのガスの畜圧は、圧力センサ３９によって検出されるスペアタイヤ９０の空気室に畜圧されたガスの圧力に応じて行われる。すなわち、スペアタイヤ９０の空気室に畜圧されたガスの圧力が高い場合には、フューエルカットが行われる時であっても、排気遮断バルブ３６や畜圧ガスバルブ３８は閉弁状態にされ、スペアタイヤ９０の空気室へのガスの畜圧は行われない。
【００６１】
これにより、スペアタイヤ９０の空気室を畜圧タンクとして活用することが可能になる。従って、第３実施形態では、畜圧タンクを搭載するために車両内に別途構造物を設けることなく、車両に通常備えられた構造物（スペアタイヤの空気室）の内部空間を使って、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧するスペース（畜圧タンク）を確保することが可能になる。
【００６２】
また、第３実施形態では、走行に使用されているタイヤの空気圧を検出する空気圧センサ９３が設けられ、随時空気圧に関する情報が、制御部５に送信される。制御部５は、空気圧に基づいて、走行に使用されているタイヤの少なくとも１つの空気圧が低下しパンクした状態にあると判断すると、スペアタイヤ９０に畜圧されたガスの放出を禁止する。但し、畜圧は禁止しない。走行に使用されているタイヤのパンク時には、過給機１３の応答性を良くすることが、却ってタイヤや車両を傷める可能性があるためである。また、スペアタイヤ９０がパンクしたタイヤに代えて走行に使用されるため、スペアタイヤ９０の空気圧を出来るだけ多く確保するためである。
【００６３】
また、スペアタイヤ９０の空気室に畜圧出来るガスの量を増やすため、スペアタイヤ９０の空気室の畜圧されたガスが貯蔵される空間に、加圧時にガスを吸着し減圧時に吸着したガスを放出する活性炭などの吸着材５０、及び吸着材５０を保持し且つ吸着材５０の飛散を防止し且つ通気性を有する吸着材ケース５１を設けるのが望ましい。特に吸着材ケース５１が、ホイール９２のリムに装着され、中子の形状、及び強度を有する場合には、スペアタイヤ９０をランフラットタイヤとして機能することが可能になる。この場合、スペアタイヤ９０の空気室に十分にガスが畜圧されていない状態でも、パンクしたタイヤに代えて走行に使用することが可能になる。
【００６４】
また、スペアタイヤ９０を下面、及び側面で支える収納ケース９５、ネジ９７を使って上面をカバーする収納フタ９６の形状を、スペアタイヤ９０の外形に沿ったものにするのが望ましい。収納ケース９５や、収納フタ９６の形状が、スペアタイヤ９０の外形に沿っていない形態に比べて、スペアタイヤ９０がガスの畜圧により膨張する余地を少なくすることで、膨張を抑制し、耐圧性を高めることが可能になる。
【００６５】
なお、第１〜第３実施形態において、クラッチハウジング４１などの畜圧タンクに畜圧されるガスは、フューエルカット時にディーゼルエンジン本体３０から排出された空気であることが望ましいが、畜圧されたガスでタービン１３ｔの回転を促進する観点からは、畜圧タンクに畜圧されるガスは、通常運転時にディーゼルエンジン本体３０から排出された排気ガスであってもよい。
【００６６】
また、過給機付き内燃機関としてディーゼルエンジンを使ったものを使って説明したが、ガソリンエンジンなど他の過給機付き内燃機関であってもよい。
【００６７】
また、第２実施形態では、燃料タンク６５に貯蔵された燃料が多い場合には、畜圧出来るガスの量が制限される。また、第３実施形態では、スペアタイヤ９０をパンクしたタイヤの代わりに走行に使用する場合は、ガスを畜圧することが出来ない。このため、第２、第３実施形態では、常時ガスを畜圧出来る畜圧タンクを別途備えておくのが望ましい。
【００６８】
第１〜第３実施形態のいずれにおいても、畜圧出来るガスの量は多ければ多いほどよい。畜圧出来るガスの量が多ければ、加速要求時だけでなく、中低負荷運転時などにも畜圧したガスの放出により、タービン１３ｔの回転を促進して、過給圧を上げることが可能になる。過給圧が上がると、ＰＭの排出量が抑えられるほか、ＥＧＲ率を上げてＮＯｘの排出量を抑えることも可能になる。
【００６９】
また、クラッチハウジング４１などの畜圧タンクに畜圧されるガスは、ディーゼルエンジン本体３０から排出されたガスである形態を説明したが、別途ポンプなどを使って取り入れられた空気を畜圧タンクに畜圧する形態であってもよい。
【００７０】
また、畜圧タンクとして使用されるものは、クラッチハウジング４１、燃料タンク６５、及びスペアタイヤ９０に限られるものではなく、車両に備えられた他の構造物の内部空間であってもよい。例えば、サイドシル、フロントピラー、及びセンターピラーの内部空間が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態における内燃機関の構成図である。
【図２】畜圧室を設けない場合のクラッチハウジングの内部構造を示す模式図である。
【図３】畜圧室を設けた場合のクラッチハウジングの内部構造を示す模式図である。
【図４】燃料タンクに畜圧室を設けない場合の第２実施形態における内燃機関の構成図である。
【図５】燃料タンクに畜圧室を設けた場合の第２実施形態における内燃機関の構成図である。
【図６】第３実施形態における内燃機関の構成図である。
【図７】スペアタイヤのタイヤの断面構成図である。
【図８】スペアタイヤを収納ケースに収納した状態における断面構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 内燃機関
５ 制御部
１３ 過給機
１３ｃ コンプレッサ
１３ｔ タービン
３０ ディーゼルエンジン本体
３１ａ インジェクタ
３１ｂ 排気燃料添加インジェクタ
３３ 高圧サプライポンプ
３４ コモンレール
３６ 排気遮断バルブ
３７ 畜圧ガス通路
３８ 畜圧ガスバルブ
３９ 圧力センサ
４０ クラッチ部
４１ クラッチハウジング（畜圧タンク）
４２ エンジンクランクシャフト
４６ リリースフォーク
４７ クラッチハウジングのディーゼルエンジン本体やトランスミッションとの接続部分
４８ クランクシャフト、ミッションインプットシャフトの軸周り部分
４９ ゴムブーツ
５０ 吸着材
５１ 吸着材ケース
５２ 畜圧ガス穴
５３ 畜圧室
５５ エアダクト
６０ トランスミッション
６５ 燃料タンク（畜圧タンク）
６６ 給油口ロック解除センサ
７１ コンプレッサ入口側吸気通路
７２ コンプレッサ出口側吸気通路
７５ タービン入口側排気通路
７６ タービン出口側排気通路
９０ スペアタイヤ（畜圧タンク）
９１ タイヤ
９２ ホイール
９３ 空気圧センサ
９５ 収納ケース
９６ 収納フタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における過給機の応答性を良くするために使用するガスの畜圧スペースに関する。
【背景技術】
【０００２】
加速要求時などに過給機の応答性を良くするために、畜圧タンクに畜圧されたガスをタービンの回転促進に使用する内燃機関が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、フューエルカット時などにエンジン本体から排出されるガスを畜圧タンクに畜圧し、加速要求時などに畜圧したガスを放出してタービンの回転を促進する過給機付き内燃機関を開示する。
【特許文献１】特開２００８−２２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置では、専用の畜圧タンクを車両に別途搭載する必要があるが、車両には畜圧タンクを搭載するスペースを確保するのが難しい。
【０００５】
したがって本発明の目的は、車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関は、過給機と、過給機のタービンの回転を促進するために使用されるガスを畜圧する畜圧タンクとを備え、過給機を含む車両に備えられ、且つ畜圧タンクとは別の用途で使用される構造物の内部空間が、畜圧タンクとして使用される。
【０００７】
これにより、車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧する畜圧タンクを搭載することが可能になる。畜圧タンクとして使用する構造物としては、クラッチハウジング、燃料タンク、及びスペアタイヤの空気室などが考えられる。
【０００８】
好ましくは、構造物は、エンジン本体とトランスミッションとの間に配置されたクラッチハウジングである。
【０００９】
クラッチディスクなどクラッチに関連する部材を収納するクラッチハウジングの内部空間には、畜圧したガスを貯蔵するスペースが存在するため、かかるスペースを畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。
【００１０】
さらに好ましくは、クラッチハウジングは、加圧時に畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有する。
【００１１】
これにより、吸着材を設けない場合に比べて、クラッチハウジングに畜圧出来るガスの量を増やすことが可能になる。
【００１２】
さらに好ましくは、走行時に取り込まれた空気をクラッチハウジングに当てるエアダクトをさらに備える。
【００１３】
吸着材は温度が低い状態で吸着作用が高まる性質を有する。このため、内燃機関を含む車両の走行時に取り込まれた空気をクラッチハウジングに当てるエアダクトを設けて、走行風によりクラッチハウジングを冷却することにより、吸着材の吸着作用を高め、畜圧出来るガスの量をさらに増やすことが可能になる。
【００１４】
また、好ましくは、クラッチハウジングは、密閉された畜圧室を有し、畜圧室が畜圧タンクとして使用される。
【００１５】
これにより、ガスケットなどでクラッチハウジングとエンジン本体やトランスミッションとの間などを畜圧ガスの漏れ防止用に密閉する必要が無くなり、シールの簡素化が可能になる。畜圧室は、圧力によって形状が大きく変動しない固定ケースでもよいし、圧力によって形状が伸縮自在に変化する袋状のものであってもよい。但し、いずれの場合にも、クラッチディスクなどクラッチハウジングに設けられた動きのある部材との物理的な干渉が起きない位置に配置する必要がある。
【００１６】
また、好ましくは、構造物は、燃料タンクである。
【００１７】
燃料タンクの内部空間には、畜圧したガスを貯蔵するスペースが存在するため、かかるスペースを畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。但し、燃料タンクに貯蔵された燃料の量に応じて、畜圧したガスを貯蔵するスペースは変動する。
【００１８】
さらに好ましくは、燃料タンクは、内部に密閉され且つ収縮自在な畜圧室を有し、畜圧室が畜圧タンクとして使用される。
【００１９】
これにより、燃料タンクの内部空間が、ガスを畜圧するスペースと、燃料を貯蔵するスペースとが畜圧室で区切られるため、畜圧ガスと燃料とが混ざり合いを防止することが可能になる。
【００２０】
さらに好ましくは、畜圧室は、加圧時に畜圧室に畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有する。
【００２１】
これにより、吸着材を設けない場合に比べて、畜圧室に畜圧出来るガスの量を増やすことが可能になる。
【００２２】
また、好ましくは、燃料を給油するために使用される給油口が開けられる前に、燃料タンクに畜圧されたガスは、放出される。
【００２３】
これにより、給油時に、燃料タンクに畜圧されたガスの圧力を下げることで、給油を行いやすい状態にすることが可能になる。
【００２４】
また、好ましくは、燃料タンクに畜圧されたガスの圧力に応じて、燃料タンクから燃料を汲み上げるポンプの駆動量が調整される。
【００２５】
燃料タンクに畜圧されたガスの圧力は、燃料を圧送する力の一部として使用することが出来る。このため、畜圧されたガスの圧力に応じて、燃料を汲み上げるポンプの駆動量を軽減することが可能になる。
【００２６】
また、好ましくは、構造物は、スペアタイヤであり、スペアタイヤの空気室が畜圧タンクとして使用される。
【００２７】
スペアタイヤの空気室の内部空間には、畜圧したガスを貯蔵するスペースが存在するため、かかるスペースを畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。
【００２８】
さらに好ましくは、内燃機関を含む車両の走行に使用されるタイヤの空気圧に基づいて、畜圧タンクに畜圧されたガスの放出が制限される。
【００２９】
車両の走行に使用されるタイヤがパンクなどでスペアタイヤとの交換が必要になった場合には、スペアタイヤの空気室に畜圧されたガスの放出を禁止し、スペアタイヤを走行に使用するタイヤとして使用可能な状態を維持する。また、パンク時には、過給機の応答性を良くすることが、却ってタイヤや車両を傷める可能性があるため、畜圧されたガスの放出を禁止して、かかる問題の発生を抑える。
【００３０】
また、好ましくは、スペアタイヤは中子式のランフラットタイヤであり、スペアタイヤの中子と、ホイールとの間に、加圧時に畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材が設けられる。
【００３１】
これにより、吸着材を設けない場合に比べて、スペアタイヤの空気室に畜圧出来るガスの量を増やすことが可能になる。また、スペアタイヤの空気室を畜圧タンクとして使用する場合、空気室に畜圧されたガスがタービンの回転促進に使用された直後など、十分に空気室に畜圧されたガスが貯蔵されていない状態が起こり得る。このようにスペアタイヤの空気室に十分にガスが畜圧されていない状況下で、走行に使用しているタイヤがパンクし、スペアタイヤを走行用のタイヤとして使用する必要性に迫られた場合であっても、スペアタイヤが吸着材を保持する中子を使ったランフラットタイヤとして機能するため、パンクしたタイヤに代えて走行に使用することができる。
【００３２】
また、好ましくは、スペアタイヤを下面と側面で支える収納ケースと、スペアタイヤの上面をカバーする収納フタは、スペアタイヤの外形に沿った形状を有する。
【００３３】
これにより、収納ケースや、収納フタの形状が、スペアタイヤの外形に沿っていない形態に比べて、スペアタイヤがガスの畜圧により膨張する余地を少なくすることで、膨張を抑制し、耐圧性を高めることが可能になる。
【００３４】
また、好ましくは、スペアタイヤに畜圧されるガスの通路と、スペアタイヤの空気室との接続部分には、結合時に開弁し着脱時に閉弁する継手が用いられる。
【００３５】
このため、スペアタイヤを畜圧されたガスの通路から脱着した場合には、畜圧ガス穴にある継手が閉弁し、スペアタイヤからの空気漏れを防ぐことが可能になる。従って、脱着後、スペアタイヤを直ちに走行に使用することも可能になる。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように本発明によれば、車両内に別途構造物を設けることなく、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の第１実施形態について、図を用いて説明する。内燃機関１は、制御部５、過給機１３、ディーゼルエンジン本体３０、クラッチ部４０、トランスミッション６０、燃料タンク６５、コンプレッサ入口側吸気通路７１、コンプレッサ出口側吸気通路７２、吸気マニホールド７３、排気マニホールド７４、タービン入口側排気通路７５、及びタービン出口側排気通路７６を備える。
【００３８】
制御部５は、ＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、及び各種データを格納するＲＡＭ等を有し、各種センサからの信号が入力され、また、畜圧ガスバルブ３８等に制御信号を出力して内燃機関１を含む車両の各部を制御する。
【００３９】
内燃機関１の運転中、ディーゼルエンジン本体３０の各シリンダーの燃焼室には、コンプレッサ入口側吸気通路７１、コンプレッサ出口側吸気通路７２、及び吸気マニホールド７３を介して、空気が吸入される。燃料タンク６５から高圧サプライポンプ３３によって汲み上げられ、コモンレール３４を介してインジェクタ３１ａから燃焼室に噴射された燃料は、吸入された空気と共に混合気を形成する。混合気の燃焼による爆発力に応じたピストンの往復運動により、クランクシャフト４２が回転する（図２参照）。
【００４０】
クランクシャフト４２の回転力は、クラッチ部４０のクラッチハウジング４１の内部空間に設けられたフライホイール４３、クラッチディスク４４、及びリリースフォーク４６を介して、トランスミッション６０のミッションインプットシャフト４５に伝達される。第１実施形態では、クラッチハウジング４１は、クラッチに関連する部品の収納の他、燃焼室から排出されたガスの畜圧タンクとしても使用される。
【００４１】
燃焼により発生した排気ガスは、排気マニホールド７４、タービン入口側排気通路７５、及びタービン出口側排気通路７６を介して排出される。但し、排気ガスの一部は、ＥＧＲ通路７７を介して吸気側に帰還する。また、フューエルカット時において燃焼室から排出されるガス（空気）の一部は、畜圧ガス通路３７を介して畜圧タンクとして使用されるクラッチハウジング４１の内部空間に畜圧される。
【００４２】
過給機１３は、タービン１３ｔ、及びコンプレッサ１３ｃを有する。タービン１３ｔの入口側は、排気マニホールド７４に連通するタービン入口側排気通路７５と接続される。タービン１３ｔの出口側は、排気ガス浄化プリ触媒８１、ＤＰＦ（Diesel ParticulateFilter）８２、及び排気ガス浄化メイン触媒８３に連通するタービン出口側排気通路７６と接続される。排気燃料添加インジェクタ３１ｂから排気マニホールド７４に噴射される燃料は、排気ガス浄化プリ触媒８１におけるＮＯｘの還元や、ＤＰＦ８２で捕集されたＰＭを燃焼させるために使用される。
【００４３】
コンプレッサ１３ｃの入口側は、コンプレッサ入口側吸気通路７１と接続される。コンプレッサ入口側吸気通路７１には、エアクリーナ１１、エアクリーナを流れた空気量を検出するエアフローメータ（不図示）が設けられる。コンプレッサ１３ｃの出口側は、吸気マニホールド７３に連通するコンプレッサ出口側吸気通路７２と接続される。コンプレッサ出口側吸気通路７２には、インタークーラ２３、及びスロットルバルブ２５が設けられる。
【００４４】
排気マニホールド７４と、コンプレッサ出口側吸気通路７２のスロットルバルブ２５と吸気マニホールド７３との間と連通し、ディーゼルエンジン本体３０から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するＥＧＲ通路７７が設けられる。ＥＧＲ通路７７には、帰還排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ７８が設けられる。
【００４５】
排気マニホールド７４には、排気遮断バルブ３６が設けられる。また、排気マニホールド７４とクラッチハウジング４１の畜圧ガス穴５２とを連通する畜圧ガス通路３７が設けられる。排気遮断バルブ３６は、フューエルカット時で且つクラッチハウジング４１に畜圧されたガスの圧力が低い場合に、燃料室から排出されるガスの一部が畜圧ガス通路３７を介してクラッチハウジング４１に畜圧されるように開度を小さくし、その他の場合には開度を大きくする。畜圧ガス通路３７には畜圧ガスバルブ３８、及び圧力センサ３９が設けられる。畜圧ガスバルブ３８は、燃焼室から排出されるガスをクラッチハウジング４１に畜圧する場合、及びクラッチハウジング４１に畜圧されたガスを放出する場合に、開度を大きくし、その他の場合に開度を小さくする。圧力センサ３９は、畜圧したガスの圧力を検出する。
【００４６】
クラッチハウジング４１へのガスの畜圧は、圧力センサ３９によって検出されるクラッチハウジング４１に畜圧されたガスの圧力に応じて行われる。すなわち、クラッチハウジング４１に畜圧されたガスの圧力が高い場合には、フューエルカットが行われる時であっても、排気遮断バルブ３６や畜圧ガスバルブ３８は閉弁状態にされ、クラッチハウジング４１へのガスの畜圧は行われない。
【００４７】
クラッチハウジング４１に畜圧されたガスは、加速要求時などに放出される。放出されたガスは、畜圧ガス通路３７、排気マニホールド７４、及びタービン入口側排気通路７５を介して、タービン１３ｔに到達し、タービン１３ｔの回転を促進する。タービン１３ｔの回転は、通常、ディーゼルエンジン本体３０の燃焼室から排出される排気ガスによって行われるが、排気流量が少ない場合には、排気ガスの排出エネルギーだけではタービン１３ｔを早期に高速回転状態にすることが出来ない。このため、第１実施形態では、クラッチハウジング４１に畜圧されたガスの放出エネルギーをタービン１３ｔの回転エネルギーに変えることで、排気ガスの排出エネルギーの不足分を補い、過給機１３の応答性を良くする。
【００４８】
クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして使用するため、クラッチハウジング４１の側面の、畜圧ガス通路３７と連通する部分には畜圧ガス穴５２が設けられる。また、クラッチハウジング４１のディーゼルエンジン本体３０やトランスミッションとの接続部分４７には、畜圧されたガスの漏れを防ぐガスケットが設けられる。また、かかる接続部分４７であって、クランクシャフト４２、ミッションインプットシャフト４５の軸周り部分４８には、クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして使用しない形態に比べて、耐圧性を高めたオイルシールが施される。シール幅やシール面圧を調整することにより、オイルシールの耐圧性を高めることが出来る。また、クラッチハウジング４１の内部から外部へ突出するリリースフォーク４６とクラッチハウジング４１との間には、畜圧されたガスの漏れを防ぐゴムブーツ４９が設けられる。
【００４９】
クラッチディスク４４などクラッチに関連する部材を収納するクラッチハウジング４１の内部空間には、畜圧されたガスを貯蔵するスペースが存在する。かかるスペースについて、畜圧されたガスの漏れを防ぐシールを施すことにより、クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして有効活用することが可能になる。クラッチハウジング４１は、マニュアルトランスミッション車には通常備えられているものであ。このため、第１実施形態では、畜圧タンクを搭載するために車両内に別途構造物を設けることなく、車両に通常備えられた構造物（クラッチハウジング）の内部空間を使って、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧するスペース（畜圧タンク）を確保することが可能になる。
【００５０】
なお、クラッチハウジング４１の内部空間に畜圧出来るガスの量を増やすため、クラッチハウジング４１の畜圧されたガスが貯蔵される空間に、加圧時にガスを吸着し減圧時に吸着したガスを放出する活性炭などの吸着材５０、及び吸着材５０を保持し且つ吸着材５０の飛散を防止し且つ通気性を有する吸着材ケース５１を設けるのが望ましい。また、吸着材５０は温度が低い状態で吸着作用が高まる性質を有するため、内燃機関１を含む車両の走行時に取り込まれた空気をクラッチハウジング４１の側面に当てるエアダクト５５を設けて、走行風によりクラッチハウジング４１を冷却するのが望ましい。
【００５１】
また、クラッチハウジング４１の内部空間に、畜圧ガス通路３７と接続される部分以外が密閉された畜圧室５３を設け、畜圧室５３に畜圧されたガスを貯蔵する形態であってもよい（図３参照）。この場合、ガスケットなどでクラッチハウジング４１を畜圧ガスの漏れ防止用に密閉する必要は無く、シールの簡素化が可能になる。畜圧室５３は、圧力によって形状が大きく変動しない固定ケースでもよいし、圧力によって形状が伸縮自在に変化する袋状のものであってもよい。但し、いずれの場合にも、クラッチディスク４４などクラッチハウジング４１に設けられた動きのある部材との物理的な干渉が起きない位置に配置する必要がある。
【００５２】
次に、図４を参照して、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、クラッチハウジング４１を畜圧タンクとして使用する形態を説明したが、第２実施形態では、燃料タンク６５を畜圧タンクとして使用する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
第２実施形態では、燃料タンク６５に畜圧ガス通路３７が連結され、燃料タンク６５の畜圧ガス通路３７と連通する部分には畜圧ガス穴５２が設けられる。燃料タンク６５へのガスの畜圧は、圧力センサ３９によって検出される燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力に応じて行われる。すなわち、燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力が高い場合には、フューエルカットが行われる時であっても、排気遮断バルブ３６や畜圧ガスバルブ３８は閉弁状態にされ、燃料タンク６５へのガスの畜圧は行われない。例えば、燃料タンク６５に貯蔵された燃料が多い場合には、少量のガスを畜圧することで燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力が高くなるため、畜圧出来るガスの量は少なくなる。
【００５４】
また、燃料タンク６５に燃料を供給するためのフューエルリッド（不図示）を開ける指示に対応して、燃料タンク６５に畜圧されたガスが放出される。具体的には、運転者などがフューエルリッドオープナーを使ってフューエルリッドを開ける指示（フューエルリッドのロック状態を解除する指示）を検出するロック解除センサ６６が設けられ、かかる指示を検出した場合には、制御部５は、畜圧ガスバルブ３８を開弁する。これにより、手動で給油口のキャップが開けられるまでに、燃料タンク６５に畜圧されたガスが放出され、燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力が下がり、燃料タンク６５への給油が行いやすい状態にされる。但し、ロック解除センサ６６に代えて、内燃機関１の運転を停止する指示やドアロックを解除する指示に応じて、畜圧されたガスを放出する形態であってもよい。
【００５５】
これにより、燃料タンク６５を畜圧タンクとして活用することが可能になる。従って、第２実施形態では、畜圧タンクを搭載するために車両内に別途構造物を設けることなく、車両に通常備えられた構造物（燃料タンク）の内部空間を使って、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧するスペース（畜圧タンク）を確保することが可能になる。
【００５６】
なお、第２実施形態では、燃料タンク６５に畜圧されたガスの圧力を、燃料を圧送する力の一部として使用することが出来る。この場合、畜圧されたガスの圧力に応じて、高圧サプライポンプ３３の駆動量を軽減することが可能になる。
【００５７】
また、燃料タンク６５の内部空間に、畜圧ガス通路３７と接続される部分以外が密閉された畜圧室５３を設け、畜圧室５３に畜圧されたガスを貯蔵する形態であってもよい（図５参照）。畜圧室５３は、圧力によって形状が伸縮自在に変化する袋状のものが使用される。この場合、燃料タンク６５の内部空間が、畜圧されたガスを貯蔵するスペースと、燃料を貯蔵するスペースとが畜圧室５３で区切られるため、畜圧ガスと燃料との混ざり合いを防止することが可能になる。
【００５８】
また、畜圧室５３を設けた場合には、燃料タンク６５に畜圧出来るガスの量を増やすため、畜圧室５３の畜圧されたガスが貯蔵される空間に、加圧時にガスを吸着し減圧時に吸着したガスを放出する活性炭などの吸着材５０、及び吸着材５０を保持し且つ吸着材５０の飛散を防止し且つ通気性を有する吸着材ケース５１を設けることが可能になる。
【００５９】
次に、図６を参照して第３実施形態について説明する。第１実施形態では、クラッチハウジング４１が畜圧タンクとして使用され、第２実施形態では、燃料タンク６５が畜圧タンクとして使用される形態を説明したが、第３実施形態では、スペアタイヤ９０のタイヤ９１とホイール９２のリムとの間に形成された空気室が畜圧タンクとして使用される。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６０】
第３実施形態では、スペアタイヤ９０の空気室に畜圧ガス通路３７が連結され、スペアタイヤ９０の畜圧ガス通路３７と連通する部分には畜圧ガス穴５２が設けられる。畜圧ガス穴５２における畜圧ガス通路３７とスペアタイヤ９０の空気室との接続部分には、ワンタッチで着脱可能であり、且つ着脱時にスペアタイヤ９０からの空気漏れが殆ど生じない特徴を備えた密閉式の継手（不図示）が用いられる。この継手によって、畜圧ガス通路３７とスペアタイヤ９０とは、結合時には開弁し着脱時には閉弁する状態で、雌雄結合される。このため、スペアタイヤ９０を畜圧ガス通路３７から脱着した場合には、畜圧ガス穴５２にある継手が閉弁し、スペアタイヤ９０からの空気漏れを防ぐことが可能になる。従って、脱着後、スペアタイヤ９０を直ちに走行に使用することも可能になる。スペアタイヤ９０の空気室へのガスの畜圧は、圧力センサ３９によって検出されるスペアタイヤ９０の空気室に畜圧されたガスの圧力に応じて行われる。すなわち、スペアタイヤ９０の空気室に畜圧されたガスの圧力が高い場合には、フューエルカットが行われる時であっても、排気遮断バルブ３６や畜圧ガスバルブ３８は閉弁状態にされ、スペアタイヤ９０の空気室へのガスの畜圧は行われない。
【００６１】
これにより、スペアタイヤ９０の空気室を畜圧タンクとして活用することが可能になる。従って、第３実施形態では、畜圧タンクを搭載するために車両内に別途構造物を設けることなく、車両に通常備えられた構造物（スペアタイヤの空気室）の内部空間を使って、過給機のタービンの回転を促進するために使用するガスを畜圧するスペース（畜圧タンク）を確保することが可能になる。
【００６２】
また、第３実施形態では、走行に使用されているタイヤの空気圧を検出する空気圧センサ９３が設けられ、随時空気圧に関する情報が、制御部５に送信される。制御部５は、空気圧に基づいて、走行に使用されているタイヤの少なくとも１つの空気圧が低下しパンクした状態にあると判断すると、スペアタイヤ９０に畜圧されたガスの放出を禁止する。但し、畜圧は禁止しない。走行に使用されているタイヤのパンク時には、過給機１３の応答性を良くすることが、却ってタイヤや車両を傷める可能性があるためである。また、スペアタイヤ９０がパンクしたタイヤに代えて走行に使用されるため、スペアタイヤ９０の空気圧を出来るだけ多く確保するためである。
【００６３】
また、スペアタイヤ９０の空気室に畜圧出来るガスの量を増やすため、スペアタイヤ９０の空気室の畜圧されたガスが貯蔵される空間に、加圧時にガスを吸着し減圧時に吸着したガスを放出する活性炭などの吸着材５０、及び吸着材５０を保持し且つ吸着材５０の飛散を防止し且つ通気性を有する吸着材ケース５１を設けるのが望ましい。特に吸着材ケース５１が、ホイール９２のリムに装着され、中子の形状、及び強度を有する場合には、スペアタイヤ９０をランフラットタイヤとして機能することが可能になる。この場合、スペアタイヤ９０の空気室に十分にガスが畜圧されていない状態でも、パンクしたタイヤに代えて走行に使用することが可能になる。
【００６４】
また、スペアタイヤ９０を下面、及び側面で支える収納ケース９５、ネジ９７を使って上面をカバーする収納フタ９６の形状を、スペアタイヤ９０の外形に沿ったものにするのが望ましい。収納ケース９５や、収納フタ９６の形状が、スペアタイヤ９０の外形に沿っていない形態に比べて、スペアタイヤ９０がガスの畜圧により膨張する余地を少なくすることで、膨張を抑制し、耐圧性を高めることが可能になる。
【００６５】
なお、第１〜第３実施形態において、クラッチハウジング４１などの畜圧タンクに畜圧されるガスは、フューエルカット時にディーゼルエンジン本体３０から排出された空気であることが望ましいが、畜圧されたガスでタービン１３ｔの回転を促進する観点からは、畜圧タンクに畜圧されるガスは、通常運転時にディーゼルエンジン本体３０から排出された排気ガスであってもよい。
【００６６】
また、過給機付き内燃機関としてディーゼルエンジンを使ったものを使って説明したが、ガソリンエンジンなど他の過給機付き内燃機関であってもよい。
【００６７】
また、第２実施形態では、燃料タンク６５に貯蔵された燃料が多い場合には、畜圧出来るガスの量が制限される。また、第３実施形態では、スペアタイヤ９０をパンクしたタイヤの代わりに走行に使用する場合は、ガスを畜圧することが出来ない。このため、第２、第３実施形態では、常時ガスを畜圧出来る畜圧タンクを別途備えておくのが望ましい。
【００６８】
第１〜第３実施形態のいずれにおいても、畜圧出来るガスの量は多ければ多いほどよい。畜圧出来るガスの量が多ければ、加速要求時だけでなく、中低負荷運転時などにも畜圧したガスの放出により、タービン１３ｔの回転を促進して、過給圧を上げることが可能になる。過給圧が上がると、ＰＭの排出量が抑えられるほか、ＥＧＲ率を上げてＮＯｘの排出量を抑えることも可能になる。
【００６９】
また、クラッチハウジング４１などの畜圧タンクに畜圧されるガスは、ディーゼルエンジン本体３０から排出されたガスである形態を説明したが、別途ポンプなどを使って取り入れられた空気を畜圧タンクに畜圧する形態であってもよい。
【００７０】
また、畜圧タンクとして使用されるものは、クラッチハウジング４１、燃料タンク６５、及びスペアタイヤ９０に限られるものではなく、車両に備えられた他の構造物の内部空間であってもよい。例えば、サイドシル、フロントピラー、及びセンターピラーの内部空間が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態における内燃機関の構成図である。
【図２】畜圧室を設けない場合のクラッチハウジングの内部構造を示す模式図である。
【図３】畜圧室を設けた場合のクラッチハウジングの内部構造を示す模式図である。
【図４】燃料タンクに畜圧室を設けない場合の第２実施形態における内燃機関の構成図である。
【図５】燃料タンクに畜圧室を設けた場合の第２実施形態における内燃機関の構成図である。
【図６】第３実施形態における内燃機関の構成図である。
【図７】スペアタイヤのタイヤの断面構成図である。
【図８】スペアタイヤを収納ケースに収納した状態における断面構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 内燃機関
５ 制御部
１３ 過給機
１３ｃ コンプレッサ
１３ｔ タービン
３０ ディーゼルエンジン本体
３１ａ インジェクタ
３１ｂ 排気燃料添加インジェクタ
３３ 高圧サプライポンプ
３４ コモンレール
３６ 排気遮断バルブ
３７ 畜圧ガス通路
３８ 畜圧ガスバルブ
３９ 圧力センサ
４０ クラッチ部
４１ クラッチハウジング（畜圧タンク）
４２ エンジンクランクシャフト
４６ リリースフォーク
４７ クラッチハウジングのディーゼルエンジン本体やトランスミッションとの接続部分
４８ クランクシャフト、ミッションインプットシャフトの軸周り部分
４９ ゴムブーツ
５０ 吸着材
５１ 吸着材ケース
５２ 畜圧ガス穴
５３ 畜圧室
５５ エアダクト
６０ トランスミッション
６５ 燃料タンク（畜圧タンク）
６６ 給油口ロック解除センサ
７１ コンプレッサ入口側吸気通路
７２ コンプレッサ出口側吸気通路
７５ タービン入口側排気通路
７６ タービン出口側排気通路
９０ スペアタイヤ（畜圧タンク）
９１ タイヤ
９２ ホイール
９３ 空気圧センサ
９５ 収納ケース
９６ 収納フタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機と、
前記過給機のタービンの回転を促進するために使用されるガスを畜圧する畜圧タンクとを備え、
前記過給機を含む車両に備えられ、且つ前記畜圧タンクとは別の用途で使用される構造物の内部空間が、前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記構造物は、エンジン本体とトランスミッションとの間に配置されたクラッチハウジングであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記クラッチハウジングは、加圧時に前記畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
走行時に取り込まれた空気を前記クラッチハウジングに当てるエアダクトをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記クラッチハウジングは、密閉された畜圧室を有し、前記畜圧室が前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記構造物は、燃料タンクであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記燃料タンクは、内部に密閉され且つ収縮自在な畜圧室を有し、前記畜圧室が前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記畜圧室は、加圧時に前記畜圧室に畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
燃料を給油するために使用される給油口が開けられる前に、前記燃料タンクに畜圧されたガスは、放出されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記燃料タンクに畜圧されたガスの圧力に応じて、前記燃料タンクから燃料を汲み上げるポンプの駆動量が調整されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記構造物は、スペアタイヤであり、前記スペアタイヤの空気室が前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記内燃機関を含む車両の走行に使用されるタイヤの空気圧に基づいて、前記畜圧タンクに畜圧されたガスの放出が制限されることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記スペアタイヤは中子式のランフラットタイヤであり、
前記スペアタイヤの中子と、ホイールとの間に、加圧時に前記畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記スペアタイヤを下面と側面で支える収納ケースと、前記スペアタイヤの上面をカバーする収納フタは、前記スペアタイヤの外形に沿った形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記スペアタイヤに畜圧されるガスの通路と、前記スペアタイヤの空気室との接続部分には、結合時に開弁し着脱時に閉弁する継手が用いられることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１】
過給機と、
前記過給機のタービンの回転を促進するために使用されるガスを畜圧する畜圧タンクとを備え、
前記過給機を含む車両に備えられ、且つ前記畜圧タンクとは別の用途で使用される構造物の内部空間が、前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記構造物は、エンジン本体とトランスミッションとの間に配置されたクラッチハウジングであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記クラッチハウジングは、加圧時に前記畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
走行時に取り込まれた空気を前記クラッチハウジングに当てるエアダクトをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記クラッチハウジングは、密閉された畜圧室を有し、前記畜圧室が前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記構造物は、燃料タンクであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記燃料タンクは、内部に密閉され且つ収縮自在な畜圧室を有し、前記畜圧室が前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記畜圧室は、加圧時に前記畜圧室に畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材を有することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
燃料を給油するために使用される給油口が開けられる前に、前記燃料タンクに畜圧されたガスは、放出されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記燃料タンクに畜圧されたガスの圧力に応じて、前記燃料タンクから燃料を汲み上げるポンプの駆動量が調整されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記構造物は、スペアタイヤであり、前記スペアタイヤの空気室が前記畜圧タンクとして使用されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記内燃機関を含む車両の走行に使用されるタイヤの空気圧に基づいて、前記畜圧タンクに畜圧されたガスの放出が制限されることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記スペアタイヤは中子式のランフラットタイヤであり、
前記スペアタイヤの中子と、ホイールとの間に、加圧時に前記畜圧タンクに畜圧されたガスを吸着し、減圧時に吸着したガスを放出する吸着材が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記スペアタイヤを下面と側面で支える収納ケースと、前記スペアタイヤの上面をカバーする収納フタは、前記スペアタイヤの外形に沿った形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記スペアタイヤに畜圧されるガスの通路と、前記スペアタイヤの空気室との接続部分には、結合時に開弁し着脱時に閉弁する継手が用いられることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【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２００９−２７０４６９（Ｐ２００９−２７０４６９Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２０８１６（Ｐ２００８−１２０８１６）
【出願日】平成２０年５月６日（２００８．５．６）
【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２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月６日（２００８．５．６）
【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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