JP2008151072A - 内燃機関の気体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体を蓄える蓄圧部が設けられ、吸気圧よりも相対的に高圧の気体が蓄圧部から内燃機関に供給される場合に、内燃機関の出力をより増加させることができる内燃機関の気体供給装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気行程において、吸気圧よりも相対的に高圧の気体を内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置であって、気体を蓄える蓄圧部１０と、蓄圧部に接続され気体を蓄圧部に導入するための導入経路１１Ｃと、蓄圧部に接続され蓄圧部に蓄えられた気体を内燃機関に供給するための供給経路１７とを備え、蓄圧部において、供給経路との接続部１０ｔは、導入経路との接続部１０ｓよりも相対的に下方に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の気体供給装置に関し、特に、吸気行程において吸気圧よりも相対的に高圧の気体を内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置に関する。

内燃機関の吸気行程において、出力の増加を目的として、吸気圧よりも相対的に高圧の気体（例えば空気）が吸気管等に供給されることがある。上記のように高圧の気体が供給されるのは、例えば、過給機を備えた内燃機関において、過給遅れによる加速の遅れを抑制する場合である。この場合、蓄圧部（例えばタンク）に蓄えられた高圧の気体が吸気行程において吸気管等に供給されることがある。

特開２００５−６９１４３号公報 特開平７−１３９３５３号公報 特許第３３６５５３３号公報 実公平８−９３８１号公報

気体を蓄える蓄圧部が設けられ、吸気圧よりも相対的に高圧の気体が蓄圧部から内燃機関に供給される場合に、内燃機関の出力をより増加させることができることが望まれている。

本発明の目的は、気体を蓄える蓄圧部が設けられ、吸気圧よりも相対的に高圧の気体が蓄圧部から内燃機関に供給される場合に、内燃機関の出力をより増加させることができる内燃機関の気体供給装置を提供することである。

本発明の内燃機関の気体供給装置は、内燃機関の吸気行程において、吸気圧よりも相対的に高圧の気体を前記内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置であって、前記気体を蓄える蓄圧部と、前記蓄圧部に接続され前記気体を前記蓄圧部に導入するための導入経路と、前記蓄圧部に接続され前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を前記内燃機関に供給するための供給経路とを備え、前記蓄圧部において、前記供給経路との接続部は、前記導入経路との接続部よりも相対的に下方に設けられていることを特徴とする。

本発明の内燃機関の気体供給装置において、前記導入経路が前記蓄圧部における水平方向の一端部に接続されると共に、前記供給経路が前記蓄圧部における水平方向の他端部に接続されることを特徴とする。

本発明の内燃機関の気体供給装置は、内燃機関の吸気行程において、吸気圧よりも相対的に高圧の気体を前記内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置であって、前記気体を蓄える蓄圧部と、前記蓄圧部に接続され前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を前記内燃機関に供給するための供給経路と、前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を循環させるための循環経路と、前記循環経路に設けられ前記気体を冷却する冷却器と、前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を前記循環経路を介して循環させる循環手段とを備え、前記供給経路を介して前記内燃機関に供給される前記気体は、前記冷却器を通過して冷却された前記気体であることを特徴とする。

本発明の内燃機関の気体供給装置において、前記蓄圧部に蓄えられる前記気体は、前記内燃機関の筒内で圧縮された前記気体であることを特徴とする。

本発明の内燃機関の気体供給装置によれば、気体を蓄える蓄圧部が設けられ、吸気圧よりも相対的に高圧の気体が蓄圧部から内燃機関に供給される場合に、内燃機関の出力をより増加させることができる。

以下、本発明の内燃機関の気体供給装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図９を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、吸気行程において吸気圧よりも相対的に高圧の気体を内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置に関する。

図１は、本実施形態の主要な構成を示すブロック図である。本実施形態では、内燃機関の筒内で圧縮された空気（気体）が蓄圧タンク（蓄圧部）１０に蓄えられる。蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気は、吸気行程において筒内（または吸気管）に供給される。蓄圧タンク１０から圧縮空気が供給されるのは、例えば、過給機を備えた内燃機関において過給遅れを抑制する場合など、内燃機関の出力を増加させる場合である。この場合、体積効率を高めるためには、供給される圧縮空気の温度が低い方が有利である。本実施形態では、吸気の体積効率を高めるために、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気のうちでより低温の圧縮空気が供給される構成とされる。

図１に示すように、筒内で圧縮された空気が蓄圧タンク１０に蓄えられる際（以下、蓄圧時とする）の第１通路（導入経路）１１Ｃと、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が筒内に供給される際（以下、供給時とする）の第２通路（供給経路）１７とは別の経路とされている。第２通路１７と蓄圧タンク１０との接続部（流出口）１０ｔは、第１通路１１Ｃと蓄圧タンク１０との接続部（流入口）１０ｓよりも下方に設けられる。第１通路１１Ｃは、例えば蓄圧タンク１０の上端面１０ｇに接続され、第２通路１７は、例えば蓄圧タンク１０の下端面１０ｈに接続される。このように蓄圧タンク１０において圧縮空気の流入口１０ｓよりも流出口１０ｔが相対的に下方に設けられることで、以下に説明するように、蓄圧タンク１０内において相対的に低温の圧縮空気が筒内に供給される。

蓄圧タンク１０内において、相対的に高温の圧縮空気は上方へ移動し、相対的に低温の圧縮空気は下方へ移動する。これにより、蓄圧時に蓄圧タンク１０に流入する高温の圧縮空気Ａinは、蓄圧タンク１０内において上方に集まりやすい。一方、相対的に低温の圧縮空気は、蓄圧タンク１０内において下方に集まりやすい。このため、圧縮空気の流出口１０ｔが流入口１０ｓよりも相対的に低い位置に設けられることで、蓄圧タンク１０内における相対的に低温の圧縮空気Ａoutがエンジン１に供給されることができる。

これにより、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気のうちで相対的に低温の圧縮空気が筒内に供給されることが可能となり、吸気の体積効率が高まる。

図２は、第１実施形態に係る装置の概略構成図を示す。図２において、符号１は、内燃機関（エンジン）を示す。エンジン１は、シリンダブロック２を有する。シリンダブロック２には、シリンダブロック２の内部を往復動可能なピストン４が設けられている。ピストン４の上方には、燃焼室５が形成されている。

シリンダブロック２の上方には、シリンダヘッド３が設けられている。シリンダヘッド３には、吸気管６が接続されている。吸気管６と燃焼室５との接続部には、吸気弁７が設けられている。図２には、吸気弁７が閉じた状態が示されている。吸気管６には、吸気圧センサ２２が設けられている。吸気圧センサ２２により、吸気管６内の圧力が検出される。

シリンダヘッド３には、排気管８が接続されている。排気管８と燃焼室５との接続部には、排気弁９が設けられている。図２には、排気弁９が閉じた状態が示されている。図示しないアクセルの近傍には、アクセルポジションセンサ２１が設けられている。アクセルポジションセンサ２１により、アクセルの開度が検出される。

次に、筒内で圧縮された空気（気体）を蓄えると共に、蓄えられた圧縮空気を筒内及び吸気管６に供給する気体供給装置について説明する。エンジン１が搭載された車両（図示せず）には、圧縮空気を蓄える蓄圧タンク１０が設けられている。

ここで、蓄圧タンク１０の各部の呼称について説明する。符号１０ｍ及び１０ｎは、それぞれ蓄圧タンク１０の上端部及び下端部を示す。符号１０ｊ及び１０ｋは、それぞれ蓄圧タンク１０における図の水平方向の一端部及び他端部を示す。ここでいう端部とは、端面のみならず、蓄圧タンク１０における端面の近傍をも含む。例えば、上端部１０ｍは、上端面１０ｇのみならず、蓄圧タンク１０における図の水平方向の一端面１０ａのうちで上端面１０ｇの近傍の部分１０ｗをも含む。その他の端部（１０ｎ、１０ｊ、１０ｋ）についても同様である。

蓄圧タンク１０と燃焼室５とは、第１通路１１を介して連通されている。蓄圧タンク１０と吸気管６とは、第２通路１７を介して連通されている。第１通路１１は、蓄圧タンク１０の上端部１０ｍに接続されている。図２に示す例では、第１通路１１は、蓄圧タンク１０の一端面１０ａにおける上端面１０ｇの近傍の部分１０ｗに接続されている。第２通路１７は、蓄圧タンク１０における下端部１０ｎに接続されている。図２に示す例では、第２通路１７は、蓄圧タンク１０における下端面１０ｈに接続されている。

第１通路１１と燃焼室５との接続部には、蓄圧制御弁１４が設けられている。蓄圧制御弁１４により、第１通路１１が開閉される。図２には、蓄圧制御弁１４が開いた状態が示されている。吸気管６と第２通路１７との接続部には、三方弁１８が設けられている。三方弁１８により、第２通路１７と吸気管６とが連通した状態及び連通していない状態の切り替えが行われる。

第１通路１１と第２通路１７とは、第３通路２４を介して連通されている。第１通路１１と第３通路２４との接続部には、流路切替え弁（三方弁）２３が設けられている。流路切替え弁２３により、第１通路１１と第３通路２４との連通状態（流路状態）が以下のように２つの状態に切替えられる。

第１の状態は、図３に示すように、第１通路１１における流路切替え弁２３の設置位置よりも蓄圧タンク１０側の部分１１ａと、流路切替え弁２３の設置位置よりも筒内側の部分１１ｂとが連通されると共に、第１通路１１と第３通路２４とが連通されていない状態である。

第２の状態は、図４に示すように、第１通路１１における筒内側の部分１１ｂと第３通路２４とが連通されるとともに、第１通路１１における蓄圧タンク１０側の部分１１ａが筒内側の部分１１ｂ及び第３通路２４のいずれとも連通されていない状態である。

図２に示すように、車両（図示せず）には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）を有する車両制御部２０が設けられている。アクセルポジションセンサ２１及び吸気圧センサ２２は、車両制御部２０に接続されており、それぞれの計測結果が車両制御部２０に入力される。蓄圧制御弁１４、三方弁１８、及び流路切替え弁２３は、車両制御部２０に接続されており、それぞれの動作が車両制御部２０により制御される。

第２通路１７には、圧縮空気を冷却するための冷却器２５が設けられている。冷却器２５は、第２通路１７における第３通路２４との接続部１７ａよりも蓄圧タンク１０側の部分に設置されている。

本実施形態では、筒内で圧縮された空気が蓄圧タンク１０に蓄えられ、必要なときに蓄えられた圧縮空気が吸気行程において吸気管６及び筒内の少なくともいずれか一方に供給される。

図５は、筒内で圧縮された空気が蓄圧タンク１０に蓄えられる場合（蓄圧時）の様子を示す図である。蓄圧時には、例えば、エンジン１の圧縮行程において蓄圧制御弁１４が開かれる。この場合に、流路切替え弁２３は、図３に示す第１の状態（第１通路１１における蓄圧タンク１０側の部分１１ａと、筒内側の部分１１ｂとが連通されると共に、第１通路１１と第３通路２４とが連通されていない状態）とされる。これにより、ピストン４の上昇により圧縮された筒内の空気が、符号Ｙ１に示す矢印のように第１通路１１に流入する。第１通路１１に流入した圧縮空気は、筒内側の部分１１ｂから流路切替え弁２３を介して蓄圧タンク１０側の部分１１ａへ流れ、蓄圧タンク１０に流入する。

蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気は、必要とされる場合に、吸気管６及び筒内の少なくともいずれか一方に供給される。図６は、圧縮空気が筒内に供給される際の様子を示した図である。

圧縮空気が供給されるのは、例えば過給器（図示せず）を備えたエンジン１において過給遅れが生じた場合等、吸気量（吸気圧）を増加する必要が生じた場合である。

蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が筒内に供給される場合には、吸気行程において、蓄圧制御弁１４が開かれる。この場合、流路切替え弁２３は、図４に示す第２の状態（第１通路１１における筒内側の部分１１ｂと第３通路２４とが連通されるとともに、第１通路１１における蓄圧タンク１０側の部分１１ａが筒内側の部分１１ｂ及び第３通路２４のいずれとも連通されていない状態）とされる。

これにより、図６において符号Ｙ２に示す矢印のように、圧縮空気は第２通路１７、冷却器２５、第３通路２４、流路切替え弁２３、及び第１通路１１における筒内側の部分１１ｂを経て燃焼室５へ供給される。

ここで、以下に図７を参照して説明するように、供給時には蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気のうちで相対的に低温の圧縮空気が供給される。

図７において符号Ａinで示すように、蓄圧時には、筒内で圧縮された空気が第１通路１１を経て、第１通路１１と蓄圧タンク１０との接続部（流入口）１０ｃから蓄圧タンク１０に流入する。空気が筒内で圧縮される際には温度が上昇するので、蓄圧タンク１０に流入する圧縮空気Ａinは、高温となっている。

上記において図１を参照して説明したように、蓄圧タンク１０内において、流入する圧縮空気Ａinは、上方へ移動する。一方、蓄圧タンク１０内において相対的に低温の圧縮空気は、下方へ移動する。第２通路１７と蓄圧タンク１０との接続部（流出口）１０ｄは、流入口１０ｃよりも下方に設けられている。このため、流出口１０ｄから流出する圧縮空気Ａoutは、蓄圧タンク１０内において相対的に低温の圧縮空気である。よって、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気のうちで相対的に低温の圧縮空気が筒内に供給されることができる。

特に、本実施形態では、第１通路１１が蓄圧タンク１０の上端部１０ｍに接続されている。これにより、蓄圧タンク１０へ流入する高温の圧縮空気Ａinは、蓄圧タンク１０内における上端部１０ｍに流入してそのまま上端部１０ｍ付近にとどまる。よって、蓄圧タンク１０内において低温の圧縮空気と高温の圧縮空気とが混合することが抑制される。その結果、蓄圧タンク１０内において、相対的に高温の圧縮空気は上方へ集まりやすく、相対的に低温の空気は下方へ集まりやすくされる。また、第２通路１７は蓄圧タンク１０の下端面１０ｈに接続されている。その結果、より確実に蓄圧タンク１０内における低温の空気が第２通路１７から供給されることができる。

上記においては、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が筒内に供給される場合について説明したが、これに代えて、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が吸気管６に供給されることができる。この場合、供給時に蓄圧制御弁１４に代えて三方弁１８が制御され、第２通路１７と吸気管６とが連通した状態とされる。これにより、図８において符号Ｙ３に示す矢印のように、圧縮空気が第２通路１７から吸気管６を経て筒内へ供給される。

図９は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０において、蓄圧タンク１０に筒内で圧縮された空気を蓄圧するか否かが判定される。ステップＳ１０の判定の結果、蓄圧すると判定された（ステップＳ１０肯定）場合、ステップＳ２０へ移行する。

ステップＳ２０では、流路切替え弁２３が制御される。蓄圧時には、流路切替え弁２３は、図３に示す第１の状態（第１通路１１における蓄圧タンク１０側の部分１１ａと、筒内側の部分１１ｂとが連通されると共に、第１通路１１と第３通路２４とが連通されていない状態）とされる。

一方、ステップＳ１０の判定の結果、蓄圧すると判定されなかった（ステップＳ１０否定）場合には、ステップＳ３０へ移行する。ステップＳ３０では、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気を筒内に直接供給するか否かが判定される。ステップＳ３０の判定の結果、圧縮空気を筒内に直接供給すると判定された（ステップＳ３０肯定）場合には、ステップＳ４０へ移行する。

ステップＳ４０では、流路切替え弁２３が制御される。蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が筒内に直接供給される場合には、流路切替え弁２３は、図４に示す第２の状態（第１通路１１における筒内側の部分１１ｂと第３通路２４とが連通されるとともに、第１通路１１における蓄圧タンク１０側の部分１１ａが筒内側の部分１１ｂ及び第３通路２４のいずれとも連通されていない状態）とされる。

なお、ステップＳ３０の判定の結果、圧縮空気を筒内に直接供給すると判定されなかった（ステップＳ３０否定）場合には、本制御フローはリセットされる。

（第２実施形態）
図１０から図１２を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記第１実施形態（図７）では、蓄圧タンク１０内における相対的に低温の圧縮空気がエンジン１に供給されるために、蓄圧タンク１０における圧縮空気の流入口１０ｃよりも流出口１０ｄが低い位置に設けられた。本実施形態では、これに加えて蓄圧タンク１０における圧縮空気の流入口（図１０の符号１０ｅ参照）と流出口（図１０の符号１０ｆ参照）とが蓄圧タンク１０における水平方向の両端に離して配置される。

図１０は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。上記第１実施形態の装置（図２）の第１通路１１に代えて、第１通路１６が設けられている。第１通路１６と蓄圧タンク１０との接続部（流入口）１０ｅは、蓄圧タンク１０における図の水平方向の一端部１０ｊに設けられている。図１０に示す例では、流入口１０ｅは、蓄圧タンク１０の水平方向の一端面１０ａにおける上端面１０ｇの近傍に設けられている。

上記第１実施形態の第２通路１７に代えて、第２通路１９が設けられている。第２通路１９と蓄圧タンク１０との接続部（流出口）１０ｆは、蓄圧タンク１０における図の水平方向の他端部１０ｋに設けられている。図１０に示す例では、流出口１０ｆは、蓄圧タンク１０の下端面１０ｈにおける水平方向の他端面１０ｂの近傍に設けられている。

第１通路１６及び第２通路１９のそれぞれの蓄圧タンク１０との接続位置が上記のように設定されることで、以下に図１１を参照して説明するように、蓄圧タンク１０内における最も低温の圧縮空気がエンジン１に供給されることが可能となる。

図１１は、図１０における蓄圧タンク１０付近の拡大図である。蓄圧時に第１通路１６から蓄圧タンク１０へ流入した圧縮空気Ａinは、蓄圧タンク１０内を、水平方向の一端部１０ｊから他端部１０ｋへ向けて移動する。この間に、蓄圧タンク１０の周辺の外気への放熱等により、圧縮空気の温度は低下していく。このため、蓄圧タンク１０における水平方向の温度分布は、一端部１０ｊに近いほど高く、他端部１０ｋに近いほど低くなる。よって、蓄圧タンク１０の下端面１０ｈにおける水平方向の他端面１０ｂの近傍に接続された第２通路１９へは、蓄圧タンク１０内で最も低温の圧縮空気が供給されることができる。

なお、蓄圧タンク１０における流入口１０ｅ及び流出口１０ｆの位置は、図１０及び図１１に示したものには限定されない。例えば、図１２に示すように、流入口１０ｅは、蓄圧タンク１０の上端面１０ｇにおける水平方向の一端面１０ａの近傍に設けられることができる。また、流出口１０ｆは、例えば、蓄圧タンク１０の水平方向の他端面１０ｂにおける下端面１０ｈの近傍に設けられることができる。

（第３実施形態）
図１３から図１５を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記実施形態では、供給時にエンジン１に供給される圧縮空気の温度を低くするために、蓄圧タンク１０内で相対的に低温の圧縮空気が蓄圧タンク１０から流出する構成とされた。本実施形態では、これに代えて、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気の温度を低下させることが行われる。

より具体的には、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気を取り出して冷却器を通過させて冷却し、冷却された圧縮空気を蓄圧タンク１０に戻す循環路が設けられる。圧縮空気を循環させるために、循環路にはポンプが設けられる。圧縮空気が冷却されることで、筒内に供給される圧縮空気の温度を低下させることが可能となる。

図１３は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。上記第１実施形態（図２）の装置と異なるのは、以下の点である。第１通路１１に代えて、第１通路３１が設けられている。第２通路１７に代えて、第２通路３２が設けられている。第１通路３１は、蓄圧タンク１０における図の水平方向の一端部１０ｊに接続されている。図１３に示す例では、第１通路３１は、蓄圧タンク１０の下端面１０ｈにおける水平方向の一端面１０ａの近傍に接続されている。第２通路３２は、蓄圧タンク１０における水平方向の他端部１０ｋに接続されている。図１３に示す例では、第２通路３２は、蓄圧タンク１０の下端面１０ｈにおける水平方向の他端面１０ｂの近傍に接続されている。

流路切替え弁２３は、本実施形態では設けられていない。また、上記第１実施形態では冷却器２５が第２通路１７に設けられていたが、これに代えて本実施形態では冷却器２６が第１通路３１における蓄圧タンク１０側の部分３１ａに設けられている。冷却器２６が上記の位置に設置されることにより、後述するように、冷却されていない圧縮空気が筒内に供給されることが抑制される。上記第１実施形態の車両制御部２０に代えて、車両制御部４０が設けられている。

第３通路２４には、ポンプ（循環手段）３０が設けられている。ポンプ３０により、圧縮空気が符号Ｙ４で示すように循環される。即ち、蓄圧タンク１０内の圧縮空気は、第２通路３２へ流出すると、第２通路３２、第３通路２４、第１通路３１、及び冷却器２６を経て蓄圧タンク１０へ流入する。ポンプ３０による圧縮空気の循環は、例えば、蓄圧タンク１０に圧縮空気が蓄えられている場合に継続的に行われる。

図１４は、蓄圧タンク１０に筒内で圧縮された空気が蓄えられる様子を示す図である。蓄圧時に、蓄圧制御弁１４が開かれると、圧縮空気は、符号Ｙ５に示すように第１通路３１及び冷却器２６を経て蓄圧タンク１０に流入する。ポンプ３０により符号Ｙ４で示す循環が行われているので、圧縮空気が第１通路３１から第３通路２４へ流れることが抑制される。このため、冷却器２６を通過していない高温の圧縮空気が蓄圧タンク１０へ流入することが抑制される。

図１５は、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が筒内に供給される様子を示す図である。供給時に蓄圧制御弁１４が開かれると、蓄圧タンク１０内の圧縮空気は２つの経路を経て筒内に供給される。第１の経路は、符号Ｙ６に示すように、第１通路３１における蓄圧タンク１０側の部分３１ａを通る経路である。この場合、圧縮空気は、蓄圧タンク１０から第１通路３１における蓄圧タンク１０側の部分３１ａ及び筒内側の部分３１ｂを経て筒内に供給される。

第２の経路は、符号Ｙ７に示すように、第３通路２４を通る経路である。この場合、圧縮空気は、蓄圧タンク１０から第２通路３２、第３通路２４、及び第１通路３１における筒内側の部分３１ｂを経て筒内に供給される。

本実施形態では、冷却器２６が第１通路３１における蓄圧タンク１０側の部分３１ａに設けられている。これにより、上記において図１４を参照して説明したように、蓄圧時に、圧縮空気は冷却器２６を通過してから蓄圧タンク１０に流入する。その結果、以下に説明するように、冷却器２６を通過していない高温の圧縮空気が筒内に供給されることが抑制される。

冷却器２６が第１通路３１に設けられていない場合（例えば第２通路３２に冷却器２６が設けられた場合）には、蓄圧時に、筒内で圧縮された空気は冷却器２６を通過せずに蓄圧タンク１０に流入する。この場合に、蓄圧されてから十分な時間が経過すれば、上記冷却器２６を通過せずに蓄圧タンク１０に流入した圧縮空気も循環により冷却器２６を通り、冷却される。しかしながら、蓄圧されてから短時間で筒内へ圧縮空気の供給が行われると、循環による圧縮空気の冷却が間に合わないことがある。この場合、冷却器２６を通過していない高温の圧縮空気が図１５に符号Ｙ６で示す第１の経路を経て筒内に供給されることがある。

これに対して、本実施形態では冷却器２６が第１通路３１における蓄圧タンク１０側の部分３１ａに設けられているので、上記のように冷却器２６を通過していない圧縮空気が筒内に供給されることが抑制される。

本実施形態では、蓄圧タンク１０に蓄えられた圧縮空気が循環されて、冷却器２６により冷却される。圧縮空気は冷却器２６を通過するごとに温度が低下する。これにより、蓄圧タンク１０内の温度を十分に低下させることが可能となる。

圧縮空気が循環させられることで、循環させられない場合に比べて、圧縮空気が冷却される機会が増加する。このため、圧縮空気を所望の温度まで冷却するのに必要とされる冷却器２６の冷却能力は、循環させられない場合に比べて小さくて済む。

本実施形態では、第１通路３１が蓄圧タンク１０における水平方向の一端部１０ｊに接続されると共に、第２通路３２が蓄圧タンク１０における水平方向の他端部１０ｋに接続されている。これにより、ポンプ３０による圧縮空気の循環が行われる際に、図１３に符号Ｙ８で示すように、蓄圧タンク１０内において一端部１０ｊから他端部１０ｋへ向かう空気の流れが生成される。このため、循環が行われる際に、蓄圧タンク１０内の圧縮空気の入れ換えが効率的に行われる。その結果、蓄圧タンク１０内の圧縮空気の温度は概ね一様とされることができる。これにより、蓄圧タンク１０内における相対的に高温の圧縮空気がエンジン１に供給されることが抑制される。

本実施形態では、ポンプ３０による圧縮空気の循環は、蓄圧タンク１０に圧縮空気が蓄えられている場合に継続的に行われたが、これに代えて、エンジン１の運転状況や蓄圧タンク１０に蓄えられている圧縮空気の温度等に基づいてポンプ３０の運転が制御されることができる。

本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態における流路切替え弁の第１の状態を示す図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態における流路切替え弁の第２の状態を示す図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態における空気の蓄圧時の様子を示す図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態における空気の供給時の様子を示す図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態における効果を説明するための図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態における空気の供給時の様子を示す他の図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第２実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第２実施形態における効果を説明するための図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第２実施形態に係る装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第３実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第３実施形態における空気の蓄圧時の様子を示す図である。 本発明の内燃機関の気体供給装置の第３実施形態における空気の供給時の様子を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 燃焼室
６ 吸気管
７ 吸気弁
８ 排気管
９ 排気弁
１０ 蓄圧タンク
１０ａ 一端面
１０ｂ 他端面
１０ｃ 流入口
１０ｄ 流出口
１０ｅ 流入口
１０ｆ 流出口
１０ｇ 上端面
１０ｈ 下端面
１０ｊ 一端部
１０ｋ 他端部
１０ｍ 上端部
１０ｎ 下端部
１１ 第１通路
１１ａ 蓄圧タンク側の部分
１１ｂ 筒内側の部分
１４ 蓄圧制御弁
１６ 第１通路
１７ 第２通路
１７ａ 接続部
１８ 三方弁
１９ 第２通路
２０ 車両制御部
２１ アクセルポジションセンサ
２２ 吸気圧センサ
２３ 流路切替え弁
２４ 第３通路
２５ 冷却器
４０ 車両制御部
Ａin 流入する圧縮空気
Ａout 流出する圧縮空気

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気行程において、吸気圧よりも相対的に高圧の気体を前記内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置であって、
   前記気体を蓄える蓄圧部と、
   前記蓄圧部に接続され前記気体を前記蓄圧部に導入するための導入経路と、
   前記蓄圧部に接続され前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を前記内燃機関に供給するための供給経路とを備え、
   前記蓄圧部において、前記供給経路との接続部は、前記導入経路との接続部よりも相対的に下方に設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の気体供給装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の気体供給装置において、
   前記導入経路が前記蓄圧部における水平方向の一端部に接続されると共に、前記供給経路が前記蓄圧部における水平方向の他端部に接続される
   ことを特徴とする内燃機関の気体供給装置。
3. 内燃機関の吸気行程において、吸気圧よりも相対的に高圧の気体を前記内燃機関に供給する内燃機関の気体供給装置であって、
   前記気体を蓄える蓄圧部と、
   前記蓄圧部に接続され前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を前記内燃機関に供給するための供給経路と、
   前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を循環させるための循環経路と、
   前記循環経路に設けられ前記気体を冷却する冷却器と、
   前記蓄圧部に蓄えられた前記気体を前記循環経路を介して循環させる循環手段とを備え、
   前記供給経路を介して前記内燃機関に供給される前記気体は、前記冷却器を通過して冷却された前記気体である
   ことを特徴とする内燃機関の気体供給装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の気体供給装置において、
   前記蓄圧部に蓄えられる前記気体は、前記内燃機関の筒内で圧縮された前記気体である
   ことを特徴とする内燃機関の気体供給装置。

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