排気ガス回収利用装置
【課題】内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁制御して、排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスを回収することで、蓄圧容器内に迅速に高い圧力を形成し、且つ、その圧力を持続させる。
【解決手段】本発明の排気ガス回収利用装置は、内燃機関１０の排気通路２８に設けられた排気絞り弁５６と、該排気絞り弁５６上流側の排気通路Ｐから蓄圧容器６４へ排気ガス回収を行うべく排気絞り弁５６を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備え、前記蓄圧容器６４は、該蓄圧容器６４の内部を仕切る隔壁７０と、該隔壁７０を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁Ｂ（７６、７８）とを備え、前記隔壁７０によって少なくとも一部が区画形成されていて前記連通弁によって圧力が調節可能な第１室７２に排気通路Ｐから排気ガスが回収されるように、前記第１室７２は排気通路Ｐに連通可能にされている。
【解決手段】本発明の排気ガス回収利用装置は、内燃機関１０の排気通路２８に設けられた排気絞り弁５６と、該排気絞り弁５６上流側の排気通路Ｐから蓄圧容器６４へ排気ガス回収を行うべく排気絞り弁５６を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備え、前記蓄圧容器６４は、該蓄圧容器６４の内部を仕切る隔壁７０と、該隔壁７０を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁Ｂ（７６、７８）とを備え、前記隔壁７０によって少なくとも一部が区画形成されていて前記連通弁によって圧力が調節可能な第１室７２に排気通路Ｐから排気ガスが回収されるように、前記第１室７２は排気通路Ｐに連通可能にされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁して、排気絞り弁上流側の排気通路から蓄圧容器へ排気ガスを回収し、且つ、回収された排気ガスを利用する排気ガス回収利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一部の車両では、内燃機関の排気通路に排気ブレーキ用の排気絞り弁が設けられている。他方、車両の内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を、排気ブレーキ以外の用途に用いることが提案されている。例えば、特許文献１には、排気ブレーキ用排気シャッターを用いたディーゼルエンジンの過給圧制御装置が開示されている。この装置は、加速状態を検出する加速検出手段と、過給器のタービン上流側の排気通路に設置された排気シャッターと排気弁との間に電磁弁を介して内燃機関の排気圧力を貯留するように連結された容器と、加速検出手段の出力信号により前記電磁弁が開かれるように制御する制御部とを備えている。
【０００３】
【特許文献１】実開平０１−１０２４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の装置では、容器に蓄えられた圧力が加速状態のときに過給器のタービンに供給されるが、この用途に限らず、容器に蓄えられた圧力あるいは排気ガスは用いられ得る。しかしながら、その圧力が高いほど、一般的に、その利用効果は増し、あるいは利用用途の選択の幅は拡がるが、容器内に高い圧力を迅速且つ持続的に形成する構成に関しては特許文献１では何ら触れられていない。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁制御して、排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスを回収することで、蓄圧容器内に迅速に高い圧力を形成し、且つ、その圧力を持続させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス回収利用装置は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁上流側の排気通路から蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備えた排気ガス回収利用装置において、前記蓄圧容器は、該蓄圧容器の内部を仕切る隔壁と、該隔壁を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁とを備え、前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて前記連通弁によって圧力が調節可能な前記蓄圧容器の第１室に前記排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスが回収されるように、前記第１室は前記排気絞り弁上流側の排気通路に連通可能にされていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、蓄圧容器はその内部を仕切る隔壁を備えているので、隔壁によって少なくとも一部が区画形成された第１室の内容積は、蓄圧容器全体の内容積に比べて小さくなる。そして、その第１室に排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスが回収されるように、第１室は排気絞り弁上流側の排気通路に連通可能にされているので、蓄圧容器の内部空間が隔壁によって仕切られていない場合に比べて、第１室に排気ガスを回収して、第１室の圧力を迅速に高めることが可能になる。また、蓄圧容器は隔壁を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁を備え、この連通弁によって圧力が調節可能な第１室に排気ガスが回収されるので、第１室に排気ガスが回収されてその圧力が高まったとき第１室の排気ガスの一部を隣りの空間に送ってその排気ガスの一部の圧力をそこに蓄えることができ、他方、第１室の圧力が低下したときその隣りの空間から第１室へ排気ガスを流して第１室の圧力を補うことが可能になる。したがって、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁制御して、排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスを回収することで、蓄圧容器の第１室に形成された高い圧力を、持続させることが可能になる。
【０００８】
なお、前記連通弁は２つの弁を含んで構成され、該２つの弁の各々は互いに逆向きの排気ガスの流れを調節するために設けられていると良い。こうすることで、２つの弁の内の一方で、第１室から上記隣りの空間に出る排気ガスの流れを調節し、その内の他方で、上記隣りの空間から第１室へ入る排気ガスの流れを調節することが可能になる。
【０００９】
さらに、上記種々の排気ガス回収利用装置は、前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて該隔壁を挟んで前記第１室と隣り合うと共に前記連通弁を介して前記第１室と連通可能にされている第２室と、前記内燃機関の排気通路に設けられたターボ過給器のタービンと、該タービンに前記第１室の排気ガスを供給可能にする第１弁と、前記タービンに前記第２室の排気ガスを供給可能にする第２弁と、前記内燃機関への停止指令を検出する停止指令検出手段と、該停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１室と前記第２室とのいずれか一方の排気ガスを前記タービンに供給するように前記第１弁および前記第２弁の一方を開弁制御する弁制御機構部とを備えているとよい。このような構成を有することで、排気ガス回収利用装置は、停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、第１室と第２室とのいずれか一方の排気ガスをタービンに供給することが可能になる。したがって、タービンに供給された排気ガスが比較的低い温度を有するときには、タービンを冷やすことが可能になる。
【００１０】
より具体的には、上述の種々の排気ガス回収利用装置は、前記第１室の圧力を検出する第１圧力検出手段と、前記第２室の圧力を検出する第２圧力検出手段とをさらに備え、前記弁制御機構部は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１圧力検出手段により検出された前記第１室の圧力と前記第２圧力検出手段により検出された前記第２室の圧力とに基づいて前記第１室と第２室とのいずれか一方を選択する選択手段と、該選択手段により前記第１室が選択されたとき、前記第１弁を開弁制御する第１弁制御手段と、前記選択手段により前記第２室が選択されたとき、前記第２弁を開弁制御する第２弁制御手段とを含むとよい。このような構成を有することで、停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、第１室と第２室との内、それらの圧力に基づいて選択された一方に蓄えられた排気ガスを、タービンに供給することが可能になる。ただし、前記選択手段は、前記第１室と前記第２室との内、相対的に圧力の低い方を選択するとよい。こうすることで、次回以降の機関始動直後に、第１室あるいは第２室のいずれかに利用可能な程度の圧力を有する排気ガスを貯留しておくことが可能になる。
【００１１】
なお、上記様々な排気ガス回収利用装置において、前記排気絞り弁制御手段は、燃料カット実行中に、前記排気絞り弁上流側の排気通路から前記蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御するのが望ましい。こうすることで、蓄圧容器に、排気ガスの内、空気を回収することが可能になる。したがって、回収された排気ガスの温度を比較的低温に保つことが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。まず、第１実施形態について説明する。
【００１３】
本第１実施形態の排気ガス回収利用装置が適用された車両の内燃機関システムの概念を図１に示す。本第１実施形態における内燃機関１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１２から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより自然着火させる型式の内燃機関、すなわちディーゼル機関である。
【００１４】
気筒１４の燃焼室に臨むと共に吸気通路１６の一部を区画形成する吸気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、吸気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、吸気通路１６の一部を区画形成する吸気マニフォルド１８が接続され、さらにその上流側には同じく吸気通路１６の一部を区画形成する吸気管２０が接続されている。吸気管２０の上流端側には、吸気通路１６に導かれる空気中の塵埃などを除去するべくエアクリーナ２２が設けられている。また、スロットルアクチュエータ２４によって開度が調整されるスロットル弁２６が、吸気管２０の途中に設けられている。
【００１５】
他方、気筒１４の燃焼室に臨むと共に排気通路２８の一部を区画形成する排気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、排気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、排気通路２８の一部を区画形成する排気マニフォルド３０が接続され、さらにその下流側には同じく排気通路２８の一部を区画形成する排気管３２が接続されている。なお、排気ガス浄化触媒が充填された触媒コンバータ３４が排気管３２の途中に設けられている。
【００１６】
さらに、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイールを含むタービン３６が排気管３２の途中に設けられている。ただし、ここでは、タービン３６は、触媒コンバータ３４よりも上流側に配置されている。これに対応して、タービンホイールに同軸で連結され、タービンホイールの回転力で回転するようにしたコンプレッサホイールを含むコンプレッサ３８が吸気管２０の途中に設けられている。すなわち、内燃機関１０には、排気エネルギーを取り出すタービン３６と、タービン３６により取り出された排気エネルギーによって内燃機関１０に過給するコンプレッサ３８とを有するターボ過給器（過給器）４０が設けられている。そして、コンプレッサ３８により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ４２がコンプレッサ３８よりも下流側に設けられている。
【００１７】
内燃機関１０には、排気通路２８を流れる排気ガスの一部を吸気通路１６に導く排気ガス還流（ＥＧＲ）システム４４が設けられている。ＥＧＲシステム４４は、排気通路２８と吸気通路１６とをつなぐＥＧＲ通路４６を区画形成するＥＧＲ管４８と、ＥＧＲ通路４６の連通状態調節用のＥＧＲ弁５０と、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）冷却用のＥＧＲクーラ５２とを有している。ここでは、ＥＧＲ管４８上流側の一端は排気マニフォルド３０に接続され、その下流側の他端は吸気マニフォルド１８に接続されている。ＥＧＲ弁５０はＥＧＲクーラ５２よりも下流側に設けられていて、その開度はアクチュエータ５４により調節される。ただし、ここではＥＧＲ弁５０はポペット式弁である。
【００１８】
さらに、排気通路２８の途中には、排気絞り弁５６が設けられている。本第１実施形態では排気絞り弁５６はバタフライ式弁である。排気絞り弁５６は、その閉弁時には排気通路２８を流れる排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体を効果的にせき止め、そのような流体の排気絞り弁５６よりも下流側への流れを概ね遮断する遮断弁として機能する。排気絞り弁５６は、アクチュエータ５８により開閉駆動される。なお、排気絞り弁５６は、閉弁時に、排気通路２８の流路断面積を５０％程度減少させるような構成を有する弁であってもよく、あるいは、閉弁時に、排気通路２８を完全に閉塞するような構成を有する弁であってもよい。
【００１９】
図１から明らかなように、排気絞り弁５６上流側の排気通路、すなわち、排気絞り弁５６と排気弁との間の排気通路（弁間通路）Ｐには、さらに、管部材６０により区画形成された管路６２が連通され、その管路６２により排気通路２８と蓄圧容器６４内とは連通可能にされている。蓄圧容器６４は、弁間通路Ｐであればいずれの場所、例えば排気マニフォルド３０に接続されてもよいが、本第１実施形態の蓄圧容器６４は、排気通路２８の内、排気絞り弁５６上流側であって、タービン３６上流側の箇所に接続されている。管路６２の径は排気通路２８の径に比べて小さい。蓄圧容器６４内と排気通路２８との連通状態の調節用に、管路６２に流量制御弁６６が設けられている。なお、流量制御弁６６が開弁されることで蓄圧容器６４内と排気通路２８とは連通し、他方、流量制御弁６６が閉弁されることで蓄圧容器６４内と排気通路２８との連通は遮断され、蓄圧容器６４内は概略的に密閉状態になる。ただし、流量制御弁６６はアクチュエータ６８により開閉駆動される。なお、ここでは流量制御弁６６はポペット式弁である。
【００２０】
なお、後述するように排気通路２８の排気ガスすなわち圧力は、流体の移動を伴いつつ、管路６２を介して排気通路２８から蓄圧容器６４内に回収される。他方、蓄圧容器６４内に蓄えられた圧力エネルギーを有する排気ガスは、管路６２を介して、蓄圧容器６４内から排気通路２８、具体的には弁間通路Ｐに放出されて利用に供される。すなわち、本第１実施形態では、蓄圧容器６４内へのエネルギー回収およびそのエネルギー放出利用は、同じ管路６２を介して行われる。そして、本第１実施形態では、蓄圧容器６４内に回収された排気ガス、すなわちその排気ガスの有する圧力エネルギーは、加速要求が求められたときに、特にその初期に管路６２を介してタービン３６上流側の排気通路Ｑへ解放される。解放された排気ガスすなわち圧力エネルギーは過給器４０のタービン３６の駆動に用いられる。これにより、過給器４０の応答性向上が図られる。
【００２１】
ここで、上記蓄圧容器６４の断面模式図を図２に示す。蓄圧容器６４内には隔壁７０が設けられ、この隔壁７０により蓄圧容器６４の内部は２つに仕切られている。隔壁７０は固定されているので、隔壁７０を挟んで隣り合う２つの空間、すなわち第１室７２と第２室７２との各内容積は一定である。第１室７２には上記管路６２が連通可能にされている。他方、第２室７４は直接的に弁間通路Ｐに連通可能にされていない。第２室７４と第１室７２との連通状態調節用に、具体的には第２室７４に第１室７２を介して排気ガスが回収され、他方、第２室７４から第１室７２へ排気ガスが放出(あるいは噴出)されることを可能にするように、第１室７２と第２室７４とを隔てる隔壁７０に連通弁Ｂ（図１参照）が設けられている。ここでは、双方向の排気ガスの流れを可能にするように、回収弁７６と放出弁７８との２つの逆止弁が連通弁Ｂとして隔壁７０に設けられている。回収弁７６は、第１室７２に回収された排気ガスを第２室７４に受け渡すべく機能し、これにより第２室７４に排気ガスを回収することが可能になる。放出弁７８は、第２室７４に回収された排気ガスを第１室７２に受け渡すべく機能する。回収弁７６は、例えば第１室７２の圧力が第２室７４の圧力よりも高く、第１室７２と第２室７４との圧力差が１００ｋＰａ以上で開弁するように開弁圧力が設定されている。他方、放出弁７８は、第１室７２内の圧力が第２室７４内の圧力よりも低いとき開弁するように開弁圧力が設定されている。その結果、第１室７２の圧力は、第２室７４の圧力よりも早く立ち上がり、概して、第１室７２の圧力は第２室７４の圧力以上となる。
【００２２】
内燃機関１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０に、各種値を検出（導出あるいは推定）するための信号を電気的に出力する各種センサ類を備えている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。吸入空気量を検出するためのエアフローメーター８２が吸気管２０に備えられている。また、エアフローメーター８２近傍に吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ８４が、そしてインタークーラ４２下流側にも温度を検出するための吸気温度センサ８６が備えられている。また、過給圧を検出するための圧力センサ８８が吸気管２０の途中に設けられている。また運転者によって操作されるアクセルペダル９０の踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ９２が備えられている。また、スロットル弁２６の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ９４も備えられている。さらに、ＥＧＲ弁５０の開度を検出するための、ここではそのリフト量を検出するためのバルブリフトセンサ９６も備えられている。また、ピストンが往復動する、シリンダブロックには、連接棒を介してピストンが連結されているクランクシャフトのクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサ９８が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ９８は機関回転数（機関回転速度）を検出するための機関回転数センサとしても利用される。さらに、弁間通路Ｐの排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体の圧力を検出するための圧力センサ１００が備えられている。また、蓄圧容器６４内の圧力を検出するための圧力センサ１０２も備えられている。より詳しくは、圧力センサ１０２は第１室７２の圧力検出用に設けられている。さらに、内燃機関１０の冷却水温を検出するための温度センサ１０４が設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、前記各種センサ類が電気的に接続されている。これら各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑な内燃機関１０の運転がなされるように、ＥＣＵ８０は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力する。こうして、燃料噴射弁１２の作動、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６および流量制御弁６６の各開度などが制御される。ただし、ＥＣＵ８０は、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、流量制御弁６６の各開度を制御するため、各アクチュエータ２４、５４、５８、６８に作動信号を出力する。なお、ここでは、排気絞り弁５６の開度を制御する排気絞り弁制御手段は、ＥＣＵ８０の一部と、アクチュエータ５８とを含んで構成される。
【００２４】
ＥＣＵ８０は、エアフローメーター８２からの出力信号に基づいて導出される吸入空気量、クランクポジションセンサ９８からの出力信号に基づいて導出される機関回転数など、すなわち機関負荷および機関回転数で表される運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料量）、燃料噴射時期を設定する。そして、それら燃料噴射量、燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁１２からの燃料の噴射が行われる。
【００２５】
なお、内燃機関１０では、クランクポジションセンサ９８からの出力信号に基づいて導出される機関回転数が所定回転数（燃料カット回転数）以上であり、且つ、アクセルポジションセンサ９２からの出力信号に基づいて導出されるアクセル開度が０％、すなわちアクセルペダル９０が踏まれていないときに、燃料噴射弁１２からの燃料噴射が停止（燃料カット）されるように設定されている。ただし、このような燃料カット状態が続いて、機関回転数が低下して別の所定回転数（燃料カット復帰回転数）に達すると、燃料噴射は再開される。また、燃料カットが実行されているときに、アクセルペダル９０が踏まれてアクセル開度が０％を超えるようになった場合にも、燃料噴射は再開される。なお、燃料カットが行われているときは、概ね減速時に対応する。
【００２６】
そして、このように燃料カットをする運転状態のとき、上記スロットル弁２６が閉状態に保持されるように、予め上記プラグラムは設定されている。ただし、後述するエネルギー回収のときには、強制的にスロットル弁２６は例えば全開の開状態になるように制御される。なお、スロットル弁２６は内燃機関１０の始動時は全開に制御され、他方、内燃機関１０の停止時は全閉に制御される。そして、通常走行時には、機関状態および冷却水温などに応じて、スロットル弁２６の開度は適切な開度になるように制御される。
【００２７】
また、上記各種センサ類からの出力信号に基づいて定まる内燃機関１０の運転状態に基づいてＥＧＲ弁５０の開度は制御される。ここでは、高負荷領域（全負荷領域を含む。）がＥＧＲ弁５０が全閉状態に閉弁される領域（ＥＧＲ外領域）として定められ、それ以外の低・中負荷領域がＥＧＲ弁５０が開かれる領域（ＥＧＲ領域）として定められている。本第１実施形態では、上記の如く燃料カットをする運転状態のときには、ＥＧＲ弁５０の開度は全閉になるように設定されているが、このときＥＧＲ弁５０は所定開度の開状態にされてもよい。ただし、後述するエネルギー回収に際しては、ＥＧＲ弁５０は、運転状態にかかわらず、強制的に閉状態になるように制御される。ただし、ＥＧＲ弁５０の開度は、エネルギー回収に際して、弁間通路Ｐの圧力や変速機の変速比に基づいて段階的に閉状態になるように制御されてもよい。
【００２８】
ところで、通常走行時、排気絞り弁５６は全開の開状態に保持制御されるので、排気通路２８を流れる排気ガスは触媒コンバータ３４を通過して外気に放出される。これに対して、後述するエネルギー回収の所定条件が満たされたとき、排気絞り弁５６は全閉の閉状態になるように制御され、排気通路２８を流れる排気ガスは概ねせき止められる。そして、このようにしてせき止めた排気ガスの回収を通じてエネルギー回収が行われる。
【００２９】
以下、エネルギー回収の制御について、図３のフローチャートにしたがって詳細に説明する。ただし、図３のフローチャートは、およそ２０ｍｓ毎に繰り返されるものである。なお、以下の記載から明らかになるように、蓄圧容器６４内に回収される排気ガスは概ね空気である。
【００３０】
内燃機関１０が起動されると、まずＥＣＵ８０は、ステップＳ３０１において、回収フラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かを判定する。ここで、回収フラグが「１」ということは、エネルギー回収が行われる所定条件が満たされていることを表す。これに対してそれが「０」ということは、エネルギー回収が行われる所定条件が満たされていないことを表す。初期状態では同回収フラグはリセットされているためここでは否定判定される。なお、本第１実施形態において、エネルギー回収のための所定条件が満たされるとは、以下の記載から明らかなように、燃料カット実行中であること、および、蓄圧容器６４内の圧力が所定圧以下であることの２つが満たされることである。
【００３１】
ステップＳ３０１で否定判定されると、次ぐステップＳ３０３で、燃料カット（実行）中か否かが判定される。具体的には、燃料カット中か否かは、燃料噴射量が「０」とされているか否かで判定される。なお、通常走行時には、概して、内燃機関１０により所定出力を生み出すべく、「０」より大きな燃料噴射量が上述の如く導かれて燃料噴射が行われている。それ故、そのようなときには、ステップＳ３０３において否定判定されて、該ルーチンは終了する。
【００３２】
上記ステップＳ３０３で燃料カット中として肯定判定されると、次ぐステップＳ３０５で、蓄圧容器６４内の圧力（図３中の「容器内圧」）が、蓄圧容器６４に許容される圧力であって、所定圧である予め決められてＲＯＭに記憶されている上限圧以下か否かが判定される。蓄圧容器６４内に十分な量の圧力エネルギーすなわち排気ガスが蓄えられているときに、さらにエネルギー回収が行われることを防ぐためである。蓄圧容器６４内の圧力は圧力センサ１０２からの出力信号に基づいて導出される。なお、このステップＳ３０５で否定判定されると、該ルーチンは終了する。ただし、ここでは、上限圧として、ゲージ圧で５００ｋＰａという値が設定されている。
【００３３】
ステップＳ３０５で肯定判定されると、次ぐステップＳ３０７で、エネルギー回収の所定条件が満たされているとして、上記回収フラグが「１」にされる。これにより、内燃機関１０の通常の上記制御よりも、エネルギー回収用の制御が優先して行われることになる。そして、ステップＳ３０９に至ると、ＥＧＲ弁５０が閉弁し、流量制御弁６６が閉弁し、且つ、スロットル弁２６が開弁するように、各アクチュエータ５４、６８、２４に作動信号が出力される。
【００３４】
ＥＧＲ弁５０は通常、上記の如く運転状態に基づいて制御されるが、ステップＳ３０９に至って以降のエネルギー回収に際しては、原則的には閉状態にされる。また、流量制御弁６６は基本的には閉弁されているので、流量制御弁６６は閉状態に保たれることになる。さらに、排気通路２８へ空気を送るべく、スロットル弁２６は全開の開状態にされる。
【００３５】
次ぐステップＳ３１１では、排気絞り弁５６が閉弁するように、アクチュエータ５８に作動信号が出力される。こうして当該ルーチンは終了する。
【００３６】
次のルーチンのステップＳ３０１では回収フラグが「１」であるので肯定判定される。ステップＳ３０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ３１３で、上記ステップＳ３０３と同様に燃料カット中か否かが判定される。ここで肯定判定されると次ぐステップＳ３１５で、上記ステップＳ３０５と同様に蓄圧容器６４内の圧力が上記上限圧以下か否かが判定される。なお、ステップＳ３１３およびステップＳ３１５での判定が行われるのは、ステップＳ３０７で回収フラグが「１」にされた後、エネルギー回収の所定条件が満たされなくなったときに、エネルギー回収を終了する制御をするためである。
【００３７】
さてステップＳ３１５で肯定判定されると次ぐステップＳ３１７で、蓄圧容器６４内の圧力が、弁間通路Ｐの圧力（図３中の「背圧」）以下か否かが判定される。このとき既に、排気絞り弁５６が閉弁制御されているので、時間の経過につれて、排気絞り弁５６によってせき止められた排気ガスの圧力（圧力エネルギー）は高くなる。そして、その圧力が回収可能な程度にまで高まっているかを調べるために、ステップＳ３１７での判定が行われる。ステップＳ３１７で否定判定される場合には次ぐステップＳ３１９で、流量制御弁６６が閉弁するようにアクチュエータ６８に作動信号が出力される。これは、既に流量制御弁６６が閉じられている場合には、流量制御弁６６が閉じたままにされることを意味している。他方、ステップＳ３１７で肯定判定される場合には次ぐステップＳ３２１で、流量制御弁６６が開弁するようにアクチュエータ６８に作動信号が出力される。これにより、弁間通路Ｐの高められた圧力エネルギーを有する排気ガスが管路６２を介して、蓄圧容器６４内に回収される。
【００３８】
高い圧力エネルギー、換言すると高い圧力エネルギーを有する排気ガス（ここでは主に空気）が回収されることで、蓄圧容器６４内の圧力は増す。こうしたエネルギー回収は、上記ステップＳ３１３あるいはステップＳ３１５で否定判定されない限りは概ね続けて行われる。
【００３９】
エネルギー回収中に、ステップＳ３１３あるいはステップＳ３１５で否定判定されるに至ると、エネルギー回収を終了するための制御が行われる。それらのいずれかで否定判定されると次ぐステップＳ３２３で、ＥＧＲ弁５０の強制的な閉弁が解除され、ＥＧＲ弁５０の開度が運転状態に基づいた開度になるようにアクチュエータ５４に作動信号が出力される。また、流量制御弁６６が閉弁するように、アクチュエータ６８へ作動信号が出力される。また、スロットル弁２６の強制的な開弁が解除され、スロットル弁２６の開度が運転状態に基づいた開度になるようにアクチュエータ２４へ作動信号が出力される。さらに、排気絞り弁５６が開弁するようにアクチュエータ５８へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ３２５で回収フラグが「０」にされる。この結果、内燃機関１０はエネルギー回収を行わない通常の制御状態に復帰される。
【００４０】
このようにしてエネルギー回収が行われるが、このときの蓄圧容器６４内での排気ガスの流れを段階的に次に説明する。上記エネルギー回収用の所定条件がみたされているときにエネルギー回収を行うべくステップＳ３２１で流量制御弁６６が開弁制御されると、まず、蓄圧容器６４の第１室７２にエネルギー回収すなわち排気ガスの回収が行われる。その結果、第１室７２の圧力が高められる。例えば蓄圧容器６４の第１室７２および第２室７４の各圧力が十分に低いとき、具体的にはゲージ圧で５０ｋＰａ以下のとき、回収弁７６および放出弁７８が共に閉じられている状態で、第１室７２の圧力は、ゲージ圧で１００、２００、３００ｋＰａというように徐々に高められる。そして、第１室７２の圧力が第２室７４の圧力よりも１００ｋＰａ以上高くなると、回収弁７６が開弁するようになる。その結果、第１室７２から第２室７４へ回収弁７６を介して排気ガスが流れるようになり、第２室７４の圧力も高められる。そして、例えば、第１室７２の圧力が上記上限圧を超えるようになると、すなわちステップＳ３１５で否定されると、エネルギー回収が終了される。
【００４１】
したがって、蓄圧容器６４全体よりも内容積の小さい第１室７２にまず排気ガスが回収されてそこに高い圧力状態が形成されるので、より短時間で高い圧力エネルギーを有する排気ガスを回収することが可能になる。そして、さらにその回収を続けることで、第２室７４にも高い圧力エネルギーを有する排気ガスを回収できる。それ故、蓄圧容器６４全体で十分な量の排気ガスを回収し、それを高い圧力エネルギーを有する状態にすることができる。
【００４２】
次に、蓄圧容器６４に回収された圧力エネルギーの利用に関して図４のフローチャートにしたがって詳細に説明する。ただし、図４のフローチャートは、およそ２０ｍｓ毎に繰り返されるものである。
【００４３】
まず、ＥＣＵ８０は、ステップＳ４０１において、上記回収フラグが「０」、すなわちＯＦＦであるか否かを判定する。初期状態では同フラグはリセットされているためここでは肯定判定される。なお、ステップＳ４０１で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４４】
ステップＳ４０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ４０３では、アシストフラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かが判定される。ここで、アシストフラグが「１」であるということは、過給器４０の作動をアシストする必要があることを表し、これに対してそれが「０」であるということは、そのような必要がないことを表す。初期状態では同アシストフラグはリセットされているためここでは否定判定される。
【００４５】
ステップＳ４０３で否定判定されると、次ぐステップＳ４０５では、機関回転数が所定回転数以下か否かが判定される。機関回転数が所定回転数より高いときには、過給器４０の作動に関してアシストの必要がないので、機関回転数が上記所定回転数を越えているときにはステップＳ４０５で否定判定されて、当該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ４０５で機関回転数が所定回転数以下であるとして肯定判定されると、次ぐステップＳ４０７で、急加速が要求されたか否かが判定される。急加速が要求されたか否かは、アクセル開度の変化割合（アクセル開度変化速度）に基づいて判定される。本第１実施形態では、アクセル開度が大きくなる方へ変化したときであって、所定時間におけるその変化幅が所定量を超えたときに、ＥＣＵ８０は急加速が要求されたと判断する。より具体的には、ＥＣＵ８０は、アクセルポジションセンサ９２からの出力信号に基づいてアクセル開度を求め、それの微少の所定時間に対する変化量すなわち変化速度が、予め設定されてＲＯＭに記憶されている基準値、すなわち上記所定量を超えたとき、急加速が要求されたと判断する。ステップＳ４０７で肯定判定されると、次いでステップＳ４０９での判定がなされる。なお、ステップＳ４０７で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４６】
ステップＳ４０７で肯定判定されると、次ぐステップＳ４０９で蓄圧容器６４内の圧力が所定圧以上か否かが判定される。この所定圧とは、過給器４０の作動アシストを行うのに最低限必要とされる圧力のことであり、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている。具体的には、この所定圧は、ゲージ圧で２００ｋＰａであり得る。なお、この所定圧は、排気絞り弁５６上流側の排気通路Ｐの圧力に、例えば１００ｋＰａである余裕分の圧力を足した値であっても良い。そして、ステップＳ４０９で肯定判定されると、次ぐステップＳ４１１でアシストフラグが「１」にされ、次ぐステップＳ４１３で流量制御弁６６が開弁するように、アクチュエータ６８へ作動信号が出力される。このようにして、過給器４０の作動アシストが開始される。なお、ステップＳ４０９で否定判定されると、あるいはステップＳ４１３を経ることで、該ルーチンは終了する。
【００４７】
ただし、過給器４０の作動アシストをするときの流量制御弁６６の開度は、圧力センサ８８からの出力信号により導出される圧力に基づいて、所望の過給圧が得られるようにフィードバック制御される。これにより、過給器４０の作動アシストが適切になされることになる。
【００４８】
そして、次回以降のルーチンでは、回収フラグが「０」であり、且つ、アシストフラグが「１」であるので、上記ステップＳ４０１およびステップＳ４０３でそれぞれ肯定判定される。次ぐステップＳ４１５では、上記ステップＳ４０５と同様に、機関回転数が所定回転数以下か否かが判定される。そして、ここで肯定判定されると、次ぐステップＳ４１７で、所定時間が経過していないか否かが判定される。ここで、判定対象となる時間は流量制御弁６６が開かれたときからの経過時間である。本第１実施形態のＥＣＵ８０は内蔵するタイマ手段でステップＳ４１３に至ったときからの時間を計測し、この時間を経過時間と擬制して採用する。また、判定基準となる所定時間は０．５秒から１．５秒、特に好ましくは１．０秒に設定されて予めＲＯＭに記憶されている。ステップＳ４１７で所定時間が経過していないとして肯定判定されると、次ぐステップＳ４１９で、上記ステップＳ４０９と同様に、蓄圧容器６４内の圧力が上記所定圧以上か否かが判定される。そして、ここで肯定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４９】
上記ステップＳ４１５から上記ステップＳ４１９のいずれかで否定判定されることで、過給器４０の作動アシストに対するエネルギー利用すなわち排気ガス利用を終了するための制御が行われる。ステップＳ４１５からステップＳ４１９のいずれかで否定判定されると、ステップＳ４２１で流量制御弁６６が閉弁するように、アクチュエータ６８へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ４２３でアシストフラグが「０」にされる。これにより、該ルーチンは終了する。
【００５０】
このようにして蓄圧容器６４内の圧力エネルギーすなわち排気ガスの利用が図られるが、上記の如く、蓄圧容器６４内の隔壁７０に設けられた放出弁７８は、第１室７２内の圧力が第２室７４内の圧力よりも低いとき開弁するようにその開弁圧力が設定されているので、第２室７４の圧力が第１室７２の圧力よりも低いときには第１室７２の排気ガスが排気通路２８に放出されて利用されることになる。そして、第１室７２の圧力が低下するなどして第２室７４の圧力が第１室７２の圧力よりも高くなったときには、放出弁７８を介して第２室７４の排気ガスは第１室７２へ流れるので、第１室７２の圧力を持続的に高く保つことができる。したがって、第１室７２における排気ガスは、比較的長い間、高圧の状態で利用され得る。すなわち、第１室７２に回収された高い圧力エネルギーを有する排気ガスが優先して利用され、第２室７４にも高い圧力エネルギーを有する排気ガスがあるときには蓄圧容器６４内全体の高い圧力エネルギーを有する排気ガスが効果的に利用され得る。
【００５１】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。ただし、上記第１実施形態で説明したのと同様の構成要素に対しては同様の符号を付してその重複説明を省略する。
【００５２】
本第２実施形態の排気ガス回収利用装置が適用された車両の内燃機関システムの概念を図５に示す。本第２実施形態における内燃機関１０ａもディーゼル機関である。上記第１実施形態における内燃機関システムとは異なり、本第２実施形態における内燃機関システムでは、蓄圧容器６４の第２室７４内とタービン３６上流側の排気通路Ｑを連通可能にする、第２管１２０により区画形成された第２管路１２２が設けられている。第２管路１２２には、上記した流量制御弁６６を第１弁とした場合の、第２流量制御弁すなわち第２弁１２４が設けられている。第２弁１２４の駆動は、アクチュエータ１２６によって行われる。ただし、第１管路である上記管路６２も、タービン３６上流側の排気通路Ｑに連通されている。
【００５３】
ただし、本第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、蓄圧容器６４に設けられた放出弁１７８（不図示）が電磁駆動弁とされている。図５では表されていないが、放出弁１７８は、ＥＣＵ８０からの出力信号に基づいて制御されるアクチュエータ１７８ａによって駆動される。
【００５４】
さらに、第２室７４の圧力を検出するための圧力センサ１２８が設けられている。さらに、タービン３６には、タービン３６の温度を検出するための温度センサ１３０が設けられている。さらに、ＥＣＵ８０には、機関始動信号に対応するＯＮ信号や機関停止信号に対応するＯＦＦ信号を出力するキースイッチ１３２が接続されている。キースッチ１３２は、運転者により操作されるキー（不図示）を介して入力される運転者からの機関始動要求（始動指令）や機関停止要求（停止指令）に連動してそれらのＯＮ−ＯＦＦ信号を出力する。キースイッチ１３２は内燃機関１０ａの停止指令を検出するために用いられる。
【００５５】
このような構成を上記第１実施形態に加えて有する第２実施形態では、上で図３および図４にしたがって説明したように、第１管路６２を介して、エネルギー回収やエネルギー利用が行われる。ただし、図４にしたがって説明された如きエネルギー利用に際しては、第１室７２の圧力が第２室７４の圧力を下回ったとき、放出弁１７８が開弁制御される。さらに、後述するように、本第２実施形態では、機関停止実行時に、蓄圧容器６４内に回収された排気ガスを利用して、過給器４０のタービン３６が冷却される。
【００５６】
一般的に、上記の如く過給器４０を備えた内燃機関を登載した車両では、加速走行（高回転での運転）直後、タービン３６は高温になっている。この状態で、すぐに内燃機関１０ａを停止すると、タービン３６あるいはその近傍を循環するオイルに焼き付きが生じて各部材に固着等が生じる可能性がある。そこで、これらを防止するべく、例えば、加速走行（高回転での運転）直後に、機関停止指令が検出されたときには、タービン３６の冷却時間を確保するべく所定時間、アイドリング状態に保たれるように、ＥＣＵ８０のプログラム等は設定されている。しかしながら、このような冷却は強制的にタービン３６を冷却するものではないので、その冷却に長い時間を必要とされる場合がある。この間、燃料が消費されるので、燃費向上の観点から、その時間の短縮が望まれる。そこで、本第２実施形態では、内燃機関１０ａを停止させるときであって、タービン３６の温度が所定温度以上のとき、蓄圧容器６４内の排気ガスをタービン３６に供給するすなわち吹き掛けることで、タービン３６を迅速に冷却する。以下、タービン３６の冷却を説明する。
【００５７】
上記内燃機関システムが搭載された車両が車庫に止められるなどしていて、その車両の内燃機関１０ａの停止（機関停止）が図られる場合に関して、図６のフローチャートにしたがって説明する。なお、図６のフローチャートは、内燃機関１０ａが始動されたときから内燃機関１０ａが停止されるまで、およそ２０ｍｓごとに繰り返される。ただし、ＥＣＵ８０には、キースイッチ１３２からＯＦＦ信号が出力された後も、所定時間は電源が給電可能とされるリレーが設けられているので、以下の処理は適切に行われる。
【００５８】
なお、ここでは、 上記第１実施形態と同様に排気絞り弁制御手段は構成される。また、停止指令検出手段は、キースイッチ１３２とＥＣＵ８０の一部とを含んで構成される。また、第１室７２の圧力を検出する第１圧力検出手段は、圧力センサ１０２とＥＣＵ８０の一部とを含んで構成される。また、第２室７４の圧力を検出する第２圧力検出手段は、圧力センサ１２８とＥＣＵ８０の一部とを含んで構成される。第１室７２の圧力と第２室７４の圧力とに基づいて第１室７２と第２室７４とのいずれか一方を選択する選択手段は、ＥＣＵ８０の一部により構成される。また、第１弁６６を制御する第１弁制御手段は、ＥＣＵ８０の一部とアクチュエータ６８とを含んで構成される。さらに、第２弁１２４を制御する第２弁制御手段は、ＥＣＵ８０の一部とアクチュエータ１２６とを含んで構成される。
【００５９】
ＥＣＵ８０は、ステップＳ６０１で停止フラグが「０」すなわちＯＦＦであるか否かを判定する。初期状態では同停止フラグはリセットされているので、ここでは肯定判定される。なお、この停止フラグは、機関停止要求があり、機関停止実行時のタービン３６冷却用の後述する制御を行うとき「１」にされる。そして停止フラグは、その後のＥＣＵ８０への給電の終了に伴って、リセットされる（「０」にされる）。
【００６０】
ステップＳ６０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ６０３で機関停止要求があるか否かが判定される。キースイッチ１３２からＯＦＦ信号が入力されると、ＥＣＵ８０は機関停止要求があると判定する。このようにキースイッチ１３２からのＯＦＦ信号に基づいて機関停止要求があると判定することは、内燃機関１０ａへの停止指令を検出することに対応する。ステップＳ６０３で肯定判定されると、ステップＳ６０５に進む。他方、否定判定されると、該ルーチンは終了する。なお、機関停止要求があるときは、概ね、図示しない車速センサからの出力信号に基づいて導出される車速は「０」であり、且つ、アクセルポジションセンサ９２からの出力信号に基づいて導出されるアクセル開度は０％である。
【００６１】
そして、ステップＳ６０３で肯定判定されると次ぐステップＳ６０５で、タービン３６の温度（図６中「タービン温度」）が所定温度以上であるか否かが判定される。タービン３６の冷却を行う必要があるか否かを判定するためである。なお、所定温度は、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている。そして、ここで否定判定されると該ルーチンは終了する。他方、肯定判定されるとステップＳ６０７へ進む。ただし、ステップＳ６０５は、タービン３６の冷却を行う必要があるか否かを判定するためのステップであるので、その上記判定事項は、例えばタービン３６上流側の排気通路Ｑの温度、排気マニフォルド３０の温度等が所定温度以上であるか否かなどによって代替され得る。
【００６２】
そして、ステップＳ６０５で肯定判定されると次ぐステップＳ６０７で、まず、圧力センサ１０２からの出力信号に基づいて導出された第１室７２の圧力と、圧力センサ１２８からの出力信号に基づいて導出された第２室７４の圧力とが比較される。そして、この比較に基づいて、第１室７２と第２室７４とのいずれか一方が選択される。具体的には、ここでは、第１室７２と第２室７４との内、圧力が低い方が選択される。ここでは、このようにして選択されたのが第２室７４であるとして以下の説明を続ける。
【００６３】
さらに、ステップＳ６０７では、第２室７４が選択されたので、第２室７４内を排気通路Ｑに連通させて、第２室７４内の排気ガスをタービン３６に供給するべく、第２弁である第２流量制御弁１２４が開弁するように、アクチュエータ１２６へ作動信号が出力される。こうして、第２室７４内の排気ガスは排気通路Ｑに供給されて、タービン３６に供給される。上記の如く、蓄圧容器６４へのエネルギー回収は燃料カット実行中に行われるので、蓄圧容器６４内の排気ガスは概ね空気で構成される。したがって、第２室７４内の排気ガスは排気ガスとしては低温である。このように低温の排気ガスがタービン３６に供給される結果、タービン３６が冷却されるようになる。
【００６４】
ステップＳ６０７の次のステップＳ６０９では上記停止フラグが「１」にされる。そして、次ぐステップＳ６１１で、選択された蓄圧容器６４の第２室の圧力（図６中「容器内圧」）が所定圧以下か否かが判定される。ここでは、所定圧はゲージ圧で３０ｋＰａに設定されて、予めＲＯＭに記憶されている。なお、ステップＳ６１１でのこの所定圧は大気圧であってもよい。機関停止要求があると、上記の如く選択された第２室７４に関する第２弁１２４が開弁制御されるので、第２室７４内の圧力は低下する。しかしながら、第２室７４内の圧力が未だ所定圧以下にまで低下していないときには、ステップＳ６１１で否定され、該ルーチンは終了する。
【００６５】
次回以降のルーチンでは停止フラグが「１」であるので、ステップＳ６０１で否定判定されて、ステップＳ６１１へ進む。そして、第２室７４内の圧力が所定圧以下であると肯定判定されるようになると、ステップＳ６１３へ進む。
【００６６】
ステップＳ６１３では、ステップＳ６０７で開弁制御された弁、ここでは第２弁１２４が閉弁するように、アクチュエータ１２６へ作動信号が出力される。これにより、タービン３６の冷却が終了されて、内燃機関１０ａの停止が完了する。なお、ステップＳ６１３を経て第１弁６６あるいは第２弁１２４が閉弁されることで、ＥＣＵ８０等への給電は終了される。
【００６７】
なお、上記ステップＳ６１１で説明したように、タービン３６の冷却を蓄圧容器６４内の圧力が所定圧以下になるまで行うことにしたが、その終了判定（ステップＳ６１１）は、ステップＳ６０３を経てから所定時間経過したときに行われてもよい。あるいはそのような終了判定はタービン３６の温度が第２所定温度以下になったときに行われてもよい。
【００６８】
以上、上記したように、機関停止指令があったときに、蓄圧容器６４内の排気ガスがタービン３６に供給されることで、機関停止実行時にタービン３６が冷却されるので、タービン冷却時間を短くすることができる。また、ここでは、タービン冷却に相対的に圧力の低い方の部屋の圧力が用いられるので、他方の部屋には相対的に高い圧力を有する排気ガスが貯留された状態に保たれ得る。したがって、次回以降の機関始動（直）後の加速時に、過給器４０の作動アシストが可能になり得る。さらに、ここでは、機関停止実行時に蓄圧容器６４からタービン３６上流側の排気通路Ｑに概ね空気が供給されるので、排気通路Ｑの燃焼ガスの濃度は低くなる。したがって、次回の機関始動時に燃焼室に排気ガスが戻ることが低減されるので、そのときの機関始動性を高めることが可能になる。
【００６９】
以上、本発明に係る排気ガス回収利用装置を上記第１及び第２実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。上記両実施形態では、隔壁７０に設けられた連通弁Ｂは、２つの弁から構成されたが、１つの弁から構成されても良い。ただし、連通弁Ｂが１つの弁で構成されるときには、連通弁ＢはＥＣＵ８０からの出力信号に基づいて制御されるアクチュエータにより駆動される弁であり得る。また、上記第１実施形態では２つの弁は逆止弁であり、上記第２実施形態では一方が逆止弁であり他方が電磁駆動弁であるとしたが、それらの両方が電磁駆動弁とされても良い。連通弁Ｂが電磁駆動弁で構成される場合には、ＥＣＵ８０は所定の時期に電磁駆動弁を開弁あるいは閉弁制御するが、そ（れら）の開閉時期は上記第１実施形態において逆止弁で説明したことに準じるとよい。
【００７０】
また、上記両実施形態では、蓄圧容器６４内は２つの部屋に分けられたが、複数の隔壁などを用いて３つ以上の部屋に分けられても良い。ただし、蓄圧容器６４が３つ以上の部屋を有する場合には、上記両実施形態で説明したエネルギー回収および、機関停止実行時を除くエネルギー利用に関しては、弁間通路Ｐに直接的に連通可能な第１室を介してのみ、他の部屋は、弁間通路Ｐと連通可能にされるとよい。
【００７１】
また、上記第２実施形態では、機関停止指令があったときに、相対的に圧力の低い方の部屋の排気ガスを排気通路Ｑに供給することにした。しかしながら、相対的に圧力の高い方の部屋の排気ガスを排気通路Ｑに供給することを本発明は排除しない。または、機関停止指令があったときに、予め定めておいた部屋の排気ガスをタービン３６に供給することにしてもよく、例えば機関停止指令があったときには、第１室７２や第２室７４の圧力に関わらず、第２室７４の排気ガスがタービン３６に供給されても良い。このように第２室７４の排気ガスがタービン３６に供給される場合には、上記第２実施形態の放出弁１７８は上記第１実施形態の放出弁７８であってもよい。また、第２室７４の排気ガスがタービン３６に供給され、第２管路１２２がそのためだけに用いられる場合には、第２管路は排気通路Ｑの内、最下流側に連通され得、具体的にはタービン３６のスクロール室に直接排気ガスを供給可能なようにタービン３６に直接的に連通され得る。
【００７２】
また、エネルギー回収を上記両実施形態では燃料カット中に行うことにしたが、それはこれ以外のときに行われてもよい。機関運転状態が燃料噴射をする運転状態のときにエネルギー回収が行われてもよい。
【００７３】
なお、上記両実施形態では、蓄圧容器６４内に回収された圧力エネルギーを、過給器４０の作動アシストに用いることとした。しかしながら、これは回収された圧力エネルギーの用途を制限するものではなく、回収された圧力エネルギーは、種々の機能部品の作動アシストなどに用いられ得る。なお、排気通路２８と蓄圧容器６４とをつなぐエネルギー回収用の通路と、種々の機能部品と蓄圧容器６４とをつなぐエネルギー放出用の通路とは、分けられてもよい。
【００７４】
また、上記両実施形態では、排気絞り弁５６はバタフライ式弁であったが、それ以外の形式の弁であってもよい。排気絞り弁５６は、例えば、ポペット式弁、シャッター式弁であり得る。なお、排気絞り弁５６として、排気ブレーキ用に設けられた弁が用いられてもよい。また、ＥＧＲ弁５０や流量制御弁６６は、ポペット式弁以外の形式の弁であってもよく、バタフライ式弁、シャッター式弁であり得る。なお、エネルギー回収用の通路とエネルギー放出用の通路とが分けられる場合には、エネルギー回収用の通路に設けられる弁は逆止弁であってもよい。
【００７５】
なお、上記両実施形態では、本発明をディーゼル機関に適用して説明したが、これに限定されず、本発明は、ポート噴射型式のガソリン機関、筒内噴射形式のガソリン機関等の各種の内燃機関に適用可能である。また、用いられる燃料は、軽油やガソリンに限らず、アルコール燃料、ＬＰＧ（液化天然ガス）等でもよい。また、本発明が適用される内燃機関の気筒数などはいくつであってもよい。
【００７６】
なお、上記両実施形態およびその変形例では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念図である。
【図２】図１の蓄圧容器の断面模式図である。
【図３】第１実施形態のエネルギー回収用のフローチャートである。
【図４】第１実施形態のエネルギー利用用のフローチャートである。
【図５】第２実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念図である
【図６】第２実施形態において、機関停止実行時にタービンを冷却するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 内燃機関
２８ 排気通路
３６ タービン
４０ ターボ過給器
５６ 排気絞り弁
６４ 蓄圧容器
７０ 隔壁
７２ 第１室
７４ 第２室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁して、排気絞り弁上流側の排気通路から蓄圧容器へ排気ガスを回収し、且つ、回収された排気ガスを利用する排気ガス回収利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一部の車両では、内燃機関の排気通路に排気ブレーキ用の排気絞り弁が設けられている。他方、車両の内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を、排気ブレーキ以外の用途に用いることが提案されている。例えば、特許文献１には、排気ブレーキ用排気シャッターを用いたディーゼルエンジンの過給圧制御装置が開示されている。この装置は、加速状態を検出する加速検出手段と、過給器のタービン上流側の排気通路に設置された排気シャッターと排気弁との間に電磁弁を介して内燃機関の排気圧力を貯留するように連結された容器と、加速検出手段の出力信号により前記電磁弁が開かれるように制御する制御部とを備えている。
【０００３】
【特許文献１】実開平０１−１０２４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の装置では、容器に蓄えられた圧力が加速状態のときに過給器のタービンに供給されるが、この用途に限らず、容器に蓄えられた圧力あるいは排気ガスは用いられ得る。しかしながら、その圧力が高いほど、一般的に、その利用効果は増し、あるいは利用用途の選択の幅は拡がるが、容器内に高い圧力を迅速且つ持続的に形成する構成に関しては特許文献１では何ら触れられていない。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁制御して、排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスを回収することで、蓄圧容器内に迅速に高い圧力を形成し、且つ、その圧力を持続させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス回収利用装置は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁上流側の排気通路から蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備えた排気ガス回収利用装置において、前記蓄圧容器は、該蓄圧容器の内部を仕切る隔壁と、該隔壁を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁とを備え、前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて前記連通弁によって圧力が調節可能な前記蓄圧容器の第１室に前記排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスが回収されるように、前記第１室は前記排気絞り弁上流側の排気通路に連通可能にされていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、蓄圧容器はその内部を仕切る隔壁を備えているので、隔壁によって少なくとも一部が区画形成された第１室の内容積は、蓄圧容器全体の内容積に比べて小さくなる。そして、その第１室に排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスが回収されるように、第１室は排気絞り弁上流側の排気通路に連通可能にされているので、蓄圧容器の内部空間が隔壁によって仕切られていない場合に比べて、第１室に排気ガスを回収して、第１室の圧力を迅速に高めることが可能になる。また、蓄圧容器は隔壁を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁を備え、この連通弁によって圧力が調節可能な第１室に排気ガスが回収されるので、第１室に排気ガスが回収されてその圧力が高まったとき第１室の排気ガスの一部を隣りの空間に送ってその排気ガスの一部の圧力をそこに蓄えることができ、他方、第１室の圧力が低下したときその隣りの空間から第１室へ排気ガスを流して第１室の圧力を補うことが可能になる。したがって、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁を閉弁制御して、排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスを回収することで、蓄圧容器の第１室に形成された高い圧力を、持続させることが可能になる。
【０００８】
なお、前記連通弁は２つの弁を含んで構成され、該２つの弁の各々は互いに逆向きの排気ガスの流れを調節するために設けられていると良い。こうすることで、２つの弁の内の一方で、第１室から上記隣りの空間に出る排気ガスの流れを調節し、その内の他方で、上記隣りの空間から第１室へ入る排気ガスの流れを調節することが可能になる。
【０００９】
さらに、上記種々の排気ガス回収利用装置は、前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて該隔壁を挟んで前記第１室と隣り合うと共に前記連通弁を介して前記第１室と連通可能にされている第２室と、前記内燃機関の排気通路に設けられたターボ過給器のタービンと、該タービンに前記第１室の排気ガスを供給可能にする第１弁と、前記タービンに前記第２室の排気ガスを供給可能にする第２弁と、前記内燃機関への停止指令を検出する停止指令検出手段と、該停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１室と前記第２室とのいずれか一方の排気ガスを前記タービンに供給するように前記第１弁および前記第２弁の一方を開弁制御する弁制御機構部とを備えているとよい。このような構成を有することで、排気ガス回収利用装置は、停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、第１室と第２室とのいずれか一方の排気ガスをタービンに供給することが可能になる。したがって、タービンに供給された排気ガスが比較的低い温度を有するときには、タービンを冷やすことが可能になる。
【００１０】
より具体的には、上述の種々の排気ガス回収利用装置は、前記第１室の圧力を検出する第１圧力検出手段と、前記第２室の圧力を検出する第２圧力検出手段とをさらに備え、前記弁制御機構部は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１圧力検出手段により検出された前記第１室の圧力と前記第２圧力検出手段により検出された前記第２室の圧力とに基づいて前記第１室と第２室とのいずれか一方を選択する選択手段と、該選択手段により前記第１室が選択されたとき、前記第１弁を開弁制御する第１弁制御手段と、前記選択手段により前記第２室が選択されたとき、前記第２弁を開弁制御する第２弁制御手段とを含むとよい。このような構成を有することで、停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、第１室と第２室との内、それらの圧力に基づいて選択された一方に蓄えられた排気ガスを、タービンに供給することが可能になる。ただし、前記選択手段は、前記第１室と前記第２室との内、相対的に圧力の低い方を選択するとよい。こうすることで、次回以降の機関始動直後に、第１室あるいは第２室のいずれかに利用可能な程度の圧力を有する排気ガスを貯留しておくことが可能になる。
【００１１】
なお、上記様々な排気ガス回収利用装置において、前記排気絞り弁制御手段は、燃料カット実行中に、前記排気絞り弁上流側の排気通路から前記蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御するのが望ましい。こうすることで、蓄圧容器に、排気ガスの内、空気を回収することが可能になる。したがって、回収された排気ガスの温度を比較的低温に保つことが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。まず、第１実施形態について説明する。
【００１３】
本第１実施形態の排気ガス回収利用装置が適用された車両の内燃機関システムの概念を図１に示す。本第１実施形態における内燃機関１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１２から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより自然着火させる型式の内燃機関、すなわちディーゼル機関である。
【００１４】
気筒１４の燃焼室に臨むと共に吸気通路１６の一部を区画形成する吸気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、吸気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、吸気通路１６の一部を区画形成する吸気マニフォルド１８が接続され、さらにその上流側には同じく吸気通路１６の一部を区画形成する吸気管２０が接続されている。吸気管２０の上流端側には、吸気通路１６に導かれる空気中の塵埃などを除去するべくエアクリーナ２２が設けられている。また、スロットルアクチュエータ２４によって開度が調整されるスロットル弁２６が、吸気管２０の途中に設けられている。
【００１５】
他方、気筒１４の燃焼室に臨むと共に排気通路２８の一部を区画形成する排気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、排気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、排気通路２８の一部を区画形成する排気マニフォルド３０が接続され、さらにその下流側には同じく排気通路２８の一部を区画形成する排気管３２が接続されている。なお、排気ガス浄化触媒が充填された触媒コンバータ３４が排気管３２の途中に設けられている。
【００１６】
さらに、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイールを含むタービン３６が排気管３２の途中に設けられている。ただし、ここでは、タービン３６は、触媒コンバータ３４よりも上流側に配置されている。これに対応して、タービンホイールに同軸で連結され、タービンホイールの回転力で回転するようにしたコンプレッサホイールを含むコンプレッサ３８が吸気管２０の途中に設けられている。すなわち、内燃機関１０には、排気エネルギーを取り出すタービン３６と、タービン３６により取り出された排気エネルギーによって内燃機関１０に過給するコンプレッサ３８とを有するターボ過給器（過給器）４０が設けられている。そして、コンプレッサ３８により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ４２がコンプレッサ３８よりも下流側に設けられている。
【００１７】
内燃機関１０には、排気通路２８を流れる排気ガスの一部を吸気通路１６に導く排気ガス還流（ＥＧＲ）システム４４が設けられている。ＥＧＲシステム４４は、排気通路２８と吸気通路１６とをつなぐＥＧＲ通路４６を区画形成するＥＧＲ管４８と、ＥＧＲ通路４６の連通状態調節用のＥＧＲ弁５０と、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）冷却用のＥＧＲクーラ５２とを有している。ここでは、ＥＧＲ管４８上流側の一端は排気マニフォルド３０に接続され、その下流側の他端は吸気マニフォルド１８に接続されている。ＥＧＲ弁５０はＥＧＲクーラ５２よりも下流側に設けられていて、その開度はアクチュエータ５４により調節される。ただし、ここではＥＧＲ弁５０はポペット式弁である。
【００１８】
さらに、排気通路２８の途中には、排気絞り弁５６が設けられている。本第１実施形態では排気絞り弁５６はバタフライ式弁である。排気絞り弁５６は、その閉弁時には排気通路２８を流れる排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体を効果的にせき止め、そのような流体の排気絞り弁５６よりも下流側への流れを概ね遮断する遮断弁として機能する。排気絞り弁５６は、アクチュエータ５８により開閉駆動される。なお、排気絞り弁５６は、閉弁時に、排気通路２８の流路断面積を５０％程度減少させるような構成を有する弁であってもよく、あるいは、閉弁時に、排気通路２８を完全に閉塞するような構成を有する弁であってもよい。
【００１９】
図１から明らかなように、排気絞り弁５６上流側の排気通路、すなわち、排気絞り弁５６と排気弁との間の排気通路（弁間通路）Ｐには、さらに、管部材６０により区画形成された管路６２が連通され、その管路６２により排気通路２８と蓄圧容器６４内とは連通可能にされている。蓄圧容器６４は、弁間通路Ｐであればいずれの場所、例えば排気マニフォルド３０に接続されてもよいが、本第１実施形態の蓄圧容器６４は、排気通路２８の内、排気絞り弁５６上流側であって、タービン３６上流側の箇所に接続されている。管路６２の径は排気通路２８の径に比べて小さい。蓄圧容器６４内と排気通路２８との連通状態の調節用に、管路６２に流量制御弁６６が設けられている。なお、流量制御弁６６が開弁されることで蓄圧容器６４内と排気通路２８とは連通し、他方、流量制御弁６６が閉弁されることで蓄圧容器６４内と排気通路２８との連通は遮断され、蓄圧容器６４内は概略的に密閉状態になる。ただし、流量制御弁６６はアクチュエータ６８により開閉駆動される。なお、ここでは流量制御弁６６はポペット式弁である。
【００２０】
なお、後述するように排気通路２８の排気ガスすなわち圧力は、流体の移動を伴いつつ、管路６２を介して排気通路２８から蓄圧容器６４内に回収される。他方、蓄圧容器６４内に蓄えられた圧力エネルギーを有する排気ガスは、管路６２を介して、蓄圧容器６４内から排気通路２８、具体的には弁間通路Ｐに放出されて利用に供される。すなわち、本第１実施形態では、蓄圧容器６４内へのエネルギー回収およびそのエネルギー放出利用は、同じ管路６２を介して行われる。そして、本第１実施形態では、蓄圧容器６４内に回収された排気ガス、すなわちその排気ガスの有する圧力エネルギーは、加速要求が求められたときに、特にその初期に管路６２を介してタービン３６上流側の排気通路Ｑへ解放される。解放された排気ガスすなわち圧力エネルギーは過給器４０のタービン３６の駆動に用いられる。これにより、過給器４０の応答性向上が図られる。
【００２１】
ここで、上記蓄圧容器６４の断面模式図を図２に示す。蓄圧容器６４内には隔壁７０が設けられ、この隔壁７０により蓄圧容器６４の内部は２つに仕切られている。隔壁７０は固定されているので、隔壁７０を挟んで隣り合う２つの空間、すなわち第１室７２と第２室７２との各内容積は一定である。第１室７２には上記管路６２が連通可能にされている。他方、第２室７４は直接的に弁間通路Ｐに連通可能にされていない。第２室７４と第１室７２との連通状態調節用に、具体的には第２室７４に第１室７２を介して排気ガスが回収され、他方、第２室７４から第１室７２へ排気ガスが放出(あるいは噴出)されることを可能にするように、第１室７２と第２室７４とを隔てる隔壁７０に連通弁Ｂ（図１参照）が設けられている。ここでは、双方向の排気ガスの流れを可能にするように、回収弁７６と放出弁７８との２つの逆止弁が連通弁Ｂとして隔壁７０に設けられている。回収弁７６は、第１室７２に回収された排気ガスを第２室７４に受け渡すべく機能し、これにより第２室７４に排気ガスを回収することが可能になる。放出弁７８は、第２室７４に回収された排気ガスを第１室７２に受け渡すべく機能する。回収弁７６は、例えば第１室７２の圧力が第２室７４の圧力よりも高く、第１室７２と第２室７４との圧力差が１００ｋＰａ以上で開弁するように開弁圧力が設定されている。他方、放出弁７８は、第１室７２内の圧力が第２室７４内の圧力よりも低いとき開弁するように開弁圧力が設定されている。その結果、第１室７２の圧力は、第２室７４の圧力よりも早く立ち上がり、概して、第１室７２の圧力は第２室７４の圧力以上となる。
【００２２】
内燃機関１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０に、各種値を検出（導出あるいは推定）するための信号を電気的に出力する各種センサ類を備えている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。吸入空気量を検出するためのエアフローメーター８２が吸気管２０に備えられている。また、エアフローメーター８２近傍に吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ８４が、そしてインタークーラ４２下流側にも温度を検出するための吸気温度センサ８６が備えられている。また、過給圧を検出するための圧力センサ８８が吸気管２０の途中に設けられている。また運転者によって操作されるアクセルペダル９０の踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ９２が備えられている。また、スロットル弁２６の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ９４も備えられている。さらに、ＥＧＲ弁５０の開度を検出するための、ここではそのリフト量を検出するためのバルブリフトセンサ９６も備えられている。また、ピストンが往復動する、シリンダブロックには、連接棒を介してピストンが連結されているクランクシャフトのクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサ９８が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ９８は機関回転数（機関回転速度）を検出するための機関回転数センサとしても利用される。さらに、弁間通路Ｐの排気ガスすなわち燃焼ガスや空気である流体の圧力を検出するための圧力センサ１００が備えられている。また、蓄圧容器６４内の圧力を検出するための圧力センサ１０２も備えられている。より詳しくは、圧力センサ１０２は第１室７２の圧力検出用に設けられている。さらに、内燃機関１０の冷却水温を検出するための温度センサ１０４が設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、前記各種センサ類が電気的に接続されている。これら各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑な内燃機関１０の運転がなされるように、ＥＣＵ８０は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力する。こうして、燃料噴射弁１２の作動、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６および流量制御弁６６の各開度などが制御される。ただし、ＥＣＵ８０は、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、流量制御弁６６の各開度を制御するため、各アクチュエータ２４、５４、５８、６８に作動信号を出力する。なお、ここでは、排気絞り弁５６の開度を制御する排気絞り弁制御手段は、ＥＣＵ８０の一部と、アクチュエータ５８とを含んで構成される。
【００２４】
ＥＣＵ８０は、エアフローメーター８２からの出力信号に基づいて導出される吸入空気量、クランクポジションセンサ９８からの出力信号に基づいて導出される機関回転数など、すなわち機関負荷および機関回転数で表される運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料量）、燃料噴射時期を設定する。そして、それら燃料噴射量、燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁１２からの燃料の噴射が行われる。
【００２５】
なお、内燃機関１０では、クランクポジションセンサ９８からの出力信号に基づいて導出される機関回転数が所定回転数（燃料カット回転数）以上であり、且つ、アクセルポジションセンサ９２からの出力信号に基づいて導出されるアクセル開度が０％、すなわちアクセルペダル９０が踏まれていないときに、燃料噴射弁１２からの燃料噴射が停止（燃料カット）されるように設定されている。ただし、このような燃料カット状態が続いて、機関回転数が低下して別の所定回転数（燃料カット復帰回転数）に達すると、燃料噴射は再開される。また、燃料カットが実行されているときに、アクセルペダル９０が踏まれてアクセル開度が０％を超えるようになった場合にも、燃料噴射は再開される。なお、燃料カットが行われているときは、概ね減速時に対応する。
【００２６】
そして、このように燃料カットをする運転状態のとき、上記スロットル弁２６が閉状態に保持されるように、予め上記プラグラムは設定されている。ただし、後述するエネルギー回収のときには、強制的にスロットル弁２６は例えば全開の開状態になるように制御される。なお、スロットル弁２６は内燃機関１０の始動時は全開に制御され、他方、内燃機関１０の停止時は全閉に制御される。そして、通常走行時には、機関状態および冷却水温などに応じて、スロットル弁２６の開度は適切な開度になるように制御される。
【００２７】
また、上記各種センサ類からの出力信号に基づいて定まる内燃機関１０の運転状態に基づいてＥＧＲ弁５０の開度は制御される。ここでは、高負荷領域（全負荷領域を含む。）がＥＧＲ弁５０が全閉状態に閉弁される領域（ＥＧＲ外領域）として定められ、それ以外の低・中負荷領域がＥＧＲ弁５０が開かれる領域（ＥＧＲ領域）として定められている。本第１実施形態では、上記の如く燃料カットをする運転状態のときには、ＥＧＲ弁５０の開度は全閉になるように設定されているが、このときＥＧＲ弁５０は所定開度の開状態にされてもよい。ただし、後述するエネルギー回収に際しては、ＥＧＲ弁５０は、運転状態にかかわらず、強制的に閉状態になるように制御される。ただし、ＥＧＲ弁５０の開度は、エネルギー回収に際して、弁間通路Ｐの圧力や変速機の変速比に基づいて段階的に閉状態になるように制御されてもよい。
【００２８】
ところで、通常走行時、排気絞り弁５６は全開の開状態に保持制御されるので、排気通路２８を流れる排気ガスは触媒コンバータ３４を通過して外気に放出される。これに対して、後述するエネルギー回収の所定条件が満たされたとき、排気絞り弁５６は全閉の閉状態になるように制御され、排気通路２８を流れる排気ガスは概ねせき止められる。そして、このようにしてせき止めた排気ガスの回収を通じてエネルギー回収が行われる。
【００２９】
以下、エネルギー回収の制御について、図３のフローチャートにしたがって詳細に説明する。ただし、図３のフローチャートは、およそ２０ｍｓ毎に繰り返されるものである。なお、以下の記載から明らかになるように、蓄圧容器６４内に回収される排気ガスは概ね空気である。
【００３０】
内燃機関１０が起動されると、まずＥＣＵ８０は、ステップＳ３０１において、回収フラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かを判定する。ここで、回収フラグが「１」ということは、エネルギー回収が行われる所定条件が満たされていることを表す。これに対してそれが「０」ということは、エネルギー回収が行われる所定条件が満たされていないことを表す。初期状態では同回収フラグはリセットされているためここでは否定判定される。なお、本第１実施形態において、エネルギー回収のための所定条件が満たされるとは、以下の記載から明らかなように、燃料カット実行中であること、および、蓄圧容器６４内の圧力が所定圧以下であることの２つが満たされることである。
【００３１】
ステップＳ３０１で否定判定されると、次ぐステップＳ３０３で、燃料カット（実行）中か否かが判定される。具体的には、燃料カット中か否かは、燃料噴射量が「０」とされているか否かで判定される。なお、通常走行時には、概して、内燃機関１０により所定出力を生み出すべく、「０」より大きな燃料噴射量が上述の如く導かれて燃料噴射が行われている。それ故、そのようなときには、ステップＳ３０３において否定判定されて、該ルーチンは終了する。
【００３２】
上記ステップＳ３０３で燃料カット中として肯定判定されると、次ぐステップＳ３０５で、蓄圧容器６４内の圧力（図３中の「容器内圧」）が、蓄圧容器６４に許容される圧力であって、所定圧である予め決められてＲＯＭに記憶されている上限圧以下か否かが判定される。蓄圧容器６４内に十分な量の圧力エネルギーすなわち排気ガスが蓄えられているときに、さらにエネルギー回収が行われることを防ぐためである。蓄圧容器６４内の圧力は圧力センサ１０２からの出力信号に基づいて導出される。なお、このステップＳ３０５で否定判定されると、該ルーチンは終了する。ただし、ここでは、上限圧として、ゲージ圧で５００ｋＰａという値が設定されている。
【００３３】
ステップＳ３０５で肯定判定されると、次ぐステップＳ３０７で、エネルギー回収の所定条件が満たされているとして、上記回収フラグが「１」にされる。これにより、内燃機関１０の通常の上記制御よりも、エネルギー回収用の制御が優先して行われることになる。そして、ステップＳ３０９に至ると、ＥＧＲ弁５０が閉弁し、流量制御弁６６が閉弁し、且つ、スロットル弁２６が開弁するように、各アクチュエータ５４、６８、２４に作動信号が出力される。
【００３４】
ＥＧＲ弁５０は通常、上記の如く運転状態に基づいて制御されるが、ステップＳ３０９に至って以降のエネルギー回収に際しては、原則的には閉状態にされる。また、流量制御弁６６は基本的には閉弁されているので、流量制御弁６６は閉状態に保たれることになる。さらに、排気通路２８へ空気を送るべく、スロットル弁２６は全開の開状態にされる。
【００３５】
次ぐステップＳ３１１では、排気絞り弁５６が閉弁するように、アクチュエータ５８に作動信号が出力される。こうして当該ルーチンは終了する。
【００３６】
次のルーチンのステップＳ３０１では回収フラグが「１」であるので肯定判定される。ステップＳ３０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ３１３で、上記ステップＳ３０３と同様に燃料カット中か否かが判定される。ここで肯定判定されると次ぐステップＳ３１５で、上記ステップＳ３０５と同様に蓄圧容器６４内の圧力が上記上限圧以下か否かが判定される。なお、ステップＳ３１３およびステップＳ３１５での判定が行われるのは、ステップＳ３０７で回収フラグが「１」にされた後、エネルギー回収の所定条件が満たされなくなったときに、エネルギー回収を終了する制御をするためである。
【００３７】
さてステップＳ３１５で肯定判定されると次ぐステップＳ３１７で、蓄圧容器６４内の圧力が、弁間通路Ｐの圧力（図３中の「背圧」）以下か否かが判定される。このとき既に、排気絞り弁５６が閉弁制御されているので、時間の経過につれて、排気絞り弁５６によってせき止められた排気ガスの圧力（圧力エネルギー）は高くなる。そして、その圧力が回収可能な程度にまで高まっているかを調べるために、ステップＳ３１７での判定が行われる。ステップＳ３１７で否定判定される場合には次ぐステップＳ３１９で、流量制御弁６６が閉弁するようにアクチュエータ６８に作動信号が出力される。これは、既に流量制御弁６６が閉じられている場合には、流量制御弁６６が閉じたままにされることを意味している。他方、ステップＳ３１７で肯定判定される場合には次ぐステップＳ３２１で、流量制御弁６６が開弁するようにアクチュエータ６８に作動信号が出力される。これにより、弁間通路Ｐの高められた圧力エネルギーを有する排気ガスが管路６２を介して、蓄圧容器６４内に回収される。
【００３８】
高い圧力エネルギー、換言すると高い圧力エネルギーを有する排気ガス（ここでは主に空気）が回収されることで、蓄圧容器６４内の圧力は増す。こうしたエネルギー回収は、上記ステップＳ３１３あるいはステップＳ３１５で否定判定されない限りは概ね続けて行われる。
【００３９】
エネルギー回収中に、ステップＳ３１３あるいはステップＳ３１５で否定判定されるに至ると、エネルギー回収を終了するための制御が行われる。それらのいずれかで否定判定されると次ぐステップＳ３２３で、ＥＧＲ弁５０の強制的な閉弁が解除され、ＥＧＲ弁５０の開度が運転状態に基づいた開度になるようにアクチュエータ５４に作動信号が出力される。また、流量制御弁６６が閉弁するように、アクチュエータ６８へ作動信号が出力される。また、スロットル弁２６の強制的な開弁が解除され、スロットル弁２６の開度が運転状態に基づいた開度になるようにアクチュエータ２４へ作動信号が出力される。さらに、排気絞り弁５６が開弁するようにアクチュエータ５８へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ３２５で回収フラグが「０」にされる。この結果、内燃機関１０はエネルギー回収を行わない通常の制御状態に復帰される。
【００４０】
このようにしてエネルギー回収が行われるが、このときの蓄圧容器６４内での排気ガスの流れを段階的に次に説明する。上記エネルギー回収用の所定条件がみたされているときにエネルギー回収を行うべくステップＳ３２１で流量制御弁６６が開弁制御されると、まず、蓄圧容器６４の第１室７２にエネルギー回収すなわち排気ガスの回収が行われる。その結果、第１室７２の圧力が高められる。例えば蓄圧容器６４の第１室７２および第２室７４の各圧力が十分に低いとき、具体的にはゲージ圧で５０ｋＰａ以下のとき、回収弁７６および放出弁７８が共に閉じられている状態で、第１室７２の圧力は、ゲージ圧で１００、２００、３００ｋＰａというように徐々に高められる。そして、第１室７２の圧力が第２室７４の圧力よりも１００ｋＰａ以上高くなると、回収弁７６が開弁するようになる。その結果、第１室７２から第２室７４へ回収弁７６を介して排気ガスが流れるようになり、第２室７４の圧力も高められる。そして、例えば、第１室７２の圧力が上記上限圧を超えるようになると、すなわちステップＳ３１５で否定されると、エネルギー回収が終了される。
【００４１】
したがって、蓄圧容器６４全体よりも内容積の小さい第１室７２にまず排気ガスが回収されてそこに高い圧力状態が形成されるので、より短時間で高い圧力エネルギーを有する排気ガスを回収することが可能になる。そして、さらにその回収を続けることで、第２室７４にも高い圧力エネルギーを有する排気ガスを回収できる。それ故、蓄圧容器６４全体で十分な量の排気ガスを回収し、それを高い圧力エネルギーを有する状態にすることができる。
【００４２】
次に、蓄圧容器６４に回収された圧力エネルギーの利用に関して図４のフローチャートにしたがって詳細に説明する。ただし、図４のフローチャートは、およそ２０ｍｓ毎に繰り返されるものである。
【００４３】
まず、ＥＣＵ８０は、ステップＳ４０１において、上記回収フラグが「０」、すなわちＯＦＦであるか否かを判定する。初期状態では同フラグはリセットされているためここでは肯定判定される。なお、ステップＳ４０１で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４４】
ステップＳ４０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ４０３では、アシストフラグが「１」、すなわちＯＮであるか否かが判定される。ここで、アシストフラグが「１」であるということは、過給器４０の作動をアシストする必要があることを表し、これに対してそれが「０」であるということは、そのような必要がないことを表す。初期状態では同アシストフラグはリセットされているためここでは否定判定される。
【００４５】
ステップＳ４０３で否定判定されると、次ぐステップＳ４０５では、機関回転数が所定回転数以下か否かが判定される。機関回転数が所定回転数より高いときには、過給器４０の作動に関してアシストの必要がないので、機関回転数が上記所定回転数を越えているときにはステップＳ４０５で否定判定されて、当該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ４０５で機関回転数が所定回転数以下であるとして肯定判定されると、次ぐステップＳ４０７で、急加速が要求されたか否かが判定される。急加速が要求されたか否かは、アクセル開度の変化割合（アクセル開度変化速度）に基づいて判定される。本第１実施形態では、アクセル開度が大きくなる方へ変化したときであって、所定時間におけるその変化幅が所定量を超えたときに、ＥＣＵ８０は急加速が要求されたと判断する。より具体的には、ＥＣＵ８０は、アクセルポジションセンサ９２からの出力信号に基づいてアクセル開度を求め、それの微少の所定時間に対する変化量すなわち変化速度が、予め設定されてＲＯＭに記憶されている基準値、すなわち上記所定量を超えたとき、急加速が要求されたと判断する。ステップＳ４０７で肯定判定されると、次いでステップＳ４０９での判定がなされる。なお、ステップＳ４０７で否定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４６】
ステップＳ４０７で肯定判定されると、次ぐステップＳ４０９で蓄圧容器６４内の圧力が所定圧以上か否かが判定される。この所定圧とは、過給器４０の作動アシストを行うのに最低限必要とされる圧力のことであり、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている。具体的には、この所定圧は、ゲージ圧で２００ｋＰａであり得る。なお、この所定圧は、排気絞り弁５６上流側の排気通路Ｐの圧力に、例えば１００ｋＰａである余裕分の圧力を足した値であっても良い。そして、ステップＳ４０９で肯定判定されると、次ぐステップＳ４１１でアシストフラグが「１」にされ、次ぐステップＳ４１３で流量制御弁６６が開弁するように、アクチュエータ６８へ作動信号が出力される。このようにして、過給器４０の作動アシストが開始される。なお、ステップＳ４０９で否定判定されると、あるいはステップＳ４１３を経ることで、該ルーチンは終了する。
【００４７】
ただし、過給器４０の作動アシストをするときの流量制御弁６６の開度は、圧力センサ８８からの出力信号により導出される圧力に基づいて、所望の過給圧が得られるようにフィードバック制御される。これにより、過給器４０の作動アシストが適切になされることになる。
【００４８】
そして、次回以降のルーチンでは、回収フラグが「０」であり、且つ、アシストフラグが「１」であるので、上記ステップＳ４０１およびステップＳ４０３でそれぞれ肯定判定される。次ぐステップＳ４１５では、上記ステップＳ４０５と同様に、機関回転数が所定回転数以下か否かが判定される。そして、ここで肯定判定されると、次ぐステップＳ４１７で、所定時間が経過していないか否かが判定される。ここで、判定対象となる時間は流量制御弁６６が開かれたときからの経過時間である。本第１実施形態のＥＣＵ８０は内蔵するタイマ手段でステップＳ４１３に至ったときからの時間を計測し、この時間を経過時間と擬制して採用する。また、判定基準となる所定時間は０．５秒から１．５秒、特に好ましくは１．０秒に設定されて予めＲＯＭに記憶されている。ステップＳ４１７で所定時間が経過していないとして肯定判定されると、次ぐステップＳ４１９で、上記ステップＳ４０９と同様に、蓄圧容器６４内の圧力が上記所定圧以上か否かが判定される。そして、ここで肯定判定されると、当該ルーチンは終了する。
【００４９】
上記ステップＳ４１５から上記ステップＳ４１９のいずれかで否定判定されることで、過給器４０の作動アシストに対するエネルギー利用すなわち排気ガス利用を終了するための制御が行われる。ステップＳ４１５からステップＳ４１９のいずれかで否定判定されると、ステップＳ４２１で流量制御弁６６が閉弁するように、アクチュエータ６８へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ４２３でアシストフラグが「０」にされる。これにより、該ルーチンは終了する。
【００５０】
このようにして蓄圧容器６４内の圧力エネルギーすなわち排気ガスの利用が図られるが、上記の如く、蓄圧容器６４内の隔壁７０に設けられた放出弁７８は、第１室７２内の圧力が第２室７４内の圧力よりも低いとき開弁するようにその開弁圧力が設定されているので、第２室７４の圧力が第１室７２の圧力よりも低いときには第１室７２の排気ガスが排気通路２８に放出されて利用されることになる。そして、第１室７２の圧力が低下するなどして第２室７４の圧力が第１室７２の圧力よりも高くなったときには、放出弁７８を介して第２室７４の排気ガスは第１室７２へ流れるので、第１室７２の圧力を持続的に高く保つことができる。したがって、第１室７２における排気ガスは、比較的長い間、高圧の状態で利用され得る。すなわち、第１室７２に回収された高い圧力エネルギーを有する排気ガスが優先して利用され、第２室７４にも高い圧力エネルギーを有する排気ガスがあるときには蓄圧容器６４内全体の高い圧力エネルギーを有する排気ガスが効果的に利用され得る。
【００５１】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。ただし、上記第１実施形態で説明したのと同様の構成要素に対しては同様の符号を付してその重複説明を省略する。
【００５２】
本第２実施形態の排気ガス回収利用装置が適用された車両の内燃機関システムの概念を図５に示す。本第２実施形態における内燃機関１０ａもディーゼル機関である。上記第１実施形態における内燃機関システムとは異なり、本第２実施形態における内燃機関システムでは、蓄圧容器６４の第２室７４内とタービン３６上流側の排気通路Ｑを連通可能にする、第２管１２０により区画形成された第２管路１２２が設けられている。第２管路１２２には、上記した流量制御弁６６を第１弁とした場合の、第２流量制御弁すなわち第２弁１２４が設けられている。第２弁１２４の駆動は、アクチュエータ１２６によって行われる。ただし、第１管路である上記管路６２も、タービン３６上流側の排気通路Ｑに連通されている。
【００５３】
ただし、本第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、蓄圧容器６４に設けられた放出弁１７８（不図示）が電磁駆動弁とされている。図５では表されていないが、放出弁１７８は、ＥＣＵ８０からの出力信号に基づいて制御されるアクチュエータ１７８ａによって駆動される。
【００５４】
さらに、第２室７４の圧力を検出するための圧力センサ１２８が設けられている。さらに、タービン３６には、タービン３６の温度を検出するための温度センサ１３０が設けられている。さらに、ＥＣＵ８０には、機関始動信号に対応するＯＮ信号や機関停止信号に対応するＯＦＦ信号を出力するキースイッチ１３２が接続されている。キースッチ１３２は、運転者により操作されるキー（不図示）を介して入力される運転者からの機関始動要求（始動指令）や機関停止要求（停止指令）に連動してそれらのＯＮ−ＯＦＦ信号を出力する。キースイッチ１３２は内燃機関１０ａの停止指令を検出するために用いられる。
【００５５】
このような構成を上記第１実施形態に加えて有する第２実施形態では、上で図３および図４にしたがって説明したように、第１管路６２を介して、エネルギー回収やエネルギー利用が行われる。ただし、図４にしたがって説明された如きエネルギー利用に際しては、第１室７２の圧力が第２室７４の圧力を下回ったとき、放出弁１７８が開弁制御される。さらに、後述するように、本第２実施形態では、機関停止実行時に、蓄圧容器６４内に回収された排気ガスを利用して、過給器４０のタービン３６が冷却される。
【００５６】
一般的に、上記の如く過給器４０を備えた内燃機関を登載した車両では、加速走行（高回転での運転）直後、タービン３６は高温になっている。この状態で、すぐに内燃機関１０ａを停止すると、タービン３６あるいはその近傍を循環するオイルに焼き付きが生じて各部材に固着等が生じる可能性がある。そこで、これらを防止するべく、例えば、加速走行（高回転での運転）直後に、機関停止指令が検出されたときには、タービン３６の冷却時間を確保するべく所定時間、アイドリング状態に保たれるように、ＥＣＵ８０のプログラム等は設定されている。しかしながら、このような冷却は強制的にタービン３６を冷却するものではないので、その冷却に長い時間を必要とされる場合がある。この間、燃料が消費されるので、燃費向上の観点から、その時間の短縮が望まれる。そこで、本第２実施形態では、内燃機関１０ａを停止させるときであって、タービン３６の温度が所定温度以上のとき、蓄圧容器６４内の排気ガスをタービン３６に供給するすなわち吹き掛けることで、タービン３６を迅速に冷却する。以下、タービン３６の冷却を説明する。
【００５７】
上記内燃機関システムが搭載された車両が車庫に止められるなどしていて、その車両の内燃機関１０ａの停止（機関停止）が図られる場合に関して、図６のフローチャートにしたがって説明する。なお、図６のフローチャートは、内燃機関１０ａが始動されたときから内燃機関１０ａが停止されるまで、およそ２０ｍｓごとに繰り返される。ただし、ＥＣＵ８０には、キースイッチ１３２からＯＦＦ信号が出力された後も、所定時間は電源が給電可能とされるリレーが設けられているので、以下の処理は適切に行われる。
【００５８】
なお、ここでは、 上記第１実施形態と同様に排気絞り弁制御手段は構成される。また、停止指令検出手段は、キースイッチ１３２とＥＣＵ８０の一部とを含んで構成される。また、第１室７２の圧力を検出する第１圧力検出手段は、圧力センサ１０２とＥＣＵ８０の一部とを含んで構成される。また、第２室７４の圧力を検出する第２圧力検出手段は、圧力センサ１２８とＥＣＵ８０の一部とを含んで構成される。第１室７２の圧力と第２室７４の圧力とに基づいて第１室７２と第２室７４とのいずれか一方を選択する選択手段は、ＥＣＵ８０の一部により構成される。また、第１弁６６を制御する第１弁制御手段は、ＥＣＵ８０の一部とアクチュエータ６８とを含んで構成される。さらに、第２弁１２４を制御する第２弁制御手段は、ＥＣＵ８０の一部とアクチュエータ１２６とを含んで構成される。
【００５９】
ＥＣＵ８０は、ステップＳ６０１で停止フラグが「０」すなわちＯＦＦであるか否かを判定する。初期状態では同停止フラグはリセットされているので、ここでは肯定判定される。なお、この停止フラグは、機関停止要求があり、機関停止実行時のタービン３６冷却用の後述する制御を行うとき「１」にされる。そして停止フラグは、その後のＥＣＵ８０への給電の終了に伴って、リセットされる（「０」にされる）。
【００６０】
ステップＳ６０１で肯定判定されると、次ぐステップＳ６０３で機関停止要求があるか否かが判定される。キースイッチ１３２からＯＦＦ信号が入力されると、ＥＣＵ８０は機関停止要求があると判定する。このようにキースイッチ１３２からのＯＦＦ信号に基づいて機関停止要求があると判定することは、内燃機関１０ａへの停止指令を検出することに対応する。ステップＳ６０３で肯定判定されると、ステップＳ６０５に進む。他方、否定判定されると、該ルーチンは終了する。なお、機関停止要求があるときは、概ね、図示しない車速センサからの出力信号に基づいて導出される車速は「０」であり、且つ、アクセルポジションセンサ９２からの出力信号に基づいて導出されるアクセル開度は０％である。
【００６１】
そして、ステップＳ６０３で肯定判定されると次ぐステップＳ６０５で、タービン３６の温度（図６中「タービン温度」）が所定温度以上であるか否かが判定される。タービン３６の冷却を行う必要があるか否かを判定するためである。なお、所定温度は、予め実験により求められてＲＯＭに記憶されている。そして、ここで否定判定されると該ルーチンは終了する。他方、肯定判定されるとステップＳ６０７へ進む。ただし、ステップＳ６０５は、タービン３６の冷却を行う必要があるか否かを判定するためのステップであるので、その上記判定事項は、例えばタービン３６上流側の排気通路Ｑの温度、排気マニフォルド３０の温度等が所定温度以上であるか否かなどによって代替され得る。
【００６２】
そして、ステップＳ６０５で肯定判定されると次ぐステップＳ６０７で、まず、圧力センサ１０２からの出力信号に基づいて導出された第１室７２の圧力と、圧力センサ１２８からの出力信号に基づいて導出された第２室７４の圧力とが比較される。そして、この比較に基づいて、第１室７２と第２室７４とのいずれか一方が選択される。具体的には、ここでは、第１室７２と第２室７４との内、圧力が低い方が選択される。ここでは、このようにして選択されたのが第２室７４であるとして以下の説明を続ける。
【００６３】
さらに、ステップＳ６０７では、第２室７４が選択されたので、第２室７４内を排気通路Ｑに連通させて、第２室７４内の排気ガスをタービン３６に供給するべく、第２弁である第２流量制御弁１２４が開弁するように、アクチュエータ１２６へ作動信号が出力される。こうして、第２室７４内の排気ガスは排気通路Ｑに供給されて、タービン３６に供給される。上記の如く、蓄圧容器６４へのエネルギー回収は燃料カット実行中に行われるので、蓄圧容器６４内の排気ガスは概ね空気で構成される。したがって、第２室７４内の排気ガスは排気ガスとしては低温である。このように低温の排気ガスがタービン３６に供給される結果、タービン３６が冷却されるようになる。
【００６４】
ステップＳ６０７の次のステップＳ６０９では上記停止フラグが「１」にされる。そして、次ぐステップＳ６１１で、選択された蓄圧容器６４の第２室の圧力（図６中「容器内圧」）が所定圧以下か否かが判定される。ここでは、所定圧はゲージ圧で３０ｋＰａに設定されて、予めＲＯＭに記憶されている。なお、ステップＳ６１１でのこの所定圧は大気圧であってもよい。機関停止要求があると、上記の如く選択された第２室７４に関する第２弁１２４が開弁制御されるので、第２室７４内の圧力は低下する。しかしながら、第２室７４内の圧力が未だ所定圧以下にまで低下していないときには、ステップＳ６１１で否定され、該ルーチンは終了する。
【００６５】
次回以降のルーチンでは停止フラグが「１」であるので、ステップＳ６０１で否定判定されて、ステップＳ６１１へ進む。そして、第２室７４内の圧力が所定圧以下であると肯定判定されるようになると、ステップＳ６１３へ進む。
【００６６】
ステップＳ６１３では、ステップＳ６０７で開弁制御された弁、ここでは第２弁１２４が閉弁するように、アクチュエータ１２６へ作動信号が出力される。これにより、タービン３６の冷却が終了されて、内燃機関１０ａの停止が完了する。なお、ステップＳ６１３を経て第１弁６６あるいは第２弁１２４が閉弁されることで、ＥＣＵ８０等への給電は終了される。
【００６７】
なお、上記ステップＳ６１１で説明したように、タービン３６の冷却を蓄圧容器６４内の圧力が所定圧以下になるまで行うことにしたが、その終了判定（ステップＳ６１１）は、ステップＳ６０３を経てから所定時間経過したときに行われてもよい。あるいはそのような終了判定はタービン３６の温度が第２所定温度以下になったときに行われてもよい。
【００６８】
以上、上記したように、機関停止指令があったときに、蓄圧容器６４内の排気ガスがタービン３６に供給されることで、機関停止実行時にタービン３６が冷却されるので、タービン冷却時間を短くすることができる。また、ここでは、タービン冷却に相対的に圧力の低い方の部屋の圧力が用いられるので、他方の部屋には相対的に高い圧力を有する排気ガスが貯留された状態に保たれ得る。したがって、次回以降の機関始動（直）後の加速時に、過給器４０の作動アシストが可能になり得る。さらに、ここでは、機関停止実行時に蓄圧容器６４からタービン３６上流側の排気通路Ｑに概ね空気が供給されるので、排気通路Ｑの燃焼ガスの濃度は低くなる。したがって、次回の機関始動時に燃焼室に排気ガスが戻ることが低減されるので、そのときの機関始動性を高めることが可能になる。
【００６９】
以上、本発明に係る排気ガス回収利用装置を上記第１及び第２実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。上記両実施形態では、隔壁７０に設けられた連通弁Ｂは、２つの弁から構成されたが、１つの弁から構成されても良い。ただし、連通弁Ｂが１つの弁で構成されるときには、連通弁ＢはＥＣＵ８０からの出力信号に基づいて制御されるアクチュエータにより駆動される弁であり得る。また、上記第１実施形態では２つの弁は逆止弁であり、上記第２実施形態では一方が逆止弁であり他方が電磁駆動弁であるとしたが、それらの両方が電磁駆動弁とされても良い。連通弁Ｂが電磁駆動弁で構成される場合には、ＥＣＵ８０は所定の時期に電磁駆動弁を開弁あるいは閉弁制御するが、そ（れら）の開閉時期は上記第１実施形態において逆止弁で説明したことに準じるとよい。
【００７０】
また、上記両実施形態では、蓄圧容器６４内は２つの部屋に分けられたが、複数の隔壁などを用いて３つ以上の部屋に分けられても良い。ただし、蓄圧容器６４が３つ以上の部屋を有する場合には、上記両実施形態で説明したエネルギー回収および、機関停止実行時を除くエネルギー利用に関しては、弁間通路Ｐに直接的に連通可能な第１室を介してのみ、他の部屋は、弁間通路Ｐと連通可能にされるとよい。
【００７１】
また、上記第２実施形態では、機関停止指令があったときに、相対的に圧力の低い方の部屋の排気ガスを排気通路Ｑに供給することにした。しかしながら、相対的に圧力の高い方の部屋の排気ガスを排気通路Ｑに供給することを本発明は排除しない。または、機関停止指令があったときに、予め定めておいた部屋の排気ガスをタービン３６に供給することにしてもよく、例えば機関停止指令があったときには、第１室７２や第２室７４の圧力に関わらず、第２室７４の排気ガスがタービン３６に供給されても良い。このように第２室７４の排気ガスがタービン３６に供給される場合には、上記第２実施形態の放出弁１７８は上記第１実施形態の放出弁７８であってもよい。また、第２室７４の排気ガスがタービン３６に供給され、第２管路１２２がそのためだけに用いられる場合には、第２管路は排気通路Ｑの内、最下流側に連通され得、具体的にはタービン３６のスクロール室に直接排気ガスを供給可能なようにタービン３６に直接的に連通され得る。
【００７２】
また、エネルギー回収を上記両実施形態では燃料カット中に行うことにしたが、それはこれ以外のときに行われてもよい。機関運転状態が燃料噴射をする運転状態のときにエネルギー回収が行われてもよい。
【００７３】
なお、上記両実施形態では、蓄圧容器６４内に回収された圧力エネルギーを、過給器４０の作動アシストに用いることとした。しかしながら、これは回収された圧力エネルギーの用途を制限するものではなく、回収された圧力エネルギーは、種々の機能部品の作動アシストなどに用いられ得る。なお、排気通路２８と蓄圧容器６４とをつなぐエネルギー回収用の通路と、種々の機能部品と蓄圧容器６４とをつなぐエネルギー放出用の通路とは、分けられてもよい。
【００７４】
また、上記両実施形態では、排気絞り弁５６はバタフライ式弁であったが、それ以外の形式の弁であってもよい。排気絞り弁５６は、例えば、ポペット式弁、シャッター式弁であり得る。なお、排気絞り弁５６として、排気ブレーキ用に設けられた弁が用いられてもよい。また、ＥＧＲ弁５０や流量制御弁６６は、ポペット式弁以外の形式の弁であってもよく、バタフライ式弁、シャッター式弁であり得る。なお、エネルギー回収用の通路とエネルギー放出用の通路とが分けられる場合には、エネルギー回収用の通路に設けられる弁は逆止弁であってもよい。
【００７５】
なお、上記両実施形態では、本発明をディーゼル機関に適用して説明したが、これに限定されず、本発明は、ポート噴射型式のガソリン機関、筒内噴射形式のガソリン機関等の各種の内燃機関に適用可能である。また、用いられる燃料は、軽油やガソリンに限らず、アルコール燃料、ＬＰＧ（液化天然ガス）等でもよい。また、本発明が適用される内燃機関の気筒数などはいくつであってもよい。
【００７６】
なお、上記両実施形態およびその変形例では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念図である。
【図２】図１の蓄圧容器の断面模式図である。
【図３】第１実施形態のエネルギー回収用のフローチャートである。
【図４】第１実施形態のエネルギー利用用のフローチャートである。
【図５】第２実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念図である
【図６】第２実施形態において、機関停止実行時にタービンを冷却するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 内燃機関
２８ 排気通路
３６ タービン
４０ ターボ過給器
５６ 排気絞り弁
６４ 蓄圧容器
７０ 隔壁
７２ 第１室
７４ 第２室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁上流側の排気通路から蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備えた排気ガス回収利用装置において、
前記蓄圧容器は、該蓄圧容器の内部を仕切る隔壁と、該隔壁を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁とを備え、
前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて前記連通弁によって圧力が調節可能な前記蓄圧容器の第１室に前記排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスが回収されるように、前記第１室は前記排気絞り弁上流側の排気通路に連通可能にされていることを特徴とする排気ガス回収利用装置。
【請求項２】
前記連通弁は２つの弁を含んで構成され、該２つの弁の各々は互いに逆向きの排気ガスの流れを調節するために設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項３】
前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて該隔壁を挟んで前記第１室と隣り合うと共に前記連通弁を介して前記第１室と連通可能にされている第２室と、
前記内燃機関の排気通路に設けられたターボ過給器のタービンと、
該タービンに前記第１室の排気ガスを供給可能にする第１弁と、
前記タービンに前記第２室の排気ガスを供給可能にする第２弁と、
前記内燃機関への停止指令を検出する停止指令検出手段と、
該停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１室と前記第２室とのいずれか一方の排気ガスを前記タービンに供給するように前記第１弁および前記第２弁の一方を開弁制御する弁制御機構部と
を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項４】
前記第１室の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
前記第２室の圧力を検出する第２圧力検出手段と
をさらに備え、
前記弁制御機構部は、
前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１圧力検出手段により検出された前記第１室の圧力と前記第２圧力検出手段により検出された前記第２室の圧力とに基づいて前記第１室と第２室とのいずれか一方を選択する選択手段と、
該選択手段により前記第１室が選択されたとき、前記第１弁を開弁制御する第１弁制御手段と、
前記選択手段により前記第２室が選択されたとき、前記第２弁を開弁制御する第２弁制御手段と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項５】
前記選択手段は、前記第１室と前記第２室との内、相対的に圧力の低い方を選択することを特徴とする請求項４に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項６】
前記排気絞り弁制御手段は、燃料カット実行中に、前記排気絞り弁上流側の排気通路から前記蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁上流側の排気通路から蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御する排気絞り弁制御手段とを備えた排気ガス回収利用装置において、
前記蓄圧容器は、該蓄圧容器の内部を仕切る隔壁と、該隔壁を挟んで隣り合う空間を連通可能にする連通弁とを備え、
前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて前記連通弁によって圧力が調節可能な前記蓄圧容器の第１室に前記排気絞り弁上流側の排気通路から排気ガスが回収されるように、前記第１室は前記排気絞り弁上流側の排気通路に連通可能にされていることを特徴とする排気ガス回収利用装置。
【請求項２】
前記連通弁は２つの弁を含んで構成され、該２つの弁の各々は互いに逆向きの排気ガスの流れを調節するために設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項３】
前記隔壁によって少なくとも一部が区画形成されていて該隔壁を挟んで前記第１室と隣り合うと共に前記連通弁を介して前記第１室と連通可能にされている第２室と、
前記内燃機関の排気通路に設けられたターボ過給器のタービンと、
該タービンに前記第１室の排気ガスを供給可能にする第１弁と、
前記タービンに前記第２室の排気ガスを供給可能にする第２弁と、
前記内燃機関への停止指令を検出する停止指令検出手段と、
該停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１室と前記第２室とのいずれか一方の排気ガスを前記タービンに供給するように前記第１弁および前記第２弁の一方を開弁制御する弁制御機構部と
を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項４】
前記第１室の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
前記第２室の圧力を検出する第２圧力検出手段と
をさらに備え、
前記弁制御機構部は、
前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記第１圧力検出手段により検出された前記第１室の圧力と前記第２圧力検出手段により検出された前記第２室の圧力とに基づいて前記第１室と第２室とのいずれか一方を選択する選択手段と、
該選択手段により前記第１室が選択されたとき、前記第１弁を開弁制御する第１弁制御手段と、
前記選択手段により前記第２室が選択されたとき、前記第２弁を開弁制御する第２弁制御手段と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項５】
前記選択手段は、前記第１室と前記第２室との内、相対的に圧力の低い方を選択することを特徴とする請求項４に記載の排気ガス回収利用装置。
【請求項６】
前記排気絞り弁制御手段は、燃料カット実行中に、前記排気絞り弁上流側の排気通路から前記蓄圧容器へ排気ガス回収を行うべく前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の排気ガス回収利用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−４１４７９（Ｐ２００９−４１４７９Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０８３４４（Ｐ２００７−２０８３４４）
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【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２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【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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