排気蓄圧装置
【課題】低過給状態からの加速時に加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制する。
【解決手段】ターボチャージャ２を備えたエンジン１に適用するための排気蓄圧装置に関し、排気ガス８を蓄圧するガス収集タンク１４と、該ガス収集タンク１４に排気マニホールド９から排気ガス８の一部を取り込むガス導入管１５と、ガス収集タンク１４からターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に排気ガス８を放出するガス排出管１６と、ガス収集タンク１４から吸気マニホールド６に排気ガス８を放出するガス排出管１７とを備え、排気マニホールド９の圧力が高い運転領域でガス導入管１５を介しガス収集タンク１４に排気ガス８を取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク１４内の温度に応じガス排出管１６，１７の何れかを選択してガス収集タンク１４から排気ガス８を放出するように構成する。
【解決手段】ターボチャージャ２を備えたエンジン１に適用するための排気蓄圧装置に関し、排気ガス８を蓄圧するガス収集タンク１４と、該ガス収集タンク１４に排気マニホールド９から排気ガス８の一部を取り込むガス導入管１５と、ガス収集タンク１４からターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に排気ガス８を放出するガス排出管１６と、ガス収集タンク１４から吸気マニホールド６に排気ガス８を放出するガス排出管１７とを備え、排気マニホールド９の圧力が高い運転領域でガス導入管１５を介しガス収集タンク１４に排気ガス８を取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク１４内の温度に応じガス排出管１６，１７の何れかを選択してガス収集タンク１４から排気ガス８を放出するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給システムを備えたエンジンに適用するための排気蓄圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの燃費を改善する手法として、ダウンサイジングと高Ｐｍｅ化（高平均有効圧力化）が知られており、このようにすれば、エンジンを過給することによって、より小さい排気量、より少ない気筒数のエンジンで自然吸気エンジン及び低過給大排気量エンジンと同等の出力、トルクのエンジンに置き換えることができる。
【０００３】
ただし、過給圧が低い状態では、吸入できる空気量がエンジン排気量相当のみとなり、十分な空気量を確保できないため、大排気量エンジン相当のトルクを得ることが困難である。例えば、アイドリング等の低過給状態からの加速は、空気量が確保できるまでトルクを出せないことから、大排気量エンジンに対して加速レスポンスが劣るという課題があった。
【０００４】
この対策として、従来においては、低過給状態からの加速時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を一時的に中止し、これにより空気量を確保して加速レスポンスの向上を図るようにしている。
【０００５】
即ち、低過給状態からの加速時にアクセルが深く踏み込まれると、これに即応して燃料噴射量が増加して排気ガスが増加するが、ＥＧＲバルブが開いたままの状態にあると、タービンの通過が抵抗となって排気ガスの多くがＥＧＲガスとして吸気側へ再循環し、タービンを効率良く駆動することができなくなって吸気量が燃料噴射量の増加に追いつかなくなるため、必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブを一時的に閉じて排気ガスの全量をタービンに導き、該タービンを効率良く駆動して吸気量の早期の増加を促すようにしている。
【０００６】
尚、本発明に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−９２１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように加速時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してしまうと、排気ガスの再循環が遮断されることによりＮＯx排出量が一時的に増加してしまうという問題があった。
【０００９】
尚、小サイズのターボチャージャを採用して速やかな過給を得ることも考えられるが、そのような小サイズのターボチャージャを採用してしまうと、ターボチャージャの過回転防止やチョークのために流量に制限がかかり、高速域での高トルク化を図ることができなくなってしまう。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、低過給状態からの加速時に加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制し得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、適宜な段数のターボチャージャから成る過給システムを備えたエンジンに適用するための排気蓄圧装置であって、排気ガスを蓄圧するガス収集タンクと、該ガス収集タンクに排気マニホールドから排気ガスの一部を取り込む第一ガス導入管と、前記ガス収集タンクから少なくとも一段のターボチャージャのタービン入口に排気ガスを放出する第一ガス排出管と、前記ガス収集タンクから吸気マニホールドに排気ガスを放出する第二ガス排出管とを備え、排気マニホールドの圧力が高い運転領域で第一ガス導入管を介しガス収集タンクに排気ガスを取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク内の温度に応じ第一ガス排出管及び第二ガス排出管の何れかを選択してガス収集タンクから排気ガスを放出するように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、排気マニホールドの圧力が高い運転領域で第一ガス導入管を介しガス収集タンクに排気ガスを取り込んで蓄圧しておき、加速時に第一ガス排出管を選択してガス収集タンクから排気ガスを少なくとも一段のターボチャージャのタービン入口に放出すると、該タービンの羽根車に排気ガスが当たることで回転が促され、これによりタービンの回転が助勢されて速やかな過給圧の上昇が図られるので、加速レスポンスが向上されると共に、必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブを一時的に閉じなければならない時間が短縮されてＮＯx排出量の一時的な増加が抑制されることになる。
【００１３】
また、加速時に第二ガス排出管を選択してガス収集タンクから排気ガスを吸気マニホールドに放出すると、該吸気マニホールドの吸気に排気ガスが混合されて各気筒に導かれ、該各気筒内での燃料の燃焼が抑制されて燃焼温度が下がることによりＮＯxの発生が低減されることになり、ＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもガス収集タンクからの排気ガスの導入によりＮＯxが抑制され続けてＮＯx排出量の一時的な増加が回避されることになる。
【００１４】
ここで、加速時に第一ガス排出管及び第二ガス排出管の何れを選択すべきかについては、ガス収集タンク内の温度に応じて決めれば良く、第一ガス排出管を選択してタービンの回転を助勢するにあたっては、ガス収集タンク内の排気ガスが高温高圧であるほどエネルギーを多く持っていてタービンの羽根車を回す力が大きいので、ガス収集タンク内の温度が所定温度より高い場合に第一ガス排出管を選択すれば良い。
【００１５】
一方、第二ガス排出管を選択して吸気マニホールドに排気ガスを導入するにあたっては、ガス収集タンク内の排気ガスが低温であるほど密度が高まってＮＯxの発生を低減する効果が大きくなり、しかも、温度降下してエネルギーが少なくなった排気ガスを無理に第一ガス排出管を介しタービン入口に送り込んでも回転を助勢する効果が少ないため、ガス収集タンク内の温度が所定温度以下の場合に第二ガス排出管を選択することが好ましい。
【００１６】
また、本発明においては、第一ガス導入管に設けられた第一ガス導入バルブと、第一ガス排出管に設けられた第一ガス排出バルブと、第二ガス排出管に設けられた第二ガス排出バルブと、ガス収集タンク内の温度を検出する温度センサと、ガス収集タンク内の圧力を検出する第一圧力センサと、排気マニホールド内の圧力を検出する第二圧力センサと、吸気系のインタークーラより下流で過給圧を検出する第三圧力センサと、これら温度センサ及び第一圧力センサ，第二圧力センサ，第三圧力センサからの検出信号に基づき第一ガス導入バルブ，第一ガス排出バルブ，第二ガス排出バルブを制御してガス収集タンクに対する排気ガスの蓄圧及び放出を制御する制御装置とを備えることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明においては、ガス収集タンクに排気ガス再循環系のＥＧＲクーラより下流から排気ガスの一部を取り込む第二ガス導入管と、該第二ガス導入管に設けられた第二ガス導入バルブとを備え、ガス収集タンク内の温度が許容温度より高い時に第一ガス導入管に替えて第二ガス導入管から排気ガスを取り込むように制御装置を構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
上記した本発明の排気蓄圧装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１９】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、加速時にガス収集タンク内の温度が高ければ、エネルギーの多い排気ガスをターボチャージャのタービン入口に放出して該タービンの回転を助勢することにより速やかな過給圧の上昇を図って加速レスポンスを向上することができ、しかも、この加速レスポンスの向上により必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブを一時的に閉じなければならない時間を短縮してＮＯx排出量の一時的な増加を抑制することもできる。また、加速時にガス収集タンク内の温度が低ければ、密度が高い排気ガスを吸気マニホールドに放出して吸気に排気ガスを混合することにより各気筒内での燃料の燃焼を抑制してＮＯxの発生を低減することができ、しかも、このようにガス収集タンクに蓄圧した排気ガスを吸気に混合してＮＯxの発生を低減できることで加速時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもＮＯx排出量の一時的な増加を回避することができ、加速時に排気ガスの全量をタービンに導くことで該タービンを効率良く駆動して吸気量の早期の増加を促すことができる。これによって、低過給状態からの加速時に小サイズのターボチャージャを採用することなく加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制することができる。
【００２０】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、温度センサ及び第一圧力センサ，第二圧力センサ，第三圧力センサからの検出信号に基づき第一ガス導入バルブ，第一ガス排出バルブ，第二ガス排出バルブを制御してガス収集タンクに対する排気ガスの蓄圧及び放出を制御装置により精密に制御することができる。
【００２１】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ガス収集タンク内の温度が過剰に上昇して許容温度より高くなってしまった場合に、排気ガス再循環系のＥＧＲクーラを経て温度降下した排気ガスを第二ガス導入管から取り込むことでガス収集タンク内の温度を許容値以下に制御して該ガス収集タンクを過剰な熱から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一形態例を示す概略図である。
【図２】本発明の第二形態例を示す概略図である。
【図３】本発明の第三形態例を示す概略図である。
【図４】本発明の第四形態例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は本発明の第一形態例を示すもので、図１中における１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、過給システムを構成する単段のターボチャージャ２を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタークーラ５へと送って冷却し、該インタークーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７に分配するようにしてある。
【００２５】
また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【００２６】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出してＥＧＲガスとして吸気管４に導き得るようにしてある。
【００２７】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、ＥＧＲパイプ１１を流れる排気ガス８を冷却するためのＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、図示しない冷却水と排気ガス８とを熱交換させることにより該排気ガス８の温度を低下し得るようになっている。
【００２８】
即ち、排気ガス８をＥＧＲパイプ１１の途中で冷却すると、排気ガス８の温度が下がり且つその容積が小さくなることにより密度が高まり、各気筒７への排気ガス８の充填効率が上がるので、エンジン１の出力をあまり低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることが可能となる。
【００２９】
そして、このように構成されたエンジン１に適用される排気蓄圧装置は、排気ガス８を蓄圧するガス収集タンク１４と、該ガス収集タンク１４に排気マニホールド９から排気ガス８の一部を取り込むガス導入管１５（第一ガス導入管）と、前記ガス収集タンク１４からターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に排気ガス８を放出するガス排出管１６（第一ガス排出管）と、前記ガス収集タンク１４から吸気マニホールド６に排気ガス８を放出するガス排出管１７（第二ガス排出管）とを備えており、排気マニホールド９の圧力が高い運転領域でガス導入管１５を介しガス収集タンク１４に排気ガス８を取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク１４内の温度に応じガス排出管１６及びガス排出管１７の何れかを選択してガス収集タンク１４から排気ガス８を放出するようになっている。
【００３０】
ここに図示している例では、ガス収集タンク１４がＥＧＲパイプ１１の近傍に配置されているため、ＥＧＲパイプ１１のＥＧＲクーラ１３より上流の部分を介して排気マニホールド９から排気ガス８の一部を取り込むようにしてあるが、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を直接導くようにしても良いことは勿論である。
【００３１】
更に、本形態例においては、ＥＧＲパイプ１１のＥＧＲクーラ１３より下流からもガス導入管１８（第二ガス導入管）を介して排気ガス８の一部を取り込むことができるようになっているが、これはガス収集タンク１４内の温度が過剰に上昇して許容温度より高くなってしまった場合の対策として設けられているもので、その具体的な使い方については後で詳細に述べることとする。
【００３２】
また、ガス導入管１５，ガス排出管１６，ガス排出管１７，ガス導入管１８の夫々に、ガス導入バルブ１９（第一ガス導入バルブ），ガス排出バルブ２０（第一ガス排出バルブ），ガス排出バルブ２１（第二ガス排出バルブ），ガス導入バルブ２２（第二ガス導入バルブ）が夫々装備され、ガス収集タンク１４には、その内部の温度を検出する温度センサ２３と、その内部の圧力を検出する圧力センサ２４（第一圧力センサ）とが装備されている一方、排気マニホールド９に、その内部の圧力を検出する圧力センサ２５（第二圧力センサ）が装備され、インタークーラ５より下流の吸気管４には、過給圧を検出する圧力センサ２６（第三圧力センサ）が装備されており、これら温度センサ２３及び圧力センサ２４，２５，２６からの検出信号２３ｓ，２４ｓ，２５ｓ，２６ｓに基づき、ガス導入バルブ１９，ガス排出バルブ２０，ガス排出バルブ２１，ガス導入バルブ２２が、制御装置２７により制御信号１９ｓ，２０ｓ，２１ｓ，２２ｓを介して制御され、ガス収集タンク１４に対する排気ガス８の蓄圧及び放出が制御されるようになっている。
【００３３】
より具体的には、アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ２８からの検出信号２８ｓと、エンジン１の回転数を検出する回転センサ２９からの検出信号２９ｓも前記制御装置２７に入力されていて、これらの検出信号２８ｓ，２９ｓに基づき現在の運転状態が把握されるようになっているので、高速高負荷等の排気マニホールド９内の圧力が高い運転領域において、圧力センサ２４により検出されるガス収集タンク１４内の圧力よりも、圧力センサ２５により検出される排気マニホールド９内の圧力の方が相対的に高いことを確認した上でガス導入バルブ１９を開け、ガス収集タンク１４内に排気ガス８を取り込むようにしている。
【００３４】
この際、ガス収集タンク１４の圧力センサ２４の検出値が増加している間は、ガス導入バルブ１９をそのまま開状態に保持し、前記圧力センサ２４の検出値が減少に転じたら前記ガス導入バルブ１９を閉じて排気ガス８をガス収集タンク１４内に封止すれば良い。
【００３５】
或いは、ガス収集タンク１４内の圧力よりも排気マニホールド９内の圧力の方が相対的に高い場合にガス導入バルブ１９を常に開け、これ以外の圧力条件でガス導入バルブ１９を常に閉じるようにして該ガス導入バルブ１９を逆止弁のように使う制御を採用することも可能である。
【００３６】
ただし、温度センサ２３の検出値に基づきガス収集タンク１４内の温度が過剰に上昇して許容温度（ガス収集タンク１４の耐熱温度等）より高くなってしまったことが制御装置２７で把握された場合には、ガス導入バルブ１９を閉じ且つガス導入バルブ２２を開け、ＥＧＲパイプ１１のＥＧＲクーラ１３を経て温度降下した排気ガス８をガス導入管１８から取り込むことでガス収集タンク１４内の温度を許容値以下に制御するようにしても良い。
【００３７】
そして、アクセルセンサ２８及び回転センサ２９からの検出信号２８ｓ，２９ｓに基づき加速状態が判定された時に、圧力センサ２４により検出されるガス収集タンク１４内の圧力よりも、圧力センサ２６により検出される過給圧の方が相対的に低い条件において、ガス排出管１６及びガス排出管１７の何れかが選択されてガス収集タンク１４から排気ガス８が放出されるようになっている。
【００３８】
ここで、加速時にガス排出管１６及びガス排出管１７の何れを選択すべきかについては、ガス収集タンク１４内の温度に応じて決めれば良く、ガス排出管１６を選択してタービン２ｂの回転を助勢するにあたっては、ガス収集タンク１４内の排気ガス８が高温高圧であるほどエネルギーを多く持っていてタービン２ｂの羽根車を回す力が大きいので、温度センサ２３により検出されるガス収集タンク１４内の温度が所定温度より高い場合に、制御装置２７によりガス排出バルブ２０を開けてガス排出管１６を選択すれば良い。
【００３９】
一方、ガス排出管１７を選択して吸気マニホールド６に排気ガス８を導入するにあたっては、ガス収集タンク１４内の排気ガス８が低温であるほど密度が高まってＮＯxの発生を低減する効果が大きくなり、しかも、温度降下してエネルギーが少なくなった排気ガス８を無理にガス排出管１６を介しタービン２ｂ入口に送り込んでも回転を助勢する効果が少ないため、ガス収集タンク１４内の温度が所定温度以下の場合には、制御装置２７によりガス排出バルブ２１を開けてガス排出管１７を選択すれば良い。
【００４０】
尚、制御装置２７で加速状態が判定されている状況下で過給圧がガス収集タンク１４内の圧力以上に上がっていたとしても、該ガス収集タンク１４内の圧力が排気マニホールド９内の圧力より高ければ、ガス排出管１６を選択してタービン２ｂ入口に排気ガス８を放出させても良い。
【００４１】
而して、排気マニホールド９の圧力が高い運転領域でガス導入管１５を介しガス収集タンク１４に排気ガス８を取り込んで蓄圧しておき、加速時にガス排出管１６を選択してガス収集タンク１４から排気ガス８をターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に放出すると、該タービン２ｂの羽根車に排気ガス８が当たることで回転が促され、これによりタービン２ｂの回転が助勢されて速やかな過給圧の上昇が図られるので、加速レスポンスが向上されると共に、必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブ１２を一時的に閉じなければならない時間が短縮されてＮＯx排出量の一時的な増加が抑制されることになる。
【００４２】
また、加速時にガス排出管１７を選択してガス収集タンク１４から排気ガス８を吸気マニホールド６に放出すると、該吸気マニホールド６の吸気３に排気ガス８が混合されて各気筒７に導かれ、該各気筒７内での燃料の燃焼が抑制されて燃焼温度が下がることによりＮＯxの発生が低減されることになり、ＥＧＲバルブ１２を閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもガス収集タンク１４からの排気ガス８の導入によりＮＯxが抑制され続けてＮＯx排出量の一時的な増加が回避されることになる。
【００４３】
従って、上記形態例によれば、加速時にガス収集タンク１４内の温度が高ければ、エネルギーの多い排気ガス８をターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に放出して該タービン２ｂの回転を助勢することにより速やかな過給圧の上昇を図って加速レスポンスを向上することができ、しかも、この加速レスポンスの向上により必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブ１２を一時的に閉じなければならない時間を短縮してＮＯx排出量の一時的な増加を抑制することもできる。また、加速時にガス収集タンク１４内の温度が低ければ、密度が高い排気ガス８を吸気マニホールド６に放出して吸気３に排気ガス８を混合することにより各気筒７内での燃料の燃焼を抑制してＮＯxの発生を低減することができ、しかも、このようにガス収集タンク１４に蓄圧した排気ガス８を吸気３に混合してＮＯxの発生を低減できることで加速時にＥＧＲバルブ１２を閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもＮＯx排出量の一時的な増加を回避することができ、加速時に排気ガス８の全量をタービン２ｂに導くことで該タービン２ｂを効率良く駆動して吸気量の早期の増加を促すことができる。これによって、低過給状態からの加速時に小サイズのターボチャージャ２を採用することなく加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制することができる。
【００４４】
更に、温度センサ２３及び圧力センサ２４，圧力センサ２５，圧力センサ２６からの検出信号２３ｓ，２４ｓ，２５ｓ，２６ｓに基づきガス導入バルブ１９，ガス排出バルブ２０，ガス排出バルブ２１を制御してガス収集タンク１４に対する排気ガス８の蓄圧及び放出を制御装置により精密に制御することができる。ただし、アクセルセンサ２８及び回転センサ２９からの検出信号２８ｓ，２９ｓに基づいて把握される現在の運転状況に応じて制御マップによる制御を行うことも不可能ではない。
【００４５】
また、ガス収集タンク１４内の温度が過剰に上昇して許容温度より高くなってしまった場合に、排気ガス再循環系のＥＧＲクーラ１３を経て温度降下した排気ガス８をガス導入管１８から取り込むことでガス収集タンク１４内の温度を許容値以下に制御して該ガス収集タンク１４を過剰な熱から保護することができる。
【００４６】
図２は本発明の第二形態例を示すもので、この第二形態例においては、前述した図１の第一形態例で単段のターボチャージャ２により構成されていた過給システムを、エンジン１から送出される排気ガス８によって高圧段タービン３０ｂを作動させ且つ高圧段コンプレッサ３０ａで圧縮した吸気３をエンジン１へ送給する高圧段ターボチャージャ３０と、該高圧段ターボチャージャ３０の高圧段タービン３０ｂから送出される排気ガス８によって低圧段タービン３１ｂを作動させ且つ低圧段コンプレッサ３１ａで圧縮した吸気３を前記高圧段コンプレッサ３０ａへ送給する低圧段ターボチャージャ３１とにより二段式の過給システムとしており、ガス収集タンク１４から排気ガス８を導くガス排出管１６を高圧段タービン３０ｂの入口に接続するようにしている。
【００４７】
このような二段式の過給システムを備えたエンジン１に適用した場合にも、前述した第一形態例の場合と同様の作用効果を得ることができ、更には、図３に本発明の第三形態例を示すように、先の第二形態例でガス排出管１６を高圧段タービン３０ｂの入口に接続していたことに替えて、ガス排出管１６を低圧段タービン３１ｂの入口に接続するようにしても良い。
【００４８】
また、図４は本発明の第四形態例を示すもので、この第四形態例においては、ガス排出管１６を途中から二股状に分岐して高圧段タービン３０ｂの入口と低圧段タービン３１ｂの入口の両方に接続し、その二股状に分岐したガス排出管１６の夫々にガス排出バルブ２０を設けて高圧段タービン３０ｂの入口と低圧段タービン３１ｂの入口の何れかに選択的に排気ガス８を放出し得るようにしてあり、このようにすれば、エンジン１の運転状態に応じて、より効率の良い方を選んで排気ガス８を放出することができる。
【００４９】
尚、本発明の排気蓄圧装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、三段以上のターボチャージャにより構成された過給システムを備えたエンジンに適用しても良いこと、また、そのような多段式の過給システムにおける各段のターボチャージャのタービン相互間に必要に応じて冷却器を介装しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１ エンジン
２ ターボチャージャ
２ａ コンプレッサ
２ｂ タービン
３ 吸気
４ 吸気管
５ インタークーラ
６ 吸気マニホールド
７ 気筒
８ 排気ガス
９ 排気マニホールド
１０ 排気管
１１ ＥＧＲパイプ
１２ ＥＧＲバルブ
１３ ＥＧＲクーラ
１４ ガス収集タンク
１５ ガス導入管（第一ガス導入管）
１６ ガス排出管（第一ガス排出管）
１７ ガス排出管（第二ガス排出管）
１８ ガス導入管（第二ガス導入管）
１９ ガス導入バルブ（第一ガス導入バルブ）
１９ｓ 制御信号
２０ ガス排出バルブ（第一ガス排出バルブ）
２０ｓ 制御信号
２１ ガス排出バルブ（第二ガス排出バルブ）
２１ｓ 制御信号
２２ ガス導入バルブ（第二ガス導入バルブ）
２２ｓ 制御信号
２３ 温度センサ
２３ｓ 検出信号
２４ 圧力センサ（第一圧力センサ）
２４ｓ 検出信号
２５ 圧力センサ（第二圧力センサ）
２５ｓ 検出信号
２６ 圧力センサ（第三圧力センサ）
２６ｓ 検出信号
２７ 制御装置
２８ アクセルセンサ
２８ｓ 検出信号
２９ 回転センサ
２９ｓ 検出信号
３０ 高圧段ターボチャージャ
３０ａ 高圧段コンプレッサ
３０ｂ 高圧段タービン
３１ 低圧段ターボチャージャ
３１ａ 低圧段コンプレッサ
３１ｂ 低圧段タービン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給システムを備えたエンジンに適用するための排気蓄圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの燃費を改善する手法として、ダウンサイジングと高Ｐｍｅ化（高平均有効圧力化）が知られており、このようにすれば、エンジンを過給することによって、より小さい排気量、より少ない気筒数のエンジンで自然吸気エンジン及び低過給大排気量エンジンと同等の出力、トルクのエンジンに置き換えることができる。
【０００３】
ただし、過給圧が低い状態では、吸入できる空気量がエンジン排気量相当のみとなり、十分な空気量を確保できないため、大排気量エンジン相当のトルクを得ることが困難である。例えば、アイドリング等の低過給状態からの加速は、空気量が確保できるまでトルクを出せないことから、大排気量エンジンに対して加速レスポンスが劣るという課題があった。
【０００４】
この対策として、従来においては、低過給状態からの加速時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を一時的に中止し、これにより空気量を確保して加速レスポンスの向上を図るようにしている。
【０００５】
即ち、低過給状態からの加速時にアクセルが深く踏み込まれると、これに即応して燃料噴射量が増加して排気ガスが増加するが、ＥＧＲバルブが開いたままの状態にあると、タービンの通過が抵抗となって排気ガスの多くがＥＧＲガスとして吸気側へ再循環し、タービンを効率良く駆動することができなくなって吸気量が燃料噴射量の増加に追いつかなくなるため、必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブを一時的に閉じて排気ガスの全量をタービンに導き、該タービンを効率良く駆動して吸気量の早期の増加を促すようにしている。
【０００６】
尚、本発明に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−９２１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように加速時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してしまうと、排気ガスの再循環が遮断されることによりＮＯx排出量が一時的に増加してしまうという問題があった。
【０００９】
尚、小サイズのターボチャージャを採用して速やかな過給を得ることも考えられるが、そのような小サイズのターボチャージャを採用してしまうと、ターボチャージャの過回転防止やチョークのために流量に制限がかかり、高速域での高トルク化を図ることができなくなってしまう。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、低過給状態からの加速時に加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制し得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、適宜な段数のターボチャージャから成る過給システムを備えたエンジンに適用するための排気蓄圧装置であって、排気ガスを蓄圧するガス収集タンクと、該ガス収集タンクに排気マニホールドから排気ガスの一部を取り込む第一ガス導入管と、前記ガス収集タンクから少なくとも一段のターボチャージャのタービン入口に排気ガスを放出する第一ガス排出管と、前記ガス収集タンクから吸気マニホールドに排気ガスを放出する第二ガス排出管とを備え、排気マニホールドの圧力が高い運転領域で第一ガス導入管を介しガス収集タンクに排気ガスを取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク内の温度に応じ第一ガス排出管及び第二ガス排出管の何れかを選択してガス収集タンクから排気ガスを放出するように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、排気マニホールドの圧力が高い運転領域で第一ガス導入管を介しガス収集タンクに排気ガスを取り込んで蓄圧しておき、加速時に第一ガス排出管を選択してガス収集タンクから排気ガスを少なくとも一段のターボチャージャのタービン入口に放出すると、該タービンの羽根車に排気ガスが当たることで回転が促され、これによりタービンの回転が助勢されて速やかな過給圧の上昇が図られるので、加速レスポンスが向上されると共に、必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブを一時的に閉じなければならない時間が短縮されてＮＯx排出量の一時的な増加が抑制されることになる。
【００１３】
また、加速時に第二ガス排出管を選択してガス収集タンクから排気ガスを吸気マニホールドに放出すると、該吸気マニホールドの吸気に排気ガスが混合されて各気筒に導かれ、該各気筒内での燃料の燃焼が抑制されて燃焼温度が下がることによりＮＯxの発生が低減されることになり、ＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもガス収集タンクからの排気ガスの導入によりＮＯxが抑制され続けてＮＯx排出量の一時的な増加が回避されることになる。
【００１４】
ここで、加速時に第一ガス排出管及び第二ガス排出管の何れを選択すべきかについては、ガス収集タンク内の温度に応じて決めれば良く、第一ガス排出管を選択してタービンの回転を助勢するにあたっては、ガス収集タンク内の排気ガスが高温高圧であるほどエネルギーを多く持っていてタービンの羽根車を回す力が大きいので、ガス収集タンク内の温度が所定温度より高い場合に第一ガス排出管を選択すれば良い。
【００１５】
一方、第二ガス排出管を選択して吸気マニホールドに排気ガスを導入するにあたっては、ガス収集タンク内の排気ガスが低温であるほど密度が高まってＮＯxの発生を低減する効果が大きくなり、しかも、温度降下してエネルギーが少なくなった排気ガスを無理に第一ガス排出管を介しタービン入口に送り込んでも回転を助勢する効果が少ないため、ガス収集タンク内の温度が所定温度以下の場合に第二ガス排出管を選択することが好ましい。
【００１６】
また、本発明においては、第一ガス導入管に設けられた第一ガス導入バルブと、第一ガス排出管に設けられた第一ガス排出バルブと、第二ガス排出管に設けられた第二ガス排出バルブと、ガス収集タンク内の温度を検出する温度センサと、ガス収集タンク内の圧力を検出する第一圧力センサと、排気マニホールド内の圧力を検出する第二圧力センサと、吸気系のインタークーラより下流で過給圧を検出する第三圧力センサと、これら温度センサ及び第一圧力センサ，第二圧力センサ，第三圧力センサからの検出信号に基づき第一ガス導入バルブ，第一ガス排出バルブ，第二ガス排出バルブを制御してガス収集タンクに対する排気ガスの蓄圧及び放出を制御する制御装置とを備えることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明においては、ガス収集タンクに排気ガス再循環系のＥＧＲクーラより下流から排気ガスの一部を取り込む第二ガス導入管と、該第二ガス導入管に設けられた第二ガス導入バルブとを備え、ガス収集タンク内の温度が許容温度より高い時に第一ガス導入管に替えて第二ガス導入管から排気ガスを取り込むように制御装置を構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
上記した本発明の排気蓄圧装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１９】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、加速時にガス収集タンク内の温度が高ければ、エネルギーの多い排気ガスをターボチャージャのタービン入口に放出して該タービンの回転を助勢することにより速やかな過給圧の上昇を図って加速レスポンスを向上することができ、しかも、この加速レスポンスの向上により必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブを一時的に閉じなければならない時間を短縮してＮＯx排出量の一時的な増加を抑制することもできる。また、加速時にガス収集タンク内の温度が低ければ、密度が高い排気ガスを吸気マニホールドに放出して吸気に排気ガスを混合することにより各気筒内での燃料の燃焼を抑制してＮＯxの発生を低減することができ、しかも、このようにガス収集タンクに蓄圧した排気ガスを吸気に混合してＮＯxの発生を低減できることで加速時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもＮＯx排出量の一時的な増加を回避することができ、加速時に排気ガスの全量をタービンに導くことで該タービンを効率良く駆動して吸気量の早期の増加を促すことができる。これによって、低過給状態からの加速時に小サイズのターボチャージャを採用することなく加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制することができる。
【００２０】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、温度センサ及び第一圧力センサ，第二圧力センサ，第三圧力センサからの検出信号に基づき第一ガス導入バルブ，第一ガス排出バルブ，第二ガス排出バルブを制御してガス収集タンクに対する排気ガスの蓄圧及び放出を制御装置により精密に制御することができる。
【００２１】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ガス収集タンク内の温度が過剰に上昇して許容温度より高くなってしまった場合に、排気ガス再循環系のＥＧＲクーラを経て温度降下した排気ガスを第二ガス導入管から取り込むことでガス収集タンク内の温度を許容値以下に制御して該ガス収集タンクを過剰な熱から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一形態例を示す概略図である。
【図２】本発明の第二形態例を示す概略図である。
【図３】本発明の第三形態例を示す概略図である。
【図４】本発明の第四形態例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は本発明の第一形態例を示すもので、図１中における１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、過給システムを構成する単段のターボチャージャ２を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタークーラ５へと送って冷却し、該インタークーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７に分配するようにしてある。
【００２５】
また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【００２６】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出してＥＧＲガスとして吸気管４に導き得るようにしてある。
【００２７】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、ＥＧＲパイプ１１を流れる排気ガス８を冷却するためのＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、図示しない冷却水と排気ガス８とを熱交換させることにより該排気ガス８の温度を低下し得るようになっている。
【００２８】
即ち、排気ガス８をＥＧＲパイプ１１の途中で冷却すると、排気ガス８の温度が下がり且つその容積が小さくなることにより密度が高まり、各気筒７への排気ガス８の充填効率が上がるので、エンジン１の出力をあまり低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることが可能となる。
【００２９】
そして、このように構成されたエンジン１に適用される排気蓄圧装置は、排気ガス８を蓄圧するガス収集タンク１４と、該ガス収集タンク１４に排気マニホールド９から排気ガス８の一部を取り込むガス導入管１５（第一ガス導入管）と、前記ガス収集タンク１４からターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に排気ガス８を放出するガス排出管１６（第一ガス排出管）と、前記ガス収集タンク１４から吸気マニホールド６に排気ガス８を放出するガス排出管１７（第二ガス排出管）とを備えており、排気マニホールド９の圧力が高い運転領域でガス導入管１５を介しガス収集タンク１４に排気ガス８を取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク１４内の温度に応じガス排出管１６及びガス排出管１７の何れかを選択してガス収集タンク１４から排気ガス８を放出するようになっている。
【００３０】
ここに図示している例では、ガス収集タンク１４がＥＧＲパイプ１１の近傍に配置されているため、ＥＧＲパイプ１１のＥＧＲクーラ１３より上流の部分を介して排気マニホールド９から排気ガス８の一部を取り込むようにしてあるが、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を直接導くようにしても良いことは勿論である。
【００３１】
更に、本形態例においては、ＥＧＲパイプ１１のＥＧＲクーラ１３より下流からもガス導入管１８（第二ガス導入管）を介して排気ガス８の一部を取り込むことができるようになっているが、これはガス収集タンク１４内の温度が過剰に上昇して許容温度より高くなってしまった場合の対策として設けられているもので、その具体的な使い方については後で詳細に述べることとする。
【００３２】
また、ガス導入管１５，ガス排出管１６，ガス排出管１７，ガス導入管１８の夫々に、ガス導入バルブ１９（第一ガス導入バルブ），ガス排出バルブ２０（第一ガス排出バルブ），ガス排出バルブ２１（第二ガス排出バルブ），ガス導入バルブ２２（第二ガス導入バルブ）が夫々装備され、ガス収集タンク１４には、その内部の温度を検出する温度センサ２３と、その内部の圧力を検出する圧力センサ２４（第一圧力センサ）とが装備されている一方、排気マニホールド９に、その内部の圧力を検出する圧力センサ２５（第二圧力センサ）が装備され、インタークーラ５より下流の吸気管４には、過給圧を検出する圧力センサ２６（第三圧力センサ）が装備されており、これら温度センサ２３及び圧力センサ２４，２５，２６からの検出信号２３ｓ，２４ｓ，２５ｓ，２６ｓに基づき、ガス導入バルブ１９，ガス排出バルブ２０，ガス排出バルブ２１，ガス導入バルブ２２が、制御装置２７により制御信号１９ｓ，２０ｓ，２１ｓ，２２ｓを介して制御され、ガス収集タンク１４に対する排気ガス８の蓄圧及び放出が制御されるようになっている。
【００３３】
より具体的には、アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ２８からの検出信号２８ｓと、エンジン１の回転数を検出する回転センサ２９からの検出信号２９ｓも前記制御装置２７に入力されていて、これらの検出信号２８ｓ，２９ｓに基づき現在の運転状態が把握されるようになっているので、高速高負荷等の排気マニホールド９内の圧力が高い運転領域において、圧力センサ２４により検出されるガス収集タンク１４内の圧力よりも、圧力センサ２５により検出される排気マニホールド９内の圧力の方が相対的に高いことを確認した上でガス導入バルブ１９を開け、ガス収集タンク１４内に排気ガス８を取り込むようにしている。
【００３４】
この際、ガス収集タンク１４の圧力センサ２４の検出値が増加している間は、ガス導入バルブ１９をそのまま開状態に保持し、前記圧力センサ２４の検出値が減少に転じたら前記ガス導入バルブ１９を閉じて排気ガス８をガス収集タンク１４内に封止すれば良い。
【００３５】
或いは、ガス収集タンク１４内の圧力よりも排気マニホールド９内の圧力の方が相対的に高い場合にガス導入バルブ１９を常に開け、これ以外の圧力条件でガス導入バルブ１９を常に閉じるようにして該ガス導入バルブ１９を逆止弁のように使う制御を採用することも可能である。
【００３６】
ただし、温度センサ２３の検出値に基づきガス収集タンク１４内の温度が過剰に上昇して許容温度（ガス収集タンク１４の耐熱温度等）より高くなってしまったことが制御装置２７で把握された場合には、ガス導入バルブ１９を閉じ且つガス導入バルブ２２を開け、ＥＧＲパイプ１１のＥＧＲクーラ１３を経て温度降下した排気ガス８をガス導入管１８から取り込むことでガス収集タンク１４内の温度を許容値以下に制御するようにしても良い。
【００３７】
そして、アクセルセンサ２８及び回転センサ２９からの検出信号２８ｓ，２９ｓに基づき加速状態が判定された時に、圧力センサ２４により検出されるガス収集タンク１４内の圧力よりも、圧力センサ２６により検出される過給圧の方が相対的に低い条件において、ガス排出管１６及びガス排出管１７の何れかが選択されてガス収集タンク１４から排気ガス８が放出されるようになっている。
【００３８】
ここで、加速時にガス排出管１６及びガス排出管１７の何れを選択すべきかについては、ガス収集タンク１４内の温度に応じて決めれば良く、ガス排出管１６を選択してタービン２ｂの回転を助勢するにあたっては、ガス収集タンク１４内の排気ガス８が高温高圧であるほどエネルギーを多く持っていてタービン２ｂの羽根車を回す力が大きいので、温度センサ２３により検出されるガス収集タンク１４内の温度が所定温度より高い場合に、制御装置２７によりガス排出バルブ２０を開けてガス排出管１６を選択すれば良い。
【００３９】
一方、ガス排出管１７を選択して吸気マニホールド６に排気ガス８を導入するにあたっては、ガス収集タンク１４内の排気ガス８が低温であるほど密度が高まってＮＯxの発生を低減する効果が大きくなり、しかも、温度降下してエネルギーが少なくなった排気ガス８を無理にガス排出管１６を介しタービン２ｂ入口に送り込んでも回転を助勢する効果が少ないため、ガス収集タンク１４内の温度が所定温度以下の場合には、制御装置２７によりガス排出バルブ２１を開けてガス排出管１７を選択すれば良い。
【００４０】
尚、制御装置２７で加速状態が判定されている状況下で過給圧がガス収集タンク１４内の圧力以上に上がっていたとしても、該ガス収集タンク１４内の圧力が排気マニホールド９内の圧力より高ければ、ガス排出管１６を選択してタービン２ｂ入口に排気ガス８を放出させても良い。
【００４１】
而して、排気マニホールド９の圧力が高い運転領域でガス導入管１５を介しガス収集タンク１４に排気ガス８を取り込んで蓄圧しておき、加速時にガス排出管１６を選択してガス収集タンク１４から排気ガス８をターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に放出すると、該タービン２ｂの羽根車に排気ガス８が当たることで回転が促され、これによりタービン２ｂの回転が助勢されて速やかな過給圧の上昇が図られるので、加速レスポンスが向上されると共に、必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブ１２を一時的に閉じなければならない時間が短縮されてＮＯx排出量の一時的な増加が抑制されることになる。
【００４２】
また、加速時にガス排出管１７を選択してガス収集タンク１４から排気ガス８を吸気マニホールド６に放出すると、該吸気マニホールド６の吸気３に排気ガス８が混合されて各気筒７に導かれ、該各気筒７内での燃料の燃焼が抑制されて燃焼温度が下がることによりＮＯxの発生が低減されることになり、ＥＧＲバルブ１２を閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもガス収集タンク１４からの排気ガス８の導入によりＮＯxが抑制され続けてＮＯx排出量の一時的な増加が回避されることになる。
【００４３】
従って、上記形態例によれば、加速時にガス収集タンク１４内の温度が高ければ、エネルギーの多い排気ガス８をターボチャージャ２のタービン２ｂ入口に放出して該タービン２ｂの回転を助勢することにより速やかな過給圧の上昇を図って加速レスポンスを向上することができ、しかも、この加速レスポンスの向上により必要な吸気量を確保するためにＥＧＲバルブ１２を一時的に閉じなければならない時間を短縮してＮＯx排出量の一時的な増加を抑制することもできる。また、加速時にガス収集タンク１４内の温度が低ければ、密度が高い排気ガス８を吸気マニホールド６に放出して吸気３に排気ガス８を混合することにより各気筒７内での燃料の燃焼を抑制してＮＯxの発生を低減することができ、しかも、このようにガス収集タンク１４に蓄圧した排気ガス８を吸気３に混合してＮＯxの発生を低減できることで加速時にＥＧＲバルブ１２を閉じて排気ガス再循環を一時的に中止してもＮＯx排出量の一時的な増加を回避することができ、加速時に排気ガス８の全量をタービン２ｂに導くことで該タービン２ｂを効率良く駆動して吸気量の早期の増加を促すことができる。これによって、低過給状態からの加速時に小サイズのターボチャージャ２を採用することなく加速レスポンスを確保し且つＮＯx排出量の一時的な増加も極力抑制することができる。
【００４４】
更に、温度センサ２３及び圧力センサ２４，圧力センサ２５，圧力センサ２６からの検出信号２３ｓ，２４ｓ，２５ｓ，２６ｓに基づきガス導入バルブ１９，ガス排出バルブ２０，ガス排出バルブ２１を制御してガス収集タンク１４に対する排気ガス８の蓄圧及び放出を制御装置により精密に制御することができる。ただし、アクセルセンサ２８及び回転センサ２９からの検出信号２８ｓ，２９ｓに基づいて把握される現在の運転状況に応じて制御マップによる制御を行うことも不可能ではない。
【００４５】
また、ガス収集タンク１４内の温度が過剰に上昇して許容温度より高くなってしまった場合に、排気ガス再循環系のＥＧＲクーラ１３を経て温度降下した排気ガス８をガス導入管１８から取り込むことでガス収集タンク１４内の温度を許容値以下に制御して該ガス収集タンク１４を過剰な熱から保護することができる。
【００４６】
図２は本発明の第二形態例を示すもので、この第二形態例においては、前述した図１の第一形態例で単段のターボチャージャ２により構成されていた過給システムを、エンジン１から送出される排気ガス８によって高圧段タービン３０ｂを作動させ且つ高圧段コンプレッサ３０ａで圧縮した吸気３をエンジン１へ送給する高圧段ターボチャージャ３０と、該高圧段ターボチャージャ３０の高圧段タービン３０ｂから送出される排気ガス８によって低圧段タービン３１ｂを作動させ且つ低圧段コンプレッサ３１ａで圧縮した吸気３を前記高圧段コンプレッサ３０ａへ送給する低圧段ターボチャージャ３１とにより二段式の過給システムとしており、ガス収集タンク１４から排気ガス８を導くガス排出管１６を高圧段タービン３０ｂの入口に接続するようにしている。
【００４７】
このような二段式の過給システムを備えたエンジン１に適用した場合にも、前述した第一形態例の場合と同様の作用効果を得ることができ、更には、図３に本発明の第三形態例を示すように、先の第二形態例でガス排出管１６を高圧段タービン３０ｂの入口に接続していたことに替えて、ガス排出管１６を低圧段タービン３１ｂの入口に接続するようにしても良い。
【００４８】
また、図４は本発明の第四形態例を示すもので、この第四形態例においては、ガス排出管１６を途中から二股状に分岐して高圧段タービン３０ｂの入口と低圧段タービン３１ｂの入口の両方に接続し、その二股状に分岐したガス排出管１６の夫々にガス排出バルブ２０を設けて高圧段タービン３０ｂの入口と低圧段タービン３１ｂの入口の何れかに選択的に排気ガス８を放出し得るようにしてあり、このようにすれば、エンジン１の運転状態に応じて、より効率の良い方を選んで排気ガス８を放出することができる。
【００４９】
尚、本発明の排気蓄圧装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、三段以上のターボチャージャにより構成された過給システムを備えたエンジンに適用しても良いこと、また、そのような多段式の過給システムにおける各段のターボチャージャのタービン相互間に必要に応じて冷却器を介装しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１ エンジン
２ ターボチャージャ
２ａ コンプレッサ
２ｂ タービン
３ 吸気
４ 吸気管
５ インタークーラ
６ 吸気マニホールド
７ 気筒
８ 排気ガス
９ 排気マニホールド
１０ 排気管
１１ ＥＧＲパイプ
１２ ＥＧＲバルブ
１３ ＥＧＲクーラ
１４ ガス収集タンク
１５ ガス導入管（第一ガス導入管）
１６ ガス排出管（第一ガス排出管）
１７ ガス排出管（第二ガス排出管）
１８ ガス導入管（第二ガス導入管）
１９ ガス導入バルブ（第一ガス導入バルブ）
１９ｓ 制御信号
２０ ガス排出バルブ（第一ガス排出バルブ）
２０ｓ 制御信号
２１ ガス排出バルブ（第二ガス排出バルブ）
２１ｓ 制御信号
２２ ガス導入バルブ（第二ガス導入バルブ）
２２ｓ 制御信号
２３ 温度センサ
２３ｓ 検出信号
２４ 圧力センサ（第一圧力センサ）
２４ｓ 検出信号
２５ 圧力センサ（第二圧力センサ）
２５ｓ 検出信号
２６ 圧力センサ（第三圧力センサ）
２６ｓ 検出信号
２７ 制御装置
２８ アクセルセンサ
２８ｓ 検出信号
２９ 回転センサ
２９ｓ 検出信号
３０ 高圧段ターボチャージャ
３０ａ 高圧段コンプレッサ
３０ｂ 高圧段タービン
３１ 低圧段ターボチャージャ
３１ａ 低圧段コンプレッサ
３１ｂ 低圧段タービン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適宜な段数のターボチャージャから成る過給システムを備えたエンジンに適用するための排気蓄圧装置であって、排気ガスを蓄圧するガス収集タンクと、該ガス収集タンクに排気マニホールドから排気ガスの一部を取り込む第一ガス導入管と、前記ガス収集タンクから少なくとも一段のターボチャージャのタービン入口に排気ガスを放出する第一ガス排出管と、前記ガス収集タンクから吸気マニホールドに排気ガスを放出する第二ガス排出管とを備え、排気マニホールドの圧力が高い運転領域で第一ガス導入管を介しガス収集タンクに排気ガスを取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク内の温度に応じ第一ガス排出管及び第二ガス排出管の何れかを選択してガス収集タンクから排気ガスを放出するように構成したことを特徴とする排気蓄圧装置。
【請求項２】
第一ガス導入管に設けられた第一ガス導入バルブと、第一ガス排出管に設けられた第一ガス排出バルブと、第二ガス排出管に設けられた第二ガス排出バルブと、ガス収集タンク内の温度を検出する温度センサと、ガス収集タンク内の圧力を検出する第一圧力センサと、排気マニホールド内の圧力を検出する第二圧力センサと、吸気系のインタークーラより下流で過給圧を検出する第三圧力センサと、これら温度センサ及び第一圧力センサ，第二圧力センサ，第三圧力センサからの検出信号に基づき第一ガス導入バルブ，第一ガス排出バルブ，第二ガス排出バルブを制御してガス収集タンクに対する排気ガスの蓄圧及び放出を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の排気蓄圧装置。
【請求項３】
ガス収集タンクに排気ガス再循環系のＥＧＲクーラより下流から排気ガスの一部を取り込む第二ガス導入管と、該第二ガス導入管に設けられた第二ガス導入バルブとを備え、ガス収集タンク内の温度が許容温度より高い時に第一ガス導入管に替えて第二ガス導入管から排気ガスを取り込むように制御装置を構成したことを特徴とする請求項２に記載の排気蓄圧装置。
【請求項１】
適宜な段数のターボチャージャから成る過給システムを備えたエンジンに適用するための排気蓄圧装置であって、排気ガスを蓄圧するガス収集タンクと、該ガス収集タンクに排気マニホールドから排気ガスの一部を取り込む第一ガス導入管と、前記ガス収集タンクから少なくとも一段のターボチャージャのタービン入口に排気ガスを放出する第一ガス排出管と、前記ガス収集タンクから吸気マニホールドに排気ガスを放出する第二ガス排出管とを備え、排気マニホールドの圧力が高い運転領域で第一ガス導入管を介しガス収集タンクに排気ガスを取り込んで蓄圧すると共に、加速時にガス収集タンク内の温度に応じ第一ガス排出管及び第二ガス排出管の何れかを選択してガス収集タンクから排気ガスを放出するように構成したことを特徴とする排気蓄圧装置。
【請求項２】
第一ガス導入管に設けられた第一ガス導入バルブと、第一ガス排出管に設けられた第一ガス排出バルブと、第二ガス排出管に設けられた第二ガス排出バルブと、ガス収集タンク内の温度を検出する温度センサと、ガス収集タンク内の圧力を検出する第一圧力センサと、排気マニホールド内の圧力を検出する第二圧力センサと、吸気系のインタークーラより下流で過給圧を検出する第三圧力センサと、これら温度センサ及び第一圧力センサ，第二圧力センサ，第三圧力センサからの検出信号に基づき第一ガス導入バルブ，第一ガス排出バルブ，第二ガス排出バルブを制御してガス収集タンクに対する排気ガスの蓄圧及び放出を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の排気蓄圧装置。
【請求項３】
ガス収集タンクに排気ガス再循環系のＥＧＲクーラより下流から排気ガスの一部を取り込む第二ガス導入管と、該第二ガス導入管に設けられた第二ガス導入バルブとを備え、ガス収集タンク内の温度が許容温度より高い時に第一ガス導入管に替えて第二ガス導入管から排気ガスを取り込むように制御装置を構成したことを特徴とする請求項２に記載の排気蓄圧装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２４０７（Ｐ２０１３−２４０７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６０６１（Ｐ２０１１−１３６０６１）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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