JP2007298000A - Energy recovery device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy recovery device capable of more efficiently enhancing pressure in the upstream side from an exhaust throttle valve even in an operating condition causing fuel cut at the time of deceleration and other operating conditions. <P>SOLUTION: This energy recovery device 1 closes the exhaust throttle valve 86 provided on an exhaust passage 66 of an engine 10, enhances the pressure on the exhaust passage 66 in the upstream side from the exhaust throttle valve 86, and recovers the enhanced pressure as energy. In particular, in this energy recovery device 1, the exhaust throttle valve 86 is arranged in the most upstream side of the exhaust passage 66 of a corresponding cylinder 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排気通路の圧力を高めて、その高められた圧力をエネルギとして回収するエネルギ回収装置に関する。   The present invention relates to an energy recovery device that increases the pressure in an exhaust passage of an engine and recovers the increased pressure as energy.

特許文献１には、エンジンの排気通路に排気絞り弁を配置すると共に、この排気絞り弁が配置されている箇所よりも上流側の排気通路の部分に連通するように高圧ガスタンクを設置し、排気絞り弁の開度を絞ることで、排気絞り弁よりも上流側の排気ガスの圧力を昇圧し、その昇圧した排気ガスを高圧ガスタンクに蓄圧保持することが開示されている。   In Patent Document 1, an exhaust throttle valve is disposed in an exhaust passage of an engine, and a high-pressure gas tank is installed so as to communicate with a portion of the exhaust passage upstream of the portion where the exhaust throttle valve is disposed. It is disclosed that the pressure of the exhaust gas upstream of the exhaust throttle valve is increased by reducing the opening of the throttle valve, and the increased exhaust gas is accumulated and held in a high-pressure gas tank.

特開２００２−１４７２１７号公報JP 2002-147217 A

特許文献１に記載のものでは、排気絞り弁の開度を絞るだけで、排気絞り弁よりも上流側の圧力を高めるようにしている。このようにして排気絞り弁よりも上流側の圧力が効率よく高められるのは、加速運転をしているときなどであって、他の運転状態、例えば減速時であって燃料カットが生じる運転状態では、効率よくその圧力を高めることができない場合がある。   In the device described in Patent Document 1, the pressure on the upstream side of the exhaust throttle valve is increased only by reducing the opening of the exhaust throttle valve. In this way, the pressure upstream of the exhaust throttle valve is efficiently increased when the vehicle is accelerating and in other operating conditions, for example, when the vehicle is decelerating and a fuel cut occurs. Then, the pressure may not be increased efficiently.

そこで、本発明は、減速時であって燃料カットが生じる運転状態などにおいても、排気絞り弁よりも上流側の圧力をより効率よく高めることを可能にするエネルギ回収装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an energy recovery device that can increase the pressure on the upstream side more efficiently than the exhaust throttle valve even in an operation state where fuel cut occurs at the time of deceleration. To do.

上記課題を解決するために、本発明によるエネルギ回収装置は、エンジンの排気通路に設けた排気絞り弁を閉じ、該排気絞り弁よりも上流側の排気通路の圧力を高め、該高められた圧力をエネルギとして回収するエネルギ回収装置であって、前記排気絞り弁を、対応する気筒の排気通路の最上流側に設けたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, an energy recovery device according to the present invention closes an exhaust throttle valve provided in an exhaust passage of an engine, increases a pressure in an exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve, and increases the increased pressure. Is an energy recovery device that recovers as an energy, wherein the exhaust throttle valve is provided on the most upstream side of the exhaust passage of the corresponding cylinder.

上記構成によれば、排気絞り弁が対応する気筒の排気通路の最上流側に設けられることになる。ここで、気筒の排気通路の最上流側とは、その上流側に唯一つの気筒を有する排気通路の部分に対応するので、排気絞り弁が設けられた排気通路の箇所よりも上流側は、唯一つの気筒に連通することになる。その結果、排気絞り弁の対応する気筒と、その排気絞り弁との間の排気通路の長さは、短いことになる。それ故、前記排気絞り弁が閉じられて、その気筒からの排気ガスや空気がその気筒に対応した排気絞り弁によりせき止められることになると、その排気絞り弁よりも上流側の排気通路の部分の圧力が速やかに高くなる。したがって、その排気絞り弁よりも上流側の圧力が、より効率よく高められることになる。   According to the above configuration, the exhaust throttle valve is provided on the most upstream side of the exhaust passage of the corresponding cylinder. Here, since the most upstream side of the exhaust passage of the cylinder corresponds to the portion of the exhaust passage having only one cylinder on the upstream side, the upstream side of the portion of the exhaust passage where the exhaust throttle valve is provided is unique. It will communicate with one cylinder. As a result, the length of the exhaust passage between the corresponding cylinder of the exhaust throttle valve and the exhaust throttle valve is short. Therefore, when the exhaust throttle valve is closed and the exhaust gas and air from the cylinder are blocked by the exhaust throttle valve corresponding to the cylinder, the exhaust throttle valve on the upstream side of the exhaust throttle valve The pressure increases quickly. Therefore, the pressure upstream of the exhaust throttle valve can be increased more efficiently.

そして、前記エンジンが、複数気筒を有するエンジンであるとき、前記排気絞り弁は、排気集合部よりも上流側の排気枝管に設けられるのが望ましい。この場合、排気絞り弁が設けられる対応する気筒の排気通路の前記最上流側は排気枝管である。   When the engine is an engine having a plurality of cylinders, it is desirable that the exhaust throttle valve is provided in an exhaust branch pipe upstream of the exhaust collecting portion. In this case, the most upstream side of the exhaust passage of the corresponding cylinder provided with the exhaust throttle valve is an exhaust branch pipe.

また、前記排気絞り弁が、複数の排気枝管にそれぞれ設けられていると良い。これにより、複数の排気枝管のそれぞれに排気絞り弁が設けられることになるので、複数の気筒からの排気ガスは、それら気筒の各々に対応した排気絞り弁で適切にせき止められることになる。   The exhaust throttle valve may be provided in each of a plurality of exhaust branch pipes. As a result, an exhaust throttle valve is provided in each of the plurality of exhaust branch pipes, so that exhaust gas from the plurality of cylinders is appropriately blocked by the exhaust throttle valves corresponding to each of the cylinders.

本発明によるエネルギ回収装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明によるエネルギ回収装置の第一実施形態について、以下に説明する。本第一実施形態のエネルギ回収装置１が適用された、車両のエンジンシステムの概念図を図１に示す。また、図１のエンジン１０の特定の一つの気筒１２に注目した、シリンダヘッド１４周りの概念的な断面図を図２に示す。本第一実施形態におけるエンジン１０は、４つの気筒１２を直列に配した直列４気筒エンジンであり、燃料であるガソリンを燃料噴射弁１６から燃焼室１８内に直接噴射し、点火プラグ２０によって着火させる筒内噴射型式のものである。なお、図１に示すように、４つの気筒１２に、一端から番号（＃１から＃４）を順にふっていて、図２にはその内の＃１の気筒１２について描いている。   An embodiment of an energy recovery device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment of the energy recovery device according to the present invention will be described below. FIG. 1 shows a conceptual diagram of a vehicle engine system to which the energy recovery apparatus 1 of the first embodiment is applied. 2 is a conceptual cross-sectional view around the cylinder head 14 focusing on one specific cylinder 12 of the engine 10 of FIG. The engine 10 in the first embodiment is an in-line four-cylinder engine in which four cylinders 12 are arranged in series, and gasoline as fuel is directly injected into the combustion chamber 18 from the fuel injection valve 16 and ignited by the spark plug 20. In-cylinder injection type. As shown in FIG. 1, the four cylinders 12 are numbered sequentially from one end (# 1 to # 4), and FIG. 2 illustrates the # 1 cylinder 12 among them.

燃焼室１８にそれぞれ臨む吸気ポート２２および排気ポート２４が形成されたシリンダヘッド１４には、吸気バルブ２６および排気バルブ２８を駆動する動弁機構３０と、燃焼室１８内の混合気を着火させる前述の点火プラグ２０とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ２０に火花を発生させるイグナイタ３２が搭載されている。   In the cylinder head 14 formed with the intake port 22 and the exhaust port 24 facing the combustion chamber 18 respectively, the valve mechanism 30 that drives the intake valve 26 and the exhaust valve 28 and the air-fuel mixture in the combustion chamber 18 are ignited. And an igniter 32 for generating a spark in the spark plug 20 is mounted.

気筒１２内のピストン３４の往復動に伴って回動されるクランクシャフト（不図示）から、タイミングチェーン（不図示）を介して、エンジン１０の動力が伝動される吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８が、シリンダヘッド１４に支持されている。前述の動弁機構３０は、これら吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８を備えて構成され、吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８は、伝達されたエンジン１０の動力によって回動される。吸気バルブ２６および排気バルブ２８は、それぞれスプリング４０、４２により閉じる方向に付勢されている。その状態で、吸気カムシャフト３６が回転すると吸気カム４４により吸気バルブ２６が開閉駆動され、排気カムシャフト３８が回転すると排気カム４６により排気バルブ２８が開閉駆動されるようになっている。   An intake camshaft 36 and an exhaust camshaft in which the power of the engine 10 is transmitted from a crankshaft (not shown) rotated with the reciprocating motion of the piston 34 in the cylinder 12 via a timing chain (not shown). 38 is supported by the cylinder head 14. The valve mechanism 30 described above includes the intake camshaft 36 and the exhaust camshaft 38, and the intake camshaft 36 and the exhaust camshaft 38 are rotated by the transmitted power of the engine 10. The intake valve 26 and the exhaust valve 28 are urged in the closing direction by springs 40 and 42, respectively. In this state, when the intake camshaft 36 rotates, the intake cam 26 is driven to open and close by the intake cam 44, and when the exhaust camshaft 38 rotates, the exhaust valve 46 is driven to open and close.

シリンダヘッド１４の吸気ポート２２に連通する通路を形成するように、シリンダヘッド１４には吸気マニフォルド４８が接続され、さらにその上流側には吸気管５０が接続されていて、これらにより吸気通路５２が形成されている。吸気管５０の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路５２に導くためのエアクリーナ５４が設けられている。このエアクリーナ５４よりも下流側に位置すると共に、サージタンク５６よりも上流側に位置する吸気管５０の部分には、運転者によって操作されるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量、すなわちアクセル開度に基づき、スロットルアクチュエータ５８によって開度が調整される吸気絞り弁、すなわちスロットルバルブ６０が組み込まれている。ただし、アクセルペダルの踏み込み動作と、スロットルバルブ６０の開閉動作とを切り離して電子的に制御できるようにしている。   An intake manifold 48 is connected to the cylinder head 14 so as to form a passage communicating with the intake port 22 of the cylinder head 14, and an intake pipe 50 is connected to the upstream side of the intake manifold 48. Is formed. An air cleaner 54 is provided on the upstream end side of the intake pipe 50 to remove dust contained in the atmosphere and guide it to the intake passage 52. A portion of the intake pipe 50 located downstream of the air cleaner 54 and upstream of the surge tank 56 is depressed by an accelerator pedal (not shown) operated by the driver, that is, the accelerator opening. Based on the above, an intake throttle valve whose opening is adjusted by the throttle actuator 58, that is, a throttle valve 60 is incorporated. However, the depression operation of the accelerator pedal and the opening / closing operation of the throttle valve 60 can be separated and electronically controlled.

一方、シリンダヘッド１４の排気ポート２４に連通する通路を形成するように、シリンダヘッド１４には排気マニフォルド６２が接続され、さらにその下流側には排気管６４が接続されていて、これらにより排気通路６６が形成されている。排気ガス中の有害成分を無害化する触媒６８が排気管６４に設けられている。   On the other hand, an exhaust manifold 62 is connected to the cylinder head 14 so as to form a passage communicating with the exhaust port 24 of the cylinder head 14, and an exhaust pipe 64 is connected to the downstream side thereof. 66 is formed. A catalyst 68 for detoxifying harmful components in the exhaust gas is provided in the exhaust pipe 64.

さらに、排気通路６６を流れる排気ガスの排気エネルギで駆動されるタービンホイール（不図示）を含むタービン７０が、触媒６８よりも上流側の排気管６４の途中に設けられている。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（不図示）を含むコンプレッサ７２が吸気管５０の途中に設けられている。すなわち、エンジン１０には、排気エネルギを取り出すタービン７０と、タービン７０により取り出された排気エネルギによってエンジン１０に過給するコンプレッサ７２とを有する過給機７４が設けられている。そして、コンプレッサ７２により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ７６がコンプレッサ７２よりも下流側の吸気管５０の部分に設けられている。   Further, a turbine 70 including a turbine wheel (not shown) driven by the exhaust energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 66 is provided in the middle of the exhaust pipe 64 upstream of the catalyst 68. Correspondingly, a compressor 72 including a compressor wheel (not shown) connected coaxially to the turbine wheel and rotated by the rotational force of the turbine wheel is provided in the intake pipe 50. That is, the engine 10 is provided with a supercharger 74 that includes a turbine 70 that extracts exhaust energy and a compressor 72 that supercharges the engine 10 by the exhaust energy extracted by the turbine 70. In order to cool the air compressed by the compressor 72, an intercooler 76 is provided in a portion of the intake pipe 50 on the downstream side of the compressor 72.

サージタンク５６よりも下流側の吸気マニフォルド４８には、排気マニフォルド６２に上流側の一端が接続された、ＥＧＲ（排気還流）通路７８を区画形成するＥＧＲ管８０の他端が接続されている。ＥＧＲ管８０の途中には、ＥＧＲクーラ８２が設けられ、ＥＧＲクーラ８２よりも下流側にはＥＧＲ制御弁８４が設けられている。   The intake manifold 48 downstream of the surge tank 56 is connected to the other end of an EGR pipe 80 that defines an EGR (exhaust gas recirculation) passage 78 that is connected to the exhaust manifold 62 at one upstream end. An EGR cooler 82 is provided in the middle of the EGR pipe 80, and an EGR control valve 84 is provided downstream of the EGR cooler 82.

さらに、排気通路６６の閉塞を可能にする排気絞り弁８６が、排気ポート２４の出口部に位置するように、排気通路６６に設けられている。本第一実施形態では、排気絞り弁８６は一つ設けられていて、＃１の気筒１２に関して設けられている。具体的には、上記排気マニフォルド６２は、各気筒１２にそれぞれ対応した排気通路６６の部分を区画形成する４つの排気枝管８８と、これらの排気枝管８８により形成された排気通路６６の部分が合流する排気集合部９０とを有していて、この排気マニフォルド６２がシリンダヘッド１４に接続されているので、排気絞り弁８６は、排気集合部９０よりも上流側の排気枝管８８、その内でも＃１の気筒１２の排気ポート２４に連なる排気枝管８８に設けられることになる。したがって、排気絞り弁８６が閉じられると、排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６の部分９２は、一つの＃１の気筒１２にのみ連通可能になる。その結果、その＃１の気筒１２からの排気ガスあるいは空気が排気絞り弁８６によってせき止められることになって、その部分９２の圧力は上昇することになる。このようにして、排気絞り弁８６を閉じることで圧力の高められる排気通路６６の部分９２を、以下、「昇圧部」と称する。   Further, an exhaust throttle valve 86 that allows the exhaust passage 66 to be closed is provided in the exhaust passage 66 so as to be located at the outlet of the exhaust port 24. In the first embodiment, one exhaust throttle valve 86 is provided for the # 1 cylinder 12. Specifically, the exhaust manifold 62 includes four exhaust branch pipes 88 that define portions of the exhaust passages 66 respectively corresponding to the cylinders 12, and portions of the exhaust passage 66 formed by these exhaust branch pipes 88. And the exhaust manifold 62 is connected to the cylinder head 14, so that the exhaust throttle valve 86 has an exhaust branch pipe 88 upstream of the exhaust assembly 90, The exhaust branch pipe 88 connected to the exhaust port 24 of the # 1 cylinder 12 is also provided. Therefore, when the exhaust throttle valve 86 is closed, the portion 92 of the exhaust passage 66 on the upstream side of the exhaust throttle valve 86 can communicate with only one # 1 cylinder 12. As a result, the exhaust gas or air from the # 1 cylinder 12 is blocked by the exhaust throttle valve 86, and the pressure in the portion 92 increases. In this way, the portion 92 of the exhaust passage 66 whose pressure is increased by closing the exhaust throttle valve 86 is hereinafter referred to as a “pressure booster”.

なお、このように、排気絞り弁８６がシリンダヘッド１４の排気ポート２４の出口部に設けられていることは、排気絞り弁８６が対応する気筒、本第一実施形態では＃１の気筒１２に関する排気通路６６ａの最上流側に設けられていることに相当する。排気絞り弁８６を対応する気筒１２の排気通路６６ａの最上流側に設けたことで、例えばそれを排気集合部９０以降の下流に設ける場合に比して、上記昇圧部９２の長さは短くなる。   The fact that the exhaust throttle valve 86 is provided at the outlet of the exhaust port 24 of the cylinder head 14 in this way relates to the cylinder to which the exhaust throttle valve 86 corresponds, that is, the # 1 cylinder 12 in the first embodiment. This corresponds to being provided on the most upstream side of the exhaust passage 66a. By providing the exhaust throttle valve 86 on the most upstream side of the exhaust passage 66a of the corresponding cylinder 12, for example, the length of the booster 92 is shorter than when the exhaust throttle valve 86 is provided downstream of the exhaust collecting portion 90, for example. Become.

上記排気絞り弁８６は、図１、２に示す如く、バタフライ式バルブであるが、ポペット式バルブ、シャッター式バルブ、軸を基準として弁体が回動して開閉するバルブ等、如何
なるバルブであっても良い。排気絞り弁８６の弁体８６ｖは、アクチュエータ９４によって弁軸８６ｒが作動されることで回動される。そして、弁体８６ｖが回動されて、排気枝管８８の一部を構成する弁座８６ｓに当接することで、排気通路６６ａの閉塞性が確保されることになる。 The exhaust throttle valve 86 is a butterfly type valve as shown in FIGS. 1 and 2, but may be any type of valve such as a poppet type valve, a shutter type valve, or a valve that opens and closes with a valve body rotating around a shaft. May be. The valve body 86v of the exhaust throttle valve 86 is rotated when the valve shaft 86r is operated by the actuator 94. Then, the valve body 86v is rotated and comes into contact with a valve seat 86s constituting a part of the exhaust branch pipe 88, so that the closing performance of the exhaust passage 66a is ensured.

排気絞り弁８６が閉じられることで、上記の如く高められる昇圧部９２の圧力をエネルギとして回収するべく、排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６ａの部分、すなわち昇圧部９２に回収通路９６が連通するように、回収通路９６を区画形成する回収管９８が排気マニフォルド６２に接続されている。そして、回収管９８の下流側には蓄圧タンク１００が接続されていて、回収通路９６を介して圧力がエネルギとして蓄圧タンク１００に回収可能にされている。ただし、一旦回収された圧力エネルギが排気通路６６に逆流しないように、回収管９８の途中には、逆止弁１０２が設けられている。   When the exhaust throttle valve 86 is closed, the portion of the exhaust passage 66a upstream from the exhaust throttle valve 86, that is, the recovery passage 96 is recovered in order to recover the pressure of the booster 92 raised as described above as energy. Is connected to the exhaust manifold 62 so that the recovery passage 96 is defined. The pressure accumulation tank 100 is connected to the downstream side of the recovery pipe 98, and the pressure can be recovered as energy in the pressure accumulation tank 100 via the recovery passage 96. However, a check valve 102 is provided in the middle of the recovery pipe 98 so that the pressure energy once recovered does not flow back into the exhaust passage 66.

また、蓄圧タンク１００に回収した圧力エネルギを利用するため、蓄圧タンク１００とタービン７０とは、放出通路１０４を区画形成する放出管１０６を介して連結されている。放出管１０６の途中には、制御弁１０８が設けられている。したがって、制御弁１０８が開かれることで、蓄圧タンク１００に蓄えられたエネルギとしての圧力はタービン７０に供給されて、タービンホイールを回転させることになる。例えば、回収されたエネルギは、所望の過給圧を得るために用いられる。あるいは、回収されたエネルギは過給器７４の初期駆動に用いられる。しかしながら、これは回収されたエネルギの用途を制限するものではなく、回収されたエネルギは、種々の機能部品の作動アシストとして用いられ得る。   Further, in order to use the pressure energy recovered in the pressure accumulating tank 100, the pressure accumulating tank 100 and the turbine 70 are connected via a discharge pipe 106 that defines a discharge passage 104. A control valve 108 is provided in the middle of the discharge pipe 106. Therefore, when the control valve 108 is opened, the pressure as energy stored in the pressure accumulating tank 100 is supplied to the turbine 70 to rotate the turbine wheel. For example, the recovered energy is used to obtain a desired supercharging pressure. Alternatively, the recovered energy is used for the initial drive of the supercharger 74. However, this does not limit the use of the recovered energy, and the recovered energy can be used as an operational assist for various functional components.

エンジン１０は、各種値を検出してこれを電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する。）１１０に出力する各種センサ類を備えている。具体的には、吸気通路５２の圧力、すなわち吸気圧を検出する吸気圧センサ１１２を備えている。また運転者によって操作されるアクセルペダル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アクセルポジションセンサ１１４を備えている。また、スロットルバルブ６０の開度を検出するスロットルポジションセンサ１１６を備えている。また、ピストン３４が往復動するシリンダブロック１１８には、連接棒１２０を介してピストン３４が連結されているクランクシャフトのクランク回転信号を検出するクランクポジションセンサ１２２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１２２をエンジン回転数センサとしても利用している。さらに、排気絞り弁８６よりも上流側の上記昇圧部９２の排気ガスあるいは空気である流体の圧力を検出する圧力センサ１２４を備えている。また、蓄圧タンク１００内の圧力を検出する圧力センサ１２６も備えられている。さらには、ブレーキペダル（不図示）の踏み込みに基づく信号を出力するストップランプスイッチ１２８を備えている。さらに、車速を検出する車速センサ１３０も備えている。   The engine 10 includes various sensors that detect various values and output them to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 110. Specifically, an intake pressure sensor 112 that detects the pressure of the intake passage 52, that is, the intake pressure, is provided. Further, an accelerator position sensor 114 that detects a position corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal operated by the driver, that is, an accelerator opening is provided. In addition, a throttle position sensor 116 that detects the opening of the throttle valve 60 is provided. A crank position sensor 122 that detects a crank rotation signal of a crankshaft to which the piston 34 is connected via a connecting rod 120 is attached to the cylinder block 118 in which the piston 34 reciprocates. Here, the crank position sensor 122 is also used as an engine speed sensor. Further, a pressure sensor 124 is provided for detecting the pressure of the fluid that is the exhaust gas or air of the pressure increasing unit 92 on the upstream side of the exhaust throttle valve 86. A pressure sensor 126 that detects the pressure in the pressure accumulation tank 100 is also provided. Furthermore, a stop lamp switch 128 that outputs a signal based on depression of a brake pedal (not shown) is provided. Furthermore, the vehicle speed sensor 130 which detects a vehicle speed is also provided.

ＥＣＵ１１０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、前記各種センサ類などが電気的に接続されている。これらの各種センサ類などからの出力信号（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、ＥＣＵ１１０は出力インタフェースから電気的に信号を出力して、燃料噴射弁１６、イグナイタ３２、スロットルアクチュエータ５８、アクチュエータ９４、制御弁８４、制御弁１０８などの作動を制御するようになっている。   The ECU 110 is composed of a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, A / D converter, input interface, output interface, and the like. The various sensors are electrically connected to the input interface. Based on the output signals (detection signals) from these various sensors, the ECU 110 electrically outputs a signal from the output interface so that the engine 10 can be smoothly operated according to a preset program. The operations of the fuel injection valve 16, the igniter 32, the throttle actuator 58, the actuator 94, the control valve 84, the control valve 108, and the like are controlled.

エンジン１０では、吸気圧センサ１１２からの出力信号に基づく吸気圧や、アクセルポジションセンサ１１４からの出力信号に基づくアクセル開度や、クランクポジションセンサ１２２からの出力信号に基づく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、燃料噴射時期、点火時期等が設定される。そして、それら燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期に基づいて、燃料噴射弁１６から燃焼が噴射され、点火プラグ２０による点火が行われる。   In the engine 10, the intake pressure based on the output signal from the intake pressure sensor 112, the accelerator opening based on the output signal from the accelerator position sensor 114, the engine speed based on the output signal from the crank position sensor 122, that is, the engine A fuel injection amount, a fuel injection timing, an ignition timing, and the like are set based on the operating state represented by the load and the engine speed. Then, combustion is injected from the fuel injection valve 16 based on the fuel injection amount, fuel injection timing, and ignition timing, and ignition by the spark plug 20 is performed.

なお、エンジン１０では、クランクポジションセンサ１２２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（以下、「燃料カット回転数」と称する。）以上であり、且つアクセルポジションセンサ１１４による出力信号に基づいて導かれるアクセルペダルの踏み込み量が「０」、すなわちアクセルペダルが踏み込まれていないときに、燃料噴射弁１６からの燃料噴射が停止（以下、「燃料カット」と称する。）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（以下、「燃料カット復帰回転数」と称する。）に達すると、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。   In the engine 10, the engine speed derived based on the output signal from the crank position sensor 122 is equal to or higher than a predetermined speed (hereinafter referred to as “fuel cut speed”), and the output signal from the accelerator position sensor 114. The fuel injection from the fuel injection valve 16 is stopped (hereinafter referred to as “fuel cut”) when the amount of depression of the accelerator pedal derived based on is “0”, that is, when the accelerator pedal is not depressed. Is set to However, when such a fuel cut state continues and the engine speed decreases and reaches another predetermined speed (hereinafter referred to as “fuel cut return speed”), fuel injection is resumed. In addition, when the fuel cut is performed, it corresponds in general at the time of deceleration.

ところで、エンジン１０においては、排気通路６６を流れる排気ガスは、通常の運転時、排気絞り弁８６が全開にされていて、最終的には大気に放出されている。これに対して、減速時であって燃料カットがされている上記状態のとき、排気通路６６を流れる流体を有効に活用することでエネルギが取り出されて、それが回収されるように設定されている。以下にそのエネルギの回収について、図３のフローチャートに基づいて説明する。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。なお、後述するように、排気通路６６に燃料カットによる新気を流しつつ（ただし、一部排気ガスが混ざり得る。）、それら排気通路６６に至った流体をせき止めてそれら流体の圧力を高めて、エネルギとして圧力を回収することにしているが、上記の如く排気通路６６の最上流側に排気絞り弁８６が設けられているので、エネルギ回収時、排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６の昇圧部９２の流体の圧力をより効率よく高めることが可能になる。   By the way, in the engine 10, the exhaust gas flowing through the exhaust passage 66 is released into the atmosphere in the normal operation with the exhaust throttle valve 86 fully opened. On the other hand, in the above state where the fuel is cut when the vehicle is decelerating, energy is taken out by effectively utilizing the fluid flowing through the exhaust passage 66 and is set to be recovered. Yes. The energy recovery will be described below based on the flowchart of FIG. However, the flowchart of FIG. 3 is repeated approximately every 20 ms. As will be described later, while fresh air from the fuel cut is allowed to flow through the exhaust passage 66 (however, some exhaust gas may be mixed), the fluid reaching the exhaust passage 66 is blocked to increase the pressure of the fluid. The pressure is recovered as energy, but since the exhaust throttle valve 86 is provided on the most upstream side of the exhaust passage 66 as described above, the exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve 86 at the time of energy recovery. It is possible to increase the pressure of the fluid in the booster 92 of 66 more efficiently.

まず、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ３０１において、減速時か否かを判定する。具体的には、減速条件でブレーキペダルの踏み込み量が「１」であるか否か、すなわちストップランプスイッチ１２８がＯＮになっているか否かで判定される。ただし、より適切に減速時か否かを判定するために、ブレーキペダルが踏まれているか否かの判定に加えて、車速センサ１３０からの出力信号に基づく車速の変化をも用いて、減速時か否かを判定しても良い。ここで、減速時であると判断されると、ステップＳ３０３へ進む。なお、このステップＳ３０１で否定されると、ステップＳ３０９へ進むが、これに関しては後述する。   First, ECU 110 determines in step S301 whether or not the vehicle is decelerating. Specifically, it is determined whether or not the amount of depression of the brake pedal is “1” under the deceleration condition, that is, whether or not the stop lamp switch 128 is ON. However, in order to determine whether or not the vehicle is decelerating more appropriately, in addition to determining whether or not the brake pedal is being depressed, the vehicle speed change based on the output signal from the vehicle speed sensor 130 is also used to determine whether or not the vehicle is decelerating. It may be determined whether or not. If it is determined that the vehicle is decelerating, the process proceeds to step S303. If the result in step S301 is negative, the process proceeds to step S309, which will be described later.

そして、ステップＳ３０３では、燃料カット中か否かが判定される。「燃料カット中」ということは、上述の如く、アクセルペダルの踏み込み量が「０」であり、走行中でかつエンジン回転数が燃料カット回転数以上のときに対応している。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、通常の運転時では、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ので、ステップＳ３０３において否定されて、ステップＳ３０９へ進むが、これに関しては後述する。   In step S303, it is determined whether the fuel is being cut. “Fuel cut in progress” corresponds to the case where the amount of depression of the accelerator pedal is “0” and the engine speed is equal to or higher than the fuel cut speed as described above. Specifically, whether or not the fuel is being cut is determined by whether or not the fuel injection amount is “0”. During normal operation, in order to produce a predetermined output by the engine 10, the fuel injection amount larger than “0” is introduced as described above, and thus fuel injection is performed. Therefore, the result is negative in step S303, and step S309. This will be described later.

ステップＳ３０１およびステップＳ３０３で共に肯定されると、ステップＳ３０５へ進み、蓄圧タンク１００内の圧力（タンク内圧）が、所定圧未満、すなわち所定圧を下回っているか否かが判定される。蓄圧タンク１００内の圧力が所定圧以上のときにエネルギ回収をするのを防止して、それ以上に蓄圧タンク１００内の圧力が上昇するのを防ぐためである。なお、所定圧は、蓄圧タンク１００内が一杯であることに対応した値であり、予めＲＯＭに記憶されている。圧力センサ１２６からの出力信号に基づいて求められる蓄圧タンク１００内の圧力がその所定圧未満であると判断されて肯定されると、ステップＳ３０７へ進み、エネルギ回収を行うべく以下の制御が行われることになる。なお、このステップＳ３０５で否定されると、ステップＳ３０９へ進むが、これに関しては後述する。   If both affirmative in step S301 and step S303, the process proceeds to step S305, in which it is determined whether or not the pressure in the pressure accumulation tank 100 (tank internal pressure) is less than a predetermined pressure, that is, below a predetermined pressure. This is to prevent energy recovery when the pressure in the pressure accumulation tank 100 is equal to or higher than a predetermined pressure, and to prevent the pressure in the pressure accumulation tank 100 from increasing further. The predetermined pressure is a value corresponding to the pressure storage tank 100 being full, and is stored in the ROM in advance. When it is determined that the pressure in the pressure accumulating tank 100 determined based on the output signal from the pressure sensor 126 is lower than the predetermined pressure, the process proceeds to step S307 and the following control is performed to recover energy. It will be. If the result in step S305 is negative, the process proceeds to step S309, which will be described later.

ステップＳ３０７へ進むと、エネルギ回収を行うべく、排気絞り弁８６が閉じられることになる。これにより、排気絞り弁８６で、＃１の気筒１２の排気バルブ２８が開くことで流れてくる流体、好ましくは空気（新気）はせき止められ、その流体は排気絞り弁８６よりも上流側の排気通路６６ａの昇圧部９２に溜まることになる。したがって、その昇圧部９２の圧力が高まることになる。そして、このようにして高められた昇圧部９２の圧力は、逆止弁１０２の開弁圧力よりも高くなると、回収通路９６を介して蓄圧タンク１００内へ回収されることになる。なお、このようなエネルギ回収は、続くルーチンのステップＳ３０１からステップＳ３０５のいずれかで否定されない限りは継続して行われる。   In step S307, the exhaust throttle valve 86 is closed to recover energy. As a result, the exhaust throttle valve 86 blocks the fluid, preferably air (fresh air) that flows when the exhaust valve 28 of the cylinder # 1 opens, and the fluid is upstream of the exhaust throttle valve 86. The pressure is accumulated in the pressure increasing portion 92 of the exhaust passage 66a. Therefore, the pressure of the booster 92 is increased. Then, when the pressure of the pressure increasing unit 92 thus increased becomes higher than the valve opening pressure of the check valve 102, the pressure is recovered into the pressure accumulating tank 100 through the recovery passage 96. Such energy recovery is continuously performed unless denied in any of steps S301 to S305 in the subsequent routine.

ただし、ステップＳ３０７に至って、上記の如く、排気絞り弁８６を閉じてエネルギ回収を行うのは、燃料カットをしているときであって、且つ減速を行っているときであるので、吸気通路５２の途中に設けられたスロットルバルブ６０は閉じている、あるいはその開度が微小である。そこで、本第一実施形態では排気絞り弁８６を閉じたときに、＃１の気筒１２に連なる排気枝管８８に流体が十分に流れてくるように、スロットルバルブ６０を開く、好ましくは全開にすることにしている。すなわち、ステップＳ３０７へ至ると、排気絞り弁８６を閉じると共に、スロットルバルブ６０を開くように、ＥＣＵ１１０は、アクチュエータ９４およびスロットルアクチュエータ５８へ作動信号を出力する。   However, at step S307, as described above, the exhaust throttle valve 86 is closed and energy is recovered when the fuel is cut and when the engine is decelerating. The throttle valve 60 provided in the middle of is closed or its opening is very small. Therefore, in the first embodiment, when the exhaust throttle valve 86 is closed, the throttle valve 60 is opened, preferably fully opened, so that the fluid sufficiently flows into the exhaust branch pipe 88 connected to the # 1 cylinder 12. I am going to do it. That is, at step S307, the ECU 110 outputs an operation signal to the actuator 94 and the throttle actuator 58 so as to close the exhaust throttle valve 86 and open the throttle valve 60.

一方、他のルーチンにおける、上記ステップＳ３０１で減速時でないと判断されて否定されたり、ステップＳ３０３で燃料カット中でないと判断されて否定されたり、あるいはステップＳ３０５で蓄圧タンク１００内の圧力が所定圧未満でないと判断されて否定されると、ステップＳ３０９へ進み、エネルギ回収が停止、すなわち行われないことになる。それ故、既にエネルギ回収が行われているようなときには、排気絞り弁８６が開かれ、スロットルバルブ６０の開度が通常の運転時の開度、例えばアクセルペダルの踏み込み量に対応する開度にされるように、ＥＣＵ１１０は、アクチュエータ９４およびスロットルアクチュエータ５８へ作動信号を出力することになる。   On the other hand, in other routines, it is determined that the vehicle is not decelerating in step S301, and is denied. In step S303, it is determined that the fuel is not being cut. If it is determined that it is not less than the negative, the process proceeds to step S309, and energy recovery is stopped, that is, not performed. Therefore, when energy recovery has already been performed, the exhaust throttle valve 86 is opened, and the opening degree of the throttle valve 60 is set to an opening degree corresponding to an opening degree during normal operation, for example, an accelerator pedal depression amount. As described above, the ECU 110 outputs an operation signal to the actuator 94 and the throttle actuator 58.

上記の如くして、所定の運転条件を満たすときに、エネルギ回収が行われるわけであるが、本第一実施形態でエネルギ回収を行っているときの昇圧部９２の圧力変化について、図４および図５に基づいて説明する。なお、図４および図５のグラフでは、排気絞り弁８６を閉めた後の、圧力センサ１２４からの出力信号に基づいて求められる昇圧部９２の圧力変化の一例が概念的に表されている。そして、図４のグラフは、図５の（ａ）から（ｅ）までの曲線を重ねて表したグラフである。   As described above, energy recovery is performed when a predetermined operating condition is satisfied. Regarding the pressure change of the booster 92 during energy recovery in the first embodiment, FIG. This will be described with reference to FIG. Note that the graphs of FIGS. 4 and 5 conceptually illustrate an example of the pressure change of the pressure increasing unit 92 obtained based on the output signal from the pressure sensor 124 after the exhaust throttle valve 86 is closed. The graph of FIG. 4 is a graph in which the curves from (a) to (e) of FIG.

図４および図５には、横軸にクランク角をとり、縦軸に排気通路６６の内の昇圧部９２の圧力、すなわち背圧をとり、昇圧部９２の圧力変化を表す曲線が描かれている。クランク角は、＃１の気筒１２のクランク角を表していて、概ね、クランク角が０°から１８０°のときは排気バルブ２８が閉じて吸気バルブ２６が開いていてピストン３４が下死点に向けて動くいわゆる吸気行程に、それが１８０°から３６０°のときは吸排気バルブ２６、２８が閉じていてピストン３４が上死点に向けて動くいわゆる圧縮行程に、それが３６０°から５４０°のときは吸排気バルブ２６、２８が閉じていてピストン３４が下死点に向けて動くいわゆる膨張行程に、そしてそれが５４０°から７２０°のときは吸気バルブ２６が閉じて排気バルブ２８が開いていてピストン３４が上死点に向けて動くいわゆる排気行程に対応している。ただし、本第一実施形態では、上記排気行程での排気バルブ２８の開弁時期を概ね４８０°としていて、それを図中に線αで表している。また、その閉弁時期を概ね７２０°としていて、図４および図５のグラフを描いている。また、排気バルブ２８を閉じる方向に付勢するスプリング４２のばね力、すなわちスプリングセット荷重と、昇圧部９２の圧力によって及ぼされる排気バルブ２８の面圧との均衡のとれる圧力をＰＢとして図中に線βで表している。なお、圧力ＰＢを「バルブ圧」と、以下称する。   4 and 5, the abscissa indicates the crank angle, and the ordinate indicates the pressure of the booster 92 in the exhaust passage 66, that is, the back pressure, and a curve representing the pressure change of the booster 92 is drawn. Yes. The crank angle represents the crank angle of the cylinder 12 of # 1. Generally, when the crank angle is 0 ° to 180 °, the exhaust valve 28 is closed and the intake valve 26 is opened, and the piston 34 is at the bottom dead center. When it is 180 ° to 360 °, the intake and exhaust valves 26 and 28 are closed and the piston 34 moves toward the top dead center when it is 180 ° to 360 °. In the so-called expansion stroke in which the intake and exhaust valves 26 and 28 are closed and the piston 34 moves toward the bottom dead center, and when it is 540 ° to 720 °, the intake valve 26 is closed and the exhaust valve 28 is opened. This corresponds to a so-called exhaust stroke in which the piston 34 moves toward the top dead center. However, in the first embodiment, the opening timing of the exhaust valve 28 in the exhaust stroke is approximately 480 °, which is indicated by a line α in the drawing. The valve closing timing is approximately 720 °, and the graphs of FIGS. 4 and 5 are drawn. In addition, a pressure that balances the spring force of the spring 42 that biases the exhaust valve 28 in the closing direction, that is, the spring set load, and the surface pressure of the exhaust valve 28 exerted by the pressure of the booster 92 is indicated by PB in the figure. It is represented by β. The pressure PB is hereinafter referred to as “valve pressure”.

まず、蓄圧タンク１００内の圧力が非常に低い場合、例えば、車両購入後、エネルギ回収が初めて行われるときについて図５（ａ）に基づいて説明する。そのときのいわゆる排気行程では、排気バルブ２８が開き、ピストン３４が上昇することに伴って、昇圧部９２の圧力は昇圧部９２の長さが短いために非常に高圧にまで一気に上昇する。その圧力はピストン３４が概ね上死点に至って排気バルブ２８が閉じるに至るときにはスプリング４２のばね力、すなわちバルブ圧ＰＢを上回り、排気バルブ２８の閉弁を邪魔することになる。その結果、次の吸気行程で吸気バルブ２６および排気バルブ２８が開いた状態になり、昇圧部９２の流体が燃焼室１８側に逆流して、昇圧部９２の圧力はバルブ圧ＰＢまで概ね下がることになる。この下がる過程で、一部の流体は蓄圧タンク１００に回収通路９６を介して蓄えられることになる。   First, when the pressure in the pressure accumulating tank 100 is very low, for example, a case where energy recovery is performed for the first time after purchasing a vehicle will be described with reference to FIG. In the so-called exhaust stroke at that time, as the exhaust valve 28 is opened and the piston 34 is raised, the pressure of the booster 92 rises to a very high pressure due to the short length of the booster 92. The pressure exceeds the spring force of the spring 42, that is, the valve pressure PB, when the piston 34 reaches approximately the top dead center and the exhaust valve 28 closes, and the valve closing of the exhaust valve 28 is obstructed. As a result, the intake valve 26 and the exhaust valve 28 are opened in the next intake stroke, the fluid in the booster 92 flows back to the combustion chamber 18 side, and the pressure in the booster 92 substantially decreases to the valve pressure PB. become. In the lowering process, a part of the fluid is stored in the pressure accumulating tank 100 through the recovery passage 96.

昇圧部９２の圧力がバルブ圧ＰＢまで下がると、排気バルブ２８が閉まることになるが、まだ昇圧部９２の圧力は十分に高いのでこれ以後も昇圧部９２の圧力が継続して蓄圧タンク１００内に回収されることになる。図５（ａ）に示すときでは蓄圧タンク１００内の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力よりも低いので、次の排気行程に至る前に逆止弁１０２の開弁圧力までの圧力が、すなわちバルブ圧ＰＢから逆止弁１０２の開弁圧力を差し引いた分の圧力が、蓄圧タンク１００にエネルギとして回収され、それに伴って昇圧部９２の圧力は逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる。   When the pressure in the booster 92 is reduced to the valve pressure PB, the exhaust valve 28 is closed. However, since the pressure in the booster 92 is still sufficiently high, the pressure in the booster 92 continues and the pressure in the accumulator tank 100 continues thereafter. Will be collected. When the pressure in the pressure accumulating tank 100 is lower than the valve opening pressure of the check valve 102 at the time shown in FIG. 5A, the pressure up to the valve opening pressure of the check valve 102 is reached before the next exhaust stroke. That is, the pressure obtained by subtracting the valve opening pressure of the check valve 102 from the valve pressure PB is recovered as energy in the pressure accumulating tank 100, and the pressure of the pressure increasing unit 92 decreases to the valve opening pressure of the check valve 102 accordingly. It will be.

次の排気行程では、同様に、排気バルブ２８が開き、ピストン３４が上昇するので、昇圧部９２の圧力が上昇する。そして、上記と同様に、昇圧部９２の圧力はバルブ圧ＰＢまで下がり、その下がる過程で、一部の流体は蓄圧タンク１００に回収通路９６を介して蓄えられることになる。昇圧部９２の圧力がバルブ圧ＰＢまで下がると、排気バルブ２８が閉まり、これ以後も昇圧部９２の圧力が継続して蓄圧タンク１００内に回収されることになる。未だ蓄圧タンク１００内の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力よりも低い場合には、図５（ｂ）に示すように、次の排気行程に至る前に逆止弁１０２の圧力までの圧力が、蓄圧タンク１００にエネルギとして回収され、それに伴って昇圧部９２の圧力は逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる。ただし、図５（ａ）の曲線と図５（ｂ）の曲線とを比べると明らかなように、この場合には先ほどのサイクルでの場合よりも蓄圧タンク１００内の圧力が高くなったので昇圧部９２の圧力低下の傾きが相対的に緩やかになる。   Similarly, in the next exhaust stroke, the exhaust valve 28 is opened and the piston 34 is raised, so that the pressure in the pressure increasing portion 92 is increased. In the same manner as described above, the pressure in the pressure increasing unit 92 decreases to the valve pressure PB, and in the process of decreasing, the pressure is stored in the pressure accumulating tank 100 via the recovery passage 96. When the pressure in the booster 92 is reduced to the valve pressure PB, the exhaust valve 28 is closed, and thereafter, the pressure in the booster 92 is continuously collected in the pressure accumulation tank 100. When the pressure in the pressure accumulating tank 100 is still lower than the valve opening pressure of the check valve 102, the pressure up to the pressure of the check valve 102 before reaching the next exhaust stroke as shown in FIG. However, it is recovered as energy in the pressure accumulating tank 100, and accordingly, the pressure of the pressure increasing unit 92 is reduced to the valve opening pressure of the check valve 102. However, as apparent from the comparison between the curve in FIG. 5A and the curve in FIG. 5B, in this case, the pressure in the pressure accumulating tank 100 is higher than that in the previous cycle, so the pressure is increased. The inclination of the pressure drop of the part 92 becomes relatively gentle.

そして、次の排気行程に至ると、同様にエネルギの回収が行われるが、このときには途中で蓄圧タンク１００内の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力を超えることになる。したがって、昇圧部９２の圧力低下の傾きはより緩やかになり、次の排気行程に至るまでに昇圧部９２の圧力が逆止弁１０２の開弁圧力に至ることはなくなる。この状態では、逆止弁１０２が蓄圧タンク１００内の圧力により実質的に締まる方に付勢されるので、蓄圧タンク１００内の圧力の低下は実質的に認められない。   Then, when the next exhaust stroke is reached, energy recovery is performed in the same manner. At this time, the pressure in the pressure accumulating tank 100 exceeds the valve opening pressure of the check valve 102 on the way. Therefore, the slope of the pressure drop of the booster 92 becomes gentler, and the pressure of the booster 92 does not reach the valve opening pressure of the check valve 102 until the next exhaust stroke. In this state, since the check valve 102 is urged to be substantially tightened by the pressure in the pressure accumulating tank 100, a decrease in the pressure in the pressure accumulating tank 100 is not substantially recognized.

そして、次の排気行程に至って排気バルブ２８が開くことになると、昇圧部９２の流体が気筒１２内に一部流れる現象が生じて、昇圧部９２の圧力は、本第一実施形態の場合、概ね逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる（図５（ｃ）参照）。そして、この排気行程で、また、昇圧部９２の圧力が、上記の如く上昇して、その後バルブ圧まで低下することが生じる。そして、同様にエネルギ回収が行われる。ただし、前回のエネルギ回収で蓄圧タンク１００内の圧力はさらに上昇しているので、昇圧部９２の圧力低下の傾きはさらに緩やかになる。   Then, when the exhaust valve 28 is opened at the next exhaust stroke, a phenomenon occurs in which the fluid in the booster 92 partially flows into the cylinder 12, and the pressure in the booster 92 is the same as in the first embodiment. In general, the pressure decreases to the valve opening pressure of the check valve 102 (see FIG. 5C). In the exhaust stroke, the pressure in the pressure increasing unit 92 increases as described above and then decreases to the valve pressure. And energy recovery is performed similarly. However, since the pressure in the pressure accumulating tank 100 has further increased due to the previous energy recovery, the slope of the pressure drop in the pressure increasing unit 92 becomes further gentle.

そして、次の排気行程に至って排気バルブ２８が開くことになると、前回のエネルギ回収のときと同様に、昇圧部９２の流体が気筒１２内に一部流れる現象が生じて、昇圧部９２の圧力は、概ね逆止弁１０２の開弁圧力まで低下することになる（図５（ｄ）参照）。その後、この排気行程で、昇圧部９２の圧力が上昇して、その圧力が回収されることになる。ただし、既に蓄圧タンク１００内の圧力はある程度高くなっている場合には、例えば図５（ｅ）に示すように、ほとんどエネルギは回収されないで、すなわち昇圧部９２の圧力はバルブ圧ＰＢからほとんど低下することなく、次の排気行程に至ることになる。   When the exhaust valve 28 is opened after reaching the next exhaust stroke, a phenomenon occurs in which the fluid in the booster 92 partially flows into the cylinder 12 as in the previous energy recovery, and the pressure in the booster 92 is increased. Generally decreases to the valve opening pressure of the check valve 102 (see FIG. 5D). Thereafter, in this exhaust stroke, the pressure in the pressure increasing unit 92 increases and the pressure is recovered. However, when the pressure in the pressure accumulating tank 100 has already increased to some extent, for example, as shown in FIG. 5 (e), almost no energy is recovered, that is, the pressure in the pressure increasing section 92 is substantially reduced from the valve pressure PB. Without this, the next exhaust stroke is reached.

このようにして蓄圧タンク１００にエネルギが回収されることになる。なお、上記から理解できるように、図３のフローチャートにおけるステップＳ３０５での上記所定圧は、上記バルブ圧よりも高いことが必要である。エネルギを適切に回収するためである。   In this way, energy is recovered in the pressure accumulation tank 100. As can be understood from the above, the predetermined pressure in step S305 in the flowchart of FIG. 3 needs to be higher than the valve pressure. This is to recover energy appropriately.

図４、５に基づいて説明したように、昇圧部９２が一度のサイクルで高い圧力にまで適切に昇圧されるので、より高い圧力を迅速にエネルギとして回収することが可能になる。そして、蓄圧タンク１００の内部容積を低減することで、そのようにして回収されたエネルギはより高いレベルのエネルギを有し続けることになる。これらは、上記の如く、排気絞り弁８６が対応する気筒１２の排気通路６６ａの最上流側、特に排気ポート出口部に設けられるので、昇圧部９２の長さが短くなり、その容積が小さいからである。上記から明らかなように、一度のサイクルで昇圧部９２の圧力がバルブ圧ＰＢ以上に昇圧されるように、気筒１２の容積に対して昇圧部９２の容積が規定されるのが好ましい。なお、本第一実施形態では気筒１２の容積は、少なくとも昇圧部９２の容積よりも大きくなっている。   As described with reference to FIGS. 4 and 5, since the booster 92 is appropriately boosted to a high pressure in one cycle, it is possible to quickly recover the higher pressure as energy. And by reducing the internal volume of the accumulator tank 100, the energy thus recovered will continue to have a higher level of energy. As described above, since the exhaust throttle valve 86 is provided on the most upstream side of the corresponding exhaust passage 66a of the cylinder 12, particularly on the exhaust port outlet, the length of the booster 92 is shortened and its volume is small. It is. As apparent from the above, it is preferable that the volume of the booster 92 is defined with respect to the volume of the cylinder 12 so that the pressure of the booster 92 is increased to the valve pressure PB or more in one cycle. In the first embodiment, the volume of the cylinder 12 is at least larger than the volume of the booster 92.

以上、本発明を上記第一実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記第一実施形態では、本発明を筒内噴射型式のエンジンに適用して説明したが、これに限定されず、ポート噴射型式のエンジン、ディーゼル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、ガソリンに限らず、アルコール燃料、液化天然ガス等でも良い。また、上記第一実施形態では、エネルギ回収のときに吸気通路５２を開くためにスロットルバルブ６０を用いたが、それ以外の手段を用いても良い。例えば、エネルギ回収のときに開かれるバルブは、スロットルバルブ６０と並行に設けられ、それを迂回するように吸気通路５２から分岐して、合流する通路を開閉するアイドル制御用のアイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）が備えられているエンジンでは、そのＩＳＣＶであり得る。なお、そのようなスロットルバルブ６０などは設けられなくても良く、エネルギ回収時に気筒１２内に十分な量の空気が流れるようになっていれば良い。   As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on said 1st embodiment, this invention is not limited to this. For example, in the first embodiment, the present invention has been described by applying the present invention to an in-cylinder injection type engine. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various engines such as a port injection type engine and a diesel engine. . The fuel used is not limited to gasoline, but may be alcohol fuel, liquefied natural gas, or the like. In the first embodiment, the throttle valve 60 is used to open the intake passage 52 during energy recovery. However, other means may be used. For example, a valve that is opened at the time of energy recovery is provided in parallel with the throttle valve 60, branches from the intake passage 52 so as to bypass it, and idle speed control for idle control that opens and closes the joining passage. In an engine equipped with a valve (ISCV), it can be that ISCV. Such a throttle valve 60 or the like may not be provided as long as a sufficient amount of air flows in the cylinder 12 at the time of energy recovery.

さらに、逆止弁１０２は、ＥＣＵ１１０によって制御され、エネルギ回収時にだけ開弁する制御バルブであっても良い。ただし、制御バルブの場合には、開かれるのは、圧力センサ１２４による出力信号により導かれる昇圧部９２の圧力が、所定の圧力、例えば上記開弁圧力以上になっているときのみとするのが良い。   Further, the check valve 102 may be a control valve that is controlled by the ECU 110 and opens only when energy is recovered. However, in the case of a control valve, the valve is opened only when the pressure of the booster 92 guided by the output signal from the pressure sensor 124 is equal to or higher than a predetermined pressure, for example, the valve opening pressure. good.

さらに、上記第一実施形態では、蓄圧タンク１００を一つとしたが、複数有するようにしても良い。さらには、複数の蓄圧タンクをエンジンルーム、車体床下等に分割配置しても良い。なお、蓄圧タンク１００には、新気である空気のみならず、排気ガスが一部流入する可能性もあるので、蓄圧タンク１００は排気管６４と同様に耐腐食性に優れる材料から作製されると良い。なお、回収管９８や放出管１０６も同様に耐腐食性に優れる材料から作製されると良い。   Furthermore, in the first embodiment, one pressure accumulating tank 100 is used, but a plurality of pressure accumulating tanks 100 may be provided. Furthermore, a plurality of pressure accumulating tanks may be divided and arranged in the engine room, the vehicle body floor, or the like. In addition, since not only fresh air but also a part of exhaust gas may flow into the pressure accumulating tank 100, the pressure accumulating tank 100 is made of a material having excellent corrosion resistance like the exhaust pipe 64. And good. The recovery tube 98 and the discharge tube 106 are also preferably made of a material having excellent corrosion resistance.

また、上記第一実施形態では、減速時で且つ燃料カットをしているときにエネルギ回収をすることとしたが、このような運転状態以外でエネルギ回収がなされても良い。排気絞り弁８６が一の気筒に対してのみ関連付けられているので、本第一実施形態の場合、＃２から＃４の気筒１２での出力でエンジン１０を動かすことも可能である。したがって、例えば、蓄圧タンク１００内の圧力が所定値以下になったときには、＃１の気筒１２のみについて燃料噴射を停止して、エネルギ回収を行っても良い。上記第一実施形態の場合、排気絞り弁８６がタービン７０からもっとも離れた気筒１２に関して設けられているので、他の気筒１２からの排気ガスがタービン７０に適切に至るため、十分なエンジン出力が得られる。また、単に圧力がエネルギとして回収されれば良いのであれば、すなわち排気ガスを用いてエネルギとしての圧力を回収して良いのであれば、このときには通常の運転状態でエネルギ回収を行うようにしても良い。特に、これは、上記の如く、回収された圧力エネルギがタービン７０に供給されるような場合には有効である。ただし、清浄な流体、すなわち空気によって圧力エネルギを回収し、そして用いなければならない場合には、エネルギ回収に際して、昇圧部９２を直ぐ下流側に有する気筒１２では燃料噴射が停止されることが必要である。   In the first embodiment, energy recovery is performed when the vehicle is decelerated and the fuel is cut. However, energy recovery may be performed in a state other than such an operating state. Since the exhaust throttle valve 86 is associated with only one cylinder, in the case of the first embodiment, the engine 10 can be driven by the output from the cylinders 12 from # 2 to # 4. Therefore, for example, when the pressure in the pressure accumulating tank 100 becomes a predetermined value or less, the fuel injection may be stopped only for the # 1 cylinder 12 to recover the energy. In the case of the first embodiment, since the exhaust throttle valve 86 is provided for the cylinder 12 farthest from the turbine 70, exhaust gas from the other cylinders 12 appropriately reaches the turbine 70, so that a sufficient engine output is obtained. can get. Further, if it is only necessary to recover the pressure as energy, that is, if the pressure as energy can be recovered using the exhaust gas, the energy recovery may be performed in a normal operation state at this time. good. This is particularly effective when the recovered pressure energy is supplied to the turbine 70 as described above. However, when the pressure energy must be recovered and used by a clean fluid, that is, air, the fuel injection needs to be stopped in the cylinder 12 having the booster 92 immediately downstream when recovering the energy. is there.

また、上記第一実施形態では、エネルギ回収に際して一つの気筒１２の排気通路６６ａだけが閉じられるので、エネルギ回収によるブレーキ効果は少ない。逆に、エネルギ回収によるブレーキ効果を有効に利用する場合には、複数の気筒のそれぞれに関して排気絞り弁８６を設けて、運転状態に基づいてそれらの一部または全部を閉じて、エネルギ回収を行うようにしても良い。   In the first embodiment, since only the exhaust passage 66a of one cylinder 12 is closed during energy recovery, the braking effect due to energy recovery is small. On the other hand, when the braking effect by energy recovery is used effectively, an exhaust throttle valve 86 is provided for each of the plurality of cylinders, and some or all of them are closed based on the operating state to perform energy recovery. You may do it.

また、上記第一実施形態では、排気絞り弁８６を一つ用い、この排気絞り弁８６を一つの気筒、すなわち＃１の気筒１２に対する排気通路６６ａの最上流側に配置した。しかしながら、排気絞り弁８６を複数用いて、複数の気筒１２のそれぞれの排気通路６６ａの最上流側に、排気絞り弁８６をそれぞれ別個に配置することにしても良い。複数の気筒１２の内、任意に選んだ二つ以上の気筒１２に対する排気通路６６ａの最上流側にそれぞれ別個に排気絞り弁８６が備えられても良い。なお、排気絞り弁８６は、対応する気筒１２の排気通路６６ａの最上流側に設けられれば良く、上記第一実施形態の如く排気枝管８８に設けても良いが、排気ポート２４に設けられても良い。   Further, in the first embodiment, one exhaust throttle valve 86 is used, and this exhaust throttle valve 86 is arranged on the most upstream side of the exhaust passage 66a for one cylinder, that is, the cylinder 12 of # 1. However, a plurality of exhaust throttle valves 86 may be used, and the exhaust throttle valves 86 may be separately disposed on the most upstream side of the exhaust passages 66a of the plurality of cylinders 12, respectively. An exhaust throttle valve 86 may be separately provided on the most upstream side of the exhaust passage 66a for two or more cylinders 12 arbitrarily selected from among the plurality of cylinders 12. The exhaust throttle valve 86 may be provided on the most upstream side of the exhaust passage 66a of the corresponding cylinder 12, and may be provided in the exhaust branch pipe 88 as in the first embodiment, but is provided in the exhaust port 24. May be.

次に本発明の第二実施形態について説明する。本第二実施形態のエネルギ回収装置５では、上記第一実施形態とは異なり、４つの気筒の内の、２つの気筒のそれぞれに対する排気通路６６ａの最上流側にそれぞれ別個の排気絞り弁８６を設けることにしている。なお、以下の第二実施形態の説明において、上記第一実施形態で説明したのと同じ構成要素に対しては、同じ符号を用いて、説明を省略する。ただし、本第二実施形態では、＃１と＃３の２つの気筒１２に関してそれぞれ排気絞り弁８６を設けることにしているので、上記第一実施形態で説明したのと同じ構成要素の内、二組ずつ設けられるものがある。そこで、＃１の気筒１２に関する構成要素と、＃３の気筒１２に関する構成要素とを区別するべく、＃１の気筒１２に関する構成要素では「ａ」を、＃３の気筒１２に関する構成要素では「ｂ」を、それらの符号の最後に付す。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the energy recovery device 5 of the second embodiment, unlike the first embodiment, separate exhaust throttle valves 86 are provided on the most upstream side of the exhaust passage 66a for two of the four cylinders. It is decided to provide. In the following description of the second embodiment, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. However, in the second embodiment, since the exhaust throttle valve 86 is provided for each of the two cylinders # 1 and # 3, two of the same components as those described in the first embodiment are included. Some are provided in pairs. Therefore, in order to distinguish between the constituent elements related to the # 1 cylinder 12 and the constituent elements related to the # 3 cylinder 12, "a" is used for the constituent elements related to the # 1 cylinder 12, and " "b" is added to the end of those codes.

本第二実施形態のエネルギ回収装置５が適用されたエンジンシステムの概念図を図６に示す。図６に示すように、排気絞り弁８６は二つ設けられていて、＃１の気筒１２の排気通路６６ａの最上流側に排気絞り弁８６ａが、＃３の気筒１２の排気通路６６ｂの最上流側に排気絞り弁８６ｂが設けられている。そして、それぞれの昇圧部９２ａ、９２ｂには、それぞれ同じように回収通路９６ａ、９６ｂが連通され、それらの他端側は連結されて蓄圧タンク１００に連通している。そして、蓄圧タンク１００に至る前の回収通路９６ａ、９６ｂが合流して一経路になっている回収通路の部分に制御弁１３２が設けられている。なお、＃１の気筒１２のサイクルと、＃３の気筒１２のサイクルは、本第二実施形態では、３６０°ずれている。すなわち、それらの対応する行程は、等間隔で繰り返し行われる。   A conceptual diagram of an engine system to which the energy recovery device 5 of the second embodiment is applied is shown in FIG. As shown in FIG. 6, two exhaust throttle valves 86 are provided, and the exhaust throttle valve 86a is located on the most upstream side of the exhaust passage 66a of the # 1 cylinder 12, and the exhaust throttle valve 86b of the # 3 cylinder 12 is located on the uppermost side. An exhaust throttle valve 86b is provided on the upstream side. The recovery passages 96a and 96b are communicated with the respective pressure increasing sections 92a and 92b in the same manner, and the other end sides thereof are connected to communicate with the pressure accumulating tank 100. A control valve 132 is provided in a portion of the recovery passage where the recovery passages 96a and 96b before reaching the pressure accumulating tank 100 merge to form one path. The cycle of the # 1 cylinder 12 and the cycle of the # 3 cylinder 12 are shifted by 360 ° in the second embodiment. That is, those corresponding steps are repeated at regular intervals.

本第二実施形態でも、エネルギ回収の流れは、上記第一実施形態で図３のフローチャートに基づいて説明したのと同様になされるので、この説明は省略する。ただし、本第二実施形態では、上記ステップＳ３０７に至って、エネルギ回収が行われるようになって、上記ステップＳ３０９でエネルギ回収が停止されるまで、制御弁１３２がＥＣＵ１１０により開かれる制御が加わる点で異なる。   Also in the second embodiment, the flow of energy recovery is the same as that described with reference to the flowchart of FIG. 3 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. However, in the second embodiment, the control is performed such that the control valve 132 is opened by the ECU 110 until the energy recovery is performed in step S307 until the energy recovery is stopped in step S309. Different.

次に、本第二実施形態での、昇圧部９２ａ、９２ｂでの圧力変化を表した曲線を重ねたグラフを図７に示す。＃１の気筒１２に関する曲線をγで、＃３の気筒１２に関する曲線をδで、表している。上記したように、本第二実施形態では、＃１の気筒１２と＃３の気筒１２とは、３６０°の差でサイクルが繰り返される。したがって、図７の曲線からも明らかなように、昇圧部９２ａ、９２ｂの圧力が高まるのは、クランクシャフトの回転で３６０°ごとに交互に生じる。その結果、高圧タンク１００へのエネルギ回収は、３６０°の等間隔で繰り返されることになる。したがって、上記第一実施形態の場合よりも、約２倍の速さで蓄圧タンク１００に圧力エネルギが回収されることになる。   Next, FIG. 7 shows a graph in which curves representing pressure changes in the boosters 92a and 92b in the second embodiment are superimposed. A curve related to # 1 cylinder 12 is represented by γ, and a curve associated with # 3 cylinder 12 is represented by δ. As described above, in the second embodiment, the cycle of the # 1 cylinder 12 and the # 3 cylinder 12 is repeated with a difference of 360 °. Therefore, as is apparent from the curve of FIG. 7, the pressures of the boosters 92a and 92b are alternately increased every 360 ° with the rotation of the crankshaft. As a result, energy recovery to the high-pressure tank 100 is repeated at equal intervals of 360 °. Therefore, the pressure energy is recovered in the pressure accumulating tank 100 at about twice as fast as in the case of the first embodiment.

なお、このように所定の間隔でもって高い圧力エネルギが回収されるので、蓄圧タンク１００内に不要な脈動が生じることが低減され、例えば、その脈動に基づく騒音を低減することが可能になる。ただし、このように等間隔でエネルギが回収されるのであれば、いずれの気筒に関して排気絞り弁が配置されても良い。なお、本発明は、等間隔でエネルギが回収されることに限定するものではない。   In addition, since high pressure energy is collect | recovered by a predetermined space | interval in this way, generation | occurrence | production of an unnecessary pulsation in the pressure accumulation tank 100 is reduced, for example, it becomes possible to reduce the noise based on the pulsation. However, as long as energy is recovered at regular intervals in this way, an exhaust throttle valve may be arranged for any cylinder. Note that the present invention is not limited to recovering energy at equal intervals.

以上、本発明を上記第一および第二実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。全ての気筒に対する排気通路の最上流側にそれぞれ別個に排気絞り弁が備えられても良い。そして、上記した如く、上記第一実施形態およびその変形例、ならびに上記第二実施形態の種々の組合せを本発明は含むものである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said 1st and 2nd embodiment, this invention is not limited to these. An exhaust throttle valve may be separately provided on the most upstream side of the exhaust passage for all the cylinders. As described above, the present invention includes various combinations of the first embodiment and its modified examples and the second embodiment.

第一実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。It is a conceptual diagram of the engine system in a first embodiment. 排気ポート出口部に排気絞り弁が設けられた一の気筒に関して概略的に表した、エンジンの部分的な断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an engine schematically showing one cylinder provided with an exhaust throttle valve at an exhaust port outlet. 第一実施形態の制御フローチャートである。It is a control flowchart of a first embodiment. エネルギ回収を行っているときの昇圧部の圧力変化のグラフを、複数サイクル分に関して重ねて表したグラフである。It is the graph which repeated and represented the graph of the pressure change of the pressure | voltage rise part at the time of performing energy recovery | collection regarding several cycles. エネルギ回収を行っているときの昇圧部の圧力変化のグラフであり、（ａ）から（ｅ）に時間の変化に基づいて表している。It is a graph of the pressure change of the pressure | voltage rise part at the time of performing energy recovery, It represents based on the change of time from (a) to (e). 第二実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。It is a conceptual diagram of the engine system in 2nd embodiment. エネルギ回収を行っているときの２つの昇圧部の圧力変化のグラフを、複数サイクル分に関して重ねて表したグラフである。It is the graph which overlapped and represented the graph of the pressure change of two pressure | voltage rise parts when energy recovery is performed regarding several cycles.

符号の説明Explanation of symbols

１、５ エネルギ回収装置
１０ エンジン
１２ 気筒
６６ 排気通路
８６ 排気絞り弁
1, 5 Energy recovery device 10 Engine 12 Cylinder 66 Exhaust passage 86 Exhaust throttle valve

Claims (3)

エンジンの排気通路に設けた排気絞り弁を閉じ、該排気絞り弁よりも上流側の排気通路の圧力を高め、該高められた圧力をエネルギとして回収するエネルギ回収装置であって、
前記排気絞り弁を、対応する気筒の排気通路の最上流側に設けたことを特徴とするエネルギ回収装置。 An energy recovery device that closes an exhaust throttle valve provided in an exhaust passage of an engine, raises the pressure of an exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve, and recovers the increased pressure as energy,
An energy recovery device, wherein the exhaust throttle valve is provided on the most upstream side of the exhaust passage of the corresponding cylinder. 前記エンジンが、複数気筒を有するエンジンであるとき、
前記排気絞り弁は、排気集合部よりも上流側の排気枝管に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収装置。 When the engine is an engine having a plurality of cylinders,
The energy recovery apparatus according to claim 1, wherein the exhaust throttle valve is provided in an exhaust branch pipe upstream of the exhaust collecting portion. 前記排気絞り弁が、複数の排気枝管にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエネルギ回収装置。
The energy recovery device according to claim 2, wherein the exhaust throttle valve is provided in each of a plurality of exhaust branch pipes.

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