JP2009138671A - エンジンの加減速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両減速時のポンプ損失を減少させつつエネルギ回生により減速感の変化を防止し、車両減速時の触媒温度低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明は、エンジンの加減速制御装置であって、エンジンの運転中に、車両が減速状態か否かを検出する減速状態検出手段（Ｓ１２，Ｓ１３）と、車両が減速状態のときに、吸入空気量可変機構によってエンジンの吸入空気量を減少させて触媒温度の低下を抑制する触媒温度低下抑制手段（Ｓ１６）と、吸気弁開閉時期可変機構によって吸気弁の閉時期を下死点から離して早閉じとすることで、吸入空気量を減少させたことで発生するエンジンのポンプ損失を減少させる第１のポンプ損失減少手段（Ｓ１６）と、減少させたポンプ損失分のエンジンの運動エネルギを、回生エネルギとして回収するエネルギ回収手段（Ｓ１５）と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明はエンジンの加減速制御装置に関する。

従来から、車両減速時のエネルギ回生量を増大させるため、スロトッル弁を開状態として吸入空気量を増大させて、エンジンのポンプ損失を減少させる装置がある。（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−０９３７２４号公報

しかしながら、前述した従来装置は、車両減速時の燃料カット時においてもスロットル弁が開状態とされているため、多量の未燃焼空気が排気通路を流れていた。そのため、触媒温度が低下するという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、車両減速時のポンプ損失を減少させつつエネルギ回生により減速感の変化を防止し、車両減速時の触媒温度低下を抑制することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の第１実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、吸入空気量を可変とする吸入空気量可変機構（２１０）と、吸気弁（２１１）の開閉時期を可変とする吸気弁開閉時期可変機構（２４０）と、を備えたエンジンの加減速制御装置であって、前記エンジンの運転中に、車両が減速状態か否かを検出する減速状態検出手段（Ｓ１２，Ｓ１３）と、前記車両が減速状態のときに、前記吸入空気量可変機構（２１０）によって前記エンジンの吸入空気量を減少させて触媒温度の低下を抑制する触媒温度低下抑制手段（Ｓ１６）と、前記車両が減速状態のときに、前記吸気弁開閉時期可変機構（２４０）によって前記吸気弁（２１１）の閉時期を下死点から離して早閉じとすることで、吸入空気量を減少させたことで発生する前記エンジンのポンプ損失を減少させる第１のポンプ損失減少手段（Ｓ１６）と、前記車両が減速状態のときに、減少させたポンプ損失分の前記エンジンの駆動軸の運動エネルギを、回生エネルギとして回収するエネルギ回収手段（１１，１３、Ｓ１５）と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、車両の減速時に車両の運動エネルギを回生エネルギとして回収するときに、ポンプ損失を低減させて運動エネルギを効率よく回生エネルギとして回収するとともに回生抵抗によってドライバが要求する減速感を与え、かつ、燃焼しない状態で排気通路に流れる空気量を減らすことで触媒温度の低下を抑制することができる。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。

エンジンのシリンダ１に連通する吸気通路１０には、上流から順に、スーパーチャージャ１１と、インタークーラ１２と、アキュムレータ１３と、スロットル弁１４とが設けられる。

スーパーチャージャ１１は、クランクプーリ２とベルト３とを介してクランクシャフト（図示せず）によって駆動される過給機である。スーパーチャージャ１１は、運転条件に応じて過給を停止することができるように、ベルトプーリ１１ａに電磁クラッチを内蔵している。電磁クラッチを締結（ＯＮ）すると、スーパーチャージャ１１がクランクシャフトによって駆動され、過給を開始する。一方、電磁クラッチの締結を解除（ＯＦＦ）すると、スーパーチャージャ１１はクランクシャフトの回転から切り離され作動を停止する。

なお、過給を停止したときなど、必要に応じてスーパーチャージャ１１をバイパスして外気を自然吸気としてシリンダ１に取り入れることができるように、バイパス吸気通路２０が設けられる。バイパス吸気通路２０には、バイパス吸気通路２０を開閉するバイパス弁２１が設けられる。バイパス弁２１は、スーパーチャージャ１１の入口側の吸気通路１０ａと出口側の吸気通路１０ｂとの圧力比に応じて開閉され、圧力比が大きくなると開く。

インタークーラ１２は、吸気通路１０を流れる空気を冷却する。

スロットル弁１４は、吸気コレクタ１５に流入する空気量を調整する。

スロットル弁１４の上流の吸気通路１０ｃには、アキュムレータ入口弁１３ａを介してアキュムレータ１３が接続される。アキュムレータ１３は、スーパーチャージャ１１によって圧縮された空気を蓄える。アキュムレータ１３に蓄えられた圧縮空気は、アキュムレータ出口弁１３ｂが開弁されたときに吸気コレクタ１５に供給される。アキュムレータ入口弁１３ａと出口弁１３ｂとは通常閉弁されている。

アキュムレータ１３と吸気コレクタ１５には、内部の圧力を検出する圧力センサ１６ａ及び１６ｂが設けられる。

図２は、本発明の第１実施形態によるエンジンに適用される吸気弁可変動弁機構２００の斜視図である。

吸気弁可変動弁機構２００は、吸気弁２１１のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構２１０と、吸気弁２１１の中心角（吸気弁２１１が最大リフトを迎えるクランク角度位置）の位相を進角又は遅角させる位相可変機構２４０と、を備える。なお、図２では１つの気筒に対応する一対の吸気弁２１１及びその関連部品のみを簡略的に図示している。

まず、リフト・作動角可変機構２１０の構成について説明する。

エンジンの各気筒には、一対の吸気弁２１１と一対の排気弁（図示せず）が設けられる。吸気弁２１１の上方には、気筒列方向に延びる中空状の駆動軸２１３が設けられる。駆動軸２１３は、一端部に設けられた従動スプロケット２４２等を介して、図示しないベルトやチェーンでクランクシャフトと連係され、クランクシャフトに連動して軸周りに回転する。

駆動軸２１３には、気筒ごとに、一対の揺動カム２２０が駆動軸２１３に対して回転自在に取り付けられる。その作用については後で詳述するが、この一対の揺動カム２２０が駆動軸２１３を中心として所定の回転範囲で揺動（上下動）することによって、その下方に位置する吸気弁２１１のバルブリフタ２１９が押圧され、吸気弁２１１が下方にリフトする。なお、一対の揺動カム２２０は、互いに円筒等で同位相に固定されている。

駆動軸２１３の外周には、円筒状の駆動カム２１５が圧入等によって固定される。駆動カム２１５は、揺動カム２２０から軸方向に所定の距離だけ離れた位置に固定される。そして、駆動カム２１５の外周面には、リンクアーム２２５の基端が、回転自在に嵌合する。

駆動軸２１３の斜め上方には、制御軸２１６が、駆動軸２１３と平行に気筒列方向へ延びて、回転自在に支持される。

制御軸２１６の一端部には、制御軸２１６を所定回転角度範囲内で回転させるリフト量制御アクチュエータ２３０が設けられる。リフト量制御アクチュエータ２３０は、エンジンの運転状態を検出するコントローラ３００からの制御信号に基づいて、第１油圧装置３０１によって制御される。

制御軸２１６の外周面には、制御カム２１７が圧入等によって固定される。制御カム２１７には、ロッカアーム２１８が、制御カム２１７の外周面に回転自在に嵌合する。ロッカアーム２１８は、制御カム２１７の軸心を支点として揺動する。

なお、ロッカアーム２１８は、制御カム２１７に支持される中央の基端部２１８ａを中心に、軸方向と垂直に左右方向に伸びた形状をしている。

ロッカアーム２１８の一端部と、リンクアーム２２５の突出端２２５ｂとは、ロッカアーム２１８が上方に位置するように、両者を挿通する連結ピンによって連結される。

ロッカアーム２１８の他端部と、リンク部材２２６の一端部とは、両者を挿通する連結ピンによって連結される。

リンク部材２２６の他端部と、揺動カム２２０とは、両者を挿通する連結ピンによって、ロッカアーム２１８の下方に揺動カム２２０が位置するように連結される。

続いてリフト・作動角可変機構２１０の作用について説明する。

駆動軸２１３がクランクシャフトに連動して回転すると、駆動カム２１５及びその外周に回転自在に嵌合しているリンクアーム２２５を介してロッカアーム２１８が制御カム２１７の中心点を中心として揺動（上下動）する。ロッカアーム２１８の揺動は、リンク部材２２６を介して揺動カム２２０へ伝達され、揺動カム２２０が所定角度範囲を揺動する。この揺動カム２２０が揺動、すなわち上下動することによって、バルブリフタ２１９が押圧され、吸気弁２１１が下方にリフトする。

ここで、リフト量制御アクチュエータ２３０を介して制御軸２１６が回転すると、ロッカアーム２１８の揺動支点となる制御カム２１７の中心点も回転変位して、エンジン本体に対してロッカアーム２１８の支持位置が変化し、ひいては揺動カム２２０の初期揺動位置が変化する。したがって、揺動カム２２０と、バルブリフタ２１９との初期接触位置も変化する。これにより、クランクシャフト一回転あたりの揺動カム２２０の揺動角は常に一定なので、最大リフト量が変化する。

次に、位相可変機構２４０の構成及び作用について説明する。

位相可変機構２４０は、位相角制御アクチュエータ２４１と第２油圧装置３０２とを備える。

位相角制御アクチュエータ２４１は、スプロケット２４２と駆動軸２１３とを所定の角度範囲内において相対的に回転させる。

第２油圧装置３０２は、エンジン１００の運転状態を検出するコントローラ３００からの制御信号に基づいて、位相角制御アクチュエータ２４１を制御する。

第２油圧装置３０２による位相角制御アクチュエータ２４１への油圧制御によって、スプロケット２４２と駆動軸２１３とが相対的に回転し、リフト中心角が進角又は遅角する。

図３は、吸気弁可変動弁機構２００の作用について説明する図である。

前述した通り、制御カム２１７の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、吸気弁２１１のバルブリフト特性は連続的に変化する。つまり、図３の実線に示したように、吸気弁可変動弁機構２００は、リフト・作動角可変機構２１０によって、吸気弁２１１のリフト量及び作動角を、両者同時に連続的に拡大、縮小させることができる。各部のレイアウトによるが、例えば、吸気弁２１１のリフト量及び作動角の大小変化に伴い、吸気弁２１１の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。

さらに、図３の破線に示したように、吸気弁可変動弁機構２００は、位相可変機構２４０によって、リフト中心角を進角又は遅角させることができる。

このように、リフト・作動角可変機構２１０と位相可変機構２４０とを組み合わせることによって、吸気弁可変動弁機構２００は、任意のクランク角度位置で吸気弁２１１を開閉できる。

なお、排気弁側には位相可変機構２４０のみが備えられており、排気弁の中心角の位相を任意に進角又は遅角させることができるようになっている。これにより、排気弁の開閉時期を任意に設定することができる。

本実施形態によるエンジンは以上のように構成され、車両の減速時にスーパーチャージャ１１によって過給された圧縮空気をアキュムレータ１３に蓄えることで、車両の運動エネルギを空気圧エネルギ（回生エネルギ）として回収する。

ところで、車両の減速時に車両の運動エネルギを回生エネルギとして回収する場合に、スロットル弁１４を全開にすることで、スロットル弁１４を閉状態のままとしたときよりもエンジンの吸入空気量を増加させてポンプ損失を低減することができる。これにより、運動エネルギを効率よく回生エネルギとして回収することができる。

しかしながら、車両の減速時は燃料の供給が停止される燃料カット状態となるので、ポンプ損失を低減させるためスロットル弁１４を全開にすると、全負荷状態と同量の空気が燃焼しない状態で排気通路に流れることになる。そのため、低温の未燃焼空気が多量に排気通路を流れて触媒温度を低下させることとなり、排気性能を悪化させるという問題があった。

そこで、本実施形態では、車両の減速時に車両の運動エネルギを回生エネルギとして回収するときに、ポンプ損失を低減させて運動エネルギを効率よく回生エネルギとして回収するとともに回生抵抗によってドライバが要求する減速感を与え、かつ、燃焼しない状態で排気通路に流れる空気量を減らすことで触媒温度の低下を抑制し、排気性能を向上させる。以下では、この車両減速時のエネルギ回生制御について説明する。

図４は、コントローラ３００で実行される第１実施形態による車両減速時のエネルギ回生制御を示すフローチャートである。コントローラ３００は、イグニッションキーがＯＮにされ、エンジンが始動されると、この処理を所定の単位時間毎（例えば１０ミリ秒毎）に繰り返し実行する。

ステップＳ１１において、コントローラ３００は、各種センサで検出されたエンジン回転速度、アクセル踏込み量、ブレーキ踏込み量、油水温等の信号を読み込む。

ステップＳ１２において、コントローラ３００は、アクセルが踏み込まれているか否かを判定する。具体的には、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₁より小さいか否かを判定する。コントローラ３００は、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₁より小さければ、アクセルが踏み込まれていないと判定してステップＳ１３に処理を移行する。一方、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₁より大きければ、アクセルが踏み込まれていると判定してステップＳ１７に処理を移行する。

ステップＳ１３において、コントローラ３００は、ブレーキが踏み込まれているか否かを判定する。具体的には、ブレーキ踏込み量Ｖ_brkが所定量Ｖ₁より大きいか否かを判定する。コントローラ３００は、ブレーキ踏込み量Ｖ_brkが所定量Ｖ₁より大きければステップＳ１４に処理を移行する。一方、ブレーキ踏込み量Ｖ_brkが所定量Ｖ₁より小さければステップＳ１７に処理を移行する。

ステップＳ１４において、コントローラ３００は、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｎ₁より大きいか否かを判定する。コントローラ３００は、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｎ₁より高ければステップＳ１５に処理を移行し、低ければステップＳ１７に処理を移行する。

ステップＳ１５において、コントローラ３００は、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＮ（締結状態）にするとともに、アキュムレータ入口弁１３ａを開弁する。これにより、エネルギの回生を開始する。

ステップＳ１６において、コントローラ３００は、吸気弁２１１及び排気弁のバルブタイミングをエネルギ回生制御時のバルブタイミングに制御する。具体的には、コントローラ３００は、燃焼しない状態で排気通路に流れる空気量を減らすため、吸気弁２１１のリフト・作動角を低リフト・小作動角に設定し、吸入空気量を絞る。そして、吸入空気量を絞ったことによって発生するポンプ損失を低減させるため、吸気弁２１１の閉弁時期が下死点に対して早閉じとなるように吸気弁２１１の中心角を進角させる。一方、さらにポンプ損失を低減させるため、吸気弁２１１の閉時期が下死点に対して早閉じになったことに併せて、下死点に対して早期に排気弁が開弁するように排気弁の中心角を進角させる。

ステップＳ１７において、コントローラ３００は、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＦＦにするとともに、アキュムレータ入口弁１３ａを閉弁する。これにより、エネルギの回生を終了する。

ステップＳ１８において、コントローラ３００は、吸気弁２１１及び排気弁のバルブタイミングを通常制御時のバルブタイミングに制御する。

次に、車両が急加速状態になったときに良好な加速感を得るため、車両の減速時に空気圧エネルギとしてアキュムレータ１３に蓄えた圧縮空気を、吸気コレクタ１５に供給して充填効率を増大させる回生エネルギ利用制御について説明する。

図５は、コントローラ３００で実行される第１実施形態による回生エネルギ利用制御を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、コントローラ３００は、各種センサで検出されたエンジン回転速度、アクセル踏込み量、ブレーキ踏込み量、油水温等の信号を読み込む。

ステップＳ２２において、コントローラ３００は、アキュムレータ出口弁１３ｂが開弁しているか否かを判定する。コントローラ３００は、アキュムレータ出口弁１３ｂが開弁していればステップＳ２６に処理を移行し、閉弁していればステップＳ２３に処理を移行する。

ステップＳ２３において、コントローラ３００は、車両が急加速状態か否かを判定する。具体的には、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₂より大きいか否かを判定する。コントローラ３００は、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₂より大きければ車両が急加速状態にあると判定してステップＳ２４に処理を移行し、小さければ車両が急加速状態ではないと判定して今回の処理を終了する。

ステップＳ２４において、コントローラ３００は、アキュムレータ出口弁１３ｂを開弁する。これにより、圧縮空気が吸気コレクタ１５に供給されて充填効率が高まるのでエンジン出力が向上し、良好な加速を得ることができる。

ステップＳ２５において、コントローラ３００は、アクセル踏込み量ＡＰＯに応じて吸気弁２１１のリフト・作動角を高リフト・大作動角に設定する。また、吸気弁２１１の閉時期が下死点近傍となるように、吸気弁２１１の中心角を遅角させる。さらに、吸気弁２１１の閉時期に下死点近傍へ近づけたことに併せて排気弁の開弁時期も下死点近傍となるように排気弁の中心角を遅角させる。

ステップＳ２６において、コントローラ３００は、アキュムレータ内の圧力と吸気コレクタ内の圧力との圧力差Ｐ_diffが所定圧力Ｐ₁より小さいか否かを判定する。コントローラ３００は、圧力差Ｐ_diffが所定圧力Ｐ₁より小さければステップＳ２９に処理を移行し、所定圧力Ｐ₁より大きければステップＳ２７に処理を移行する。

ステップＳ２７において、コントローラ３００は、アキュムレータ出口弁１３ｂを開弁してからの経過時間Ｔが所定時間Ｔ₁に達したか否かを判定する。コントローラ３００は、経過時間Ｔが所定時間Ｔ₁に達していればステップＳ２８に処理を移行し、所定時間Ｔ₁に達していなければ今回の処理を終了する。

ステップＳ２８において、コントローラ３００は、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＮにする。これにより、スーパーチャージャ１１による過給が開始され、加速性能が向上する。

ステップＳ２９において、コントローラ３００は、アキュムレータ出口弁１３ｂを閉弁する。

ステップＳ３０において、コントローラ３００は、吸気弁２１１のリフト・作動角、中心角の制御と排気弁の中心角の制御とを通常の制御に戻す。

図６は、車両減速時のエネルギ回生制御の動作を示すタイムチャートである。なお、図４のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。

時刻ｔ１で、アクセルが離され（Ｓ１２でＮｏ）、ブレーキが所定量（Ｖ₁）以上踏み込まれて車両減速状態になると（図６（Ａ）；Ｓ１３でＹｅｓ）、エンジン回転速度が所定回転速度（Ｎ₁）以上であれば（図６（Ｅ）；Ｓ１４でＹｅｓ）、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＮにする（図６（Ｃ）；Ｓ１５）。これにより、スーパーチャージャ１１がクランクシャフトによって駆動される状態となり、スーパーチャージャ１１の回転速度が上昇する（図６（Ｄ））。

また、アキュムレータ入口弁１３ａを開弁し（図６（Ｂ）；Ｓ１５）、スーパーチャージャ１１によって圧縮された空気をアキュムレータ１３に蓄える。なお、このときのスロットル弁１４は開弁状態であるが、吸気弁２１１のリフト・作動角が低リフト・小作動角に設定されているため、圧縮空気は基本的にアキュムレータ１３に蓄えられる。

さらに、吸気弁２１１のリフト・作動角を低リフト・小作動角に設定する（図６（Ｆ）；Ｓ１６）。これにより、車両減速中の燃料カット時に排気通路に流れる未燃焼空気が減少するため、触媒温度の低下を抑制することができる。そして、吸気弁２１１の閉弁時期が下死点に対して早閉じとなるように吸気弁２１１の中心角を進角する（図６（Ｇ）；Ｓ１６）。これにより、吸入空気量を絞ったことによって発生するポンプ損失を低減させることができる。一方、吸気弁２１１の閉時期が下死点に対して早閉じになったことに併せて、下死点に対して早期に排気弁が開弁するように排気弁の中心角を進角する（図６（Ｈ）；Ｓ１６）。これにより、さらにポンプ損失を低減させることができる。

時刻ｔ２で、エンジン回転速度が所定回転速度（Ｎ₁）以下になると（図６（Ｅ）；Ｓ１４でＮｏ）、アイドリングの必要があるため、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＦＦにして、アキュムレータ入口弁１３ａを閉じ、運動エネルギの回生を終了する（図６（Ｂ）（Ｃ）；Ｓ１７）。同時に、吸排気弁のバルブタイミングを通常の制御に戻す（図６（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）；Ｓ１８）。

図７は、急加速時の回生エネルギ利用制御の動作を示すタイムチャートである。なお、図５のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。

時刻ｔ１で、アクセルが所定量（ＡＰＯ₂）以上踏み込まれると（図７（Ａ）；Ｓ２３でＹｅｓ）、アキュムレータ出口弁１３ｂを開弁する（図７（Ｃ）；Ｓ２４）。これにより、吸気コレクタ１５に圧縮空気が供給されて充填効率が高められるので、エンジン出力が向上し、加速性能が向上する。なお、アキュムレータ出口弁１３ｂを開弁することによって、アキュムレータ１３の圧力が減少し、それに応じて吸気コレクタ１５の圧力が上昇する（図７（Ｊ））。

また、アクセル踏込み量に応じて吸気弁２１１のリフト・作動角を高リフト・大作動角に設定する（図７（Ｇ）；Ｓ２５）。そして、吸気弁２１１の閉時期が下死点近傍となるように吸気弁２１１の中心角を遅角する（図７（Ｈ）；Ｓ２５）。さらに、吸気弁２１１の閉時期は下死点近傍へ近づくのに併せて、排気弁の開弁時期も下死点近傍となるように排気弁の中心角を遅角する（図７（Ｉ）；Ｓ２５）。

時刻ｔ２で、アキュムレータ出口弁１３ｂが開弁しており（図７（Ｃ）；Ｓ２２でＹｅｓ）、アキュムレータ１３の内部圧力と吸気コレクタ１５の内部圧力との差が所定圧力（Ｐ₁）以上あり（図７（Ｊ）；Ｓ２６でＮｏ）、時刻ｔ１から時間Ｔ１が経過しているので（Ｓ２７でＹｅｓ）、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＮにする（図７（Ｄ）；Ｓ２８）。

このように、アクセルが所定量（ＡＰＯ₂）以上踏み込まれ急加速状態となったときに、所定の時間遅れＴ₁をもってスーパーチャージャ１１を駆動する。これは、スーパーチャージャ１１の駆動初期には駆動損失が発生するため、急加速状態となったと同時にスーパーチャージャ１１を駆動すると加速性能が悪化するからである。したがって、加速初期にはアキュムレータ１３に蓄えられた圧縮空気のみを吸気コレクタ１５に供給することで、加速初期の加速性能を向上させることができる。

時刻ｔ３で、アキュムレータ１３の圧力と吸気コレクタ１５の圧力とがほぼ同じ圧力になると（図７（Ｊ）；Ｓ２６でＹｅｓ）、アキュムレータの出口弁１３ｂを閉弁する（図７（Ｃ）；Ｓ２９）。また、吸排気弁のバルブタイミングの制御を通常の制御に戻す（図７（Ｇ）（Ｈ）（Ｉ）；Ｓ３０）。

以上説明した本実施形態によれば、車両減速中の燃料カット時には、吸気弁２１１のリフト・作動角を低リフト・小作動角に設定し、吸入空気量を絞る。これにより、多量の未燃焼空気が排気通路に流れることに起因する触媒温度の低下を抑制することができる。

また、吸気弁２１１の閉弁時期が下死点に対して早閉じとなるように吸気弁２１１の中心角を進角させる。これにより、吸入空気量を絞ったことによって発生するポンプ損失を低減することができる。

また、吸気弁２１１の閉時期が下死点に対して早閉じになったことに併せて、下死点に対して早期に排気弁が開弁するように排気弁の中心角を進角させる。これにより、さらにポンプ損失を低減させることができる。

このように、吸気弁２１１及び排気弁の開弁期間と開閉時期とを制御することで、ポンプ損失を低減させて運動エネルギを効率よく回生エネルギとして回収するとともに回生抵抗によってドライバが要求する減速感を与えることができる。

なお、従来例のように、車両減速時にポンプ損失を低減させて効率よく運動エネルギを回生するために、吸気弁２１１のリフト・作動角を大に設定している場合は、燃料カット時から燃料カットリカバー時に移行したときに、吸気弁２１１のリフト・作動角を小さくする必要がある。そうすると、トルクショック等が発生することがあった。これに対して本実施形態では、車両減速時においても吸気弁２１１のリフト・作動角を小さくするので、燃料カット時から燃料カットリカバー時に移行したときのトルクショックの発生を防止することができる。

さらに、運動エネルギを空気圧エネルギとして回収し、加速要求時に吸気コレクタ内の圧力を高めて充填効率を増大させることとしたので、エンジン出力を増大させることができ、回生エネルギを有効に利用して加速性能の向上が図れる。

（第２実施形態）
次に、図８を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図８は、本発明の第２実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。

本発明の第２実施形態は、排気還流（Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ」という）装置を備え、吸気中に占める還流ガス（以下「ＥＧＲガス」という）の割合（以下「ＥＧＲ率」という）が高いときにエネルギを回生する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

本発明の第２実施形態によるエンジンの吸気装置は、吸気コレクタ１５とスロットル弁１４との間の吸気通路１０にＥＧＲ通路３０が接続される。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３１が設けられる。ＥＧＲ弁３１は、ＥＧＲガスの流量を調節することでＥＧＲ率を調節する。

このようなＥＧＲ装置を備える車両においては、減速状態にいたる前の運転状態によっては、減速時に高いＥＧＲ率が設定されている場合がある。高いＥＧＲ率が設定されているということは、吸気コレクタ１５の酸素濃度が低いということなので、減速状態から再加速状態に移行したときの加速性能が悪化する。そのため、加速性能を満足させるためには、再加速時に吸気コレクタ１５の酸素濃度を高める必要がある。

そこで、本実施形態では、減速状態にいたる前の運転状態から、減速時の吸気コレクタ１５の酸素濃度を推定し、酸素濃度が低いと判定したときには、車両減速時にスーパーチャージャ１１を駆動して予めアキュムレータ１３に圧縮空気を蓄える。そして、再加速時には、吸気コレクタ内に圧縮空気を供給して酸素濃度を上昇させることで、再加速時の加速性能の悪化を防止できる。

図９は、コントローラ３００で実行される第２実施形態による車両減速時のエネルギ回生制御を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、コントローラ３００は、ＥＧＲ率が所定率ＥＧＲ₁より高いか否かを判定する。コントローラ３００は、ＥＧＲ率が所定率ＥＧＲ₁よりも高ければステップＳ１５に処理を移行し、低ければステップＳ２０２に処理を移行する。なお、ＥＧＲ率は、エンジン回転速度やアクセル踏込み量、暖気状態から算出してもよいし、ＥＧＲ弁３１のデューティ比履歴から算出してもよい。
ステップＳ２０２において、コントローラ３００は、コントローラ３００は、スーパーチャージャ１１の電磁クラッチをＯＦＦにするとともに、アキュムレータ入口弁１３ａを閉弁する。

このように、ＥＧＲ率が所定率ＥＧＲ₁よりも高いときには、減速後の加速性能を向上させるため、車両減速時にスーパーチャージャ１１を駆動して予めアキュムレータ１３に圧縮空気を蓄える。一方で、ＥＧＲ率が所定率ＥＧＲ₁よりも低いときには、運動エネルギの回生は行わず、吸排気弁を回生制御時のバルブタイミングに制御して触媒温度の低下を抑える。

以上説明した本実施形態によれば、減速状態にいたる前の運転状態から、減速時の吸気コレクタ内の酸素濃度を推定し、酸素濃度が低いと判定したときには、車両減速時にスーパーチャージャを駆動して予めアキュムレータに圧縮空気を蓄える。そして、再加速時には、吸気コレクタ内に圧縮空気を供給して酸素濃度を上昇させることで、減速後の加速性能の悪化を防止できる。

（第３実施形態）
次に、図１０を参照して本発明の第３実施形態について説明する。図１０は、本発明の第３実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。

本発明の第３実施形態は、エンジンのクランクシャフトに連動して駆動される遠心型のコンプレッサ５４を吸気通路１０に設け、そのコンプレッサ５４の回転を補助する油圧モータ５３を、同じくエンジンのクランクシャフトに連動して駆動される油圧ポンプ４２によってアキュムレータ４３に蓄えられた油圧エネルギによって駆動する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。

回生装置４０は、油圧ポンプ駆動用プーリ４１と、油圧ポンプ４２と、アキュムレータ４３と、を備える。

油圧ポンプ駆動用プーリ４１は、油圧ポンプ４２のポンプ軸４２ａに連結される。油圧ポンプ駆動用プーリ４１は、図示しないクランクプーリとベルトとを介してクランクシャフトによって駆動される。油圧ポンプ駆動用プーリ４１は、運転条件に応じて油圧ポンプ４２の駆動を停止できるように電磁クラッチを内蔵している。

油圧ポンプ４２は、油圧ポンプ駆動用プーリ４１の電磁クラッチがＯＮにされるとクランクシャフトによって駆動され、高圧の油を吐出する。油圧ポンプ４２から吐出された高圧油は、三方弁４４を介してアキュムレータ４３に蓄えられる。

このように、本実施形態では、車両の減速時に油圧ポンプ駆動用プーリ４１の電磁クラッチをＯＮにして油圧ポンプ４２を駆動し、油圧ポンプ４２から吐出された高圧油をアキュムレータ４３に蓄えることで、車両の減速時の運動エネルギを油圧エネルギ（回生エネルギ）として回収する。

過給装置５０は、コンプレッサ駆動用プーリ５１と、遊星歯車５２と、油圧モータ５３と、コンプレッサ５４とから構成される。

コンプレッサ駆動用プーリ５１は、図示しないクランクプーリとベルトとを介してクランクシャフトによって駆動される。コンプレッサ駆動用プーリ５１は、運転条件に応じてコンプレッサ５４の駆動を停止できるように電磁クラッチを内蔵している。

コンプレッサ５４は、コンプレッサ駆動用プーリ５１の電磁クラッチがＯＮにされると駆動され、圧縮空気をシリンダ１へ供給する。

遊星歯車５２は、外歯歯車であるサンギヤ５５が中央に配置され、サンギヤ５５の周囲に内歯歯車であるリングギヤ５６が配置される。サンギヤ５５とリングギヤ５６との間には外歯歯車であるピニオンギヤ５７が数個配置され、各ピニオンギヤ５７はサンギヤ５５とリングギヤ５６とに噛み合っている。また各ピニオンギヤ５７はピニオンギヤキャリア５８によってまとめられている。ピニオンギヤ５７は、個々に回転（自転）すると同時に、サンギヤ５５の周囲を回転（公転）することもできる。

コンプレッサ駆動用プーリ５１は、遊星歯車５２のリングギヤ回転軸５６ａに連結される。リングギヤ回転軸５６ａは、電磁クラッチがＯＮにされるとクランクシャフトによって回転駆動される。リングギヤ回転軸５６ａの回転速度はクランクシャフトの回転速度に対して所定のプーリ比で増速される。リングギヤ回転軸５６ａが回転してリングギヤ５６が回ると、ピニオンギヤ５７を介して所定のギヤ比で増速されたサンギヤ５５が回る。サンギヤ５５が回ると、サンギヤ回転軸５５ａに連結されたコンプレッサ５４が駆動し、圧縮空気がシリンダ１へ供給される。

油圧モータ５３は、ギヤを介してピニオンギヤキャリア回転軸５８ａに連結される。油圧モータ５３は、車両加速時にアキュムレータ４３に蓄えられた圧油によって駆動されてピニオンギヤキャリア５８を回転させ、コンプレッサ５４の駆動を補助する。なお、油圧モータ５３は、切り替え弁５９によってピニオンギヤキャリア５８を正逆の両方向に回転させることができるとともに、ピニオンギヤキャリア５８を固定させることもできる。

このように、本実施形態では、回生装置４０によって、車両の減速時の運動エネルギを油圧エネルギ（回生エネルギ）として回収する。そして、車両の加速時にドライバの要求する出力に応じて、回生エネルギを使用して過給装置５０の駆動を補助する。以下、車両加速時の過給装置５０の動作について説明する。

図１１は、通常加速時（アクセル踏込み量が所定量以下のとき）の過給装置５０の動作と、そのときのリングギヤＲ、ピニオンギヤキャリアＣ、サンギヤＳのそれぞれの回転速度を表した遊星歯車５２の速度線図を示す図である。

通常加速時は、コンプレッサ駆動用プーリ５１の電磁クラッチがＯＮにされ、クランクシャフトの回転が、リングギヤ５６及びピニオンギヤ５７を介して増速されてサンギヤ５５に伝達され、コンプレッサ５４が駆動する。このとき、切り替え弁５９によって油圧モータ５３は回転できない状態となっており、これにより、ピニオンギヤキャリア５８が固定された状態となっている。

図１２は、急加速時（アクセル踏込み量が所定量以上のとき）の過給装置５０の動作と、そのときの遊星歯車５２の速度線図とを示した図である。

急加速時は、ピニオンギヤキャリア５８が油圧モータ５３によってサンギヤ５５の回転を補助する方向（以下「正方向」という）に回転するように切り替え弁５９を切り換える。これにより、クランクシャフトの回転にピニオンギヤキャリア５８の回転が加えられ、サンギヤ５５の回転速度を素早く上昇させることができる。なお、油圧モータ５３は、三方弁を介してアキュムレータから供給された高圧油によって駆動される。

図１３は、急加速時であって、コンプレッサ５４の回転速度が許容回転速度に近い所定の回転速度に達したときの過給装置５０の動作と、そのときの遊星歯車５２の速度線図を示した図である。

コンプレッサ５４の回転速度が許容回転速度に近い所定の回転速度に達した場合には、ピニオンギヤキャリア５８が油圧モータ５３によってサンギヤ５５の回転を抑制する方向（以下「逆方向」）に回転するように切り替え弁５９を切り換える。これにより、クランクシャフトの回転がピニオンギヤキャリア５８の回転により抑えられ、サンギヤ５５の回転速度を下げることができる。

このように、コンプレッサ５４の過回転を防止させることで、コンプレッサ駆動用プーリ５１とクランクプーリとのプーリ比を高く設定して発進加速時の加速性能を向上させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、運動エネルギを油圧エネルギとして回収することとしたので、回生エネルギの貯蔵スペースを空気圧エネルギとして回収と比較して抑えることができる。

また、コンプレッサ５４の過回転を防止させることで、コンプレッサ駆動用プーリ５１とクランクプーリとのプーリ比を高く設定することができるので、発進加速時の加速性能を向上させることができる。

（第４実施形態）
次に、図１４を参照して本発明の第４実施形態について説明する。図１４は、本発明の第２実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。

本発明の第４実施形態は、電動モータ６１によって車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収して、コンプレッサ５４の回転を補助する点で第３実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。

電動モータ６１は、ギヤを介してピニオンギヤキャリア回転軸５８ａに連結される。電動モータ６１は、ピニオンギヤキャリア回転軸５８ａの回転を補助・抑制する電動機として機能するとともに、ピニオンギヤキャリア回転軸５８ａによって駆動されたときは発電機として機能する。そのため、電動モータ６１は、交流・直流変換機能等を有して電動モータ６１を制御するインバータ／コンバータ６２を介して、電気エネルギの授受を行うバッテリ６３に接続される。

本実施形態でも第３実施形態と同様に、通常加速時には、ピニオンギヤキャリア５８を固定された状態とする。そして急加速時には、バッテリ６３に蓄えられた電気エネルギを使用して電動モータ６１を駆動し、コンプレッサ５４の回転上昇を補助するとともに、コンプレッサ５４が過回転となったときは、コンプレッサ５４の回転上昇を抑制する。

なお、本実施形態では、バッテリ６３の蓄電量と吸気弁２１１のリフト・作動角とに応じて車両の減速時に運動エネルギを電気エネルギに回生するかを決定する。

図１５は、バッテリ６３の蓄電量と吸気弁２１１のリフト・作動角とに応じて発電するかしないかを示した図である。

図１５に示すように、バッテリ６３の蓄電量が大のときは蓄電する必要はないので発電しない。また、車両減速中の燃料カット時に発電するため、吸気弁２１１のリフト・作動角が大のときは発電しない。

以上説明した本実施形態によれば、運動エネルギを電気エネルギとして回収するので、エンジンを停止した後、長時間経過したとしても回生したエネルギのロスが少ないため、回生したエネルギを使用することができる。

（第５実施形態）
次に、図１６を参照して本発明の第５実施形態について説明する。図１６は、ピストン行程を変化させて機関圧縮比を変更する圧縮比可変機構を備えたエンジン（以下「圧縮比可変エンジン」という）１００を示す図である。

本発明の第５実施形態は、エンジンとして、圧縮比可変機構を備えたエンジンを適用し、車両の急加速時に、目標圧縮比と実圧縮比との偏差に応じてコンプレッサ５４の作動を行うか否かを決定する点で第３実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。

圧縮比可変エンジン１００は、ピストン１２２とクランクシャフト１２１とを２つのリンク(アッパリンク(第１リンク)１１１、ロアリンク(第２リンク)１１２)で連結するとともに、コントロールリンク(第３リンク)１１３でロアリンク１１２を制御して圧縮比を変更する。

アッパリンク１１１は、上端をピストンピン１２４を介してピストン１２２に連結し、下端を連結ピン１２５を介してロアリンク１１２の一端に連結する。ピストン１２２は、シリンダブロック１２３に嵌着させたシリンダライナ１２９に摺動自在に嵌合しており、燃焼圧力を受け、シリンダ１２０内を往復動する。

ロアリンク１１２は、一端を連結ピン１２５を介してアッパリンク１１１に連結し、他端を連結ピン１２６を介してコントロールリンク１１３に連結する。また、ロアリンク１１２は、ほぼ中央の連結孔に、クランクシャフト１２１のクランクピン１２１ｂを挿入し、クランクピン１２１ｂを中心軸として揺動する。ロアリンク１１２は左右の２部材に分割可能である。クランクシャフト１２１は、複数のジャーナル１２１ａとクランクピン１２１ｂとを備える。ジャーナル１２１ａは、シリンダブロック１２３及びラダーフレーム１２８によって回転自在に支持される。クランクピン１２１ｂは、ジャーナル１２１ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１１２が揺動自在に連結する。

コントロールリンク１１３は、連結ピン１２６を介してロアリンク１１２に連結する。またコントロールリンク１１３は、他端を連結ピン１２７を介してコントロールシャフト１１４に連結する。コントロールリンク１１３は、この連結ピン１２７を中心として揺動する。またコントロールシャフト１１４にはギアが形成されており、そのギアが圧縮比制御アクチュエータ１３１の回転軸１３３に設けられたピニオン１３２に噛合する。圧縮比制御アクチュエータ１３１によってコントロールシャフト１１４が回転させられ、連結ピン１２７が移動する。

図１７は圧縮比可変エンジン１００による圧縮比変更方法を説明する図である。

圧縮比可変エンジン１００は、後述するコントローラ３００が圧縮比制御アクチュエータ１３１を制御することでコントロールシャフト１１４を回転させて連結ピン１２７の位置を変更させて、圧縮比を変更する。例えば図１７(Ａ)、図１７(Ｃ)に示すように連結ピン１２７を位置Ｐにすれば、上死点位置(ＴＤＣ)が高くなり高圧縮比になる。

そして図１７(Ｂ)、図１７(Ｃ)に示すように、連結ピン１２７を位置Ｑにすれば、コントロールリンク１１３が上方へ押し上げられ、連結ピン１２６の位置が上がる。これによりロアリンク１１２はクランクピン１２１ｂを中心として反時計方向に回転し、連結ピン１２５が下がり、ピストン上死点におけるピストン１２２の位置が下降する。したがって圧縮比が低圧縮比になる。

圧縮比可変エンジン１００は、アクセル踏込み量に応じて圧縮比を変更する。そうすると、アクセルが急に踏み込まれ、目標圧縮比と実圧縮比とが大きくずれることがある。そのとき、コンプレッサ５４を駆動して出力を向上させると、ノッキングを引き起こすことがある。

そこで、本実施形態では、車両の急加速時に、目標圧縮比と実圧縮比との偏差に応じてコンプレッサ５４の作動を行うか否かを決定する。以下では、その制御について説明する。

図１８は、コントローラ３００で実行される第５実施形態による急加速時の回生エネルギ利用制御を示すフローチャートである。

ステップＳ５０１において、コントローラ３００は、各種センサで検出されたエンジン回転速度、アクセル踏込み量、ブレーキ踏込み量、油水温等の信号を読み込む。

ステップＳ５０２において、コントローラ３００は、車両が急加速状態か否かを判定する。具体的には、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₂より大きいか否かを判定する。コントローラ３００は、アクセル踏込み量ＡＰＯが所定量ＡＰＯ₂より大きければ車両が急加速状態にあると判定してステップＳ５０３に処理を移行し、小さければ車両が急加速状態ではないと判定してステップＳ５０４に処理を移行する。

ステップＳ５０３において、コントローラ３００は、アクセル踏込み量ＡＰＯに応じて設定される目標圧縮比と実圧縮比との偏差ε_dが第１所定量ε₁より小さいか否かを判定する。コントローラ３００は、偏差ε_dが第１所定量ε₁より小さければ、ステップＳ５０５に処理を移行し、大きければステップＳ５０４に処理を移行する。
ステップＳ５０４において、コントローラ３００は、コンプレッサ駆動用プーリ５１の電磁クラッチをＯＦＦにする。これにより、コンプレッサ５４の駆動を停止する。

ステップＳ５０５において、コントローラ３００は、油圧モータ５３の駆動を停止する。

ステップＳ５０６において、コントローラ３００は、コンプレッサ駆動用プーリ５１の電磁クラッチをＯＮにする。これにより、コンプレッサ５４の駆動を開始する。

ステップＳ５０７において、コントローラ３００は、偏差ε_dが第２所定量ε₂（＜ε₁）より小さいか否かを判定する。コントローラ３００は、偏差ε_dが第２所定量ε₂より小さければステップＳ５０８に処理を移行し、大きければ今回の処理を終了する。

ステップＳ５０８において、コントローラ３００は、吸気コレクタ内の実圧力と目標圧力との圧力差Ｐ_diff2が所定圧力Ｐ₂より小さいか否かを判定する。コントローラ３００は、圧力差Ｐ_diff2が所定圧力Ｐ₂より小さければステップＳ５０９に処理を移行し、所定圧力Ｐ₂より大きければステップＳ５１０に処理を移行する。

ステップＳ５０９において、コントローラ３００は、油圧モータ５３を駆動する。これにより、コンプレッサ５４の回転を補助する。

ステップＳ５１０において、コントローラ３００は、油圧モータ５３の駆動を停止する。

図１９は、第５実施形態による急加速時の回生エネルギ利用制御の動作を示すタイムチャートである。

時刻ｔ１で、アクセル踏込み量が所定量（ＡＰＯ₂）以上と判定し、急加速状態と判定する（図１９（Ａ）；Ｓ５０２でＹｅｓ）。また、アクセル踏込み量に応じて目標圧縮比を変更する（図１９（Ｈ））。このとき、圧縮比可変機構の作動には遅れが生じるため、実圧縮比はすぐには変更しない（図１９（Ｈ））。したがって、この状態で過給を始めると、ノッキング等が生じ運転性能が悪化する場合がある。そこで、運転性能が悪化しないように、目標圧縮比と実圧縮比との偏差が所定量まで下がったところ（時刻ｔ２）でコンプレッサ駆動用プーリ５１の電磁クラッチをＯＮしてコンプレッサを駆動する。

時刻ｔ２で、目標圧縮比と実圧縮比との偏差が第１所定量（ε₁）まで下がると（図１９（Ｂ）；Ｓ５０３でＹｅｓ）、コンプレッサ駆動用プーリ５１の電磁クラッチをＯＮにする（図１９（Ｄ）；Ｓ５０６）。これにより、コンプレッサ５４が駆動される状態となり、コンプレッサ５４の回転速度が上昇する（図１９（Ｆ））。

時刻ｔ３で、目標圧縮比と実圧縮比との偏差が第２所定量（ε₂）まで下がると（図１９（Ｂ）；Ｓ５０７でＹｅｓ）、吸気コレクタ内の実圧力と目標圧力との圧力差に応じて（図１９（Ｃ）；Ｓ５０８）、油圧モータ５３によるコンプレッサ５４の駆動補助を開始する（図１９（Ｅ）；Ｓ５０９）。偏差が第２所定量（ε₂）以下になってから補助を開始するのは、前述した理由と同様で、目標圧縮比と実圧縮比との偏差が大きいときにコンプレッサ５４の駆動補助を開始すると、ノッキング等が生じる可能性があるためである。なお、油圧モータ５３によるコンプレッサ５４の駆動補助によって、加速中の吸気コレクタ内の圧力上昇を早めるとともに（図１９（Ｃ））、コンプレッサ５４の駆動損失による加速感の悪化を抑制することができる。

時刻ｔ４で、吸気コレクタ内の圧力が目標圧力に達すると、油圧モータ５３によるコンプレッサ５４の駆動補助を停止する（図１９（Ｂ）（Ｅ）；Ｓ５０８でＮｏ、Ｓ５１０）。

なお、アクセル踏込み量に応じて、吸排気弁のバルブタイミングが変更されるが、その制御内容は前述した第１実施形態の加速制御時と同じなのでここでは説明を省略する。

以上説明した本実施形態によれば、エンジンとして圧縮比可変エンジン１００を適用した場合において、目標圧縮比と実圧縮比の偏差に応じてコンプレッサ５４の作動を制限することとした。そのため、圧縮比可変機構の応答遅れや、定常的に実圧縮が目標値とずれているときでも過給圧を調整してノッキングを回避することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、第１実施形態では、容積式の過給機を適用したが、遠心式の過給機であってもよい。この場合は、容積式の過給機を適用した場合と比べて吸気装置の小型化が図れるとともに、高回転時の過給機の断熱効率が優れるため高出力化が図れる。

また、吸入空気量をリフト・作動角可変機構２１０によって調整したが、スロットル弁１４で調整してもよいし、その両方で調整してもよい。

また、第３実施形態において、アキュムレータ４３に蓄えた油圧エネルギを冷却水冷却ファンの駆動に使用してもよい。冷却水冷却ファンは、冷却水温度が高くなる渋滞時などの車両低速走行時に使用される。一方、過給機が使用されるのは加速要求時であり、冷却水冷却ファンが使用される運転シーンとは異なる。そのため、油圧ポンプを共用化しても油圧エネルギの使い分けが可能となる。

本発明の第１実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態によるエンジンに適用される吸気弁可変動弁機構の斜視図である。 吸気弁可変動弁機構の作用について説明する図である。 第１実施形態による車両減速時のエネルギ回生制御を示すフローチャートである。 第１実施形態による回生エネルギ利用制御を示すフローチャートである。 車両減速時のエネルギ回生制御の動作を示すタイムチャートである。 急加速時の回生エネルギ利用制御の動作を示すタイムチャートである。 第２実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。 第２実施形態による車両減速時のエネルギ回生制御を示すフローチャートである。 第３実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。 通常加速時の過給装置の動作及び遊星歯車の速度線図を示す図である。 急加速時の過給装置の動作及び遊星歯車の速度線図を示した図である。 急加速時かつコンプレッサ過回転時の過給装置の動作及び遊星歯車の速度線図を示した図である。 第４実施形態によるエンジンの吸気装置の概略構成図である。 バッテリの蓄電量と吸気弁のリフト・作動角とに応じて発電するかしないかを示した図である。 圧縮比可変エンジンを示す図である。 圧縮比可変エンジンによる圧縮比変更方法を説明する図である。 第５実施形態による急加速時の回生エネルギ利用制御を示すフローチャートである。 第５実施形態による急加速時の回生エネルギ利用制御の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ スーパーチャージャ（機械式圧縮機）
１３ アキュムレータ（蓄圧装置）
４２ 油圧ポンプ
４３ アキュムレータ（蓄圧装置）
５２ 遊星歯車（遊星歯車機構）
５３ 油圧モータ
５４ コンプレッサ（過給機）
５５ サンギヤ
５６ リングギヤ
５７ ピニオンギヤ
５８ ピニオンギヤキャリア
５８ ピニオンギヤキャリア回転軸
６１ 電動モータ
６３ バッテリ（蓄電装置）
２１０ リフト・作動角可変機構（吸入空気量可変機構）
２４０ 位相可変機構（開閉時期可変機構）
Ｓ１３ 減速状態検出手段
Ｓ１４ 減速状態検出手段
Ｓ１７ エネルギ回収手段
Ｓ１８ 触媒温度低下抑制手段
Ｓ１８ 第１のポンプ損失低減手段
Ｓ１８ 第２のポンプ損失低減手段
Ｓ３３ 加速状態検出手段
Ｓ３４ 充填効率増大手段

Claims (11)

1. 吸入空気量を可変とする吸入空気量可変機構と、
   吸気弁の開閉時期を可変とする吸気弁開閉時期可変機構と、
   を備えたエンジンの加減速制御装置であって、
   前記エンジンの運転中に、車両が減速状態か否かを検出する減速状態検出手段と、
   前記車両が減速状態のときに、前記吸入空気量可変機構によって前記エンジンの吸入空気量を減少させて触媒温度の低下を抑制する触媒温度低下抑制手段と、
   前記車両が減速状態のときに、前記吸気弁開閉時期可変機構によって前記吸気弁の閉時期を下死点から離して早閉じとすることで、前記エンジンのポンプ損失を減少させる第１のポンプ損失減少手段と、
   前記車両が減速状態のときに、減少させたポンプ損失分の前記エンジンの運動エネルギを、回生エネルギとして回収するエネルギ回収手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの加減速制御装置。
2. 排気弁の開閉時期を可変とする排気弁開閉時期可変機構を備え、
   前記吸気弁の閉時期を早閉じとしたことに併せて、前記排気弁開閉時期可変機構により前記排気弁の開時期を下死点から離して早開きとすることで前記エンジンのポンプ損失を減少させる第２のポンプ損失減少手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの加減速制御装置。
3. 前記エンジンの運転中に、前記車両が減速後の加速状態か否かを検出する加速状態検出手段と、
   前記車両が加速状態のときに、前記エネルギ回収手段によって回収した回生エネルギを、吸気の充填量増大に用いて充填効率を増大させる充填効率増大手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの加減速制御装置。
4. 前記エネルギ回収手段は、
   前記エンジンによって駆動され、吸気を圧縮する機械式過給機と、
   前記機械式過給機によって圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧装置と、を含み、
   前記機械式過給機によって圧縮された圧縮空気を前記蓄圧装置に蓄えることで、減少させたポンプ損失分の運動エネルギを回収する
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載のエンジンの加減速制御装置。
5. 前記エネルギ回収手段は、
   前記エンジンによって駆動され、作動油を吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油を蓄える蓄圧装置と、を含み、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記蓄圧装置に蓄えることで、減少させたポンプ損失分の運動エネルギを回収する
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載のエンジンの加減速制御装置。
6. 前記エネルギ回収手段は、
   前記駆動軸の運動エネルギを電気エネルギに変換する電動モータと、
   前記電動モータによって変換された電気エネルギを蓄電する蓄電装置と、を含み、
   前記電動モータによって変換された電気エネルギを蓄電することで、減少させたポンプ損失分の運動エネルギを回収する
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載のエンジンの加減速制御装置。
7. 前記エネルギ回収手段は、
   前記エンジンによって駆動され、吸気を圧縮する機械式過給機と、
   前記機械式過給機によって圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧装置と、を含み
   前記機械式過給機によって圧縮された圧縮空気を前記蓄圧装置に蓄えることで、減少させたポンプ損失分の運動エネルギを回収し、
   前記充填効率増大手段は、前記蓄圧装置に蓄えた圧縮空気で、前記エンジンのシリンダ又はコレクタ内の吸気圧力を高めて充填効率を増大させる
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの加減速制御装置。
8. 前記エネルギ回収手段は、
   前記エンジンによって駆動され、作動油を吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油を蓄える蓄圧装置と、を含み、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記蓄圧装置に蓄えることで、減少させたポンプ損失分の運動エネルギを回収し、
   前記充填効率増大手段は、
   前記エンジンの駆動軸に対して所定のプーリ比で増速されて回転するリングギヤと、前記リングギヤの内周に噛み合う複数のピニオンギヤを介して、所定のギヤ比で増速されて回転するサンギヤと、から構成される遊星歯車機構と、
   前記サンギヤの回転軸に連結され、前記エンジンに圧縮空気を供給する過給機と、
   前記複数のピニオンギヤをまとめるピニオンギヤキャリアの回転軸に連結され、前記蓄圧装置に蓄えられた作動油によって駆動されるモータと、を含み、
   前記蓄圧装置に蓄えた作動油で前記モータを駆動して前記ピニオンギヤキャリアを回転させて、前記サンギヤの回転速度を上昇させることで、前記エンジンのシリンダ又はコレクタ内の吸気圧力を高めて充填効率を増大させる
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの加減速制御装置。
9. 前記エネルギ回収手段は、
   前記複数のピニオンギヤをまとめるピニオンギヤキャリアの回転軸に連結され、前記駆動軸の運動エネルギを電気エネルギに変換するモータと、
   前記モータによって変換された電気エネルギを蓄電する蓄電装置と、を含み、
   前記モータによって変換された電気エネルギを蓄電することで減少させたポンプ損失分の運動エネルギを回収し、
   前記充填効率増大手段は、
   前記モータと、
   前記エンジンの駆動軸に対して所定のプーリ比で増速されて回転するリングギヤと、前記リングギヤの内周に噛み合う複数のピニオンギヤを介して、所定のギヤ比で増速されて回転するサンギヤと、から構成される遊星歯車機構と、
   前記サンギヤの回転軸に連結され、前記エンジンに圧縮空気を供給する過給機と、を含み、
   前記蓄電装置に蓄えた電気エネルギで前記モータを駆動し、前記ピニオンギヤキャリアを回転させて、前記サンギヤの回転速度を上昇させることで、前記エンジンのシリンダ又はコレクタ内の吸気圧力を高めて充填効率を増大させる
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの加減速制御装置。
10. 前記充填効率増大手段は、前記過給機の回転速度が所定回転速度に達したときは、前記モータによって、前記サンギヤの回転速度を減少させる方向に前記ピニオンギヤキャリアを回転させる過給機過回転防止手段を含む
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のエンジンの加減速制御装置。
11. 前記エンジンの機関圧縮比を可変とする圧縮比可変機構を備え、
    アクセル踏込み量によって定まる目標圧縮比と、実圧縮比との偏差に応じて前記モータの駆動を制限する
    ことを特徴とする請求項７から１０までのいずれか１つに記載のエンジンの加減速制御装置。

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