JP2008267170A - エネルギー回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、前記排気通路の内、前記排気絞り弁よりも上流側に連通される蓄圧容器とを備えるエネルギー回収装置において、蓄圧容器内の状態を適切に制御する。
【解決手段】本発明のエネルギー回収装置では、エネルギー回収の所定条件が満たされているときに、排気絞り弁５６が閉弁される。そして、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力が蓄圧容器６４内の圧力よりも高くなったときに、流量制御弁６６が開かれる。他方、エネルギー回収開始時に蓄圧容器６４内に不要な気体があったときには、それの排出をすべく、排出弁７６が開弁される。したがって、排気通路２８から蓄圧容器６４内に至った気体に押し出されるようにして、蓄圧容器内の不要な気体の排出が促される。そして、そのような不要な気体の排出の終了後、エネルギー回収が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、排気通路の内、排気絞り弁よりも上流側に連通可能な蓄圧容器とを備えるエネルギー回収装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の排気通路に配置された排気絞り弁と、該排気絞り弁よりも上流側の排気通路の部分にチェック弁を介して連通可能な高圧ガスタンクとを備えた装置が開示されている。この装置は、その排気絞り弁の開度を絞ることで、排気絞り弁上流側の排気ガスの圧力を高め、高められた圧力を有する排気ガスをチェック弁を介して高圧ガスタンクに回収して蓄圧保持するように構成されている。

他方、特許文献２には、吸入空気量とＥＧＲ量とをそれぞれ目標値に制御する機構を備えた予混合圧縮自着火内燃機関が開示されている。この内燃機関は、ＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路に加えて、更に排気通路と吸気通路とを連通する第２の排気還流通路を備えている。この第２の排気還流通路には排気ガスの一部を蓄圧する蓄圧タンクが設けられ、またこの蓄圧タンクの上流側に排気ガスの一部を蓄圧タンクに流通させる切り替え弁、および、その蓄圧タンクの下流側に蓄圧タンクに蓄圧されている排気ガスを吸気通路に供給する流量調整弁が設けられている。そして、その切り替え弁は、排気ガスの一部を蓄圧タンクに流通させるように、ＥＧＲ弁が閉弁状態のときなどに切り替えられる。

特開２００２−１４７２１７号公報 特開２００５−６９１４３号公報

上記特許文献１の高圧ガスタンクや上記特許文献２の蓄圧タンクといった蓄圧容器内にある程度の量の気体が既に回収されているときに、さらに気体の回収が行われると、蓄圧容器内ではそれまでにあった気体（既存気体）と新たに導かれた気体(新気体)とが混ざることになる。一般的に、気体が回収されて蓄えられた蓄圧容器内の状態はその気体の圧力および温度によって定まる。そして、新気体の圧力や温度は、既存気体の圧力や温度と異なることが多い。それ故、新気体の量と既存気体の量との比率によるが、そのような新気体の回収により、蓄圧容器内の状態は、例えば容易に把握するのが困難な程度に、大きく変化することになる。これでは、蓄圧容器内の気体すなわちエネルギーを利用するとき、その利用を安易に行うことができなくなる。

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、蓄圧容器内の状態を適切に制御することにある。

上記目的を達成するために、本発明のエネルギー回収装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁よりも上流側に弁を介して連通可能な蓄圧容器とを備えたエネルギー回収装置において、前記蓄圧容器内の気体の排出用の排出弁と、該排出弁の開度を制御する排出弁制御手段と、前記排気絞り弁の開度を制御する排気絞り弁制御手段と、エネルギー回収の所定条件が満たされているか否かを判定する第１判定手段と、該第１判定手段により肯定判定されたときに、前記蓄圧容器内に不要な気体があるか否かを判定する第２判定手段と、を備え、前記排気絞り弁制御手段は、前記排気絞り弁を、前記第１判定手段により肯定判定されたとき閉弁制御し、該第１判定手段により否定判定されたとき開弁制御し、前記蓄圧容器は、前記第１判定手段により肯定判定されたことにより前記排気絞り弁が閉弁状態にされていて、且つ、前記蓄圧容器内の圧力よりも、前記排気通路の内の前記排気絞り弁よりも上流側の圧力が高いとき、該排気絞り弁よりも上流側に連通され、前記排出弁制御手段は、前記排出弁を、前記第２判定手段により肯定判定がされたとき開弁制御し、該第２判定手段により否定判定されたとき閉弁制御することを特徴とする。

上記本発明のエネルギー回収装置の構成によれば、エネルギー回収の所定条件が満たされているとき前記排気絞り弁が閉弁され、こうして該排気絞り弁が閉弁状態にされていて、且つ、前記蓄圧容器内の圧力よりも、前記排気通路の内の前記排気絞り弁よりも上流側の圧力が高いとき、前記蓄圧容器は前記排気絞り弁よりも上流側に連通される。そして、エネルギー回収の所定条件が満たされているときであって、前記蓄圧容器内に不要な気体があるとき、前記排出弁が開弁制御される。したがって、そのような不要な気体は、排気通路から蓄圧容器内に至った気体に押し出されるようにして、排出される。そして、そのような不要な気体が前記蓄圧容器内にないとき、前記排出弁は閉弁制御される。それ故、エネルギー回収の所定条件が満たされて排気絞り弁が閉弁状態にされていて、排出弁が閉弁されているときであって、前記蓄圧容器内の圧力よりも、前記排気通路の内の前記排気絞り弁よりも上流側の圧力が高いとき、前記蓄圧容器は該排気絞り弁よりも上流側に連通されることになる。すなわち、エネルギー回収の所定条件が満たされていると判定されたときに蓄圧容器内に不要な気体があっても、そのような不要な気体が蓄圧容器内から排出されてから、蓄圧容器内に新たな気体が回収される。それ故、適切に蓄圧容器内に新たな気体を回収して蓄えることが可能になる。したがって、蓄圧容器内の状態を適切に制御することが可能になる。

ただし、前記第２判定手段による不要な気体があるか否かの判定は、前記蓄圧容器内の圧力に基づいて行われると良い。これに加えてあるいは代わりに、前記第２判定手段による不要な気体があるか否かの判定は、前記蓄圧容器内の温度に基づいて行われると良い。こうすることで、不要な気体があるか否かの判定が蓄圧容器内の圧力や温度に基づいて行われるので、適切に不要な気体があるか否かを把握することが可能になる。

なお、前記蓄圧容器は前記排気通路を区画形成する管部材に隣接して設けられ、前記排気通路と前記蓄圧容器内との間で熱交換可能であると良い。こうすることで、排気通路の熱を用いて、蓄圧容器内の温度維持あるいは温度上昇を図ることが可能になる。

本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下で詳述されるように、本実施形態において、エネルギー回収の開始時の蓄圧容器内の不要な気体の排出は、排気通路から蓄圧容器内に新規に導かれる気体で促される。

実施形態のエネルギー回収装置が適用された車両のエンジンシステムの概念を図１に示す。本実施形態におけるエンジン（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エンジン、すなわちディーゼルエンジンである。

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、更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バルブ２６が、吸気管２０の途中に設けられている。

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、更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、排気ガス浄化用に、触媒３４が排気管３２の途中に設けられている。

ここで、吸気弁および排気弁を駆動する動弁機構（不図示）について簡単に説明する。シリンダヘッドには、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトが回転可能に平行に支持されている。吸気カムシャフトには吸気カムが設けられ、また排気カムシャフトには排気カムが設けられている。他方、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が回転可能に支持されている。吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトには、クランクシャフトにより駆動されるタイミングチェーンにより動力が伝達される。これにより、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトは、クランクシャフトの回転に同期して回転することが可能である。上記吸気弁および上記排気弁の各々は、対応するバルブスプリングにより、常時、閉弁する方向に付勢されている。吸気弁は、吸気カムシャフトが回転すると吸気カムにより開閉駆動され、他方、排気弁は、排気カムシャフトが回転すると排気カムにより開閉駆動される。そして、このような基本構成を有する動弁機構は、さらに、単一の弁に適用される２種類のカムを油圧によって切り替えることによってバルブタイミングおよびカムプロフィールを任意に変更できる可変バルブタイミング機構（VVT; Variable Valve Timing mechanism）を備える。したがって、ここでの動弁機構は、吸気弁と排気弁とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可能である。なお、このような構成に代えて、動弁機構は、吸気弁および排気弁を、エンジン１０に同期して個別に任意の開度およびタイミングで制御することが可能な機構であっても良く、例えば吸気弁と排気弁とにそれぞれ個別に設けられるソレノイドを含み得る。

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、タービン３６は、触媒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、エンジン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エンジン１０に過給するコンプレッサ３８とを有する過給器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るべく、インタークーラ４２がコンプレッサ３８よりも下流側の吸気管２０の部分に設けられている。

エンジン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の開度調節用のＥＧＲ弁５０と、還流される排気ガス冷却用のＥＧＲクーラ５２とを有している。ここでは、ＥＧＲ管４８の上流側の一端は排気マニフォルド３０に接続され、その下流側の他端が吸気マニフォルド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。なお、ここではＥＧＲ弁５０はポペット式バルブである。

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。本実施形態では排気絞り弁５６はバタフライ式バルブである。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気体を効果的にせき止め、そのような気体の排気絞り弁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により開閉作動される。

排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側には、連通管６０により区画形成された連通路６２が連通されている。その連通路６２により、排気通路２８と蓄圧容器である蓄圧タンク６４内とは連通可能にされている。蓄圧容器は排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側であればいずれの場所に連通されても良いが、本実施形態の蓄圧タンク６４は、排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側であって、タービン３６よりも上流側に連通される。蓄圧タンク６４内と排気通路２８との連通状態の調節用に、連通路６２に流量制御弁６６が設けられている。ただし、流量制御弁６６はアクチュエータ６８により任意の開度に開閉作動される。なお、ここでは流量制御弁６６はポペット式バルブである。

なお、後述するように排気通路２８の圧力（圧力エネルギー）は、気体の移動を伴いつつ、連通路６２を介して排気通路２８から蓄圧タンク６４内に回収される。他方、蓄圧タンク６４内に回収されて蓄えられた圧力エネルギーを有する気体は、連通路６２を介して、蓄圧タンク６４内から排気通路２８に放出されて利用に供される。すなわち、本実施形態では、蓄圧タンク６４内へのエネルギー回収およびそこからのエネルギー利用は、同じ連通路６２を介して行われる。なお、本実施形態では、蓄圧タンク６４内に回収された気体、すなわちその気体の有するエネルギーは、加速要求があったときに、特にその初期に連通路６２を介して排気通路２８へ放出される。放出された気体すなわち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。

排気通路２８は、上述の如く、排気マニフォルド３０や排気管３２などにより区画形成されている。なお、ここでは排気マニフォルド３０や排気管３２などの排気通路２８を区画形成する部材を総称して管部材という。管部材の内の排気管３２に隣接して、蓄圧タンク６４は設けられる。より具体的には、排気管３２は蓄圧タンク６４を貫通するようにして設けられている。このようなそれらの関係は、排気通路２８と蓄圧タンク６４内との間の熱交換を可能にする。つまり、排気通路２８を流れる排気ガスの熱を用いて、蓄圧タンク６４の内部を直接的に加熱することが可能である。排気通路２８が貫通して設けられた蓄圧タンク６４の一部断面模式図を図２に示す。

蓄圧タンク６４内の空間は、外壁７０と、排気管３２の一部でもある略円筒状の内壁７２とにより区画形成されている。内壁７２は、蓄圧タンク６４内の気体と、排気通路２８を流れる排気ガスとの間の熱交換を促すべく、表面積が大きくなるように、波状あるいは蛇腹形状にされた波状部７４を備えている。波状部７４は熱交換手段を構成する。蓄圧タンク６４内に位置付けられた排気管３２の一部、すなわち内壁７２がこのような構造を有するので、排気通路２８を流れる排気ガスの熱を蓄圧タンク６４内の空間に取り込まれた気体に的確に伝達することができる。すなわち、排気通路２８を流れる排気ガスの熱を用いて、蓄圧タンク６４の内部を加熱することができる。これにより、蓄圧タンク６４内の気体の圧力および温度は上昇し得る。なお、波状部７４は、内壁７２に生じる内部熱応力を緩和する役目も担う。

さらに、蓄圧タンク６４内の気体の排出用に排出弁７６が設けられている。この排出弁７６は、蓄圧タンク６４内の圧力解放用のリリーフ弁としても機能し得る。この排出弁７６は、排出管７８により区画形成された排出通路８０に設けられている。ただし、排出通路８０の流路断面積が蓄圧タンク６４内からの気体排出を確実に且つ迅速に行うことができる程度の大きさおよび形状を有するように、排出通路８０は設計されている。排出通路８０は、蓄圧タンク６４内と、排気通路２８の内、触媒３４よりも上流側であって、且つ、排気絞り弁５６よりも下流側である箇所とを連通する。なお、排出弁７６は、ここではポペット式バルブであり、アクチュエータ８２により開閉作動される。

なお、蓄圧タンク６４内の圧力が所定の上限圧、例えばゲージ圧で５５０ｋＰａを超えるようになると、自動で開弁して、その圧力をその所定の上限圧以下に抑制する安全弁８４が設けられている（図２参照）。安全弁８４は、蓄圧タンク６４の内側に位置付けられた排気通路２８の部分と蓄圧タンク６４内の空間との間、すなわち上記内壁７２に設けられている。それ故、安全弁８４は、その開弁時に、蓄圧タンク６４内の気体すなわち圧力を直接排気通路２８に解放する。安全弁８４により解放されたすなわち排出された気体は、触媒３４を通して排気通路２８を流れる。ただし、安全弁８４は、通常は、ばね８６の付勢力により閉じられている。なお、上記所定の上限圧は、蓄圧タンク６４に許容される圧力であるばかりでなく、排気弁（不図示）の設定開弁圧力を超えない圧力であるのが好ましい。したがって、安全弁８４から解放される圧力で排気弁が自動的に開弁することはない。

エンジン１０は、電子制御装置（ＥＣＵ）８８に各種値を検出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９０が吸気管２０に備えられている。また、エアフローメーター９０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９２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９４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９６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９８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開度センサ１００が備えられている。また、スロットルバルブ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１０２も備えられている。また、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１０４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１０４はエンジン回転数（エンジン回転速度）を検出するためのエンジン回転数センサとしても利用される。更に、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力を検出するための圧力センサ１０６が備えられている。また、連通路６２の圧力を検出するための圧力センサ１０７が備えられている。また、蓄圧タンク６４内の圧力を検出するための圧力センサ１０８も備えられている。更に、エンジン１０の冷却水温を検出するための温度センサ１１０が備えられている。なお、ここでは圧力センサ１０６および圧力センサ１０７を設けたが、いずれか一方のみであっても良い。

ＥＣＵ８８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エンジン１０の運転がなされるように、ＥＣＵ８８は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力して、燃料噴射弁１２、スロットルバルブ２６、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、流量制御弁６６、排出弁７６などの作動を制御する。ただし、ＥＣＵ８８は、スロットルバルブ２６、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、流量制御弁６６、排出弁７６の作動を制御するため、各アクチュエータ２４、５４、５８、６８、８２に作動信号を出力する。また、本実施形態のＥＣＵ８８は、時間を計測し、その計測した時間を累積的に記憶保存するためのタイマ手段を内蔵する。なお、ＥＣＵ８８は、排出弁７６の開度を制御する排出弁制御手段、排気絞り弁５６の開度を制御する排気絞り弁制御手段、後述するエネルギー回収の所定条件が満たされているか否かを判定する第１判定手段、および、この第１判定手段により肯定判定されているときに、蓄圧タンク６４内に不要な気体があるか否かを判定する第２判定手段の各々の機能の一部を担う。

エンジン１０では、アクセル開度センサ１００からの出力信号に基づいて求められるアクセル開度や、クランクポジションセンサ１０４からの出力信号に基づいて求められるエンジン回転数など、すなわちエンジン負荷およびエンジン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）、燃料噴射時期が設定される。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。

なお、エンジン１０では、クランクポジションセンサ１０４による出力信号に基づいて導かれるエンジン回転数が所定回転数（燃料カット回転数）以上であり、且つ、アクセル開度センサ１００による出力信号に基づいて導かれるアクセル開度が０％すなわちアクセルペダル９８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の状態が続いて、エンジン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、燃料カットが行われているときに、アクセルペダル９８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。

そして、このように燃料カットをする運転状態のとき、上記スロットルバルブ２６が閉弁状態に制御されるように、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バルブ２６は開弁状態になるように開弁制御される。本明細書において、運転状態に基づいて制御されるスロットルバルブ２６の開度を以下「通常開度」と、これに対してエネルギー回収に際してその通常開度に優先して強制的に開弁制御されるスロットルバルブ２６の開度を以下「回収開度」と称する。なお、スロットルバルブ２６はエンジン１０の始動時は全開に制御され、他方エンジン１０の停止時は全閉に制御される。そして、通常走行時には、エンジン状態および冷却水温などに応じて、スロットルバルブ２６の開度は適切な開度に制御される。

また、上記各種センサ類からの出力信号に基づくエンジン１０の運転状態に基づいてＥＧＲ弁５０の開閉作動は制御される。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が開弁される領域（ＥＧＲ領域）として定められている。なお、後述するエネルギー回収に際しては、ＥＧＲ弁５０も、運転状態にかかわらず、強制的に所定の開度に制御される。

ところで、通常走行時、排気絞り弁５６は全開状態に維持制御されるので、排気通路２８を流れる排気ガスは触媒３４を通過して外気に放出される。これに対して、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は閉弁状態に制御され、排気通路２８を流れる気体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気体を有効に活用してエネルギー回収が行われる。以下、そのエネルギー回収について、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。

まずＥＣＵ８８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」であるということは、上記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し、これに対してそれが「０」であるということは、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される。なお、本実施形態において、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、燃料カット中であること、および、蓄圧タンク６４内に余裕があること（蓄圧タンク６４内の圧力が該蓄圧タンク６４に許容される所定圧、本実施形態ではタンク上限圧以下であること）の両者が満たされることである。

ステップＳ３０１で否定されると、次ぐステップＳ３０３で、燃料カット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、エンジン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において否定されて、該ルーチンは終了する。

他方、ステップＳ３０３で肯定されると、次ぐステップＳ３０５で、蓄圧タンク６４内の圧力（図中の「タンク内圧」）が、上限排出圧以下であるか否かが判定される。ここで、上限排出圧とは、後で説明するステップで蓄圧タンク６４内の気体の排出を図る必要があるか否かを判定するのに用いられる圧力値の１つであり、これは予め決められてＲＯＭに記憶されている。ただし、この上限排出圧は、蓄圧タンク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に記憶されているタンク上限圧以下の圧力である。例えば、上限排出圧はゲージ圧で２５０ｋＰａである。

本実施形態において、ステップＳ３０５の判定がなされるのは、蓄圧タンク６４内の圧力が上限排出圧よりも高いときには、蓄圧タンク６４内に過給器４０の作動アシストに用いることができるエネルギーがあるので、この時点でのエネルギー回収の必要性が低いからである。ただし、ステップＳ３０５で蓄圧タンク６４内の圧力が上限排出圧以下であるとして肯定されるときの蓄圧タンク６４内の圧力は上記タンク上限圧以下である。すなわち、ステップＳ３０５での判定は、蓄圧タンク６４内の圧力がタンク上限圧以下か否かの判定も兼ねている。したがって、上記ステップＳ３０３およびステップＳ３０５の両方で肯定されたときは、エネルギー回収の所定条件が満たされているときに含まれる。

ただし、上記の如く、排気通路２８を流れる排気ガスからの熱で蓄圧タンク６４内に取り込まれた気体は加熱されるので、蓄圧タンク６４内の気体の圧力がこの加熱により上昇することを含めて、上記タンク上限圧は規定されている。このタンク上限圧は、前記所定の上限圧よりも低い圧力である。例えば、タンク上限圧はゲージ圧で５００ｋＰａである。なお、このステップＳ３０５で否定されると、該ルーチンは終了する。

そして、蓄圧タンク６４内の圧力が上記上限排出圧以下であるとしてステップＳ３０５で肯定されると、次ぐステップＳ３０７で、エネルギー回収を行うべく、上記回収フラグが「１」にされる。これにより、エンジン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、流量制御弁６６、排出弁７６が閉弁するように、作動手段である各アクチュエータ５４、６８、８２に作動信号が出力される。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、エネルギー回収に際しては排気絞り弁５６よりも上流側にある気体の圧力をより確実に高めるべく、ここでは運転状態にかかわらず閉弁状態に保持制御される。なお、流量制御弁６６および排出弁７６は基本的には閉弁されているので、流量制御弁６６および排出弁７６は閉弁状態に保たれる。

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。また、排気絞り弁５６の閉弁制御と並行して、スロットルバルブ２６の開度が回収開度になるようにスロットルアクチュエータ２４に作動信号が出力される。本実施形態における回収開度は全開の開度である。こうして当該ルーチンは終了する。

次のルーチンのステップＳ３０１では回収フラグが「１」であるので肯定される。ステップＳ３０１で肯定されると、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。ここで肯定されると次ぐステップＳ３１５で、上記ステップＳ３０５での判定に包含されていた、エネルギー回収の所定条件の一部の要件が満たされているか否かの判定に相当する判定がなされる。具体的には、ステップＳ３１５では蓄圧タンク６４内の圧力が上記タンク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。

そして、ステップＳ３１５で肯定されると、次ぐステップＳ３１７で回収準備フラグが「０」であるか否かが判定される。回収準備フラグとはエネルギー回収の準備ができているか否かを切り分けるためのフラグである。回収準備フラグが「１」であるということは、蓄圧タンク６４内に不要な気体がないことを表し、他方、それが「０」であるということは、蓄圧タンク６４内に不要な気体があることを表す。換言すると、回収準備フラグが「１」であるときエネルギー回収を効果的に行え、それが「０」であるときそのままではエネルギー回収を効果的に行えないことを表す。

ここで、回収準備フラグを用いた制御の切り分けに関して概略説明する。本実施形態では、蓄圧タンク６４内に回収される気体は、上記エネルギー回収用の所定条件から明らかなように、概ね空気である。それ故、蓄圧タンク６４内に回収されたばかりの気体は燃焼ガスの温度に比べてはるかに低い温度を有し、その気体密度が高い。他方、蓄圧タンク６４内は、排気通路２８を流れる排気ガス、特に燃焼ガスにより加熱されるので、蓄圧タンク６４内に蓄えられた気体の体積は増し、その圧力は高くなり得る。このように加熱されて温度および圧力共に上昇した気体が蓄圧タンク６４内にある状態で、新たに気体、特に空気の回収が行われてそれが蓄圧タンク６４内に導かれると、既に蓄圧タンク６４内にある気体の量と新たに回収される気体の量との比率にもよるが、そのような新たな気体の回収により、蓄圧タンク内の温度および圧力といった状態は大きく変化することになる。そして、エネルギー回収直後の蓄圧タンク６４内の圧力および温度がエネルギー回収ごとに大きく異なる場合、その後に排気通路２８からの熱で加熱されて高められる蓄圧タンク６４内の圧力および温度にも同様に差が生じることになる。このような差があると、蓄圧タンク６４内の気体の利用すなわちエネルギー利用を安易に行うことが難しい。

さらに、蓄圧タンク６４内の実質的な気体の量は少ないにもかかわらず、蓄圧タンク６４内の気体が排気通路２８の熱により膨張すると、新たに回収される気体の量に制限が生じる。これは、エネルギー回収効率すなわち蓄圧効率の低下をもたらす。すなわちそのような気体が蓄圧タンク６４内にある状態では、エネルギー回収を効果的に行うことは難しい。

これらの理由により、ここでは、エネルギー回収開始時の蓄圧タンク６４内の圧力が所定圧力範囲内の圧力であるとき、そのときの蓄圧タンク６４内の気体をエネルギー回収および利用の妨げになる不要な気体であるとみなして、そのような気体の排出を行う。このような不要な気体の排出を行うか否かの判断を行うために、本実施形態では回収準備フラグが用いられる。

なお、本実施形態では、エネルギー回収開始を行うときであって、蓄圧タンク６４内の圧力が上記タンク上限圧よりも低い圧力である上限排出圧以下の圧力であり、且つ、その上限排出圧よりも低い圧力である下限排出圧以上の圧力であるとき、そのような蓄圧タンク６４内の気体の排出が行われる。つまり、エネルギー回収開始時に、蓄圧タンク６４内の圧力が上限排出圧以下、且つ、下限排出圧以上のとき、蓄圧タンク６４内の気体を不要な気体と判定する。これをふまえたエネルギー回収の制御に関して、図３のフローチャートに戻ってさらに説明する。なお、例えば、下限排出圧はゲージ圧で１２０〜１３０ｋＰａである。

初期状態では回収準備フラグはリセットされているので、ステップＳ３１７で肯定される。ステップＳ３１７で肯定されると、次ぐステップＳ３１９で、蓄圧タンク６４内の圧力が、予めＲＯＭに記憶されている上限排出圧以下か否かが判定される。なお、ステップＳ３０５と同様の判定がこのステップＳ３１９でなされるのは、エネルギー回収開始後、回収準備フラグが「０」のときに、蓄圧タンク６４内の圧力が高くなった場合に、不要な気体の排出を終了するためである。ステップＳ３１９で肯定されると、次ぐステップＳ３２１で、蓄圧タンク６４内の圧力が予めＲＯＭに記憶されている下限排出圧以上か否かが判定される。ステップＳ３２１で肯定されると、ステップＳ３２３で排出弁７６が開弁制御される。具体的には、排出弁７６が開弁するように、アクチュエータ８２へ作動信号が出力される。これにより、蓄圧タンク６４内の減圧すなわち不要な気体の排出が開始される。

ステップＳ３２３の次のステップＳ３２５では、蓄圧タンク６４内の圧力が、排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力（図中の「排気通路圧力」）よりも低いか否かが判定される。このとき既に、ＥＧＲ弁５０、排気絞り弁５６、流量制御弁６６が閉弁されているので、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気体の圧力は高くなる。そして、その圧力が、蓄圧タンク６４内に導くことができる程度にまで高まっているかを調べるために、ステップＳ３２５での判定が行われる。ここで、否定されると、ステップＳ３２７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。他方、肯定されると、ステップＳ３２９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。流量制御弁６６が開弁されることにより、排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側の高められた圧力が、連通路６２を介して蓄圧タンク６４内に導かれることになる。なお、ステップＳ３２７あるいはステップＳ３２９を経ることで、該ルーチンは終了される。

こうして、排気絞り弁５６が閉弁され、排出弁７６が開弁され、且つ、流量制御弁６６が開弁されると、排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側から蓄圧タンク６４内に気体が導かれると共に、排出弁７６を介して蓄圧タンク６４内の気体が排出される。したがって、蓄圧タンク６４内に導かれる気体に押し出されるようにして、それまで蓄圧タンク６４内にあった気体が排出される。すなわち、蓄圧タンク６４内にあった気体、換言すると不要な気体は、排気通路２８の圧力を用いて掃気される。このような掃気は、エネルギー回収の所定条件が満たされているとき、回収準備フラグが「１」にされるまで続けられる。なお、本実施形態では、主として、ステップＳ３２１での判定が蓄圧タンク６４内に不要な気体がなくなったことを判断するための判定に用いられる。ただし、蓄圧タンク６４内から不要な気体がなくなったのを判定するのに、蓄圧タンク６４内の温度が用いられても良い。例えば、蓄圧タンク６４内の温度を検出するための温度センサを更に設け、それからの出力信号に基づいて求められる温度が所定温度、例えば５０℃以下になったとき、蓄圧タンク６４内から不要な気体がなくなったと判定され得る。

以後のルーチンの、ステップＳ３１９で蓄圧タンク６４内の圧力が上記上限排出圧以下でないとして否定される、あるいは、ステップＳ３２１で蓄圧タンク６４内の圧力が上記下限排出圧以上でないとして否定されるようになると、ステップＳ３３１で回収準備フラグが「１」にされる。そして次ぐステップＳ３３３で、不要な気体の排出を終了するべく、排出弁７６が閉弁するように、アクチュエータ８２へ作動信号が出力される。

ステップＳ３３１およびステップＳ３３３を経て、回収準備フラグが「１」にされ、且つ、排出弁７６が閉弁されると、上記ステップＳ３２５での判定が行われる。そして、ステップＳ３２５で否定されると、ステップＳ３２７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。他方、ステップＳ３２５で肯定されると、ステップＳ３２９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。こうして排出弁７６が閉弁された状態で流量制御弁６６が開弁されている状態になることで、閉弁されている排気絞り弁５６よりも上流側の気体の蓄圧タンク６４内への回収が、すなわちエネルギー回収が行われる。

こうして、排気通路２８で高められた圧力（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気体（ここでは主に空気）が回収されることで、蓄圧タンク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で否定されない限りは概ね続けて行われる。

回収フラグが「１」にされているときに、ステップＳ３１３あるいはステップＳ３１５で否定されるに至ると、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されると次ぐステップＳ３３５で、ＥＧＲ弁５０の開弁、流量制御弁６６の閉弁、排出弁７６の閉弁が行われるように、それらの作動用アクチュエータ５４、６８、８２へ作動信号が出力される。次ぐステップＳ３３７では、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、またスロットルバルブ２６が通常開度にされるようにアクチュエータ２４へ作動信号が出力される。そして、次ぐステップＳ３３９で回収フラグが「０」にされると共に、回収準備フラグが「０」にされる。この結果、エンジン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。

なお、エネルギー回収の終了に際して、ステップＳ３３７で排気絞り弁５６が開弁される前に、ステップＳ３３５でＥＧＲ弁５０が強制的に開弁されるので、エネルギー回収終了時に、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力が低減される。これにより排気絞り弁５６の開弁がより確実に行われることになる。ステップＳ３３５によるＥＧＲ弁５０の強制的な開弁は、好ましくは所定時間、例えば０．５秒維持されるのが良い。

また、上記ステップＳ３０５で、蓄圧タンク６４内の圧力が上限排出圧以下か否かの判定を行うことにしたが、これに代えて、蓄圧タンク６４内の圧力がタンク上限圧以下か否かの判定を行うことにしても良い。このようにしても、回収フラグが「０」のときに、エネルギー回収の所定条件が満たされているか否かの判定が適切になされる。

このようにして、エネルギー回収の開始時に、蓄圧タンク６４内に不要な気体があるとき、その不要な気体の排出が行われ、その後エネルギー回収が行われる。それ故、エネルギー回収実行前の不要な気体の排出すなわち掃気により、蓄圧タンク６４内に導かれた気体、特に空気で蓄圧タンク６４内の冷却、および、蓄圧タンク６４内の圧力低減が図られる。したがって、エネルギー回収を効果的に行うことができるばかりでなく、蓄圧タンク６４内の状態を適切に制御することが可能になる。

上記の如く、エネルギー回収は、不要な気体の排出が終了した後に行われるので、エネルギー回収により蓄圧タンク６４内に回収された気体は概ね空気であり、その気体の気体密度は燃焼ガスの気体密度に比べて高い。そして、その気体は、その後の排気通路２８からの熱で十分に加熱されて、より高いエネルギーを有するようになり得る。例えば、その気体は、ゲージ圧で４８０〜４９０ｋＰａといった所望圧力にまで加圧されると共に、３００〜４００℃といった所望温度にまで加熱されることになる。このようにして、より高いエネルギー（圧力エネルギーおよび温度エネルギー）を得ることが可能になる。

次に、本実施形態における、蓄圧タンク６４内に回収されたエネルギーの利用について説明する。上記説明から明らかなように、蓄圧タンク６４内に蓄えられた気体は、タービン３６に供給されるようにエンジンシステムが構成されている。蓄圧タンク６４内に回収されたエネルギーは、所望の過給圧を得るために用いられ、より詳しくは、過給器４０の応答性向上のために用いられる。具体的には、加速要求があったときに、ＥＣＵ８８は蓄圧タンク６４内を排気通路２８に開通させるべく、流量制御弁６６を開弁制御する。これにより、タービン３６のタービンホイールに蓄圧タンク６４内の気体を通じてエネルギーが供給される。なお、このような、回収されたエネルギーの利用は、排気絞り弁５６が開かれている状態のもとで行われる。

蓄圧タンク６４内に回収されたエネルギーのこの利用について、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。

まず、ＥＣＵ８８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される。なお、ステップＳ４０１で否定されると、当該ルーチンは終了する。

ステップＳ４０１で肯定されると、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される。

ステップＳ４０３で否定されると、次ぐステップＳ４０５では、エンジン回転数が所定回転数以下か否かが判定される。エンジン回転数が十分に高いときには、過給器４０の作動に関してアシストの必要がないので、エンジン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で否定されて、当該ルーチンは終了する。他方、ステップＳ４０５でエンジン回転数が所定回転数以下であるとして肯定されると、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の程度（変化割合）に基づいて判定される。本実施形態では、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、ＥＣＵ８８は急加速が要求されたと判断する。より具体的には、ＥＣＵ８８は、アクセル開度センサ１００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程度が、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で否定されると、当該ルーチンは終了する。

ステップＳ４０７で肯定されると、次ぐステップＳ４０９で蓄圧タンク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、上記上限排出圧であり得る。なお、この所定圧は、排気通路２８の内、排気絞り弁５６よりも上流側の圧力に、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。

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１０７からの出力信号により求めら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。特に、本実施形態では、連通路６２の途中に圧力センサ１０７が設けられているので、より正確に且つより応答性良く流量制御弁６６の開度を調節することができる。

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で肯定される。次ぐステップＳ４１５では、上記ステップＳ４０５と同様に、エンジン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。本実施形態のＥＣＵ８８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、蓄圧タンク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、ここで肯定されると、当該ルーチンは終了する。

上記ステップＳ４１５から上記ステップＳ４１９のいずれかで否定されることで、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。なお、これにより、該ルーチンは終了する。

上記実施形態では、エネルギー回収を効果的に行うべく、エネルギー回収の開始時に、蓄圧タンク６４内の不要な気体を排出することにした。しかしながら、この蓄圧タンク６４内の気体の排出は、これ以外のときに行われても良い。

また、上記実施形態では、エネルギー回収開始時の蓄圧タンク６４内の圧力が上限排出圧以下、且つ、下限排出圧以上の所定圧力範囲内にあるときに、蓄圧タンク６４内に収容されている気体を不要な気体とした。そして、主として、蓄圧タンク６４内の圧力が下限排出圧よりも下がったときに、その不要な気体が排出されたと擬制してその排出を終了することにした。しかしながら、不要な気体の存在判定やその排出のための各種弁の制御を異なる基準に基づいて行っても良い。

例えば、エネルギー回収開始時の蓄圧タンク６４内の圧力が上記下限排出圧以上のときにはいつでも、蓄圧タンク６４内にある気体を不要な気体とみなすことも可能である。あるいは、エネルギー回収開始時の蓄圧タンク６４内の温度が所定温度範囲内の温度あるいは所定温度以下の温度であるとき、蓄圧タンク６４内にある気体を不要な気体とみなすことも可能である。あるいは、エネルギー回収開始時の蓄圧タンク６４内の温度が所定温度範囲内の温度あるいは所定温度以下の温度であると共に、その圧力が所定圧力範囲内の圧力あるいは所定圧力以上の圧力であるとき、蓄圧タンク６４内にある気体を不要な気体とみなすことも可能である。

他方、不要な気体の排出開始後であってその排出中に、上記の如く、蓄圧タンク６４内の温度が所定温度、例えば５０℃や１００℃以下になったとき、その不要な気体の排出を終了することにしても良い。これは蓄圧タンクに導かれる気体が概ね空気である場合に非常に有効である。このように蓄圧タンク６４内の温度をモニターすることで、蓄圧タンク６４内の掃気がどの程度進んだかを的確に知ることができる。あるいは、不要な気体の排出開始後であってその排出中に、蓄圧タンク６４内の温度が所定温度を下回り、且つ、その圧力が所定圧力を下回ったとき、蓄圧タンク６４内の気体の排出を終了することにしても良い。なお、そのような蓄圧タンク６４内の気体の排出は、その温度および／または圧力がそれらに達したことに相当する時間分、その気体の排出が開始されてからの時間が経過したときに終了されても良い。この場合、気体の排出の開始のときを、流量制御弁６６が開弁されたとき、あるいは排出弁７６が開弁されたときとすることができる。

また、連通路６２に、流量制御弁６６と共に電気制御式のレギュレータといった圧力調整装置を設けても良い。ただし、このような圧力調整装置は流量制御弁６６よりも排気通路２８側に設けられるのが好ましい。そして、その圧力調整装置は、エネルギー回収時には連通路６２を最大限に開き、他方、エネルギー利用時には所望の圧力の気体の放出がなされるように、連通路６２を所望の圧力に対応する程度に絞るべく制御される。

また、蓄圧タンク６４配置時において、蓄圧タンク６４と排出通路８０との連通部は蓄圧タンク６４の上方に位置し、これに対して、蓄圧タンク６４と連通路６２との連通部は蓄圧タンク６４の下方に位置するのが好ましい。排出通路８０から排出される気体の温度は高いことがあり得、また、連通路６２から蓄圧タンク６４に導かれる気体はその温度よりも低いことがあり得るからである。このようにすることで、上記の如き不要な気体の排出をより効果的に行うことができる。なお、連通路６２や排出通路８０の蓄圧タンク６４に対する連通部の個数は、１つの蓄圧タンク６４に対して、それぞれ１つであっても複数であっても良い。

また、上記実施形態では、エネルギー回収を燃料カット中に行うことにしたが、これ以外のときにエネルギー回収が行われることを本発明は排除しない。例えば燃料噴射が行われる運転状態のときに行われるようにしても良い。しかしながら、燃料カット中にエネルギー回収を行うのが最も好ましい。なお、エネルギー回収を燃料カット中以外のときに行う場合には、エネルギー回収の所定条件から、燃料カット中であることとの要件は除かれる。

また、上記実施形態では、排気通路２８を流れる排気ガスの熱を用いて、蓄圧タンク６４の内部を加熱するように、排気通路２８を形成する排気管３２を蓄圧タンク６４内に貫通させるようにした。しかしながら、本発明は、排気通路２８を流れる排気ガスの熱を用いて、蓄圧タンク６４の内部を加熱するための、他の構成を許容する。例えば、蓄圧タンク６４の外壁に接して排気通路２８を設けても良い。あるいは、排気通路２８内に蓄圧タンク６４が位置するように、それらの位置関係が定められて構成されても良い。

さらに、上記実施形態では、蓄圧タンク６４内の気体と排気通路２８を流れる排気ガスとの間の熱交換を促すべく、蓄圧タンク６４内の内壁７２に波状部７４を設けた。しかしながら、波状部７４は、排気通路２８を流れる排気ガスの熱を蓄圧タンク６４内に伝達する、それ以外の熱交換手段（あるいは熱伝達手段）に置き換えられ得る。例えば、内壁７２に熱伝達用のフィンを複数設けるようにしても良い。

また、上記実施形態では、排気絞り弁５６はバタフライ式バルブであったが、それ以外の形式のバルブであっても良い。排気絞り弁５６は、例えば、ポペット式バルブ、シャッター式バルブであり得る。なお、排気絞り弁５６として、排気ブレーキ用に設けられたバルブが用いられても良い。

また、上記実施形態では、蓄圧タンク６４を１つ設けることにしたが、それは複数個設けられても良い。

なお、上記実施形態では、蓄圧タンク６４内に回収されたエネルギーを、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、これは回収されたエネルギーの用途を制限するものではなく、回収されたエネルギーは、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と蓄圧タンク６４内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タンク６４内とをつなぐエネルギー放出用の通路とは、分けられても良い。

なお、上記実施形態では、本発明をディーゼルエンジン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エンジン、筒内噴射形式のガソリンエンジン等の各種のエンジンに適用可能である。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）等でも良い。また、本発明が適用されるエンジンの気筒数などはいくつであっても良い。

なお、上記実施形態では、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。

実施形態のエネルギー回収装置が適用された車両のエンジンシステムの概念図である。 排気通路が貫通して設けられた蓄圧タンクの一部断面模式図である。 エネルギー回収用の制御フローチャートの一例である。 エネルギー利用用の制御フローチャートの一例である。

符号の説明

１０ エンジン
２８ 排気通路
３２ 排気管
５６ 排気絞り弁
６６ 流量制御弁
７６ 排出弁
６４ 蓄圧タンク（蓄圧容器）

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気絞り弁と、該排気絞り弁よりも上流側に弁を介して連通可能な蓄圧容器とを備えたエネルギー回収装置において、
   前記蓄圧容器内の気体の排出用の排出弁と、
   該排出弁の開度を制御する排出弁制御手段と、
   前記排気絞り弁の開度を制御する排気絞り弁制御手段と、
   エネルギー回収の所定条件が満たされているか否かを判定する第１判定手段と、
   該第１判定手段により肯定判定されたときに、前記蓄圧容器内に不要な気体があるか否かを判定する第２判定手段と、
   を備え、
   前記排気絞り弁制御手段は、前記排気絞り弁を、前記第１判定手段により肯定判定されたとき閉弁制御し、該第１判定手段により否定判定されたとき開弁制御し、
   前記蓄圧容器は、前記第１判定手段により肯定判定されたことにより前記排気絞り弁が閉弁状態にされていて、且つ、前記蓄圧容器内の圧力よりも、前記排気通路の内の前記排気絞り弁よりも上流側の圧力が高いとき、該排気絞り弁よりも上流側に連通され、
   前記排出弁制御手段は、前記排出弁を、前記第２判定手段により肯定判定がされたとき開弁制御し、該第２判定手段により否定判定されたとき閉弁制御することを特徴とするエネルギー回収装置。
2. 前記第２判定手段による不要な気体があるか否かの判定は、前記蓄圧容器内の圧力に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー回収装置。
3. 前記第２判定手段による不要な気体があるか否かの判定は、前記蓄圧容器内の温度に基づいて行われることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー回収装置。
4. 前記蓄圧容器は前記排気通路を区画形成する管部材に隣接して設けられ、前記排気通路と前記蓄圧容器内との間で熱交換可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエネルギー回収装置。

Images