CN103975147A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式提供一种如下的内燃机(10)，具备：系统(84)，其在预定的停止条件成立时自动地使内燃机(10)停止，并且之后当预定的重新启动条件成立时自动地使该内燃机重新启动；涡轮增压器(24)，其具备被设置在进气通道(16)上的压缩机(28)、和被设置在排气通道(18)上的汽轮机(26)；发电装置(40)，其具有与空气导入通道(44)和气体排出通道(50)相连接的发电主体部(42)，所述空气导入通道(44)以能够导入经过了压缩机的空气的方式而与进气通道相连接，所述气体排出通道以能够向汽轮机供给气体的方式而与排气通道相连接。发电装置(40)被构成为，至少在通过系统(84)而使内燃机处于停止时进行工作。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及一种如下的内燃机，其具备在自动地使内燃机停止之后，自动地使该内燃机重新启动的系统。
背景技术
在车辆临时停止并使发动机进行空转的情况下，基于排气降低以及耗油率改善的要求，期望尽可能地停止发动机。对此，开发出了一种在这种时刻自动地实施发动机的停止以及重新启动的控制系统。
例如，在专利文献1所记载的内燃机中，具备执行如下控制的控制单元，即，在预定的停止条件成立的情况下自动地停止内燃机，并在该发动机停止过程中当预定的解除条件成立的情况下，自动地实施内燃机的重新启动。
此外，在专利文献2中，公开了一种如下的预辅助控制，即，为了消除涡轮迟滞，在判断为内燃机启动的情况下，在实施内燃机的启动之前，通过来自蓄电池的电力的供给而使电动机进行工作，从而强制性地驱动涡轮增压器的压缩机。根据专利文献2的记载，能够在于车辆停止时自动地使内燃机停止并在出发时使内燃机重新启动的车辆中，实施该预辅助控制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-183629号公报
专利文献2：日本特开2008-95669号公报
发明内容
在具备自动地实施发动机的停止及重新启动的系统的内燃机中，在重新启动时，通过实施上述的预辅助控制，从而能够提高内燃机的工作响应性。但是，由于一般的内燃机具备通过该内燃机的动力来进行发电的系统，因此，例如在内燃机停止了的状态下，通过来自蓄电池的电力的供给而强制性地驱动涡轮增压器的压缩机的方式，在电力消耗这一点上存在改善的余地。
因此，本发明是鉴于所涉及的这一点而实施的发明，其目的在于，提供一种在电力消耗这一点上较为优异，且能够提高发动机的重新启动时的工作响应性的内燃机。
本发明的第一方式提供一种如下的内燃机，其具备：系统，其在预定的停止条件成立时自动地使内燃机停止，并在该预定的停止条件成立后且预定的重新启动条件成立时自动地使该内燃机重新启动；涡轮增压器，其具备被设置在该内燃机的进气通道上的压缩机、和被设置在该内燃机的排气通道上的汽轮机；发电装置，其具有与空气导入通道和气体排出通道相连接的发电主体部，并被构成为，至少在通过系统而使内燃机处于停止时进行工作，其中，所述空气导入通道以能够导入经过了该压缩机的空气的方式而与进气通道相连接，所述气体排出通道以能够向该汽轮机供给气体的方式而与所述排气通道相连接。
优选为，发电装置被构成为燃料电池系统，发电主体部被构成为燃料电池主体部。
优选为，在与空气导入通道和进气通道之间的连接部相比靠下游侧的进气通道中具备冷却装置。
优选为，在空气导入通道和进气通道之间的连接部处设置有阀，该阀在通过系统而使内燃机处于停止时，以将经过了压缩机的全部空气导入到空气导入通道中的方式而进行工作。
优选为，在涡轮增压器中，以供给机油的方式而构成的机油供给装置、和以对涡轮增压器进行冷却的方式而构成的冷却液供给装置能够通过来自与发电装置相连接的蓄电池的电力而进行工作，并在通过系统而使内燃机处于停止时进行工作。
优选为，机油供给装置和冷却液供给装置中的至少一方以对蓄电池的充电量进行控制的方式而进行工作。
优选为，还具备排出量增大控制单元，所述排出量增大控制单元在预定的重新启动条件成立时、或者在该预定的重新启动条件成立后的预定期间内，当存在加速要求时，与不存在该加速要求的情况相比而增大来自发电装置的气体的排出量。
优选为，排气量增大控制单元通过执行向空气导入通道的空气供给量的增量控制、和向发电主体部的燃料供给量的增量控制中的至少一方，从而使气体的排出量增大。
在一种实施方式中，可以采用如下方式，即，还具备阀机构，所述阀机构用于对向汽轮机的排气的流入量进行调节，排出量增大控制单元在存在加速要求时，与不存在该加速要求的情况相比，能够以增大向汽轮机的排气的流入量的方式而对阀机构进行控制、或者执行向发电主体部的燃料供给量的增量控制。
在另一种实施方式中，可以采用如下方式，即，涡轮增压器还具备可变喷嘴机构，可变喷嘴机构用于使汽轮机的汽轮机叶片的开口面积发生变化，排出量增大控制单元在存在加速要求时，与不存在该加速要求的情况相比，能够以提高汽轮机叶片的转速的方式而对可变喷嘴机构进行控制，并且执行向发电主体部的燃料供给量的增量控制。
此外，本发明的第二方式提供一种具备上述这种内燃机的车辆。
参照附图并且根据以下所例示的实施方式的说明，从而明确了本发明的前文所述以及进一步的特征和优点。
附图说明
图1为本发明的第一实施方式所涉及的内燃机以及搭载了该内燃机的车辆的概念图。
图2为第一实施方式的流程图。
图3为表示图1的内燃机处于停止了的状态下的由发电装置的工作而产生的电力的流动、气体、燃料、冷却水以及机油的流动的示意图。
图4为本发明的第二实施方式的流程图。
图5为本发明的第三实施方式所涉及的内燃机以及搭载了该内燃机的车辆的概念图。
图6为第三实施方式的流程图。
具体实施方式
首先，在下文中对本发明所涉及的第一实施方式进行详细说明。
本发明的第一实施方式所涉及的内燃机(以下，也简称为发动机)10被搭载于车辆12中。发动机10具备：发动机主体部14；进气通道16和排气通道18，其与发动机主体部14相接；燃料喷射装置22，其通过燃料泵20的工作而供给(未图示的)燃料罐内的燃料。从燃料喷射装置22的(未图示的)燃料喷射阀喷射的燃料与经由进气通道16而被导入的空气形成混合气体，并在发动机主体部14的气缸内燃烧，由此，经由排气通道18而排出排气。在发动机10中，在进气通道16上，在其上游端侧从上游侧起依次设置有(均未图示的)空气滤清器和进气节流阀。
发动机10还具备涡轮增压器24。在排气通道18上配置有涡轮增压器24的汽轮机26，以与汽轮机26的汽轮机轮同轴的方式而连结的、对压缩机轮进行收纳的涡轮增压器24的压缩机28被配置在进气通道16上。因此，通过利用经由排气通道18而被导入的排气来旋转驱动汽轮机26的汽轮机轮，从而使压缩机28的压缩机轮进行旋转，由此能够实现增压。在与压缩机28相比靠下游侧的进气通道上，设置有作为冷却装置的内部冷却器30，所述内部冷却器30用于对被压缩机28加压而导致温度上升了的进气进行冷却。
此外，设置有用于对向涡轮增压器24的汽轮机26的排气的流入量进行调节的阀机构28。该阀机构28具备阀32，阀32被设置在以围绕汽轮机26的方式而形成的迂回通道34上。该阀机构28或阀32通常可以被称为废气旁通阀。该实施方式中的阀32或阀机构28具有在排气压力成为预定压力以上时通过被排气压力按压而使弹簧收缩从而打开的这种机械性的结构，并在发动机停止时一般被关闭。但是，阀32或阀机构28可以具有当增压成为预定压力以上时作动器的膜片通过增压而被按压从而打开的这种结构等的、各种其他的机械式的结构，或者可以被构成为电磁驱动阀。
另外，为了使通过汽轮机26及阀32的排气被导入到排气净化装置36中，从而使排气净化装置36被设置在排气通道18上。排气净化装置36可以具有各种各样的结构。例如，排气净化装置36可以具备氧化催化剂以使HC、CO等的未燃烧成分与O2发生反应从而生成CO、CO2、H2O等、或者也可以被构成为所谓的三元催化剂。此外，排气净化装置36可以具有颗粒过滤器(DPF)这种过滤器结构以便对排气中的煤等的微粒(PM；颗粒物质)进行捕集，在这种情况下还可以具备氧化催化剂。作为氧化催化剂的催化剂物质，例如可以使用Pt/CeO2、Mn/CeO2、Fe/CeO2、Ni/CeO2、Cu/CeO2等。并且，在排气净化装置36中，为了对排气中的N0x(氮氧化物)进行净化还可以包含NOx催化剂。但是，虽然在图1中仅图示了一个排气净化装置36，但也可以直列或并列地设置两个以上的排气净化装置。在具备多个排气净化装置的情况下，这些排气净化装置的结构可以彼此相同或彼此不同。
发动机10具备发电装置40。本实施方式的发电装置40被构成为燃料电池系统，并被构成为通过空气与燃料之间的电力化学反应来进行发电。特别是，在本实施方式中，发电装置40具有作为固体氧化物型燃料电池(SOFC)的结构。虽然发电装置40能够在发动机10处于工作状态时进行工作，但也可以如在后文所详细叙述地那样被构成为，在发动机10处于非工作状态时也能够进行工作。另外，作为发电装置40的控制装置或控制单元的功能由后文叙述的ECU的一部分来承担。
发电装置40具有被构成为燃料电池主体部42的发电主体部。在燃料电池主体部42上连接有空气导入通道(发电装置的进气通道)44。空气导入通道44以向燃料电池主体部42导入空气的方式与燃料电池主体部42相连接。此外，在燃料电池主体部42上连接有燃料供给通道46。燃料供给通道46被包含在燃料供给装置48中，装置48是为了向燃料电池主体部42供给燃料而设置的。并且，在燃料电池主体部42上连接有气体排出通道(发电装置的排气通道)50。为了排出来自燃料电池主体部42的气体，从而使气体排出通道50连接于燃料电池主体部42。
燃料电池主体部42也可以被称为电池组，并具有将由作为阳极的燃料极、作为阴极的空气极、以及电解质构成的单电池连结在一起的结构。作为电解质，使用了作为陶瓷的氧化物离子导电体。另外，本发明并不排除燃料电池主体部42不具有多个电池而仅具有单电池的情况。
燃料供给装置48具备用于供给(未图示的)燃料罐内的燃料的上述泵20。在本实施方式中，燃料供给装置48与上述燃料喷射装置22被一体构成，并以包括燃料喷射装置22的燃料罐及燃料泵20的方式而构成。但是，燃料供给装置48也可以具有与上述燃料喷射装置22完全独立的结构，在这种情况下，发动机用燃料和发电用燃料可以相同也可以不同。作为发电用燃料，可以使用如汽油或轻油这种燃料以外的燃料，但也可以使用例如天然气体或丙烷气体。另外，如上所述，发电装置40具有作为SOFC的结构并在相对较高的温度(例如800～1000℃)下进行工作，其结果为，能够利用该高温而实现燃料的内部重整。因此，发电装置40不具备燃料重整器。但是，发电装置40的燃料供给装置48也可以具备燃料重整器。发电装置40也可以被制作成，例如具有作为固体高分子型燃料电池(PEFC)、溶融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、或磷酸型燃料电池(PAFC)的结构，燃料供给装置48可以根据需要而具备所需形式的燃料重整器。
发电装置40中的空气导入通道44以能够导入经过了压缩机28的空气的方式而与发动机10的进气通道16相连接。在本实施方式中，空气导入通道44与压缩机28的下游的进气通道相连接。在空气导入通道44与进气通道16之间的连接部上设置有阀52。在本实施方式中，阀52被构成为电磁驱动阀。此处，阀52被设为三通阀，并能够选择性地被切换为阀位置I、阀位置II、阀位置III中的任意一个，所述阀位置I为，空气能够向发动机主体部14以及燃料电池主体部42流动的位置，所述阀位置II为，虽然空气向发动机主体部14流动但空气导入通道44被截断以使得空气不会向燃料电池主体部42流动的位置，所述阀位置III为，虽然空气导入通道44被导通以使得空气向燃料电池主体部42流动但进气通道16在中途被截断以使得空气不会向发动机主体部14流动的位置。阀位置I以及阀位置II可以被称为发动机可工作位置，与之相对，阀位置III可以被称为发电专用位置。另外，空气导入通道44也可以直接与压缩机28相连接，在这种情况下，优选为，空气导入通道44被连接在，经过了压缩机24的压缩机轮的空气能够流入至空气导入通道44中的压缩机28的位置处。但是，此处，在与空气导入通道44和进气通道16之间的连接部相比靠下游侧的进气通道中，配置有上述内部冷却器30。因此，能够向燃料电池主体部42供给相对温度较高的空气，与之相对，能够向发动机主体部14供给经过了内部冷却器30的相对温度较低的空气。另外，虽然在本发明中，并不排除内部冷却器30被配置在与空气导入通道44和进气通道16之间的连接部相比靠上游侧的进气通道中的情况，但是优选为，被配置在与该连接部相比靠下游侧的进气通道中。这是由于，优选为，向燃料电池主体部42导入温暖或较热的空气。
发电装置40中的气体排出通道50与发动机10的排气通道18相连接，以便能够向汽轮机26供给排气、即气体。在本实施方式中，气体排出通道50与汽轮机26的上游的排气通道相连接。虽然可以在气体排出通道50上设置例如单向阀等的阀以使发动机10的排气不会流入至气体排出通道50中，但此处并未设置这种阀。气体排出通道50与排气通道18之间的连接部位于与迂回通道34以及阀32相比靠上游侧的排气通道上。因此，从气体排出通道50到达排气通道18的排气即气体能够通过汽轮机26，除此以外，在阀32打开时还能够通过阀32。而且，从发电装置40排出的排气即气体流入至排气净化装置36中。另外，在气体排出通道50上设置有重整器54，其是为了对气体的成分进行调节而设置的。具体而言，该重整器54以对碳氢化合物成分进行分解的方式而构成，此处，虽然如上述的排气净化装置36那样具有设置了氧化催化剂的结构，但也可以具有其他的任意结构，例如也可以具有电力分解用的结构。但是，也可以不设置该重整器54。
由上述结构的发电装置40所发出的电力被存储到(虽然在图1中未图示，但在图3中进行了图示)蓄电池60中(被充电)。发动机10与现有的发动机不同，不具备将从发动机传递的机械的动能向电能进行转换的发电装置、具体而言不具备交流发电机。因此，在车辆12的发动机10中，发电装置仅为上述的发电装置40，被存储到蓄电池60中的电力仅依赖于发电装置40。另外，在本发明中，容许除发电装置40以外在发动机10中还具备现有的发动机中所广泛设置的交流发电机等的发电装置，此外，还容许同时具备所谓的混合动力车辆中所具备的这种发电装置(再生发电装置)。
在发动机10中，使用蓄电池60中所存储的电力，来实施发动机1O的启动电机62的工作、上述阀52的工作、以及上述燃料泵20的工作。此外，在以对上述涡轮增压器24进行冷却的方式而构成的冷却液供给装置的水泵64的工作中也使用了蓄电池60的电力。并且，在上述涡轮增压器20中，在以供给机油即润滑油的方式而构成的机油供给装置的机油泵66的工作中也使用了蓄电池60的电力。在本实施方式中，发电装置40具有作为SOFC的结构，虽然未对燃料电池主体部42的电池组的温度控制进行说明，但由于使用进程用空气来实施，因此不需要设置冷却装置或冷却水系统。但是，也可以在发电装置40中具备冷却水系统，在这种情况下，用于供给冷却水的泵能够利用蓄电池60的电力而被驱动。
这种启动电机62、阀52、燃料泵20、水泵64以及机油泵66等的工作，通过实质上承担作为发动机10及车辆12的控制装置或控制单元的功能的电子控制单元(以下，称为ECU)70而被控制。ECU70为，电子计算机或以电子计算机为主体而构成的构件，包括CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)这种存储装置、A/D转换器、输入接口以及输出接口等。在存储装置中，存储有各种控制程序及数据。在输入接口上，电连接有包括后文叙述的传感器在内的各种传感器。根据来自上述各种传感器的输出(检测信号)，ECU70从输出接口电气性地输出工作信号(驱动信号)，以便按照预先设定的程序(包括数据)来顺畅地实施发动机10、即车辆12的运转以及工作。
在发动机10及车辆12中，具备向ECU70电气性地输出用于对各种值进行检测(也包括推断的情况)的信号的传感器。此处，对其中的若干个进行具体说明。在进气通道16上具备空气流量计72，所述空气流量计72用于对吸入空气量进行检测。此外，还具备加速器开度传感器74，所述加速器开度传感器74用于对与由驾驶员操作的加速踏板(未图示)的踩踏量相对应的位置、即加速器开度进行检测。此外，还安装有曲轴位置传感器76，所述曲轴位置传感器76用于对发动机10的曲轴的曲轴旋转信号进行检测。此处，该曲轴位置传感器76还被利用为用于对发动机转速进行检测的发动机转速传感器。此外，还具备车速传感器78，所述车速传感器78用于对搭载有发动机10的车辆12的速度(车速)进行检测。并且，设置有作为制动要求检测传感器的停止灯开关80，所述停止灯开关80输出与制动踏板(未图示)的操作状态相对应的信号。该停止灯开关80通过制动踏板被踩踏的情况而成为接通。并且，设置有容量检测传感器82，所述容量检测传感器82用于对蓄电池60的容量或剩余量进行检测。另外，容量检测传感器82例如为电流传感器。
而且，在发动机10中具备停止/重新启动系统84，所述停止/重新启动系统84在预定的停止条件成立时自动地使发动机1O停止，并在该预定的停止条件的成立后当预定的重新启动条件(预定的解除条件)成立时自动地使发动机10重新启动。作为该系统84中的控制部或控制单元的功能由ECU70的一部分来承担。例如，在车辆12的行驶过程中，当根据交通信号灯的停止显示等而临时性地使车辆12停止且使发动机10成为空转状态时，通过ECU70来实施在预定的时刻临时自动地使发动机10停止，之后，在预定的时刻使发动机10重新启动的控制、即怠速/减速控制(在日本称为怠速停止控制)。即，在怠速/减速控制中的、对预定的停止条件的成立进行判断的停止条件成立判断单元以包括ECU70的一部分的方式而构成。此外，对预定的重新启动条件的成立进行判断的重新启动条件成立判断单元以包括ECU70的一部分的方式而构成。并且，执行禁止来自燃料喷射阀的燃料喷射等、用于使发动机10停止的控制的发动机停止控制单元以包括ECU70的一部分的方式而构成，此外，执行使发动机10重新启动的控制的发动机重新启动控制单元以包括ECU70的一部分的方式而构成。这些单元彼此被直接或间接地关联起来。
具体而言，这种怠速/减速控制中的发动机1O的临时性的停止在预定的停止条件被满足时，通过ECU70而被执行。此处，作为预定的停止条件，确定有处于停车中且制动操作中的预定的条件。是否处于停车中是根据来自车速传感器78的输出来进行判断的，该判断相当于车速是否为零的判断。此外，是否处于制动操作中是根据来自作为制动操作检测单元的停止灯开关80的输出来进行判断的，具体而言，该判断相当于停止灯开关80是否接通。此处，进一步地，在由ECU70根据来自作为加速要求检测单元的加速器开度传感器74的输出而判断为加速踏板未被踩踏时，判断为处于制动操作中。
与之相对，在预定的重新启动条件满足时，通过ECU70来执行在发动机10的这种停止后的发动机10的启动、即重新启动。此处，作为预定的重新启动条件，设定有上述停止条件中的至少任意一个条件变得不被满足这一预定的条件。例如，在制动操作被解除时、即停止灯开关80从接通变为断开时，判断为预定的重新启动条件成立。此外，例如，在通过怠速/减速控制而使发动机10停止时，当加速踏板被踩踏时，判断为预定的重新启动条件成立。
另外，在通过这种怠速/减速控制而临时性地使发动机10停止，之后使发动机10重新启动时，期望提高发动机10的工作响应性。例如，在根据由驾驶员踩踏加速踏板的情况而使发动机10重新启动的情况下，由于在此之前发动机10处于停止，因此从踩踏加速踏板起到获得与踩踏加速踏板相对应的发动机输出为止存在时滞。除此以外，在仅使驾驶员的脚离开制动踏板而使车辆缓慢出发时，尤其是在车辆12具备自动变速器时，为了使发动机10恢复至发动机停止之前的状态，需要一定程度的时间。当考虑到驾驶员的车辆12的操纵感觉时，优选为，这种时间尽可能较短。因此，提高发动机10的重新启动时的发动机10的工作响应性在技术方面是非常有价值的。
因此，此处，在通过怠速/减速控制而使发动机10暂时停止，到使发动机10重新启动为止的期间内，上述发电装置40进行工作。根据图2的流程图来对与怠速/减速控制相关的发电装置40的工作进行说明。
但是，从通道44、50的连接配置可以理解出，在根据怠速/减速控制而使发动机10停止时，通过发电装置40进行工作，从而对涡轮增压器24进行驱动。因此，水泵64和机油泵66如上所述为电动泵。具体而言，无论发动机10的工作状态如何，在从驾驶员发出发动机工作开始要求时起(例如发动机点火开关被设为开启后)，到从驾驶员发出发动机停止要求为止(例如发动机点火开关被设为关闭为止)的期间内，水泵64和机油泵66一起进行工作，从而促进了涡轮增压器24的适当的驱动。另外，在图1中，用箭头标记模式化地图示了发动机10和发电装置40处于工作状态时的气体(包括空气)、燃料、冷却水以及机油的流动。
在图2的步骤S201中，对怠速/减速控制中的预定的停止条件是否成立进行判断。预定的停止条件如上所述。在预定的停止条件未被满足时(在步骤S201中作出否定判断时)，发动机10被维持为运转状态即工作状态。
当在步骤S201中肯定判断为预定的停止条件已成立时，在步骤S203中使发动机10停止，并且使发电装置40成为工作状态。在发电装置40之前处于工作状态的情况下维持该工作状态，此外在该时间点发电装置40处于停止状态的情况下使发电装置40变为工作状态。
如此，在通过系统84而临时性地使发动机10停止时，发电装置40将成为工作状态。在发动机10停止时，阀(进气系统的阀)52被工作控制为，在通过系统84而使发动机10停止时将经过了压缩机28的全部空气导入到空气导入通道44中。即，阀52被控制成发电专用位置、即上述阀位置III。由此，在通过怠速/减速控制而使发动机1O停止时，如图3中用箭头标记A所示，经过了进气通道16的压缩机28的空气能够被导入到燃料电池主体部42中。另外，此时，未图示的进气节流阀也被设为开阀，例如被设为全开。但是，泵20也可以被控制为，发电装置40中的供给空气量和供给燃料量均衡、或相对于空气量燃料量较少。
而且，在通过怠速/减速控制而使发动机10停止时，通过使燃料供给装置48的泵20进行工作，从而向燃料电池主体部42供给燃料。由此，在燃料电池主体部42中进行发电，并通过气体排出通道50来排出气体。此时，由于基本上阀32被关闭，因此如图3中用箭头标记B所示，气体被引导至汽轮机26，并对汽轮机轮进行旋转驱动。如此，在发动机10停止时，通过使发电装置40进行工作，从而使涡轮增压器24成为被驱动的状态。
另外，在图3中，用线C以及箭头标记模式化地图示了由以这种方式使发动机10停止的状态下的发电装置40的工作而产生的、电力的流动、气体、燃料、冷却水以及机油的流动。从图3和上述说明中能够理解到，在通过怠速/减速控制而使发动机10停止时，通过发电装置40进行工作而产生电力，而另一方面，电力会被消耗。由于蓄电池60的容量存在极限，从而需要防止对蓄电池60的过度充电并且需要将蓄电池剩余量确保为预定量以上，因此通过ECU70来调节电力的产生量和使用量。在本实施方式中，根据来自传感器82的输出，ECU70的承担作为机油供给装置的控制装置的功能的部分和ECU70的承担作为冷却液供给装置的控制装置的功能的部分，以根据蓄电池60的剩余量而对电力量即蓄电池充电量进行控制的方式，对水泵64和机油泵66双方的工作进行控制(工作量调节控制)。另外，也可以为此而对水泵64和机油泵66中的至少一方的工作进行控制。
在步骤S203之后的步骤S205中，对怠速/减速控制中的预定的重新启动条件是否已成立进行判断。预定的重新启动条件如上所述。在预定的重新启动条件未被满足时(在步骤S205中作出否定判断时)，发动机10被维持为停止状态并且发电装置40被保持为工作状态。
当在步骤S205中肯定判断为预定的重新启动条件已成立时，在步骤S207中使发动机10重新启动。此时，阀52被控制为使空气向发动机主体部14流动，以使发动机10适当地进行工作。另外，在发动机10的重新启动时，至少在某一程度的期间内，发电装置40被维持为工作状态。但是，在发动机10的重新启动时，发电装置40也可以马上被转变为停止状态。
在步骤S205中，在发动机10被启动时，如上所述，对涡轮增压器24进行驱动。在该状态下，阀52被切换控制成发动机可工作位置、即上述阀位置I或阀位置II，从而通过压缩机28而压力被增高了的空气被迅速地供给至发动机主体部14。因此，能够加快发动机10的重新启动时的加速，从而提高发动机10的工作响应性。
另外，在由怠速/减速控制实施的发动机10停止时，能够将经过了压缩机28的空气供给至燃料电池主体部42并且将燃料供给至燃料电池主体部42、且将来自燃料电池主体部42的排气供给至汽轮机26从而对压缩机轮进行旋转驱动。因此，在由上述系统84实施的发动机10停止时，不会出现涡轮增压器24停止的情况。
此外，在通过怠速/减速控制而使发动机10停止时，通过发电装置40进行工作，从而使来自发电装置40的排气流入至排气净化装置36。因此，即使在由怠速/减速控制实施的发动机停止时，也能够实现排气净化装置36的催化剂暖机。因此，即使在冷却状态时，也容许由怠速/减速控制实施的发动机停止。
接下来，在下文中对本发明所涉及的第二实施方式进行详细说明。但是，本发明的第二实施方式所涉及的发动机以及搭载了该发动机的车辆的结构，与上述第一实施方式所涉及的发动机10以及搭载了该发动机的车辆12的结构大致相同。因此，以下，未图示第二实施方式所涉及的发动机以及车辆，对于与已经说明过的结构要素相对应的结构要素同样标注在上述说明中所使用的符号，并省略这些结构要素的重复说明。
在第二实施方式中，与上述第一实施方式同样地，被搭载于车辆12中的发动机10具备涡轮增压器24和发电装置40。而且，发动机10和车辆12被构成为，在从由系统84实施的发动机10的停止起到重新启动为止的期间内，发电装置40进行工作，并将涡轮增压器24设为驱动状态，以提高重新启动时的发动机10的工作响应性。上述部分与已经说明过的内容相同。
而且，怠速/减速控制中的预定的重新启动条件如上所述，在预定的停止条件中的任意一个条件变得不满足时成立。例如，在通过系统84而使发动机10停止时，当制动操作被解除时、或者加速踏板被踩踏时，判断为预定的重新启动条件已成立。而且，在加速踏板被踩踏时中，包括存在加速要求时。
在仅仅制动操作被解除时、和存在加速要求时，驾驶员所要求的发动机10的工作响应性会有所不同。因此，在本实施方式中，在预定的重新启动条件成立时，并且当存在加速要求时(检测到加速要求时)，与不存在加速要求的情况相比，执行使发动机10的工作响应性不同的控制。以下，根据图4的流程图对这种控制进行说明。
但是，图4的流程图中的步骤S401到S405以及S409，分别大致相当于图2的流程图的步骤S201到S207。因此，在下文中，可以大致省略这些步骤的说明。
当在步骤S401中肯定判断为预定的停止条件已成立时，在步骤S403中使发动机10停止，并且使发电装置40成为工作状态。此时，发电装置40的燃料供给装置48以使燃料供给量成为第一量的方式而进行工作。
如在第一实施方式中所说明的那样，在通过怠速/减速控制而使发动机10停止时，基本上阀32处于关闭中。因此，此时的由发电装置40的发电量以及来自发电装置40的气体的排出量由对燃料电池主体部42的燃料的供给量所决定。因此，此处，当在步骤S403中发电装置40进行工作时，在发电装置40中，通过ECU70的承担作为排出量增大单元的功能的部分而对燃料供给进行控制。尤其是，此处，以根据空气流量计72的输出而使来自发电装置40的气体排出量成为第一排出量的方式，将燃料供给量控制为第一燃料量。另外，可以根据空气流量计72和被设置在进气通道上的进气压力传感器等中的至少一个，而对发电装置40中的燃料供给进行控制。
当在怠速/减速控制中的预定的停止条件成立后，在步骤S405中肯定判断为预定的重新启动条件已成立时，在步骤S407中对是否存在加速要求进行判断。加速要求是指，由驾驶员要求增大发动机10的输出。此处，加速要求的有无根据作为加速要求检测单元的加速器开度传感器74的输出，通过ECU70的承担作为加速要求判断单元的功能的部分来进行判断。在通过怠速/减速控制而使发动机10处于停止状态时，当预定的重新启动条件已成立并且加速器开度变得大于预定值时，判断为存在加速要求。此外，在通过怠速/减速控制而使发动机10处于停止状态时，当预定的重新启动条件已成立并且此时的加速器开度的预定时间内的变化(加速器开度变化速度)大于预定量时，判断为存在加速要求。
另外也可以采用如下方式，即，通过驾驶员将脚从制动踏板上移开而使预定的重新启动条件成立(在步骤S405中作出肯定判断)，之后、或者从该重新启动条件成立时起的预定期间内，通过驾驶员踩踏加速踏板而使加速器开度变得大于预定值、或由此导致加速器开度变化速度大于预定量时，在步骤S407中判断为存在加速要求。在以这种方式判断为存在加速要求时，也包括发动机1O不处于停止状态的情况。这是由于，即使在预定的重新启动条件的成立后，在预定期间内存在加速要求的情况下，也存在产生涡轮迟滞的可能性，在这种情况下，通过本发明来提高发动机10的工作响应性也是有效的。另外，该预定期间为，假设为产生有涡轮迟滞的期间，且能够通过实验来进行设定。该预定期间能够通过ECU70的承担作为计时单元的功能的部分来进行测量。
当由于不存在加速要求而在步骤S407中作出否定判断时，在步骤S409中，与上述步骤S207同样地使发动机10重新启动。即，在这种情况下，在供给第一燃料量的燃料而使发电装置40进行工作的状态下，使发动机10重新启动。因此，发动机10的工作响应性基于与和第一燃料量相当的第一排出量的气体相对应的、由涡轮增压器产生的增压效果而获得。
与之相对，在预定的重新启动条件已成立时、或者由于在预定的重新启动条件的成立后的预定期间内存在加速要求而在步骤S407中作出肯定判断时，在步骤S411中，伴随于由ECU70的承担作为排出量增大单元的功能的部分实施的排出量增大控制而使发动机10重新启动。此处，ECU70的承担作为排出量增大控制单元的功能的部分，将发电装置40中的燃料供给量从第一燃料量增量控制为多于第一燃料量的第二燃料量。因此，从发电装置40的气体排出通道50排出的气体的量，成为多于第一排出量的第二排出量，所述第一排出量为，向发电装置40供给第一燃料量的燃料时的排出量。其结果为，能够提高由涡轮增压器24实现的发动机10中的增压效果。因此，与步骤S409中的发动机10的重新启动时相比，在步骤S411中的发动机10的重新启动时，能够提高发动机10的工作响应性。另外，在步骤S411中，与步骤S409同样地，阀52被控制为发动机可工作位置。
另外，在第二实施方式中，在预定的停止条件已成立时，阀32被设定为实质上关闭的状态，之后，当存在加速要求而使预定的重新启动条件成立时，发电装置40中的燃料量与不存在加速要求的情况相比而被增大。但是，也可以通过其他控制，而在存在加速要求时实现气体排出量的增量。
例如，在预定的停止条件成立时，在步骤S403中，阀32可以被控制为以(并非开闭度)预定的开度打开。在这种情况下，阀32可以被设定为电磁驱动阀。而且，之后，当存在加速要求而使预定的重新启动条件成立时，作为排出量增大控制，可以完全关闭阀32或阀机构28，从而实现向空气导入通道44的空气供给量的增量(空气供给量增量控制)。而且，优选为，随着该空气量的增量，作为排出量增大控制，而能够实现发电装置40中的燃料量的增量。另外，也可以不实现伴随于空气量的增量而产生的发电装置40中的燃料量的增量。
另外，在本第二实施方式中，发电装置40在存在加速要求时(在步骤S407中作出肯定判断)，至少在发动机10的重新启动完成之前持续进行工作。
接下来，在下文中对本发明所涉及的第三实施方式进行详细说明。在图5中图示了本发明的第三实施方式所涉及的发动机110以及搭载了该发动机110的车辆112。但是，对于与已经说明过的结构要素相对应的结构要素标注在上述说明中所使用的符号或相关联的符号，并省略这些结构要素的重复说明。
第三实施方式的被搭载于车辆112中的发动机110在涡轮增压器124的结构这一点上，与被搭载于上述车辆12中的发动机10不同。而且，由于该结构的不同，因此ECU170的结构也与ECU70的结构部分不同。在其他方面，除后文叙述的控制以外发动机110及车辆112具备基本分别与发动机10及车辆12相同的结构。
在第三实施方式中，涡轮增压器124具备汽轮机126和压缩机128，其中，所述汽轮机126被配置在排气通道18上，所述压缩机128被配置在对以与汽轮机126的汽轮机轮同轴的方式而连结的压缩机轮进行收纳的进气通道16上。而且，该涡轮增压器124还具备使汽轮机126的汽轮机轮的汽轮机叶片的开口面积发生变化的可变喷嘴机构126a。另外，涡轮增压器124不具备上述阀32和迂回通道34。
可变喷嘴机构126a具备多个喷嘴叶片126b和驱动机构部126c。多个喷嘴叶片126b的角度是可变的，通过利用驱动机构部126c的工作来改变该喷嘴叶片的角度，从而能够对这些喷嘴叶片的喷嘴开度进行调节。驱动机构部126c包括由ECU70来控制工作的电机。因此，在涡轮增压器124中，能够对可变喷嘴机构126a的喷嘴开度进行调节，从而能够对增压进行调节。另外，在通常行驶时，根据发动机转速和发动机负载中的至少任意一方，通过ECU70的承担作为喷嘴开度控制单元的功能的部分来控制可变喷嘴机构126a的喷嘴开度。
在具有这种结构的发动机110中，与上述第二实施方式的发动机同样地，在预定的重新启动条件成立时、或在预定的重新启动条件的成立后的预定期间内存在加速要求时，与不存在加速要求的情况相比，执行使发动机10的工作响应性不同的控制。以下，根据图6的流程图对这种控制进行说明。
但是，在图6的流程图的步骤S601至S611中，除步骤S603和S611的各自一部分以外，分别相当于图4的流程图的步骤S401至S411。因此，以下部分省略重复说明，并着眼于这些步骤的不同点而对第三实施方式的控制进行说明。
当在步骤S601中肯定判断为预定的停止条件已成立时，在步骤S603中使发动机110停止，并且使发电装置40成为工作状态。此时，涡轮增压器124的可变喷嘴机构126a的喷嘴开度被设定为第一开度，伴随于此，相对于从空气导入通道被导入的量的空气，预定量的燃料被供给至燃料电池主体部42。另外，虽然此处，根据空气流量计72的输出而对发电装置40中的燃料供给量进行控制，但是也可以根据空气流量计72和被设置在进气通道上的进气压力传感器等中的至少一方而对燃料供给量进行控制。
在预定的停止条件成立后，例如在发动机110处于停止状态时，当在步骤S605中肯定判断为预定的重新启动条件已成立时，在步骤S607中与上述步骤S407同样地对是否存在加速要求进行判断。
当由于不存在加速要求而在步骤S607中作出否定判断时，在步骤S609中，与上述步骤S207和S409同样地，使发动机110重新启动。即，在这种情况下，在可变喷嘴机构126a的喷嘴开度被设为第一开度并使发电装置40进行工作的状态下，使发动机110重新启动。因此，发动机10的工作响应性基于和与该喷嘴开度相当的第三排出量的气体相对应的、由涡轮增压器124实施的增压效果而获得。
与之相对，当由于存在加速要求而在步骤S607中作出肯定判断时，在步骤S611中，伴随于排出量增大控制而使发动机110重新启动。此处，ECU170的承担作为排出量增大控制单元的功能的部分，将可变喷嘴机构126a的喷嘴开度控制为与第一开度相比靠缩小侧的第二开度，并且伴随于此，还对发电装置40中的燃料供给量进行增量控制。因此，从发电装置40的气体排出通道50排出的气体的量与可变喷嘴机构126a的喷嘴开度被设为第一开度的情况相比而增多。其结果为，能够提高由涡轮增压器124实施的发动机110中的增压效果。因此，与步骤S609中的发动机110的重新启动时相比，在步骤S611中的发动机110的重新启动时更能够提高发动机110的工作响应性。另外，在步骤S611中，与步骤S609同样地，阀52被控制为发动机可工作位置。
另外，在本第三实施方式中，发电装置40在存在加速要求时(在步骤S607中作出肯定判断)，也至少在发动机110的重新启动完成之前持续进行工作。
以上，虽然根据上述三个实施方式而对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式。例如，虽然在上述实施方式中，发电装置40被构成为燃料电池系统，但在本发明中容许该发电装置具有燃料电池系统以外的结构的情况，作为发电装置可以使用各种各样的装置。
以上，虽然根据上述实施方式及其改变例而对本发明进行了说明。但是，本发明并不限定于这些实施方式等，而容许其他的实施方式。在本发明中，包括权利要求书中所规定的本发明的思想所包含的任意改变例、应用例、等价物。

Claims (11)

1.一种内燃机，具备：
系统，其在预定的停止条件成立时自动地使内燃机停止，并在该预定的停止条件成立后且预定的重新启动条件成立时自动地使该内燃机重新启动；
涡轮增压器，其具备被设置在该内燃机的进气通道上的压缩机、和被设置在该内燃机的排气通道上的汽轮机；
发电装置，其具有与空气导入通道和气体排出通道相连接的发电主体部，并被构成为，至少在通过所述系统而使所述内燃机处于停止时进行工作，其中，所述空气导入通道以能够导入经过了该压缩机的空气的方式而与所述进气通道相连接，所述气体排出通道以能够向该汽轮机供给气体的方式而与所述排气通道相连接。
2.如权利要求1所述的内燃机，其中，
所述发电装置被构成为燃料电池系统，所述发电主体部被构成为燃料电池主体部。
3.如权利要求1或2所述的内燃机，其中，
在与所述空气导入通道和所述进气通道之间的连接部相比靠下游侧的进气通道中具备冷却装置。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的内燃机，其中，
在所述空气导入通道和所述进气通道之间的连接部处设置有阀，
该阀在通过所述系统而使所述内燃机处于停止时，以将经过了所述压缩机的全部空气导入到所述空气导入通道中的方式而进行工作。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的内燃机，其中，
在所述涡轮增压器中，以供给机油的方式而构成的机油供给装置、和以对所述涡轮增压器进行冷却的方式而构成的冷却液供给装置能够通过来自与所述发电装置相连接的蓄电池的电力而进行工作，并在通过所述系统而使所述内燃机处于停止时进行工作。
6.如权利要求5所述的内燃机，其中，
所述机油供给装置和所述冷却液供给装置中的至少一方以对所述蓄电池的充电量进行控制的方式而进行工作。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的内燃机，其中，
还具备排出量增大控制单元，所述排出量增大控制单元在所述预定的重新启动条件成立时、或者在该预定的重新启动条件成立后的预定期间内，当存在加速要求时，与不存在该加速要求的情况相比而增大来自所述发电装置的气体的排出量。
8.如权利要求7所述的内燃机，其中，
所述排气量增大控制单元通过执行向所述空气导入通道的空气供给量的增量控制、和向所述发电主体部的燃料供给量的增量控制中的至少一方，从而使气体的排出量增大。
9.如权利要求8所述的内燃机，其中，
还具备阀机构，所述阀机构用于对所述汽轮机的排气的流入量进行调节，
所述排出量增大控制单元在存在加速要求时，与不存在该加速要求的情况相比，以增大向所述汽轮机的排气的流入量的方式而对所述阀机构进行控制、或者执行向所述发电主体部的燃料供给量的增量控制。
10.如权利要求8所述的内燃机，其中，
所述涡轮增压器还具备可变喷嘴机构，所述可变喷嘴机构用于使所述汽轮机的汽轮机叶片的开口面积发生变化，
所述排出量增大控制单元在存在加速要求时，与不存在该加速要求的情况相比，以提高所述汽轮机叶片的转速的方式而对所述可变喷嘴机构进行控制，并且执行向所述发电主体部的燃料供给量的增量控制。
11.一种车辆，其具备权利要求1至10中任意一项所述的内燃机。
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