JP6448361B2

JP6448361B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP6448361B2
Application number: JP2014264509A
Authority: JP
Inventors: 毅芹澤; 清貴若狹; 拓真大芝
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016125365A

Description

本発明は、排気ターボ過給機が付随する内燃機関に関する。

車両用の内燃機関として、排気ターボ過給機を備えたターボエンジンが公知である。排気ターボ過給機は、内燃機関の排気通路側に配置した駆動タービンと、吸気通路側に配置したコンプレッサとを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、排気が持つ残存エネルギを利用してタービンひいてはコンプレッサのインペラ（コンプレッサホイール）を回転させ、コンプレッサにポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒に送り込むことができる。

運転者が停車している車両を発進ないし加速させようとしてアクセルペダルを大きく踏み込んだときには、その加速要求に呼応してエンジントルクを速やかに増大させ、加速を促進する必要がある。だが、アイドル運転またはそれに近い低回転低負荷の運転領域からスロットルバルブの開度を拡大したとしても、ターボラグの存在により吸気の充填効率は即時には高まらない。

特に、近時のターボエンジンでは、燃費性能の良化とノッキングないしプレイグニッションの抑制との両立を図るべく、排気量を下げ過給圧を上げながら圧縮比を下げるような設計となっている。このため、低回転域において、排気ターボ過給機による過給が効き始めるまでの間、必ずしも十分なエンジントルクが出力されず、運転者に加速レスポンスについての不満を与える懸念がある。

そこで、予め蓄圧タンクに圧縮空気を蓄えておき、スロットルバルブを開いてから排気ターボ過給機による過給が開始されるまでのターボラグの時期に、当該蓄圧タンクに蓄えていた圧縮空気を吸気通路に供給することが考えられている（例えば、下記特許文献を参照）。これにより、排気ターボ過給機が仕事をし始める前であっても、気筒に充填される吸気量を増量してエンジントルクを増大させることができ、加速レスポンスの向上が期待できる。

特開平０８−２６０９９１号公報特開２００９−２８１２９２号公報

上掲の特許文献に開示された内燃機関では、吸気通路における排気ターボ過給機のコンプレッサの下流に蓄圧タンクを接続し、コンプレッサにより圧縮され気筒に向かって流れる吸気の一部を当該蓄圧タンクに導き入れるようにしている。

蓄圧タンクに圧縮空気を蓄えるためには、気筒に充填される吸気の量を減殺せざるを得ない。従って、蓄圧タンクに圧縮空気を分け与えてもなお気筒に必要十分な量の吸気を充填できるような、比較的高回転かつ高負荷の運転領域においてのみ、蓄圧タンクに圧縮空気を補充できるということになる。換言すれば、蓄圧タンクに圧縮空気を蓄える機会が、運転者の運転意思や車両を取り巻く状況等により制限される。例えば、道路が混雑している都市部等での走行においては、蓄圧タンクに圧縮空気を十分に蓄積できない可能性がある。それ故、肝心なときに蓄圧タンクの圧縮空気が欠乏している状況に陥りかねない。

本発明は、吸気通路に圧縮空気を供給する蓄圧タンクに必要な圧縮空気を補充する機会を増やすことを所期の目的としている。

本発明では、車両に搭載される内燃機関であって、排気通路を流れる排気のエネルギを利用してタービンを回転させコンプレッサを駆動することで吸気通路を流れる吸気を加圧圧縮して気筒に送り込む排気ターボ過給機と、吸気通路に接続しており、車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタに負圧を供給するバキュームポンプが負圧を生成する際に吐出する圧縮空気を蓄えることのできる蓄圧タンクと、吸気通路と前記蓄圧タンクとの連通を遮断することのできる開閉バルブと、エンジン回転数が所定以下の低回転かつアクセル開度が所定以上の高要求トルク時に前記開閉バルブを開いて前記蓄圧タンクに蓄えていた圧縮空気を吸気通路に供給し気筒に充填される吸気量を増量する制御を行う制御装置とを具備する内燃機関を構成した。

本発明によれば、吸気通路に圧縮空気を供給する蓄圧タンクに必要な圧縮空気を補充する機会を増やすことができる。

本発明の一実施形態の車両用内燃機関の構成を示す図。同実施形態の内燃機関の運転領域と排気ターボ過給機による過給との関係を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、例えばディーゼルエンジンやＨＣＣＩ（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−ＣｈａｒｇｅＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＩｇｎｉｔｉｏｎ）エンジン等のような圧縮着火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の燃焼室の天井部には、当該気筒１の燃焼室内に直接に燃料を噴射するインジェクタ１１を設置している。また、各気筒１の吸気ポート近傍に、グロープラグ（余熱プラグ）１２及びスワールコントロールバルブ１３を設けている。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、排気ターボ過給機５のコンプレッサ５１、排気ターボ過給機６のコンプレッサ６１、水冷式インタクーラ３５、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３及び吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２、排気ターボ過給機６の排気タービン６２、排気ターボ過給機５の排気タービン５２及び排気浄化装置４１を配置している。排気浄化装置４１は、排気に含まれる粒子状物質（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｅｒｉａｌ）を漉し取るフィルタ（ＰｒａｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）や、有害物質の酸化または還元を促す触媒を包含する。

排気ターボ過給機５、６は、排気タービン５２、６２とコンプレッサ５１、６１のインペラとをシャフトを介して同軸で連結し、連動するように構成したものである。そして、タービン５２、６２及びコンプレッサ５１、６１のインペラを排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサにポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。

本実施形態の内燃機関は、排気ターボ過給機５、６を二基備える、いわゆる２ステージターボ（シーケンシャルターボ）エンジンである。排気ターボ過給機５は、エンジン回転数が比較的高い運転領域で仕事をする高速用ターボ過給機である。他方、排気ターボ過給機６は、エンジン回転数が比較的低い運転領域で仕事をする低速用ターボ過給機である。低速用ターボ過給機６の容量は、高速用ターボ過給機５の容量と比較して小さい。

吸気通路３においては、低速用ターボ過給機６のコンプレッサ６１を迂回する吸気バイパス通路３６を設け、かつこの吸気バイパス通路３６の出口を開閉するバルブ３７を設置している。バルブ３７は、吸気バイパス通路３６を流通する吸気の流量を制御する。高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１を迂回する吸気バイパス通路は、存在しない。

さらに、排気通路４においても、低速用ターボ過給機６のタービン６２を迂回する排気バイパス通路４３、及び高速用ターボ過給機５のタービン５２を迂回する排気バイパス通路４４を設けており、かつこれら排気バイパス通路４３、４４のそれぞれの入口を開閉する排気バイパスバルブ４５、４６を設置している。バルブ４５は排気バイパス通路４３を流通する排気の流量を制御し、バルブ４６は排気バイパス通路４４を流通する排気の流量を制御する。排気バイパスバルブ４５、４６は、ＷＧＶ（ＷａｓｔｅＧａｔｅＶａｌｖｅ）と呼称されることもある。

バルブ３７、４６は、負圧アクチュエータ３７１、４６１を使用したＶＳＶ（ＶａｃｃｕｍＳｗｉｔｃｈｉｎｇＶａｌｖｅ）である。負圧アクチュエータ３７１、４６１はダイヤフラム式アクチュエータであり、そのダイヤフラムの一方の面には負圧及び内蔵のスプリングによる弾性付勢力が、他方の面には大気圧が加わる。負圧は、バキュームポンプ９１から供給される。バキュームポンプ９１は、一定の大きさの負圧を発生させる。ダイヤフラム式アクチュエータ３７１、４６１とバキュームポンプ９１とを接続する管路上にはそれぞれ、電磁ソレノイドバルブ３７２、４６２を設置している。ダイヤフラム式アクチュエータ３７１、４６１のダイヤフラムの一方の面に実際に作用する負圧の大きさは、電磁ソレノイドバルブ３７２、４６２の開度に応じて変化する。そして、バルブ３７、４６の開度は、ダイヤフラムの両面に作用する負圧及び大気圧の差圧と、ダイヤフラムを弾性付勢するスプリングの弾性付勢力との差に応じて変化する。つまり、電磁ソレノイドバルブ３７２、４６２の開度の操作を通じて、バルブ３７、４６の開度を操作することが可能である。

これに対し、バルブ４５は、電磁バルブであるＥＶＲＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶａｃｕｕｍＲｅｇｕｌａｔｉｎｇＶａｌｖｅ）である。

外部ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２、７は、排気通路４を流れる排気の一部を吸気通路３に還流して吸気に混交せしめるものである。本実施形態の内燃機関は、ＥＧＲ装置２、７を二基備える。ＥＧＲ装置２は、いわゆる低圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における排気浄化装置４１の下流側を吸気通路３における高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１の上流側に連通させるＥＧＲ通路２１と、当該ＥＧＲ通路２１を開閉するＥＧＲバルブ２２とを要素に含む。ＥＧＲバルブ２２は、ＥＧＲ通路２１を流通する低圧ループＥＧＲガスの流量を制御する。

ＥＧＲ装置７は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における低速用ターボ過給機６のタービン６２の上流側を吸気通路３におけるインタクーラ３５の下流側に連通させるＥＧＲ通路７１と、当該ＥＧＲ通路７１を開閉するＥＧＲバルブ７２とを要素に含む。ＥＧＲバルブ７２は、ＥＧＲ通路７１を流通する高圧ループＥＧＲガスの流量を制御する。

加えて、排気通路４における、低圧ループＥＧＲ通路２１の接続箇所よりも下流の箇所に、排気絞りバルブ４７を設置している。低圧ループＥＧＲ通路２１が接続している吸気通路のコンプレッサ５１の上流側の圧力は、当該コンプレッサ５１による過給の度合いに応じて変動する。その結果として、低圧ループＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量が変化する。排気絞りバルブ４７は、ＥＧＲバルブ２２とともに、低圧ループＥＧＲガスの流量、ひいては気筒１に充填される吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を目標値に収束させるために機能する。

本実施形態の車両には、真空倍力式（バキューム式）のブレーキブースタ８が付帯している。ブレーキブースタ８は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、それら負圧及び大気圧の差圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、ブレーキブースタ８の定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ８により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ８１において液圧力に変換される。マスタシリンダ８１が出力する作動液圧は、液圧回路（図示せず）を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置（図示せず）に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

本実施形態では、ブレーキブースタ８の作動に必要な負圧を供給する手段として、バキュームポンプ９２を採用している。バキュームポンプ９２は、電動機により駆動される電動式のものを想定しているが、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトまたは吸排気バルブを駆動するカムシャフトから回転トルクの伝達を受けて駆動される機械式のものであっても構わない。ブレーキブースタ８の定圧室は、負圧を出力するバキュームポンプ９２の吸込口に接続している。ブレーキブースタ８の定圧室とバキュームポンプ９２の吸込口とを接続する管路上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのバルブ（チェックバルブ、切替バルブ等）８２を設けてある。なお、バキュームポンプ９２は、ＶＳＶ３７、４６を開弁するための負圧を供給するバキュームポンプ９１と同一（共通）であることがある。

さらに、本実施形態の内燃機関の吸気通路３には、排気ターボ過給機５、６が仕事をしないときに吸気通路３に圧縮空気を供給することのできる蓄圧タンク３８を付設している。蓄圧タンク３８は、バキュームポンプ９２が負圧を発生させる際に吐出する圧縮空気を蓄える。そのために、蓄圧タンク３８は、正圧を出力するバキュームポンプ９２の吐出口に接続している。特に、電動式のバキュームポンプ９２は、運転者によりブレーキペダルが踏まれたときに作動させるが、これが蓄圧タンク３８に圧縮空気を蓄積する機会となる。蓄圧タンク３８とバキュームポンプ９２の吐出口とを接続する管路上には、圧縮空気を蓄圧タンク３８内に留めるためのバルブ（チェックバルブ、切替バルブ等）３９を設けている。そして、蓄圧タンク３８は、吸気通路３における低速用ターボ過給機６のコンプレッサ６１（さらには、インタクーラ３５）の下流側に接続している。ここで、蓄圧タンク３８は、スロットルバルブ３２の上流側に接続していてもよいし、スロットルバルブ３２の下流側に接続していてもよい。蓄圧タンク３８と吸気通路３とを接続する管路上には、当該管路を開閉する開閉バルブ３０を設けている。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジントルクまたは負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３のサージタンク３３内の（即ち、気筒１に流入する）吸気の温度及び圧力（過給圧）を検出する吸気温・吸気圧センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｅ、吸気通路３の最上流即ちエアクリーナ３１の下流かつ低圧ループＥＧＲ通路２１の接続箇所の上流における新気の流量及び温度を検出するエアフローメータ・新気温センサから出力される新気流量・温度信号ｆ、吸気通路３のコンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流における吸気の圧力（高速用ターボ過給機５による過給圧）を検出する吸気圧センサから出力される吸気圧信号ｇ、ブレーキペダルが踏まれたことまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｉ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｊ、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ７２に対して開度操作信号ｌ、ＶＳＶ３７の開閉駆動を司る電磁ソレノイドバルブ３７２に対して開度操作信号ｍ、ＥＶＲＶ４５に対して開度操作信号ｎ、ＶＳＶ４６の開閉駆動を司る電磁ソレノイドバルブ４６２に対して開度操作信号ｏ、排気絞りバルブ４７に対して開度操作信号ｐ、開閉バルブ３０に対して開度操作信号ｑ、バキュームポンプ９２に対して作動制御信号ｒ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに、気筒１に充填される吸気（新気）量に見合った燃料噴射量を推算する。また、それとともに、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）、排気ターボ過給機５、６による過給の目標過給圧等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ、ｑ、ｒを出力インタフェースを介して印加する。

図２に、本実施形態の内燃機関の運転領域と、排気ターボ過給機５、６による過給との関係を示している。図２に関し、横軸はエンジン回転数、縦軸はエンジントルクである。アクセル開度が小さく、内燃機関が出力するエンジントルクが比較的小さい領域Ａ１では、排気通路４を流れる排気の流量が小さく、排気ターボ過給機５、６が殆どないし全く仕事をしない。よって、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７、４６及びＥＶＲＶ４５をそれぞれ開弁し、バイパス通路３６、４３、４４を開通させて内燃機関のポンピングロスをできる限り低減する。このとき、吸気圧信号ｇを参照して知得される、コンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流の吸気圧が目標吸気圧となるよう、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御しても構わない。その目標吸気圧は、大気圧信号ｅを参照して知得される大気圧またはその近傍の値に設定することが好ましい。さすれば、吸気通路３における、高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１によるロスが小さくなり、燃費性能の向上に寄与し得る。

アクセル開度がある程度以上大きく、エンジントルクもある程度以上大きいが、エンジン回転数が比較的低い領域Ａ２では、低速用ターボ過給機６による過給を行う。当該領域Ａ２において、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７を全閉して吸気バイパス通路３６を閉鎖し、吸気通路３を流れる吸気を全てコンプレッサ６１に流入させる。それとともに、ＥＶＲＶ４５を全閉するかその開度を絞り、排気通路４を流れる排気を十分にタービン６２に流入させる。このとき、吸気温・吸気圧信号ｄを参照して知得される吸気圧を目標過給圧に追従させるよう、ＥＶＲＶ４５の開度をフィードバック制御してもよい。加えて、ＥＣＵ０は、吸気圧信号ｇを参照して知得される、コンプレッサ５１の上流かつコンプレッサ６１の下流の吸気圧が目標吸気圧となるように、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御する。その目標吸気圧は、大気圧信号ｅを参照して知得される大気圧またはその近傍の値に設定することが好ましい。さすれば、低速用ターボ過給機６のコンプレッサ６１の入口側が負圧とならず、気筒１に充填される吸気の過給が効率化する上、高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１によるロスが小さくなり、燃費性能の向上に寄与し得る。

アクセル開度がある程度以上大きく、エンジントルクもある程度以上大きく、エンジン回転数が比較的高い領域Ａ４では、高速用ターボ過給機５による過給を行う。当該領域Ａ４において、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７及びＥＶＲＶ４５を開弁してバイパス通路３６、４３を開通させる。その上で、ＶＳＶ４６を全閉するかその開度を絞り、排気通路４を流れる排気を十分にタービン５２に流入させる。このとき、吸気温・吸気圧信号ｄを参照して知得される吸気圧、及び／または、吸気圧信号ｇを参照して知得されるコンプレッサ５１の上流かつコンプレッサ６１の下流の吸気圧を目標過給圧に追従させるように、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御する。

なお、当該領域Ａ４では、低速用ターボ過給機６による過給を行わないが、コンプレッサ６１及びタービン６２の回転は、過回転とならない程度の回転数（例えば、１０００００ｒｐｍ程度）に維持する必要がある。これは、低速用ターボ過給機６の軸受のシールが軸の回転を前提としており、コンプレッサ６１及びタービン６２の回転が衰えまたは止まってしまうと潤滑油漏れが起こる（吸気バイパス通路３６が開通しており、コンプレッサ５１の入口側が負圧の状態になると潤滑油が吸われてしまう）ことによる。そのために、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７の開度をできる限り大きく開いておく一方で、ＥＶＲＶ４５の開度を、コンプレッサ６１及びタービン６２の回転数が所定回転数またはその近傍の範囲に維持されるように、やや絞る操作をする。

アクセル開度がある程度以上大きく、エンジントルクもある程度以上大きく、エンジン回転数が中程度の領域Ａ３は、上述の低速ターボ領域Ａ２と高速ターボ領域Ａ４との間の過渡領域である。この過渡領域Ａ３においては、低速用ターボ過給機６及び高速用ターボ過給機５の両方による過給を行う。低速ターボ領域Ａ２から高速ターボ領域Ａ４へと遷移する過程では、エンジン回転数が上昇するにつれて、ＶＳＶ３７及びＥＶＲＶ４５のそれぞれの開度が略全閉から略全開に向かうように徐々に拡大してゆく。このとき、ＥＣＵ０は、吸気温・吸気圧信号ｄを参照して知得される吸気圧を目標過給圧に追従させるよう、ＥＶＲＶ４５の開度をフィードバック制御する。翻って、ＶＳＶ４６の開度は、エンジン回転数が上昇するにつれて徐々に縮小してゆく。ＥＣＵ０は、吸気圧信号ｇを参照して知得される、コンプレッサ５１の上流かつコンプレッサ６１の下流の吸気圧を目標過給圧に追従させるよう、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御する。

ところで、運転者が停車している車両を発進ないし加速させようとしてアクセルペダルを大きく踏み込んだときには、その加速要求に呼応してエンジントルクを速やかに増大させる必要がある。だが、アイドル運転またはそれに近い低回転低負荷の運転領域からスロットルバルブ３２の開度を拡大したとしても、ターボラグの存在により吸気の充填効率は即時には高まらない。図２に則して述べると、Ｘ点からＹ点への遷移を速やかに実現しなければならないということであるが、排気通路４を流れる排気の流量が増加するまでは低速用ターボ過給機６が十分に仕事をせず、Ｘ点からＹ点への遷移がどうしても遅れてしまうことがある。

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、エンジン回転数が所定以下の低回転かつアクセル開度が所定以上の高要求トルク時に、開閉バルブ３０を開弁し、蓄圧タンク３８に蓄えていた圧縮空気を吸気通路３に供給する。これにより、気筒１に充填される吸気量を増量し、低速用ターボ過給機６による過給が効き始めるまでのターボラグの期間における吸気の充填効率の増強を図る。

蓄圧タンク３８から吸気通路３への圧縮空気の供給は、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれてから低速用ターボ過給機６による過給が効き始めるまでの期間に相当する所定時間（例えば、一秒間程度）のみ行えばよい。それ以外の期間においては、開閉バルブ３０を閉じておく。内燃機関が小排気量エンジンである場合には、蓄圧タンク３８の容量も小さくてよく、例えば５リットルタンクに３気圧ないし４気圧程度の圧縮空気を蓄えれば足りる。圧縮空気は、２ｇないし５ｇあれば十分である。この量の圧縮空気は、膨張したときに１００リットル程度となる。

本実施形態では、車両に搭載される内燃機関であって、排気通路４を流れる排気のエネルギを利用してタービン５２、６２を回転させコンプレッサ５１、６１を駆動することで吸気通路３を流れる吸気を加圧圧縮して気筒１に送り込む排気ターボ過給機５、６と、吸気通路３に接続しており、車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタ８に負圧を供給するバキュームポンプ９２が負圧を生成する際に吐出する圧縮空気を蓄えることのできる蓄圧タンク３８と、吸気通路３と前記蓄圧タンク３８との連通を遮断することのできる開閉バルブ３０と、エンジン回転数が所定以下の低回転かつアクセル開度が所定以上の高要求トルク時に前記開閉バルブ３０を開いて前記蓄圧タンク３８に蓄えていた圧縮空気を吸気通路３に供給し気筒１に充填される吸気量を増量する制御を行う制御装置０とを具備する内燃機関を構成した。

本実施形態によれば、予め蓄圧タンク３８に蓄えていた圧縮空気を利用して、低回転かつ高要求トルクの運転領域における吸気の充填効率を増強し、加速レスポンスを向上させることが可能となる。その上で、ブレーキブースタ８に付随するバキュームポンプ９２が作動する機会を利用して、蓄圧タンク３８に圧縮空気を蓄積することができるため、車両の再発進または再加速時に蓄圧タンク３８内の圧縮空気が欠乏しているといった状況に陥るおそれが小さくなる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、蓄圧タンク３８に圧縮空気を蓄える機会は、バキュームポンプ９２が負圧を発生させるときには限定されない。比較的高回転かつ高負荷の運転領域において、開閉バルブ３０を開弁し、排気ターボ過給機５、６が供給する過給された吸気の一部を吸気通路３から蓄圧タンク３８に流入させるようにして、圧縮空気の蓄積を行ってもよいことは当然である。

本発明の適用対象は、２ステージターボエンジンには限定されない。即ち、内燃機関が具備する排気ターボ過給機は、一基でもよい。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両に搭載される内燃機関に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
３…吸気通路
３８…蓄圧タンク
３０…開閉バルブ
４…排気通路
５、６…排気ターボ過給機
５１、６１…コンプレッサ
５２、６２…タービン
８…ブレーキブースタ
９２…バキュームポンプ

Claims

車両に搭載される内燃機関であって、
排気通路を流れる排気のエネルギを利用してタービンを回転させコンプレッサを駆動することで吸気通路を流れる吸気を加圧圧縮して気筒に送り込む排気ターボ過給機と、
吸気通路に接続しており、車両を制動するブレーキ装置の制動力を増強するブレーキブースタに負圧を供給するバキュームポンプが負圧を生成する際に吐出する圧縮空気を蓄えることのできる蓄圧タンクと、
吸気通路と前記蓄圧タンクとの連通を遮断することのできる開閉バルブと、
エンジン回転数が所定以下の低回転かつアクセル開度が所定以上の高要求トルク時に前記開閉バルブを開いて前記蓄圧タンクに蓄えていた圧縮空気を吸気通路に供給し気筒に充填される吸気量を増量する制御を行う制御装置と
を具備する内燃機関。