WO2018070002A1

WO2018070002A1 - 内燃機関の過給装置

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Publication number: WO2018070002A1
Application number: PCT/JP2016/080293
Authority: WO
Inventors: 正裕井尻
Original assignee: 正裕井尻
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19

Abstract

【課題】　空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の過給装置において、制動時に減速により失われる運動エネルギの回収を行うと過給運転に制約が発生する問題点がある。　また、駆動流を発生する圧縮機は、内燃機関で駆動できる設置で、潤滑、冷却等が必要であり内燃機関の周辺に前記要件を満足して圧縮機を設置するのは困難である。【解決手段】　流量制御手段を備えた前記駆動流の貯蔵手段を設け、内燃機関の運転状況に対応した蓄圧及び放出を行い、駆動流を供給する通路に減圧弁を設けることにより前記貯蔵手段の圧力を高くしてエネルギ回収量を増大し、更に前記圧縮機を往復圧縮機とし、前記往復圧縮機の空気圧回路を制御するトルクアシスト手段を設けることにより、前記往復圧縮機をアクチュエータとして制動アシストによるエンジンブレーキ力の増大あるいは発進時等の駆動アシストによる出力の増大を行う。

Description

内燃機関の過給装置

本願発明は、空気流量増幅器を用いた内燃機関の過給装置に関するものである。

内燃機関の出力増大等のために、吸気の圧力を大気圧以上にする内燃機関の過給手段として、吸気を直接加圧する機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、空気流量増幅器を用いて駆動流で吸気を加速して流量増幅する過給手段（特許文献１および２）が従来技術としてある。　この空気流量増幅器には、流量増幅比が大きい順に、トランスベクタ（登録商標）、フロートランスベクタ（市販品の商品名）、エジェクタ等があり、駆動流による流量増幅気流の推力は概ね流量増幅比に反比例する。　前記過給手段である空気流量増幅器は回転部がないので、機械式過給機やターボ式過給機より簡素な構造であり、安価で信頼性が高く、高速運転時に吸気流による慣性は発生するが前記回転部による慣性の問題が発生しないのでウエストゲートバルブを設ける必要がなく、駆動流の制御により応答性の高い過給制御ができる。　駆動流での吸気流加速による過給手段であるので過給装置が小型であり、更に通路抵抗が小さいので、過給装置の故障時を含む過給停止時に自然吸気内燃機関として運転できるので過給装置のバイパス通路を設ける必要が無い等の利点があるが、過給運転には動力源である駆動流が必要である。　

前記空気流量増幅器の駆動流は、内燃機関により駆動される圧縮機による圧縮空気を利用する圧縮機方式（特許文献１及び２）と、内燃機関の排気ガスを利用するＥＧＲ方式（特許文献２）がある。　前記駆動流の圧縮機方式は、内燃機関により駆動される圧縮機が必要であり、この圧縮機に必要な容量（吐出量）は、過給状態の吸気の流量を空気流量増幅器の流量増幅比で除した容量であるので、吸気を直接加圧する前記機械式過給機より容量が小さく小型化となるが、圧縮機を駆動する動力損失が発生する問題点がある。　前記圧縮機は、高圧縮比が得られる容積圧縮機が駆動流には適しており、構造が簡素な往復圧縮機は安価であるが、圧縮空気の間欠吐出による脈動を平滑して安定した圧力で圧縮空気を供給するために、圧縮機の下流に圧縮空気の貯蔵手段である蓄圧器（以下、空気タンクという）を設ける場合がある。　前記圧縮機を起動して前記空気タンクの内圧が徐々に上昇して運転圧力の上限圧になると前記圧縮機は停止し、空気タンクの圧縮空気の流出により内圧が運転圧力の下限圧になると前記圧縮機を再度運転することにより、運転圧力は前記上限圧と下限圧の間に管理されるので駆動流は運転圧力の上限圧での過給を任意に行うことができない。　空気タンクのドレン排出等にて空気タンクの内圧が大気圧状態から運転する場合は、起動後に前記空気タンクの内圧が運転圧力の下限圧に達するまで過給運転ができない問題点がある。　内燃機関の過給装置において、前記圧縮機は信頼性向上のための潤滑、吸気充填率の向上のための冷却等の対応が重要である。　駆動流のＥＧＲ方式は、前記空気流量増幅器により過給を行うと同時に、駆動流である排気再循環ガスが吸気に混合してＥＧＲを行うことができるので、排気の圧力エネルギを回収する駆動流方式であるが、ＥＧＲガスの過熱高温時には駆動流として性状不適となり、低負荷時にはＥＧＲガス圧力が不足となる等の、内燃機関の運転状況により過給運転ができない場合が発生する問題点がある。　

内燃機関とは異なるが、加圧貯蔵した空気を空気エンジンの動力とする圧縮空気推進の圧縮空気車があり、圧縮空気を貯蔵するタンクは３００ＢＡrの圧縮空気を貯蔵できる。　自動車等の内燃機関において、制動時の運動エネルギを圧力エネルギに変換してエネルギ回収を行う油圧ポンプを設けた従来技術（特許文献３）があり、油圧ではなく空気圧の圧縮機を設け、蓄圧したエアータンクからの圧縮空気でターボ過給機のタービン回転を付勢する従来技術（特許文献４）がある。　これらの従来技術の圧縮機（再生時はポンプ）は、エネルギ回収あるいは動力として再生するのために設けるので制動（減速）中のエネルギ回収時及び加速時等のエネルギ再生時にのみ稼働するので、長時間の定速運転等の稼働率が低い運転状況ではシステムの稼働率が低いので費用対効果が小さくなる問題点がある。　また、圧縮機は潤滑等のメンテナンスが必要となる問題点がある。　自動車等の内燃機関において、制動時等に運動エネルギを電気エネルギに変換する内燃機関と電動機を動力とするＨＥＶ及びＰＨＶのように、運動エネルギを電気エネルギに変換する方式は、２次電池が構成上必要であり、重量、コスト、性能劣化の問題点がある。　本願発明は、駆動流で吸気を過給する空気流量増幅器を過給手段とし、内燃機関により駆動する圧縮機で発生する圧縮空気を前記駆動流とする過給装置において、流量制御手段を介して駆動流通路に連通する貯蔵手段から成る蓄圧制御手段を設けることにより、駆動流である圧縮空気を媒体としてエネルギ回生機能を内燃機関の過給装置に付加するものである。　更に、空気圧回路の制御改良にて駆動流より高い圧力でエネルギ回生することにより、高いエネルギ密度でのエネルギ回生を実現する。　また、回生エネルギにて、加速時に出力を増大する駆動アシスト、制動時に制動トルクを増大する制動アシストを行うことにより、内燃機関の動力性能を向上する。

実開平０３－０４７４３１号公報特願２０１５－０００１４４号特開昭６２－０３１５２２号公報実開昭６３－０８２６３１号公報

駆動流で吸気を加速する空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の過給装置において、駆動流を発生する圧縮機を内燃機関により駆動することにより内燃機関の動力損失が発生する問題点がある。　自動車等の運転状況が変化する内燃機関において、制動時に減速により失われる運動エネルギの回収を空気タンクを設けて行う場合、過給運転に下記制約が発生する問題点がある。　前記圧縮機の脈動の緩和（減衰）、前記制動時の運動エネルギの回収のために圧縮機の下流に空気タンクを設けると、前述のように駆動流圧力が運転圧力の上限圧と下限圧の間に管理されるので運転圧力の上限圧での過給を適時任意に行うことができない。　始動時に空気タンクの内圧が運転圧力の下限圧より低い場合は、起動後に前記空気タンクの内圧が運転圧力の下限圧に達するまで過給運転ができない問題点がある。　前記圧縮機を、内燃機関で駆動できる設置方法で、信頼性向上のための潤滑、吸気充填率の向上のための冷却等が重要となるが、内燃機関の近傍に前記要件を満たして圧縮機を設置するのは設計上困難である。

本願発明の請求項１は、駆動流で吸気を加速する空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の圧縮機方式の過給装置において、流量制御手段を介して駆動流通路に連通する貯蔵手段から成る蓄圧制御手段を設け、制動時に慣性力により圧縮機を駆動し、エンジンブレーキトルクの増大と、減速時に吸収する運動エネルギを圧縮空気として圧力エネルギに変換して前記蓄圧制御手段に貯蔵し、過給運転時に圧縮機を運転することなく前記蓄圧制御手段に貯蔵された圧縮空気を駆動流として適時放出することによりエネルギ回生を行うことを最も主要な特徴とする。　

本願発明の請求項２は、駆動流制御手段に減圧手段を設け、前記過給手段に供給する駆動流圧力より前記蓄圧制御手段に蓄圧する駆動流の圧力を高くして、エネルギ回生のエネルギ量を増大できる内燃機関の過給装置である。　

本願発明の請求項３は、駆動流で吸気を加速する空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の圧縮機方式の過給装置において、圧縮空気供給手段の圧縮機を往復圧縮機、前記内燃機関を往復動機関とし、前記往復圧縮機のシリンダを前記往復動機関のシリンダヘッドに結合あるいは一体化し、前記往復圧縮機の連結棒を前記往復動機関のクランク軸のクランクピンあるいは前記往復動機関の任意の気筒の連結棒に回動自在に設けた圧縮空気供給手段を備えたことを最も主要な特徴とする。　

本願発明の請求項４は、前記請求項３の内燃機関の過給装置において、前記往復圧縮機のピストンの位相検出手段と、前記往復圧縮機に連通する通路を吸気通路または前記駆動流通路に連通させる通路制御手段と、前記蓄圧制御手段と、を備えたトルクアシスト手段を設けることにより、蓄圧を行いながら制動時の制動アシストを行う、あるいは始動加速時に蓄圧を放出して駆動アシストができる内燃機関の過給装置である。

前記過給手段である空気流量増幅器は、前記機械式過給機やターボ式過給機とは異なり、簡素な構造で小型であるので安価で信頼性が高く、通路抵抗が小さいので過給不要時等の過給装置の停止時に自然吸気内燃機関として運転できるので、過給手段のバイパス通路を設ける必要がない等の利点があるが、過給運転には動力源である駆動流が必要であり、駆動流の前記圧縮機方式は、内燃機関により駆動する圧縮機が必要であり、その駆動力により内燃機関の動力損失が発生する問題点がある。本願発明の請求項１は、駆動流で吸気を加速する空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の圧縮機方式の過給装置において、流量制御手段を介して駆動流通路に連通する貯蔵手段から成る蓄圧制御手段を設けることにより、内燃機関により駆動される前記駆動流を発生する圧縮機を、制動時等にエネルギ回生のポンプとして使用する。内燃機関の制動時には過給が不要であるので、制動時にエネルギ回生の蓄圧用ポンプとして前記圧縮機を稼働し、前記蓄圧制御手段にて駆動流を貯蔵手段に蓄圧してエネルギ回収することにより、圧縮機を駆動する回転力によるエンジンブレーキトルクの増大効果が発生する。　過給運転時に前記蓄圧駆動流の放出にて内燃機関による圧縮機の駆動エネルギが減少するので、内燃機関の動力損失を削減することにより内燃機関の燃費を向上する効果がある。　貯蔵手段の内圧が運転圧力の下限圧に達していない場合でも、蓄圧制御手段の制御弁にて貯蔵手段と駆動流通路の駆動流流量を制御することにより、貯蔵手段への駆動流流入による駆動流圧力の低下を停止あるいは制御して過給運転ができる。貯蔵手段の内圧が運転圧力の上限圧に達していない場合でも、蓄圧制御手段の制御弁にて貯蔵手段と駆動流通路の流量を制御することにより、運転圧力の上限圧での過給運転ができる。　内燃機関の制動時には過給が不要であるので、圧縮機をエネルギ回生の蓄圧用ポンプとして稼働することにより、過給制御が高い応答性で任意にできる空気流量増幅器による過給性能を低下することなく、貯蔵手段と流量制御手段等から成る簡素な構造の前記蓄圧制御手段を設けることによりエネルギ回生ができる内燃機関の過給装置にできる。　

本願発明の請求項２の内燃機関の過給装置は、駆動流制御手段に減圧手段を設け、前記過給手段に供給する駆動流圧力より前記蓄圧制御手段の駆動流圧力を高くして、空気流量増幅器の許容圧力を超える高い圧力でエネルギ回生することにより、回生エネルギ量を大きくできる、あるいは同じ回生エネルギ量の場合は貯蔵手段である空気タンクを小型化できる効果がある。　回生エネルギ量を大きくした場合は、運転圧力の上限圧と下限圧による圧縮機の運転と停止（またはアンロード）の間隔が長くなるので圧縮機の運転回数が減少する効果がある。　

本願発明の請求項３は、駆動流で吸気を加速する空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の圧縮機方式の過給装置において、圧縮空気供給手段の圧縮機を往復圧縮機、前記内燃機関を往復動機関とし、前記往復圧縮機のシリンダを往復動機関のシリンダヘッドに結合あるいは一体化し、前記往復圧縮機の連結棒を前記往復動機関のクランク軸のクランクピンあるいは往復動機関の任意の気筒の連結棒に回動自在に設け、前記圧縮空気供給手段を備えた内燃機関の過給装置とすることにより、往復圧縮機のシリンダを内燃機関
のシリンダヘッドに結合あるいは一体化することにより、跳ねかけ潤滑および水冷冷却が共用でき、簡素な構造で信頼性の高い前記往復圧縮機となり、前記往復圧縮機を省スペース設置できる効果がある。　往復圧縮機のクランクピンの偏心量や、往復圧縮機のシリンダ径を任意に設定することができるので、往復圧縮機の容量（吐出量）を空気流量増幅器の流量増幅比等による必要な容量に設定することができる。　

本願発明の請求項４の内燃機関の過給装置は、前記請求項３の内燃機関の過給装置において、前記内燃機関のトルクを増大するトルクアシスト手段を設けることにより、蓄圧を行いながら制動時の制動アシストを行う、あるいは始動加速時等に蓄圧を放出して駆動アシストを行うことができるので、エネルギ再生（制動アシスト、駆動アシスト）によりエネルギ回生の再生範囲が拡大し、前記往復圧縮機をアクチュエータとするので新たなアクチュエータを設けることなく、内燃機関の動力性能を向上できる効果がある。　前記往復圧縮機を通路制御手段によりアンロード運転することにより前記往復圧縮機のクラッチを省略でき、前記往復圧縮機を駆動アシストの空気圧アクチュエータとすることにより、エネルギ回収された圧力エネルギを回転の運動エネルギに転換して再生するので内燃機関の燃費を向上する効果があり、前記蓄圧駆動流の放出にて内燃機関の加速時には過給と同時に前記圧縮機を空気圧アクチュエータとしてエネルギ再生を行うので加速時の内燃機関の出力を増大する効果がある。　制動時に前記逆位相（逆回転）の空気圧アクチュエータとすることにより、前記往復圧縮機の運転駆動トルク時以上の制動トルクを発生することができるので制動トルクが増大する効果がある。　前記制動トルクが増大する効果は、過給による出力増大によりダウンサイジングした内燃機関にて往々にして発生する、エンジンブレーキのトルク不足問題に有効に対応できる効果がある。　駆動流で吸気を加速する空気流量増幅器を過給手段とする内燃機関の圧縮機方式の過給装置において、往復圧縮機のシリンダを往復動機関のシリンダヘッドに一体化（請求項３）した過給装置に、更に前記往復圧縮機のピストンの位相検出手段（既存クランク角センサが流用可能）と、前記往復圧縮機に連通する通路を吸気通路または前記駆動流通路に連通させる通路制御手段と、前記蓄圧制御手段（請求項１）と、から成る簡素な構造の前記トルクアシスト手段を設けることにより、エネルギ回生の再生範囲を拡大し、内燃機関の動力性能を向上できる過給装置を省スペースで安価に製作できる効果がある。

実施例１（請求項１対応）の蓄圧制御手段を設けた内燃機関の過給装置の構成概念の説明図である。実施例２（請求項２対応）の減圧手段を設けた内燃機関の過給装置で、過給段に供給する駆動流の圧力より高い圧力で蓄圧を行う過給装置の構成図である。実施例３（請求項１、３、４対応）の内燃機関の過給装置で、(１)は、トルクアシスト手段を設けた過給装置の構成図で、(２)は、構成図（１）のＸ－Ｘ断面の説明図である。実施例３（図３）の内燃機関の通路制御手段とＸ－Ｘ断面の説明図で、（Ｊ１）は圧縮機運転時、（Ｊ２）は駆動アシスト運転時におけるアシスト位相時、（Ｊ３）は駆動アシスト運転時における排気位相時である。実施例３（図３）の内燃機関１ｊの、燃料カットで圧縮機アンロード運転時の試算によるクランク軸の合成トルクである。実施例３（図３）の内燃機関１ｊの、燃料カットで圧縮機運転時（図７の（Ｔ２））の試算によるクランク軸の合成トルクである。実施例３の往復圧縮機の構成説明図（Ｔ１）と、試算によるＰＶ線図で（Ｔ２）は圧縮貯蔵運転時、（Ｔ３）は制動アシスト運転時ある。実施例３の制動アシスト運転時（図７の（Ｔ３））の試算トルクである。実施例３の駆動アシスト運転時（図７の（Ｔ３）の逆位相運転）の試算トルクである。実施例４（請求項１～４対応）の内燃機関の過給装置の制御システム構成の説明図である。図１０の、内燃機関の過給装置の制御フローチャートである。実施例５（請求項１、３、４対応）の２段流量増幅ができる過給手段を設けた過給装置の、(１)は構成図、（２）は構成図（１）のＰ－Ｐ断面の説明図である。実施例６（請求項３対応）の往復圧縮機の断面図である。実施例７（請求項３対応）の往復圧縮機を一体化したＶ型５気筒内燃機関の、（１）は内燃機関のシリンダブロックの平面図、（２）は前記平面図（１）のＹ－Ｙ断面のシリンダブロック近傍の断面図である。実施例８の過給手段で、図１２の過給手段に１次空気流量増幅器の吸気量を制御する制御弁を設けた過給手段の断面図である。従来技術の過給手段が空気流量増幅器である内燃機関の過給装置の構成図である。

以下、本願発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。

図１は、実施例１（請求項１対応）の蓄圧制御手段を設けた内燃機関の過給装置の構成概念の説明図である。　図１は、内燃機関１の燃焼室に吸気を供給する吸気通路途中である吸気流入通路２２と吸気流出通路２３の間に、吸気を加圧して燃焼室に送り込む過給手段５を備えた内燃機関１の過給装置２であって、前記過給手段５は、空気流量増幅器６と、前記空気流量増幅器６に内燃機関１により駆動される圧縮空気供給手段４５の圧縮機４６で発生する圧縮空気を前記空気流量増幅器６に供給する駆動流通路４１と、を備え、前記過給装置２は、前記圧縮空気供給手段４５と、前記過給手段５と、前記吸気通路の前記過給手段と燃焼室との間である吸気流出通路２３に設けた過給センサ４４と、前記駆動流通路４１の前記過給手段５と前記圧縮空気供給手段４５の間に設けた駆動流流量を制御する駆動流制御手段４２と、更に前記駆動流通路４１の前記圧縮空気供給手段４５と前記駆動流制御手段４２の間に設けた蓄圧制御手段７と、を備え、前記蓄圧制御手段７は、前記駆動流を蓄圧する貯蔵手段である空気タンク７１と、前記駆動流通路４１と前記貯蔵手段である空気タンク７１に連通する蓄圧通路７４と、前記蓄圧通路７４に設けた流量制御手段である制御弁７２と、を備え、内燃機関の運転状況に対応した蓄圧制御を行う前記蓄圧制御手段７を設けたことを特徴とする内燃機関１の過給装置２である。　前記駆動流通路４１には、従来の内燃機関と同様に、駆動流圧力を測定する駆動流センサ４２３が設けられ、内燃機関１の排気通路３１には、上流より、酸素濃度や排気の温度、圧力等を測定する排気センサ３４、排気浄化装置３２、および消音器３３が設けられている。　圧縮機４６の吐出量は、内燃機関１の過給時の吸気量を、過給手段５の流量増幅比で除した容量であるので、過給手段５等に対応して設定する。　前記過給手段５の前記空気流量増幅器６の仕様により空気流量増幅比や過給圧が異なるので、内燃機関１の過給仕様に適合するように選択する。　前記内燃機関１は、火花点火式内燃機関でも圧縮着火内燃機関でもよく、図１は往復動機関であるがロータリエンジン（図示せず）であってもよい。　

図１の前記過給装置２の作用は、運転状況により過給が必要な場合は、図示しない電子制御装置（以下、ＥＣＵという）の出力により前記圧縮機４６のクラッチ４６５をＯＮし、前記圧縮機４６で発生する駆動流（圧縮空気）を駆動流通路４１に設けた制御弁４２２で流量制御して過給手段５の空気流量増幅器６に供給し、吸気流入通路２２から供給される吸気を前記駆動流で加速して吸気流入通路２３に流出することにより過給を行う。　過給運転時の前記制御弁４２２による流量制御は、前記過給センサ４４からの過給圧力情報を基にＥＣＵの出力にてフィードバック制御することにより過給制御を行う。　内燃機関１の運転中に駆動流センサ４２３が運転圧力の上限圧になると、前記ＥＣＵの出力によりクラッチ４６５をＯＦＦし、圧縮機の運転を停止する。　圧縮貯蔵運転は、過給が不要である制動時に制御弁４２２を閉弁し、本願発明の蓄圧制御手段７の制御弁７２を開弁し、クラッチ４６５をＯＮして圧縮機４６を運転することにより、発生する圧縮空気を空気タンク７１に蓄圧し、駆動流センサ４２３が運転圧力の上限圧に達したことを検知すると前記制御弁７２を閉弁してクラッチ４６５をＯＦＦして圧縮貯蔵運転を停止する。　蓄圧放出運転は、制御弁７２を開弁して蓄圧放出を開始し、前記制御弁７２による流量制御は、前記駆動流センサ４２３による駆動流圧力の測定情報を基にＥＣＵの出力にてフィードバック制御することにより駆動流圧力制御を行い、前記蓄圧駆動流の放出により運転圧力の下限圧になると、クラッチ４６５をＯＮして圧縮機４６を運転する。　以上のように、制動時の蓄圧と蓄圧駆動流の放出を繰り返すことにより、圧縮機４６の運転による内燃機関１の動力損失を減少することにより、内燃機関１の燃費の向上ができる。　制動時に圧縮機４６を駆動することにより、後述する蓄圧駆動流による制動アシスト（請求項３）には及ばないが、制動力の増大に寄与する副次的効果がある。　過給運転中は、過給運転時に発生する過剰駆動流（圧縮空気）を駆動流センサ４２３が蓄圧設定値に達することで検知し、蓄圧制御手段７の制御弁７２を開弁して圧縮貯蔵運転にて蓄圧を開始することにより下降した駆動流圧力が再び上昇し駆動流センサ４２３が運転圧力の上限圧に達することで蓄圧の完了を検知し、クラッチ４６５をＯＦＦして圧縮機４６を停止して蓄圧放出運転を行い、前記蓄圧駆動流の放出により運転圧力の下限圧になると、クラッチ４６５をＯＮして圧縮機４６を運転することにより、過給運転時の蓄圧貯蔵運転と蓄圧放出運転を繰り返すことにより、圧縮機４６の運転による内燃機関１の動力損失を減少する。　前記過給運転中に、駆動流制御手段４２の制御弁４２２にて過給センサ４４の過給圧力が不足する場合は、クラッチ４６５をＯＮして圧縮機４６を運転し、蓄圧制御手段７の制御弁７２を閉弁側に制御して駆動流圧力を運転圧力の上限圧にすることにより、過給能力の向上を行う。　排気センサ３４等による過給運転の抑制制御等は従来技術と同じであるので説明を省略する。

図２は、実施例２（請求項２対応）の減圧手段を設けた内燃機関の過給装置で、過給段に供給する駆動流の圧力より高い圧力で蓄圧を行う過給装置の構成図である。　図２は、駆動流制御手段４２ｒに減圧手段である減圧弁４２９を設け、過給手段５ｒに供給する駆動流圧力より蓄圧制御手段７ｒの駆動流圧力であるリリーフ弁４２７の設定圧を高くしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関１ｒの過給装置２ｒである。　駆動流通路４１ｒには、冷却器４６６と吐出圧センサ７６、吸気流出通路２３には、インタークーラ２５、蓄圧通路７４ｒには、蓄圧センサ７３を設け、圧縮機４６ｒの停止時に駆動流が逆流する場合は、駆動流通路４１ｒの圧縮機４６ｒと蓄圧制御手段７ｒの間に逆止弁４６９を設ける。　内燃機関１ｒは、コモンレール方式の燃料噴射装置（図示せず）のインジェクタ９２を備えた圧縮着火内燃機関であるが、火花点火式内燃機関でもよく、図２は往復動機関であるがロータリエンジン（図示せず）であってもよい。　

図２の前記過給装置２ｒの作用は、前記過給装置２と過給運転、圧縮貯蔵運転、及び蓄圧放出運転の方法は同じであり、異なる点は、駆動流通路４１ｒに設けた運転圧力の上限圧に駆動流圧力を減圧する減圧弁４２９と、前記減圧弁４２９より上流の蓄圧制御手段７ｆの空気圧回路を、吐出圧センサ７６の検知圧力が蓄圧圧力の上限になると圧縮機４６ｒのクラッチ４６５ｒをＥＣＵの出力によりＯＦＦし、蓄圧圧力を前記運転圧力の上限圧より高い圧力にすることにより、空気流量増幅器の許容圧力を超える高い圧力での蓄圧することにより回生エネルギが増大する、あるいは前記回生エネルギを増大しない場合は貯蔵手段である空気タンク７
１ｒの小型化ができる。　前記駆動流通路４１ｒに設けた冷却器４６６は、圧縮機４６ｒで発生する断熱圧縮による温度上昇した圧縮空気の冷却を行うことにより、空気タンク７１ｒの充填率の向上と、過給手段５ｒに供給する駆動流温度を下げることにより、過給吸気の温度上昇を抑制する。　従来技術と同様に、前記吸気流出通路２３に設けたインタークーラ２５の作用は従来と同様で、過給時の断熱圧縮により昇温した吸気を冷却して吸気密度を大きくすることにより燃焼室の吸気充填効率を向上し、内燃機関１ｒの出力を増大する。　前記駆動流通路４１ｒに設けた吐出圧センサ７６と蓄圧通路７４ｒに設けた蓄圧センサ７３により蓄圧状況を把握し、小さな運転状況の変化に対しても蓄圧と蓄圧放出を的確に行うことができる。　前記駆動流通路４１ｒの圧縮機４６ｒとリリーフ弁４２７の間に設けた逆止弁４６９は、圧縮機４６ｒの運転停止時の蓄圧逆流を防止し、圧縮機起動時の衝撃を減少する。　前記リリーフ弁４２７は、吐出圧センサ７６の出力情報を基にクラッチ４６５ｒをＯＦＦする制御に不具合が発生した場合に作動する安全装置である。

図３は、実施例３（請求項１、３、４対応）の内燃機関の過給装置で、(１)は、トルクアシスト手段を設けた過給装置の構成図で、(２)は、構成図（１）のＸ－Ｘ断面の説明図である。　図３は、内燃機関１ｊの燃焼室に吸気を供給する吸気通路途中である吸気流入通路２２ｊと吸気流出通路２３ｊの間に、吸気を加圧して燃焼室に送り込む過給手段５ｊを備えた内燃機関１ｊの過給装置２ｊであって、前記過給手段５ｊは、空気流量増幅器６ｊと、前記空気流量増幅器６ｊに内燃機関１ｊにより駆動される圧縮空気供給手段４５ｊの圧縮機で発生する圧縮空気を前記空気流量増幅器６ｊに供給する駆動流通路４１ｊと、を備え、前記過給装置２ｊは、前記圧縮空気供給手段４５ｊと、前記過給手段５ｊと、前記吸気通路の前記過給手段５ｊと燃焼室との間である吸気流出通路２３ｊに設けた過給センサ４４ｊと、前記駆動流通路４１ｊの前記過給手段５ｊと前記圧縮空気供給手段４５ｊの間に設けた駆動流流量を制御する駆動流制御手段４２ｊと、を備え、前記過給装置２ｊにおいて、前記圧縮空気供給手段４５ｊの圧縮機を往復圧縮機４６１、前記内燃機関１ｊを往復動機関とし、前記往復圧縮機４６１のシリンダを往復動機関のシリンダヘッドに一体化し、前記往復圧縮機４６１の連結棒４６２を前記往復動機関のクランク軸１３のクランクピンに回動自在に設け、前記圧縮空気供給手段４５ｊを設けたことを特徴とする（請求項３対応の）内燃機関１ｊの過給装置２ｊである。　前記請求項３の内燃機関１ｊの過給装置２ｊにおいて、前記内燃機関１ｊのトルクを増大するトルクアシスト手段を設け、前記トルクアシスト手段は、　前記往復圧縮機４６１のピストンの位相検出手段である九ラン各センサ９７と、前記往復圧縮機４６１に連通する通路を吸気通路である吸気副通路２８ｊまたは前記駆動流通路４１ｊに連通させる通路制御手段である制御弁４６４と、前記蓄圧制御手段７ｊと、を備え、前記トルクアシスト手段を設けたことを特徴とする（請求項１に記載の）内燃機関１ｊの過給装置２ｊである。　前記過給手段５ｊの空気流量増幅器６ｊのノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁５７を設け、蓄圧制御手段７ｊは、蓄圧通路７４ｊに設けた空気タンク７１ｊ、蓄圧センサ７３ｊ、および制御弁７２ｊにて構成され、圧縮空気供給手段４５ｊは、前記往復圧縮機４６１、前記制御弁４６４、およびバイパス通路４２８ｊに設けたリリーフ弁４２７ｊにて構成される。　圧縮空気供給手段４５ｊの制御弁４６４は、４ポート３位置方向制御弁の（スプール式）電磁弁である。　内燃機関１ｊは、コモンレール方式の燃料噴射装置（図示せず）のインジェクタ９２を備えた４気筒の圧縮着火内燃機関であるが、火花点火式内燃機関であってもよい。　実施例３の内燃機関１ｊは直列４気筒内燃機関であるが、４気筒以外の気筒数でもよく、直列内燃機関でなくＶ型内燃機関等であっても良い。　

図３の前記過給装置２ｊの作用は、実施例１（図１）の前記過給装置２と過給運転、圧縮貯蔵運転、及び蓄圧放出運転は基本的には同じであるが、圧縮機である往復圧縮機４６１の運転制御は、クラッチ４６５のＯＮ、ＯＦＦではなく、通路制御手段である制御弁４６４にて空気圧回路を切換えることにより往復圧縮機４６１を圧縮運転とアンロード運転用に切換えることが異なる。　更に、内燃機関１ｊのクランク位相を検知するクランク角センサ９７にて、内燃機関１ｊのシリンダと前記往復圧縮機４６１のシリンダとの挟角（θ）は固定で既知であるので、内燃機関１ｊに既設のクランク角センサ９７にて前記往復圧縮機４６１のピストン位相を検知できる。　内燃機関１ｊの運転状況に応じて、前記往復圧縮機４６１のピストン位相に対応して前記制御弁４６４にて空気圧回路を切換えることにより、蓄圧放出運転時に前記往復圧縮機４６１をアクチュエータとして回転力を発生させて、内燃機関１ｊの回転方向に対して同回転の場合は駆動アシスト、逆回転の場合は制動アシストとして作用するが、制御弁４６４の応答性等により対応できる回転数には限界（制約）がある。　制御弁４６４の切換制御の説明は、図４にて行う。　前記圧縮機である往復圧縮機４６１の連結棒４６２を前記往復動機関である内燃機関１ｊのクランク軸１３のクランクピンに回動自在に設けた内燃機関１ｊの過給装置２ｊであるので、シリンダの水冷冷却、クランク軸による跳ねかけ潤滑が共用できるので、安価で信頼性の高い過給装置の圧縮機となる。　前記冷却、潤滑の共用については、図１３および図１４にて詳細説明を行う。　

図４は、実施例３（図３）の内燃機関の通路制御手段とＸ－Ｘ断面の説明図で、（Ｊ１）は圧縮機運転時、（Ｊ２）は駆動アシスト運転時におけるアシスト位相時、（Ｊ３）は駆動アシスト運転時における排気位相時である。図４の（Ｊ１）は、制動時の圧縮貯蔵運転、あるいは蓄圧放出終了時の過給運転時に往復圧縮機４６１を圧縮機として運転する場合で、制御弁４６４にＥＣＵ（図示せず）からの出力信号がなく、弁体を３位置の中央位置に保持し、吸気副通路２８ｊと駆動流通路４１ｊのポートを向かい合う往復圧縮機４６１の各通路のポートに連通し、クランク軸１３の回転により前記吸気副通路２８ｊから供給される吸気を圧縮加圧して駆動流通路４１ｊに送り出す。　図４の（Ｊ２）に示すように、駆動アシスト運転時に前記クランク角センサ９７にて往復圧縮機４６１のピストン位相を検知して、往復圧縮機４６１のピストンが上死点（以下、ＴＤＣという）から下死点（以下、ＢＤＣという）に向かう位相では、ＥＣＵからの出力信号により制御弁４６４のソレノイドＡをＯＮにし、駆動流通路４１ｊから蓄圧された圧縮空気を供給してクランク軸１３の回転を付勢し、クランク軸１３の１／２回転にて駆動アシストを行う。図４の（Ｊ３）に示すように、駆動アシスト運転時に前記クランク角センサ９７にて往復圧縮機４６１のピストン位相を検知して、往復圧縮機４６１のピストンがＢＤＣからＴＤＣに向かうクランク軸１３の１／２回転の位相では、ＥＣＵからの出力信号により制御弁４６４のソレノイドＢをＯＮにし、往復圧縮機４６１をアンロード運転として前記供給された圧縮空気を吸気副通路２８ｊに排出して残圧によるポンピングロスを防止する。上記（Ｊ２）と（Ｊ３）を繰り返すことにより、蓄圧放出による内燃機関１ｊの駆動アシスト運転を行い、回転毎に１／２回転で前記駆動アシスト作用による回転力が得られる。上記（Ｊ２）と（Ｊ３）の制御弁４６４の制御のソレノイドＡとソレノイドＢを入れ換えることにより、前記クランク角センサ９７にて検知した往復圧縮機４６１のピストン位相を１８０度シフトして繰り返すことにより、正回転を抑制する制動アシスト運転を行い、前記制動アシストでは、アンロード時に吸引した吸気を、制動アシスト時に駆動流通路４１ｊから供給された蓄圧駆動流と一緒に戻すので、蓄圧運転も同時に行える。　内燃機関１ｊのクランク角センサ９７により上記制御を行うので、新たにセンサを設ける必要が無いので、低コストで信頼性の高いアシスト機能が得られる。　

図５は、実施例３（図３）の内燃機関１ｊの、燃料カットで圧縮機アンロード運転時の試算によるクランク軸の合成トルクである。　図５は、圧縮機である往復圧縮機４６１を、ＥＣＵからの出力信号により制御弁４６４のソレノイドＢをＯＮ（図４の（Ｊ３））したアンロード運転時の説明図で、横軸はクランク軸１３の回転位相である。　図５のＡは、４気筒内燃機関である前記内燃機関１ｊの第１気筒の各作動工程でのＴＤＣとＢＤＣの間のピストン変位Ｂと吸気弁と排気弁の弁変位ｃであり、前記弁が作動しない作動工程の燃料カット時の圧縮工程と燃焼行程で発生する吸気の圧縮仕事と膨張仕事によりクランク軸１３に発生する駆動トルクｄの試算値である。　図から分かるように、燃料カット時であるので前記圧縮仕事と棒量仕事は等価であり、位相及びトルク値の正負が逆転している。　図５のｅは、Ａの前記４気筒内燃機関である前記内燃機関１ｊの第１気筒の発生トルクｄと同じ値のトルクが、４気筒全体ではクランク軸の２回転当たりに等間隔に４回発生し、気筒別の発生トルクｇとなる。　図５のｆはｇの各気筒の圧縮仕事と膨張仕事を行う気筒番号である。　図５のｆに示す各気筒別の発生トルクｇをトルク合成した図が、４気筒内燃機関である前記内燃機関１ｊの燃料カット時で、圧縮機をアンロード運転時の４気筒内燃機関の試算による合成トルク（Ｅ）となる。　図５の（Ｅ）から分かるように、＋の正転トルクと－の逆転トルクは交互に等価に発生するので、燃料カット時の圧縮機である往復圧縮機４６１がアンロード運転時は、回転に対して付勢も抑制もしないことが分かる。　本試算（図５～図９）は圧縮流体のトルク作用の概要説明が目的であるので、各摺動部の摩擦、吸気排気時のポンピングロス等により発生する制動トルクや各ピストン等の往復動エネルギ等は無視しているが、実際には、これらの制動力によりエンジンブレーキ作用が発生している。　

図６は、実施例３（図３）の内燃機関１ｊの、燃料カットで圧縮機運転時（図７の（Ｔ２））の試算によるクランク軸の合成トルクである。　圧縮機である往復圧縮機４６１は、ＥＣＵからの出力信号が無く制御弁４６４の弁体を３位置の中央位置（図４の（Ｊ１））に保持し、吸気副通路２８ｊと駆動流通路４１ｊのポートを対面する往復圧縮機４６１の各通路のポートに連通し、圧縮機として運転する。　図６のｈは、圧縮機である往復圧縮機４６１のピストン変位ｉと吸込み弁４６７と吐出弁４６８の弁変位ｊであり、各弁は逆止弁作用により順方向の差圧により作動し、吸入工程で吸気を吸引し、吐出工程で圧縮することにより圧力が上昇し前記駆動流通路４１ｊの圧力以上になると前記吐出弁が差圧により開弁して圧縮空気が吐出される。　圧縮機駆動トルクｋは、前記吐出工程の吸気の圧縮仕事に必要なクランク軸１３の駆動トルク（Ｆ）の試算値である。　図から分かるように、吸入工程である１／２回転ではトルクが発生せず、吐出工程である残りの１／２回転で圧縮が進行するに従って増大する駆動トルク（Ｆ）が発生し、クランク軸の１回転毎に発生するトルクサイクルとなっている。　図６のｍは、前記図５のｅで求めた４気筒内燃機関である前記内燃機関１ｊの燃料カット時で圧縮機をアンロード運転時の４気筒の合成トルク（Ｅ）である。　図６のｎは、前記４気筒内燃機関の合成トルク（Ｅ）に、圧縮仕事に必要なクランク軸１３の駆動トルク（Ｆ）を図３のＸ－Ｘ断面図の往復式圧縮機４６１と内燃機関１ｊのシリンダとの狭角θによる位相差としてθだけシフトして合成すると、気筒内燃機関である前記内燃機関１ｊの燃料カット時で、圧縮機を運転時の４気筒の試算による合成トルク（Ｅ＋Ｆ）となる。　図６の（Ｅ＋Ｆ）から分かるように、圧縮仕事に必要なクランク軸１３に必要な駆動トルク（Ｆ）により、内燃機関１ｊの合成トルク（Ｅ）より小さいトルク
であるが制動トルクがクランク軸の回転周期で正転トルクと、少し大きい逆転トルクが交互に発生しているので、圧縮機の駆動トルクによる小さな制動アシストが発生することが分かる。　

図７は、実施例３の往復圧縮機の構成説明図（Ｔ１）と、試算によるＰＶ線図で（Ｔ２）は圧縮貯蔵運転時、（Ｔ３）は制動アシスト運転時ある。　図７の（Ｔ１）に示すように、往復圧縮機４６１は、図３の構成図に示すように、制御弁４６４により往復圧縮機４６１の吸込み弁４６７と吐出弁４６８に吸気副通路２８ｊまたは駆動流通路４１ｊを切換え制御する。　クランク角センサ９７にて往復圧縮機４６１のピストン位相を検出し、前記制御弁４６４を制御することにより、（Ｔ２）の圧縮貯蔵運転、更に蓄圧放出を行うことにより駆動アシスト運転（図示せず）、あるいは（Ｔ３）の制動アシスト運転を行うことができ、各運転モードの制御方法は図４の説明と重複するので省略する。　図７の（Ｔ２）に示すように、クランク軸１３の回転により、ＴＤＣからＢＤＣにピスツンが移動して筒内容積が大きくなることにより吸気副通路２８ｊからの大気圧の吸気を吸込み、次にＢＤＣからＴＤＣにピストンが移動して筒内容積が小さくなることにより、前記吸引された吸気を圧縮することにより筒内圧力が上昇し、駆動流通路４１ｊの蓄圧圧力より高くなると、吐出弁４６８を開弁して筒内から圧縮空気（吸気）を吐出する。　この圧縮工程の筒内圧力は筒内容積が小さくなるに従って筒内圧力が増大するポリトロープ変化となるが、連結棒４６２とクランク軸１３によるトルク作用によりクランク軸トルクは図６の（Ｆ）のようにＴＤＣで収束するが、この圧縮仕事（ハッチング部の面積）により逆回転トルクになるので内燃機関１ｊの動力損失が発生する。　

図７の（Ｔ３）に示すように、制動時に蓄圧放出を行い、クランク軸１３の回転によりＴＤＣからＢＤＣにピストンが移動して筒内容積が大きくなることにより、吸気副通路２８ｊから大気圧の吸気をポンプ負圧により吸込み、次に、ＢＤＣにて制御弁４６４の切換え制御により駆動流通路４１ｊから蓄圧圧力により蓄圧駆動流が筒内に流入し筒内圧力が蓄圧駆動流の流入により圧力上昇し、ＢＤＣからＴＤＣにクランク軸１３の回転によりピストンが移動して筒内容積が小さくなるので、前記筒内圧力が上昇することにより吐出弁４６８を開弁して前記流入した蓄圧駆動流が駆動流通路４１ｊに流出して蓄圧制御手段７ｊの空気タンク７１ｊに戻るので、この制動工程では蓄圧圧力により圧縮機運転（図６（Ｆ））より大きい逆回転トルクによる制動アシスト運転ができる。　前記制動アシスト運転では、吸引工程で吸気副通路２８ｊからの大気圧の吸気を吸引し、制動工程の初期に蓄圧駆動流を流入した後、流入した蓄圧駆動流と吸引した吸気を吐出するので、制動アシスト運転では蓄圧駆動流を消費することなく、新たな吸気も蓄圧することによりエネルギ回収量が行える。　（Ｔ３）の仕事量（ハッチング部の面積）は、（Ｔ２）の仕事量より大きいので、大きい制動トルクが働くので、エネルギ回収された蓄圧駆動流を有効に利用して後述する大きな制動トルク（図８（Ｇ））が得られる。　尚、駆動アシスト（図示せず）は、（Ｔ３）の位相が逆転したもので、筒内圧力により正回転トルクを発生するので駆動アシストとなりエネルギ再生するが、筒内流入した蓄圧駆動流を吸気副通路２８ｊの大気側に放出することにより、蓄圧された圧力エネルギを運動エネルギに変換してエネルギ再生が行われて蓄圧駆動流は放出され、再生エネルギ量の制御は蓄圧制御手段７ｊの制御弁７２ｊにより制御することができる。　

図８は、実施例３の制動アシスト運転時（図７の（Ｔ３））の試算トルクである。　実施例３の圧縮機である往復圧縮機４６１の、制動アシスト運転の制御弁４６４の制御方法は、前記図４の（Ｊ２）及び（Ｊ３）の説明と重複し、圧縮機のピストン４６３の挙動と圧力変化は図７の（Ｔ３）の説明と重複するので、説明を省略する。　制動アシストの作用については、Ａ1の圧縮機は、作動工程の制動工程では、Ａ2のピストン４６３の位相による変化がＢＤＣからＴＤＣに筒内容積が縮小する工程では、図７の（Ｔ３）に示すように、流入した駆動流により蓄圧がピストンにかかり、クランク軸１３を回転させることによりＡ4の制動アシストトルク（Ｇ）に示すように、１／２回転毎に発生する。　Ａ5の４気筒内燃機関の合成トルク（Ｅ）と、前記制動アシストトルクが前記内燃機関と圧縮機のシリンダの狭角（θ）により位相がシフトして作用する結果、Ａ6に示すように、蓄圧制動時の試算による合成トルク（Ｅ＋Ｇ）は正回転成分が残るが大きな逆回転トルクによる制動アシストができる。　従って、蓄圧駆動流を増大させながら、前記制動アシストすることにより、過給による出力増大効果によりダウンサイジングした内燃機関において往々にして発生するエンジンブレーキパワー不足の問題を、簡素な構成で改善できる効果がある。　前記制動アシスト等の制御は、蓄圧制御手段７ｊの制御弁７２ｊ及び、内燃機関の変速機（変速比）により制御できる。　

図９は、実施例３の駆動アシスト運転時（図７の（Ｔ３）の逆位相運転）の試算トルクである。　実施例３の圧縮機である往復圧縮機４６１の、駆動アシスト運転の制御弁４６４の制御方法は、前記図４の（Ｊ２）及び（Ｊ３）のソレノイド信号のＡとＢを入れ換えて位相を１８０°逆転し、同様に、圧縮機のピストン４６３の挙動と圧力変化は図７の（Ｔ３）の矢印の逆方向となるので、説明を省略する。　

駆動アシストの作用は、Ｂ1の圧縮機は、作動工程の駆動工程では、Ｂ2のピストン４６３の位相による変化がＢＤＣからＴＤＣに筒内容積が縮小する工程では、図７の（Ｔ３）に示すように、流入した駆動流により蓄圧がピストンにかかり、クランク軸１３を回転させることによりＢ4の駆動アシストトルク（Ｈ）に示すように、１／２回転毎に発生する。　Ｂ5の４気筒内燃機関の合成トルク（Ｅ）と、前記駆動アシストトルクが前記内燃機関と圧縮機のシリンダの狭角θにより位相がシフトして作用する結果、Ｂ6に示すように、蓄圧駆動時の試算による合成トルク（Ｅ＋Ｈ）は逆回転成分が残るが大きな正回転トルクによる駆動アシストができる。　従って、蓄圧駆動流を放出しながら、前記駆動アシストすることにより、内燃機関のトルクが小さい発進加速時等の低速時に簡素な構成で回生エネルギにより内燃機関の出力アシストができる。　前記駆動アシストの制御は、蓄圧制御手段７ｊの制御弁７２ｊ及び、内燃機関の変速機（変速比）により制御できる。

図１０は、実施例４（請求項１～４対応）の内燃機関の過給装置の制御システム構成の説明図である。　内燃機関１ｎの過給装置２ｎの電子制御装置であるＥＣＵ１６は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭとＲＯＭからなる記憶素子、入力ポート、出力ポート、およびＤＣ電源で構成され、本図では前記入出力ポートの接続は、中継機器（コントローラ、アンプ、コンバータ等）は図示省略している。　内燃機関１ｎの過給装置２ｎは、往復圧縮機４６１ｎの空気圧回路を制御する制御弁４６４ｎと、空気タンク７１ｎ、蓄圧センサ７３ｎ、および制御弁７２ｎから成る蓄圧制御手段７ｎと、前記制御弁４６４ｎと蓄圧制御手段７ｎの間の駆動流通路４１ｎと吸気副通路２８ｎとの間に蓄圧上限圧を超えた場合の安全装置であるリリーフ弁４２７ｎと、駆動流通路４１ｎに設けた駆動流圧力に減圧する減圧弁４２９ｎと、減圧された駆動流を制御する制御弁４２２ｎと、前記駆動流で過給を行う過給手段５ｎと、で構成される。　自動車の火花点火式内燃機関である前記内燃機関１ｎからの、点火プラグ１１ｎ、インジェクタ１２ｎ、ノックセンサ９５ｎ、クランク角センサ９７ｎ等の入出力情報と、自動車の制御補助装置であるアクセル開度センサ１７、ブレーキ開度センサ１８、車速センサ１９等の入出力情報と、前記過給装置２ｎからの入出力情報と、が入出力ポートを経由してＥＣＵ１６により制御される。　ＥＣＵ１６は、入力情報により内燃機関１ｎの運転状況を分析、判断、及び予想することにより、前記過給装置２ｎ等を制御する。　

過給装置２ｎの作用は、前記蓄圧制御手段７ｎにより制動時の往復圧縮機４６１ｎによる蓄圧によるエネルギ回収と、蓄圧駆動流の放出時の往復圧縮機４６１ｎのアンロード運転により往復圧縮機４６１ｎの駆動による動力損失を減少し、駆動流通路４１ｎに設けた駆動流圧力に減圧する減圧弁４２９ｎと、前記駆動流圧力より高い圧力に設定したリリーフ弁４２７ｎにより空気タンク７１ｎに大量の蓄圧駆動流を蓄積できるので、エネルギ回収量が大きくなり、エネルギ回生運転領域が増大する。　内燃機関１ｎに連動する往復圧縮機４６１ｎと、前記制御弁４６４ｎと、内燃機関１ｎのクランク角センサ９７ｎとをＥＣＵにて制御することにより、前記空気タンク７１ｎの蓄圧駆動流を放出して、前記制動アシスト運転、駆動アシスト運転を行い、制動時にエネルギ回生を行いながらエンジンブレーキトルクの増大、加速時のエネルギ再生による内燃機関１ｎの一時的な出力の増大ができる。　

図１１は、図１０の、内燃機関の過給装置の制御フローチャートである。　内燃機関１ｎの過給装置２ｎは、図１０に示した入出力情報等により制御され、特に加速あるいは減速等の制御判断は、アクセルペダルあるいはブレーキペダル操作によるアクセル開度センサ１７、ブレーキ開度センサ１８からの入力情報や車速センサ１９等により、運転者の意思や内燃機関の運転状況を分析、判断、予測し、各運転サブルーチン（前記制動アシスト運転等）を図１１の制御フローチャートに従い実行する。　まず、ＥＣＵ１６は、アクセル及びブレーキの両方の開度センサがＯＦＦであるかを判断する（ステップＳ０１００）。　ここで、両方の開度センサがＯＦＦでない場合は、アクセルあるいはブレーキのどちらかの開度センサがＯＮであるので、次に、蓄圧圧力が運転可能であるかを判断する（ステップＳ０２００）。　具体的には前記蓄圧センサ７３ｎの入力情報により蓄圧圧力が蓄圧運転可能圧力であるかを判断する。　一方、両方の開度センサがＯＦＦであると判断した場合は、アクセルペダルとブレーキペダルがＯＦＦであるので慣性運転か停車中であり、ＥＣＵ１６は車速が増速しているかを判断する（ステップＳ０５００）。　次に、蓄圧圧力が蓄圧運転可能である場合は、ＥＣＵ１６は、蓄圧駆動流の放出運転サブルーチン（ステップＳ０４００）を実行する。　一方、蓄圧圧力が運転可能でないと判断した場合は、ＥＣＵ１６は、圧縮機運転サブルーチン（ステップＳ０３００）を実行する。　次に、ＥＣＵ１６は、車速が増速しているかを車速センサ１９の入力情報が時間とともに増大しているかで判断する。　ここで、車速が増速していると判断した場合は、ＥＣＵ１６は、制動力が不足しているかを判断する（ステップＳ０７００）。　一方、車速が増速していないと判断した場合は、ＥＣＵ１６は、ＲＥＴＵＲＮを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。　

前記圧縮機サブルーチンまたは蓄圧放出運転サブルーチンを実行した場合は、ＥＣＵ１６は、アクセル開度センサ１７がＯＮであるかを判断する（ステップＳ０６００）。　ここで、アクセル開度センサ１７がＯＮであると判断した場合は、ＥＣＵ１６は、過給運転サブルーチン（ステップ０８００）を実行する。　一方、アクセル開度センサ１７がＯＮでないと判断した場合は、ブレーキ開度センサ１８がＯＮであるので、ＥＣＵ１６は、制動力が不足であるかを判断する（ステップＳ０７００）。　具体的には、ブレーキ開度センサ１８がＯＮの場合の入力情報、あるいは慣性運転に対応して、車速センサ１９の入力情報の減少率が設定範囲内であるのかにより、ＥＣＵ１６は制動力不足であるかを判断する。　ここで、制動力不足でないと判断した場合は、圧縮機運転サブルーチン（ステップＳ１１００）を実行し、ＥＣＵ１６はＲＥＴＵＲＮを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。　一方、制動力が不足であると判断した場合、ＥＣＵ１
６は、蓄圧放出運転であるかを判断する（ステップ０９００）。　具体的には、ステップＳ０４００を実行したかを蓄圧放出フラグがＯＮであるかで判断する。　ここで、蓄圧放出運転であると判断した場合は、制動アシストサブルーチン（ステップＳ１２００）を実行し、ＥＣＵ１６はＲＥＴＵＲＮを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。　一方、蓄圧放出運転でないと判断した場合は、圧縮貯蔵運転サブルーチン（ステップＳ１０００）を実行し、ＥＣＵ１６はＲＥＴＵＲＮを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。　次に、前記過給運転サブルーチン（ステップＳ０８００）を実行した場合は、ＥＣＵ１６は、内燃機関１ｎが蓄圧放出運転中で低速回転であるかを判断する（ステップＳ１３００）。　具体的には、前記蓄圧放出サブルーチンを実行したかを蓄圧放出フラグがＯＮであるかで判断し、更に、クランク角センサ９７の入力情報により内燃機関１ｎの回転速度が低速であるかを判断する。　ここで、蓄圧放出運転中で内燃機関１ｎが低速回転である場合は、駆動アシストサブルーチン（ステップ１４００）を実行し、ＥＣＵ１６はＲＥＴＵＲＮを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。　一方、蓄圧放出運転で内燃機関１ｎが低速回転でない場合は、ＥＣＵ１６はＲＥＴＵＲＮを実行し、本処理ルーチンを一旦終了する。　以上の制御フローに従って、内燃機関１ｎの運転状況に対応して、過給装置２ｎによる過給運転、各アシスト運転等の運転制御を各サブルーチンにて実行する。　各サブルーチンは、前記各運転モードの制御方法に従い、アクチュエータ等を制御して過給運転制御する。　本制御フローチャートは、内燃機関１ｎの運転中は繰り返し実行される。

図１２は、実施例５（請求項１、３、４対応）の２段流量増幅ができる過給手段を設けた過給装置の、(１)は構成図、（２）は構成図（１）のＰ－Ｐ断面の説明図である。　流量制御手段である制御弁７２ｋを介して駆動流通路４１ｋに連通する貯蔵手段である空気タンク７１ｋから成る蓄圧制御手段７ｋを設け、更に、圧縮機を往復圧縮機４６１ｋとし、前記往復圧縮機４６１ｋのピストン４６３ｋの位相検出手段であるクランク角センサ９７ｋと、前記圧縮機に連通する全ての通路を、大気圧の吸気系統通路である吸気副通路２８ｋまたは駆動流通路４１ｋに連通させる通路制御手段である制御弁４６４ｋＣと制御弁４６４ｋＤと、を設け、前記通路制御手段を電子制御装置にて制御する内燃機関１ｋの過給装置２ｋである。　往復動機関である内燃機関１ｋにおいて、往復圧縮機４６１ｋの連結棒４６２ｋを前記往復動機関のクランク軸１３ｋのクランクピンに回動自在に設けた内燃機関１ｋの過給装置２ｋである。　過給手段５ｋの駆動流通路の途中である駆動流通路４１ｋと駆動流通路４１１ｋの間に、前記駆動流を流出するノズル開口部を備えて吸気を１次流量増幅する１次空気流量増幅器６０１と、前記過給手段５ｋの空気流量増幅器６ｋの上流と前記１次空気流量増幅器６０１の流入口に連通する吸気副通路２８１と、を設けた２段流量増幅ができる過給手段５ｋを備えた内燃機関１ｋの過給装置２ｋである。　過給手段５ｋの空気流量増幅器（６Ｋ、６０１Ｋ）のノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁（５７Ｋ、５８）を設けた内燃機関１ｋの過給装置２ｋである。　

図１２の過給装置２ｋの作用及び効果について、前記蓄圧制御手段７ｋ及び制御弁４６４ｋＣと制御弁４６４ｋＤの基本作用は、実施例３（図３）の蓄圧制御手段７ｊ及び制御弁４６４と同様であるが、前記蓄圧制御手段７ｋは方向制御弁から流量制御弁に制御弁７４ｋを変更することにより蓄圧放出の微妙な流量調整ができる効果があり、３位置方向制御弁である前記制御弁４６４を２位置方向制御弁である制御弁４６４ｋＣと制御弁４６４ｋＤに変更することにより、弁体の切換え距離が３位置から２位置に短縮することにより、高い応答性が得られるので各アシスト運転時の対応可能回転領域を拡大できる。　２段流量増幅ができる過給手段５ｋにより、大きな流量増幅比にできるので、往復圧縮機４６１ｋの容量が小さくでき、更に往復圧縮機４６１ｋの連結棒４６２ｋを前記往復動機関のクランク軸１３ｋのクランクピンに回動自在に設けることにより、圧縮機の省スペース化ができる。また、逆止弁（５７Ｋ、５８）を設けることにより、吸気の逆流および逆流流量増幅を防止し、安定した過給運転が実現できる。実施例５の内燃機関１ｋは直列４気筒内燃機関であるが、４気筒以外の気筒数でもよく、直列内燃機関でなくＶ型内燃機関等であっても良い。

図１３は、実施例６（請求項３対応）の往復圧縮機の断面図である。内燃機関１ｕ（図示せず）は直列内燃機関で、実施例５（図１２）の内燃機関１ｋのＰ－Ｐ断面と同様の位置の断面図であるが、実施例５のＰ－Ｐ断面では連結棒４６２ｋを往復動機関である内燃機関１ｋのクランク軸１３ｋのクランクピンに回動自在に設けているが、実施例６では連結棒４６２ｕを往復動機関１ｕの連結棒１０ｕに回動自在に設けている。　図１３から分かるように、内燃機関１ｕ及び往復圧縮機４６１ｕの断面図は、内燃機関１ｕのシリンダブロック１５に、往復圧縮機４６１ｕのシリンダを設けることにより、往復圧縮機４６１ｕの動力部構成がピストン４６３ｕ、連結棒４６２ｕ、および連結ピン等であるので、安価で省スペースとなり、内燃機関１ｕの冷却液や跳ねかけ潤滑を共有することができるので、往復圧縮機４６１ｕの信頼性、およびメンテナンス性が向上する。内燃機関１ｕは、点火プラグ１１ｕを設けた火花点火式内燃機関であるが、圧縮着火内燃機関でもよい。　往復圧縮機４６１ｕのピストン４６３ｕのストロークは内燃機関１ｕと同じであり、必要な吐出量は、内燃機関１ｕの各気筒がクランク軸１３ｕの２回転に１回吸入する過給状態の吸気吸入量を、空気流量増幅器（図示せず）の流量増幅比で除して求まる駆動流の容量を、クランク軸の２回転に２回の吐出で供給できればよいので、内燃機関１ｕの気筒数と過給手段の空気流量増幅比により、前記往復圧縮機４６１ｕのシリンダ径は設定される。　従来の自然吸気の直列４気筒内燃機関を、過給による出力増大により直列３気筒とし、削除する１気筒分のスペースを往復圧縮機のシリンダとすることにより、従来のシリンダ配置を流用することもできる。

図１４は、実施例７（請求項３対応）の往復圧縮機を一体化したＶ型５気筒内燃機関の、（１）は内燃機関のシリンダブロックの平面図、（２）は前記平面図（１）のＹ－Ｙ断面のシリンダブロック近傍の断面図である。（１）は、Ｖ型５気筒内燃機関である内燃機関１ｖのシリンダブロック１５ｖの平面図で、内燃機関１ｖのシリンダは３気筒と２気筒に分かれたＶ型内燃機関であり、前記２気筒の延長線上に往復圧縮機４６１ｖのシリンダ部を設け、シリンダ配列の位置関係はＶ６型と同様の配置である。（２）は、内燃機関１ｖと往復圧縮機４６１ｖの、Ｙ－Ｙ断面でのオフセット断面図である。　往復圧縮機４６１ｖの連結棒４６２ｖを内燃機関１ｖのクランク軸１３ｖにオフセット量を内燃機関１ｖのクランクピン１３１ｖより小さくしたクランクピン１３２に回動自在に設ける。　内燃機関１ｖのシリンダブロック１５ｖに往復圧縮機４６１ｖのシリンダ部を設けることにより、往復圧縮機４６１ｖの動力構造部は、ピストン４６３ｖ、連結棒４６２ｖと、クランク軸１３ｖの前記クランクピン１３２であるので、比較的安価で省スペースとなり、内燃機関１ｖの冷却液や跳ねかけ及び動弁部の潤滑を共有することができるので、往復圧縮機４６１ｖの信頼性、およびメンテナンス性が向上する。内燃機関１ｖは、点火プラグ１１ｖを設けた火花点火式内燃機関であるが、圧縮着火内燃機関でもよい。　駆動流に必要な吐出量は、内燃機関１ｖの各気筒によるクランク軸の２回転に１回吸入する過給状態の吸気吸入量を、空気流量増幅器（図示せず）の流量増幅比で除して求まる駆動流容量を、同じくクランク軸の２回転に２回の吐出工程で供給するので、内燃機関１ｖの気筒数と過給手段の空気流量増幅比により、前記往復圧縮機４６１ｖのシリンダ径は設定される。　本実施例７では、往復圧縮機４６１ｖのクランクピン１３２の偏心量を内燃機関１ｖのクランクピン１３１ｖの偏心量より小さくし、往復圧縮機４６１ｖのストロークを内燃機関１ｖより短くすることにより、往復圧縮機４６１ｖのシリンダ径を内燃機関１ｖと同じにすることにより、従来のＶ型６気筒内燃機関のシリンダブロックと同様のシリンダ配置で過給ができる５気筒Ｖ型機関にできる。　同様に、従来の直列４気筒内燃機関のシリンダブロックと同様のシリンダ配置で、過給ができる直列３気筒内燃機関とすることもできる。

図１５は、実施例８の過給手段で、図１２の過給手段に１次空気流量増幅器の吸気量を制御する制御弁を設けた過給手段の断面図である。前記実施例５（図１２）の過給手段５ｋの逆止弁５７ｋをリードバルブ５７０、逆止弁５８をリフトチェック弁５８０とした過給手段５ｍの２段流量増幅運転中の断面図である。　内燃機関の前記過給装置において、過給手段５ｍの空気流量増幅器６ｍであるトランスベクタ６１と、１次空気流量増幅器６０１ｍである１次フロートランスベクタ６２１の、両者のノズルの上流に吸気の逆流および逆流流量増幅を防止する逆止弁５７ｍであるリードバルブ５７０と、逆止弁５８ｍであるリフトチェック弁５８０を設けた過給手段５ｍである。　１次空気流量増幅器６０１ｍの上流の吸気副通路２８１ｍには、流量を制御するアクチュエータ（図示せず）により制御されるバタフライバルブである制御弁２８２が設けられ、過給手段５ｍの１段流量増幅、２段流量増幅、あるいはその中間の流量増幅比の制御ができる。　前記逆止弁５７ｍであるリードバルブ５７０は、リード５７１、ストッパ５７２、および前記リード５７１の弁座を設けたフランジ５７３で構成され、逆止弁５８ｍであるリフトチェック弁５８０は、ディスク５８１、スプリング５８２、および吸気流入通路２２ｍに設けた連通口２８５ｍに連通する座面を有するシリンダ部で構成される従来技術の逆止弁である。　過給手段５ｍの作用は、前記吸気副通路２８１ｍに設けた制御弁２８２による１段流量増幅、２段流量増幅、あるいはその中間の流量増幅比の制御ができる。　１次フロートランスベクタ６２１のノズルから吸気副通路２８１ｍに流出した駆動流４０は、吸気副通路２８１ｍから供給される吸気を加速して１次流量増幅し、前記１次流量増幅された吸気がトランスベクタ６１のノズル６１５から吸気流通路２３ｍに向けて流出して吸気流入通路２２ｍから供給される吸気２０を加速して２次過給を行うことにより、２段流量増幅を行い、前記制御弁２８２により１次流量増幅を制御（０～１００％）することにより、１段流量増幅、２段流量増幅、あるいはその中間の流量増幅比の制御を行う。　記逆止弁（５７ｍ、５８ｍ）は、内燃機関の急激な減速等によるサージングにより、上流より下流の圧力が一時的に上昇して逆流が発生し、空気流量増幅器が前記逆流により、逆流方向に流量増幅する逆流流量増幅が発生し、吸気流出通路に空気流量増幅器の到達圧に近い圧力の負圧が継続するのを防止し、安定した過給運転を行う。　

前記実施例１～７は、本願発明の一例を示して説明をしているが、内燃機関は制約のない限り火花点火機関でも圧縮着火機関でも、往復動機関でもロータリエンジン等でもよく、過給装置に設けられている機器や補助機器（センサ、フィルタ、冷却器、等）は、内燃機関の運転条件等により追加削除ができるので、前記実施例１～７は、本願発明の一例を示すもので本願発明を制約するものではなく、当業者により変更および改良ができる。

過給手段に空気流量増幅器を用いる過給装置は、駆動流を制御することにより応答性の高い過給運転を行えるので運転状況の変動が激しい内燃機関の過給装置に適しており、本願発明により簡素な装置により制動エネルギ回生による燃費の向上、更に駆動アシスト、
制動アシストにより動力性能の改善ができるので自動車等の内燃機関に使用することができる。　従来の自然吸気の多気筒内燃機関を、前記過給装置による出力増大により１気筒削減し、前記削減した１気筒分のスペースに往復圧縮機を設けることにより、過給によるダウンサイジングによる空間を利用して、本願発明のエネルギ回生機能と前記駆動アシスト、制動アシスト等の動力性能を向上した内燃機関にできる。

１　内燃機関　２　過給装置　５　過給手段　６　空気流量増幅器　７　蓄圧制御手段　１０　連結棒　１１　点火プラグ　１２　インジェクタ　１３　クランク軸　１４　クランクケース　１５　シリンダブロック　１６　ＥＣＵ（電子制御装置）　１７　アクセル開度センサ　１８　ブレーキ開度センサ　１９　車速センサ　２０　（吸気）　２１　エアクリーナ　２２　吸気流入通路　２３　吸気流出通路　２４　吸気センサ　２５　インタークーラ　２８　吸気副通路　３１　排気通路　３２　排気浄化装置　３３　消音器　３４　排気センサ　４０　（駆動流）　４１　駆動流通路　４２　駆動流制御手段　４４　過給センサ　４５　圧縮空気供給手段　４６　圧縮機　５７　逆止弁　５８　逆止弁（１次流量増幅器用）　６１　トランスベクタ　７１　空気タンク　７２　制御弁　７３　蓄圧センサ　７４　蓄圧通路　７６　吐出圧センサ　９２　インジェクタ（コモンレール方式）　９４　カム角センサ　９５　ノックセンサ　９６　水温センサ　９７　クランク角センサ　９８　浄化前センサ　９９　浄化後センサ　１３１　クランクピン（内燃機関）　１３２　クランクピン（圧縮機）　２８１　吸気副通路　２８２　制御弁　２８５　連通孔　４１１　駆動流通路　４２２　制御弁　４２３　駆動流センサ　４２７　リリーフ弁　４２８　バイパス通路　４２９　減圧弁　４６１　往復圧縮機　４６２　連結棒（圧縮機）　４６３　ピストン（圧縮機）　４６４　制御弁（圧縮機）　４６５　クラッチ　４６６　冷却器　４６７　吸込み弁　４６８　吐出弁　４６９　逆止弁　５７０　リードバルブ　５７１　リード　５７２　ストッパ　５７３　フランジ　５８０　リフトチャック弁　５８１　ディスク　５８２　スプリング　６０１　１次空気流量増幅器　６１２　フランジ　６１３　ハウジング　６１４　環状チャンバ　６１５　ノズル　６２１　１次フロートランスベクタ　６２４　ノズルガイド　６２５　ノズル本体　６２６　ノズル管　

Claims

内燃機関の燃焼室に吸気を供給する吸気系統のダクト入口、エアクリーナ、または吸気通路途中に、吸気を加圧して燃焼室に送り込む過給手段を備えた内燃機関の過給装置であって、
前記過給手段は、
空気流量増幅器と、
前記空気流量増幅器に内燃機関により駆動される圧縮空気供給手段の圧　縮機で発生する圧縮空気を前記空気流量増幅器に供給する駆動流通路と、を備え、
前記過給装置は、
前記圧縮空気供給手段と、
前記過給手段と、
前記吸気通路の前記過給手段と燃焼室との間に設けた過給センサと、
前記駆動流通路の前記過給手段と前記圧縮空気供給手段の間に設けた駆　動流流量を制御する駆動流制御手段と、
更に前記駆動流通路の前記圧縮空気供給手段と前記駆動流制御手段の間　に設けた蓄圧制御手段と、を備え、
前記蓄圧制御手段は、
前記駆動流を蓄圧する貯蔵手段と、
前記駆動流通路と前記貯蔵手段に連通する蓄圧通路と
前記蓄圧通路に設けた流量制御手段と、を備え、
前記内燃機関の運転状況に対応した蓄圧制御を行う前記蓄圧制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の過給装置。
前記駆動流制御手段に減圧手段を設け、前記過給手段に供給する駆動流圧力より前記蓄圧制御手段の駆動流圧力を高くしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給装置。
内燃機関の燃焼室に吸気を供給する吸気系統のダクト入口、エアクリーナ、または吸気通路途中に、吸気を加圧して燃焼室に送り込む過給手段を備えた内燃機関の過給装置であって、
前記過給手段は、
空気流量増幅器と、
前記空気流量増幅器に前記内燃機関により駆動される圧縮空気供給手段　の圧縮機で発生する圧縮空気を前記空気流量増幅器に供給する駆動流通路と、を備え、
前記過給装置は、
前記圧縮空気供給手段と、
前記過給手段と、
前記吸気通路の前記過給手段と燃焼室との間に設けた過給センサと、
前記駆動流通路の前記過給手段と前記圧縮空気供給手段の間に設けた駆　動流流量を制御する駆動流制御手段と、を備え、
前記過給装置において、
前記圧縮空気供給手段の圧縮機を往復圧縮機、前記内燃機関を往復動機関とし、前記往復圧縮機のシリンダを往復動機関のシリンダヘッドに結合あるいは一体化し、前記往復圧縮機の連結棒を前記往復動機関のクランク軸のクランクピンあるいは往復動機関の任意の気筒の連結棒に回動自在に設け、
前記圧縮空気供給手段を設けたことを特徴とする内燃機関の過給装置。
前記圧縮空気供給手段の圧縮機を往復圧縮機、前記内燃機関を往復動機関とし、前記往復圧縮機のシリンダを往復動機関のシリンダヘッドに結合あるいは一体化し、前記往復圧縮機の連結棒を前記往復動機関のクランク軸のクランクピンあるいは往復動機関の任意の気筒の連結棒に回動自在に設けた前記内燃機関の過給装置において、
更に前記内燃機関のトルクを増大するトルクアシスト手段を設け、
前記トルクアシスト手段は、
　　前記往復圧縮機のピストンの位相検出手段と、
前記往復圧縮機に連通する通路を吸気通路または前記駆動流通路に連通させる通路制御手段と、
前記蓄圧制御手段と、を備え、
前記蓄圧制御手段は、
前記駆動流を蓄圧する貯蔵手段と、
前記駆動流通路と前記貯蔵手段に連通する蓄圧通路と、
前記蓄圧通路に設けた流量制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の過給装置。