特開 2023-103688 エンジンの吸排気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103688

(43)【公開日】2023-07-27

(54)【発明の名称】エンジンの吸排気システム

(51)【国際特許分類】

   F02M 35/104 20060101AFI20230720BHJP

   F02M 33/00 20060101ALI20230720BHJP

   F02B 37/18 20060101ALI20230720BHJP

【ＦＩ】

F02M35/104 A

F02M33/00 A

F02B37/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022004346

(22)【出願日】2022-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(71)【出願人】

【識別番号】503116899

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ原動機

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久下 喬弘

(72)【発明者】

【氏名】山田 敬之

(72)【発明者】

【氏名】原 崇

(72)【発明者】

【氏名】田貝 哲哉

(72)【発明者】

【氏名】中山 貞夫

【テーマコード（参考）】

3G005

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005GB27

(57)【要約】

【課題】未燃の燃料の排出を抑制する。
【解決手段】エンジン１００の吸排気システム１は、エンジン１００の燃焼室１０８と連通し、燃料噴射弁が設けられる吸気流路２００と、吸気流路２００における第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２とを接続する接続流路５００と、接続流路５００に設けられるガス送出部（コンプレッサ６０２）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの燃焼室と連通し、燃料噴射弁が設けられる吸気流路と、
前記吸気流路における第１部分と第２部分とを接続する接続流路と、
前記接続流路に設けられるガス送出部と、
を備える、
エンジンの吸排気システム。

【請求項2】

第１タービンと、前記接続流路に設けられる第１コンプレッサとを有する第１過給機を備え、
前記ガス送出部は、前記第１コンプレッサである、
請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。

【請求項3】

前記燃焼室と連通する排気流路を備え、
前記第１タービンは、前記排気流路に設けられる、
請求項２に記載のエンジンの吸排気システム。

【請求項4】

前記排気流路に設けられる第２タービンと、前記吸気流路に設けられる第２コンプレッサとを有する第２過給機を備え、
前記排気流路は、前記排気流路のうち前記第２タービンより上流側と下流側とを接続し、第１ウェストゲートバルブが設けられる第１ウェストゲート流路を含み、
前記第１タービンは、前記第１ウェストゲート流路に設けられる、
請求項３に記載のエンジンの吸排気システム。

【請求項5】

前記第１タービンは、前記吸気流路に設けられる、
請求項２に記載のエンジンの吸排気システム。

【請求項6】

前記第１タービンが設けられる流路のうち前記第１タービンより上流側と下流側とは、第２ウェストゲートバルブが設けられる第２ウェストゲート流路によって接続される、
請求項２、３または５に記載のエンジンの吸排気システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジンの吸排気システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼室、吸気弁および排気弁を有するエンジンがある。このようなエンジンでは、例えば、特許文献１に開示されているように、燃焼室と連通する吸気ポートが吸気弁によって開閉される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／０４９８７８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、吸気流路に燃料噴射弁が設けられるシステムでは、吸気弁が閉弁した状態において、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が吸気ポート内に残留している場合がある。ここで、排気行程から吸気行程に切り替わる際に、吸気弁および排気弁の双方が開弁している状況が生じ得る。吸気弁および排気弁の双方が開弁している状況において、吸気ポート内に残留している未燃の燃料が排気ポートを通って排出される吹き抜けが生じることがある。熱効率を向上させる観点、または、温室効果ガスの排出を抑制する観点では、未燃の燃料の吹き抜けによる排出を抑制することが望ましい。

【0005】

本開示の目的は、未燃の燃料の排出を抑制することが可能なエンジンの吸排気システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のエンジンの吸排気システムは、エンジンの燃焼室と連通し、燃料噴射弁が設けられる吸気流路と、吸気流路における第１部分と第２部分とを接続する接続流路と、接続流路に設けられるガス送出部と、を備える。

【0007】

第１タービンと、接続流路に設けられる第１コンプレッサとを有する第１過給機を備え、ガス送出部は、第１コンプレッサであってもよい。

【0008】

燃焼室と連通する排気流路を備え、第１タービンは、排気流路に設けられてもよい。

【0009】

排気流路に設けられる第２タービンと、吸気流路に設けられる第２コンプレッサとを有する第２過給機を備え、排気流路は、排気流路のうち第２タービンより上流側と下流側とを接続し、第１ウェストゲートバルブが設けられる第１ウェストゲート流路を含み、第１タービンは、第１ウェストゲート流路に設けられてもよい。

【0010】

第１タービンは、吸気流路に設けられてもよい。

【0011】

第１タービンが設けられる流路のうち第１タービンより上流側と下流側とは、第２ウェストゲートバルブが設けられる第２ウェストゲート流路によって接続されてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、未燃の燃料の排出を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。

【図2】図２は、本開示の実施形態に係るエンジンの各気筒の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、第１の変形例に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。

【図4】図４は、第２の変形例に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。

【図5】図５は、第３の変形例に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0015】

図１は、本実施形態に係る吸排気システム１の構成を示す模式図である。吸排気システム１は、エンジン１００の吸気および排気に関するシステムである。図１に示すように、吸排気システム１は、エンジン１００と、吸気流路２００と、排気流路３００と、過給機４００と、接続流路５００と、還流過給機６００と、制御装置７００とを備える。

【0016】

エンジン１００は、複数の気筒を有する。図１の例では、エンジン１００は、第１気筒＃１と、第２気筒＃２と、第３気筒＃３と、第４気筒＃４と、第５気筒＃５と、第６気筒＃６とを有する。ただし、エンジン１００の気筒数は、６つ以外であってもよい。図２は、本実施形態に係るエンジン１００の各気筒の構成を示す模式図である。図２では、吸気ポート１０４ａ、排気ポート１０４ｂ、燃料噴射弁１１２および点火装置１１４が、同一断面上に図示されている。ただし、吸気ポート１０４ａ、排気ポート１０４ｂ、燃料噴射弁１１２および点火装置１１４は、同一断面上に位置しなくてもよい。

【0017】

図２に示すように、エンジン１００は、シリンダライナ１０２、シリンダヘッド１０４、および、ピストン１０６を備える。ピストン１０６は、シリンダライナ１０２内に収容される。シリンダライナ１０２、シリンダヘッド１０４およびピストン１０６によって、燃焼室１０８が形成される。

【0018】

シリンダヘッド１０４には、吸気ポート１０４ａおよび排気ポート１０４ｂが形成される。吸気ポート１０４ａおよび排気ポート１０４ｂは、燃焼室１０８に開口する。吸気弁１１０ａは、吸気ポート１０４ａのうち、燃焼室１０８側の開口を開閉する。排気弁１１０ｂは、排気ポート１０４ｂのうち、燃焼室１０８側の開口を開閉する。吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂの開閉動作は、不図示のカムシャフトの回転に伴って行われる。

【0019】

吸気ポート１０４ａには、後述する吸気流路２００の分岐流路２０２を形成する配管が接続される。吸気ポート１０４ａを介して、燃焼室１０８に混合気が流入する。排気ポート１０４ｂには、後述する排気流路３００の分岐流路３０２を形成する配管が接続される。燃焼室１０８から排気ポート１０４ｂを介して排気ガスが排出される。

【0020】

燃料噴射弁１１２は、燃料供給源と接続される。燃料供給源は、例えば、不図示の燃料タンク、または、都市ガス等のパイプラインである。燃料噴射弁１１２は、吸気流路２００の分岐流路２０２に設けられる。燃料噴射弁１１２の先端部は、吸気ポート１０４ａに臨む。燃料噴射弁１１２は、燃料ガスを吸気ポート１０４ａに噴射する。燃料ガスは、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化して生成される。燃料ガスは、ＬＮＧに限らず、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、軽油、重油、アンモニアまたは水素等をガス化したものであってもよい。エンジン１００は、燃料ガスを燃料として用いるガスエンジンである。以下では、燃料ガスを単に燃料とも呼ぶ。

【0021】

点火装置１１４は、シリンダヘッド１０４に設けられる。点火装置１１４の先端部は、燃焼室１０８内に突出する。

【0022】

エンジン１００は、４サイクルエンジンである。吸気行程において、燃料噴射弁１１２から燃料が噴射され、吸気弁１１０ａが開弁し、排気弁１１０ｂが閉弁した状態になる。ピストン１０６が下死点に向かい、吸気ポート１０４ａから燃焼室１０８に吸気および燃料が吸入される。圧縮行程において、吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂが閉弁した状態になる。ピストン１０６が上死点に向かい、燃焼室１０８内の混合気が圧縮される。混合気は点火装置１１４により着火されて燃焼し、燃焼行程において、ピストン１０６が下死点側に押圧される。排気行程において、吸気弁１１０ａが閉弁し、排気弁１１０ｂが開弁した状態になる。ピストン１０６が上死点に向かい、燃焼後の排気ガスが排気ポート１０４ｂを通って燃焼室１０８から排出される。以下、図１に戻り、説明を続ける。

【0023】

吸気流路２００は、エンジン１００の燃焼室１０８と連通する。吸気流路２００には、燃焼室１０８に供給される空気である吸気が流通する。吸気流路２００の上流側の端部には、空気が外部から取り込まれる不図示の吸気口が設けられる。吸気流路２００は、複数の燃焼室１０８とそれぞれ連通する複数の分岐流路２０２を有する。複数の分岐流路２０２は、吸気流路２００の下流側に設けられる。上述したように、分岐流路２０２を形成する配管は、エンジン１００の吸気ポート１０４ａと接続される。吸気ポート１０４ａは、分岐流路２０２のうちの下流側の端部に相当する。吸気ポート１０４ａは、吸気流路２００に含まれる。

【0024】

排気流路３００は、エンジン１００の燃焼室１０８と連通する。排気流路３００には、燃焼室１０８から排出された排気ガスが流通する。排気流路３００の下流側の端部には、排気ガスが外部に排出される不図示の排気口が設けられる。排気流路３００は、複数の燃焼室１０８とそれぞれ連通する複数の分岐流路３０２を有する。複数の分岐流路３０２は、排気流路３００の上流側に設けられる。上述したように、分岐流路３０２を形成する配管は、エンジン１００の排気ポート１０４ｂと接続される。排気ポート１０４ｂは、分岐流路３０２のうちの上流側の端部に相当する。排気ポート１０４ｂは、排気流路３００に含まれる。

【0025】

過給機４００は、コンプレッサ４０２とタービン４０４とを有する。コンプレッサ４０２の翼車、および、タービン４０４の翼車は、一体として回転する。コンプレッサ４０２の翼車とタービン４０４の翼車とは、シャフトによって連結されている。過給機４００は、第２過給機の一例に相当する。コンプレッサ４０２は、第２コンプレッサの一例に相当する。タービン４０４は、第２タービンの一例に相当する。

【0026】

コンプレッサ４０２は、吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側に設けられている。コンプレッサ４０２は、吸気口から取り込まれた吸気を圧縮して、下流側に送出する。吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側、かつ、コンプレッサ４０２より下流側には、インタークーラＣ１が設けられている。インタークーラＣ１の内部を流通する吸気は、インタークーラＣ１の外部の空気と熱交換することによって冷却される。インタークーラＣ１を通過した吸気は、各分岐流路２０２を介して各燃焼室１０８に送られる。なお、インタークーラＣ１として、吸気の冷却にエンジン冷却水や工業用水などの冷却水を用いるものを使用することもできる。

【0027】

タービン４０４は、排気流路３００のうち分岐流路３０２より下流側に設けられている。エンジン１００から排出された排気ガスは、各分岐流路３０２を介してタービン４０４に送られる。タービン４０４に送られた排気ガスは、タービン４０４を通過して、排気口から排出される。タービン４０４は、タービン４０４の翼車が排気ガスによって回されることによって、回転動力を生成する。タービン４０４により生成された回転動力は、シャフトを介してコンプレッサ４０２に伝達される。

【0028】

接続流路５００は、吸気流路２００における第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２とを接続する。接続流路５００は、後述するように、エンジン１００の吸気ポート１０４ａ内に残留する燃料を吸気流路２００における他の場所に還流させるために設けられている。接続流路５００では、第１部分Ｐ１から第２部分Ｐ２に向かってガスが流れる。以下では、接続流路５００における上流側は第１部分Ｐ１側を意味し、接続流路５００における下流側は第２部分Ｐ２側を意味する。

【0029】

図１および図２の例では、各気筒の吸気ポート１０４ａが第１部分Ｐ１に相当する。図１および図２の例では、吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側、かつ、インタークーラＣ１より下流側が第２部分Ｐ２に相当する。接続流路５００の上流側には、複数の分岐流路５０２が設けられる。各分岐流路５０２は、各気筒の吸気ポート１０４ａとそれぞれ接続される。各分岐流路５０２には、開閉弁Ｖ１が設けられている。開閉弁Ｖ１は、分岐流路５０２を開閉可能である。接続流路５００の下流端は、吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側、かつ、インタークーラＣ１より下流側と接続される。ただし、吸気流路２００における第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２の各位置は、後述するように、図１および図２の例に限定されない。また、図１および図２の例では、第２部分Ｐ２は、吸気流路２００のうち第１部分Ｐ１よりも上流側に位置する。ただし、吸気流路２００における第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との位置関係も、後述するように、図１および図２の例に限定されない。

【0030】

還流過給機６００は、コンプレッサ６０２とタービン６０４とを有する。コンプレッサ６０２の翼車、および、タービン６０４の翼車は、一体として回転する。コンプレッサ６０２の翼車とタービン６０４の翼車とは、シャフトによって連結されている。還流過給機６００は、接続流路５００を介したガスの還流を実現するために設けられる。還流過給機６００は、第１過給機の一例に相当する。コンプレッサ６０２は、第１コンプレッサの一例に相当する。タービン６０４は、第１タービンの一例に相当する。

【0031】

コンプレッサ６０２は、接続流路５００のうち分岐流路５０２より下流側に設けられている。後述するように、コンプレッサ６０２の翼車は、タービン６０４の翼車が回されることによって得られる回転動力を用いて回転駆動される。コンプレッサ６０２は、接続流路５００中のガスを圧縮して、下流側に送出する。ゆえに、開閉弁Ｖ１が開弁している分岐流路５０２を介して、吸気流路２００の第１部分Ｐ１から接続流路５００にガスが吸引される。つまり、吸気ポート１０４ａから接続流路５００にガスが吸引される。

【0032】

ここで、吸気弁１１０ａが閉弁した状態において、燃料噴射弁１１２から噴射された燃料の一部が吸気ポート１０４ａ内に残留している場合がある。このような場合に、接続流路５００へのガスの吸引が行われることによって、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に送ることができる。具体的には、吸気弁１１０ａが閉弁している気筒の吸気ポート１０４ａと接続される分岐流路５０２の開閉弁Ｖ１を開弁させることによって、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に送ることができる。それにより、排気行程から吸気行程に切り替わる際に、吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂの双方が開弁している状況において、未燃の燃料が排気ポート１０４ｂを通って排出される吹き抜けが抑制される。

【0033】

上記のように、コンプレッサ６０２は、第１部分Ｐ１から第２部分Ｐ２に向けてガスを送出するガス送出部の一例に相当する。ただし、後述するように、ガス送出部として、還流過給機６００のコンプレッサ６０２以外のものが用いられてもよい。

【0034】

接続流路５００のうちコンプレッサ６０２より下流側には、インタークーラＣ２が設けられている。インタークーラＣ２の内部を流通するガスは、インタークーラＣ２の外部の空気と熱交換することによって冷却される。インタークーラＣ２を通過したガスは、吸気流路２００の第２部分Ｐ２に送られる。なお、インタークーラＣ２として、吸気の冷却にエンジン冷却水や工業用水などの冷却水を用いるものを使用することもできる。

【0035】

タービン６０４は、排気流路３００のうちタービン４０４より下流側に設けられている。排気流路３００は、タービン４０４より下流側において、分岐流路３０４と分岐流路３０６とに分岐している。分岐流路３０４の下流端と分岐流路３０６の下流端は合流している。タービン６０４は、分岐流路３０６に設けられる。タービン４０４に送られた排気ガスは、分岐流路３０４と分岐流路３０６とに分かれて送られる。タービン６０４は、タービン６０４の翼車が分岐流路３０６に送られた排気ガスによって回されることによって、回転動力を生成する。タービン６０４により生成された回転動力は、シャフトを介してコンプレッサ６０２に伝達される。なお、分岐流路３０４と分岐流路３０６の各流路における排気ガスの流量は、例えば、流量調整弁等を用いて調整され得る。

【0036】

制御装置７００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む。制御装置７００は、吸排気システム１中の各装置の動作を制御する。例えば、制御装置７００は、エンジン１００の動作を制御する。例えば、制御装置７００は、開閉弁Ｖ１の動作を制御する。具体的には、制御装置７００は、吸気弁１１０ａが閉弁している気筒の吸気ポート１０４ａと接続される分岐流路５０２の開閉弁Ｖ１を開弁させる。一方、制御装置７００は、吸気弁１１０ａが開弁している気筒の吸気ポート１０４ａと接続される分岐流路５０２の開閉弁Ｖ１を閉弁させる。

【0037】

上記のように、吸排気システム１では、吸気流路２００における第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２とが接続流路５００により接続される。接続流路５００には、ガス送出部としてコンプレッサ６０２が設けられる。それにより、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に送ることができる。ゆえに、未燃の燃料が排気ポート１０４ｂを通って排出される吹き抜けが抑制される。よって、熱効率の向上、および、温室効果ガスの排出の抑制が実現される。

【0038】

また、吸排気システム１では、接続流路５００に設けられるガス送出部は、還流過給機６００のコンプレッサ６０２である。還流過給機６００では、吸排気システム１におけるガスの流れによりタービン６０４の翼車が回されることによって、コンプレッサ６０２の翼車が回転駆動される。ゆえに、吸排気システム１におけるガスの流れを利用して接続流路５００中のガスを送出することができる。よって、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に送ることが適切に実現される。

【0039】

ただし、接続流路５００に設けられるガス送出部は、還流過給機６００のコンプレッサ６０２以外のものであってもよい。例えば、電動ファンまたは電動コンプレッサ等の電力を用いて駆動されるガス送出部が接続流路５００に設けられてもよい。

【0040】

また、吸排気システム１では、還流過給機６００のタービン６０４は、排気流路３００に設けられる。それにより、コンプレッサ６０２の翼車を回転駆動することが、排気流路３００を流通する排気ガスの流れを利用して適切に実現される。ゆえに、接続流路５００中のガスを送出することが、排気ガスの流れを利用して適切に実現される。特に、タービン６０４は、排気流路３００の分岐流路３０６に設けられる。ゆえに、排気流路３００を流通する排気ガスの一部がタービン６０４に送られるので、タービン６０４の過回転が抑制される。ただし、タービン６０４は、後述するように、排気流路３００以外の箇所に設けられてもよい。

【0041】

また、吸排気システム１では、接続流路５００に、インタークーラＣ２が設けられている。それにより、接続流路５００において、コンプレッサ６０２により送出された高温のガスを冷却することができる。ゆえに、燃料を含む高温のガスが吸気流路２００に還流され、異常燃焼が生じることが抑制される。ただし、インタークーラＣ２は設けられなくてもよい。

【0042】

また、吸排気システム１では、各分岐流路５０２には、開閉弁Ｖ１が設けられている。それにより、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に送るタイミングを気筒ごとに適正化できる。例えば、吸気弁１１０ａが開弁している気筒については、吸気ポート１０４ａから接続流路５００に不要に燃料が送られることを抑制できる。ただし、開閉弁Ｖ１は設けられなくてもよい。

【0043】

上記では、吸気ポート１０４ａが吸気流路２００の第１部分Ｐ１に相当する例を説明した。ただし、吸気流路２００における第１部分Ｐ１の位置は、上記の例に限定されない。ここで、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に効果的に送る観点では、第１部分Ｐ１は、吸気ポート１０４ａにできるだけ近いことが好ましい。ただし、第１部分Ｐ１を吸気ポート１０４ａにする場合には、接続流路５００をシリンダヘッド１０４内に通す必要がある。接続流路５００をシリンダヘッド１０４内に通すことが設計上困難である場合等には、例えば、第１部分Ｐ１を吸気流路２００の分岐流路２０２のうちシリンダヘッド１０４より外側の部分にしてもよい。この場合、第１部分Ｐ１は、燃料噴射弁１１２よりシリンダヘッド１０４側であってもよく、燃料噴射弁１１２よりシリンダヘッド１０４側と逆側であってもよい。

【0044】

上記では、吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側、かつ、インタークーラＣ１より下流側が第２部分Ｐ２に相当する例を説明した。ただし、吸気流路２００における第２部分Ｐ２の位置は、上記の例に限定されない。ここで、吸気流路２００における第２部分Ｐ２には接続流路５００を介して燃料が還流されるので、逆火を抑制する観点では、第２部分Ｐ２は、エンジン１００にできるだけ近いことが望ましい。ただし、第２部分Ｐ２は、例えば、吸気流路２００のうちインタークーラＣ１より上流側、かつ、コンプレッサ４０２より下流側であってもよい。

【0045】

さらに、第２部分Ｐ２は、例えば、各分岐流路２０２に配置されてもよい。この場合、吸気流路２００の流れ方向において、第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１より上流側に位置してもよく、第１部分Ｐ１より下流側に位置してもよく、第１部分Ｐ１の流れ方向位置と略一致する流れ方向位置に位置してもよい。ここで、吸気ポート１０４ａに残留している燃料が第１部分Ｐ１から接続流路５００に送られるタイミングと、接続流路５００に送られた燃料が第２部分Ｐ２に到達するタイミングとの間には時間差がある。つまり、第１部分Ｐ１から接続流路５００に燃料が送られた後、直ちに第２部分Ｐ２に燃料が届くわけではない。ゆえに、第２部分Ｐ２が第１部分Ｐ１より上流側に位置しない場合であっても、吸気ポート１０４ａに残留している燃料を接続流路５００に送ることによって、未燃の燃料の吹き抜けが抑制される。

【0046】

以下、図３から図５を参照して、各変形例に係る吸排気システムについて説明する。

【0047】

図３は、第１の変形例に係る吸排気システム１Ａの構成を示す模式図である。図３に示すように、第１の変形例に係る吸排気システム１Ａでは、上述した吸排気システム１と比較して、還流過給機６００のタービン６０４の配置が異なる。

【0048】

図３に示すように、吸排気システム１Ａでは、排気流路３００のうちタービン４０４より上流側と下流側とは、ウェストゲート流路３０８によって接続されている。ウェストゲート流路３０８は、排気流路３００に含まれる。ウェストゲート流路３０８には、ウェストゲートバルブＶ２が設けられる。ウェストゲート流路３０８は、第１ウェストゲート流路の一例に相当する。ウェストゲートバルブＶ２は、第１ウェストゲートバルブの一例に相当する。

【0049】

ウェストゲートバルブＶ２の開度を調整することによって、ウェストゲート流路３０８に流れる排気ガスの流量を調整することができる。それにより、タービン４０４を通過する排気ガスの流量が調整されるので、例えば、タービン４０４の過回転が抑制される。ウェストゲートバルブＶ２の動作は、制御装置７００によって制御される。

【0050】

吸排気システム１Ａでは、還流過給機６００のタービン６０４は、ウェストゲート流路３０８に設けられる。それにより、ウェストゲート流路３０８を流通する排気ガスによってタービン６０４の翼車を回し、コンプレッサ６０２の翼車を回転駆動することができる。ゆえに、接続流路５００中のガスを送出することが、ウェストゲート流路３０８を流通する排気ガスの流れを利用して適切に実現される。よって、上述した吸排気システム１と同様に、未燃の燃料が排気ポート１０４ｂを通って排出される吹き抜けが抑制される。

【0051】

図４は、第２の変形例に係る吸排気システム１Ｂの構成を示す模式図である。図４に示すように、第２の変形例に係る吸排気システム１Ｂでは、上述した吸排気システム１と比較して、還流過給機６００のタービン６０４の配置が異なる。

【0052】

図４に示すように、吸排気システム１Ｂでは、吸気流路２００のうちコンプレッサ４０２より下流側と上流側とは、還流路２０４によって接続されている。コンプレッサ４０２から送出される吸気の一部は、還流路２０４を通って、コンプレッサ４０２の上流側に還流される。還流路２０４は、吸気流路２００に含まれる。タービン６０４は、還流路２０４に設けられている。タービン６０４は、タービン６０４の翼車が還流路２０４に送られた吸気によって回されることによって、回転動力を生成する。タービン６０４により生成された回転動力は、シャフトを介してコンプレッサ６０２に伝達される。なお、吸気が流通する還流路２０４の下流端は、排気流路３００のうちタービン４０４より下流側と接続されていてもよい。この場合、タービン６０４を通過した吸気は、排気流路３００のうちタービン４０４より下流側に送られる。

【0053】

上記のように、吸排気システム１Ｂでは、還流過給機６００のタービン６０４は、吸気流路２００に設けられる。それにより、吸気流路２００を流通する吸気によってタービン６０４の翼車を回し、コンプレッサ６０２の翼車を回転駆動することができる。ゆえに、接続流路５００中のガスを送出することが、吸気の流れを利用して適切に実現される。よって、上述した吸排気システム１と同様に、未燃の燃料が排気ポート１０４ｂを通って排出される吹き抜けが抑制される。

【0054】

上述した吸排気システム１のように、還流過給機６００のタービン６０４は、排気流路３００に設けられてもよい。この場合、タービン６０４が吸気流路２００に設けられる場合と比較して、高温のガスによりタービン６０４の翼車が回されるので、コンプレッサ６０２の翼車に伝達される回転動力を大きくすることができる。一方、吸排気システム１Ｂのように、タービン６０４が吸気流路２００に設けられる場合、タービン６０４が排気流路３００に設けられる場合と比較して、タービン６０４の耐熱性を低くすることができる。

【0055】

上記では、タービン６０４は、吸気流路２００のうちコンプレッサ４０２より下流側、かつ、インタークーラＣ１より上流側に設けられる例を説明した。ただし、タービン６０４は、吸気流路２００のうちインタークーラＣ１より下流側に設けられてもよい。

【0056】

図５は、第３の変形例に係る吸排気システム１Ｃの構成を示す模式図である。図５に示すように、第３の変形例に係る吸排気システム１Ｃでは、上述した吸排気システム１と比較して、ウェストゲート流路８００が追加されている点が異なる。

【0057】

図５に示すように、吸排気システム１Ｃでは、タービン６０４が設けられる流路である分岐流路３０６のうちタービン６０４より上流側と下流側とは、ウェストゲート流路８００によって接続されている。ウェストゲート流路８００には、ウェストゲートバルブＶ３が設けられる。ウェストゲート流路８００は、第２ウェストゲート流路の一例に相当する。ウェストゲートバルブＶ３は、第２ウェストゲートバルブの一例に相当する。

【0058】

上記のように、吸排気システム１Ｃでは、上述した吸排気システム１と比較して、ウェストゲートバルブＶ３が設けられるウェストゲート流路８００が追加されている。それにより、ウェストゲートバルブＶ３の開度を調整することによって、ウェストゲート流路８００に流れる排気ガスの流量を調整することができる。それにより、タービン６０４を通過する排気ガスの流量が調整されるので、タービン６０４の過回転が抑制される。ウェストゲートバルブＶ３の動作は、制御装置７００によって制御される。なお、分岐流路３０４と分岐流路３０６の各流路における排気ガスの流量は、例えば、図示を省略する流量調整弁等を用いて調整され得る。

【0059】

上記では、還流過給機６００のタービン６０４が排気流路３００に設けられる場合について説明した。ただし、タービン６０４が吸気流路２００に設けられる場合において、ウェストゲート流路８００が設けられてもよい。この場合、タービン６０４が設けられる流路である吸気流路２００のうちタービン６０４より上流側と下流側とが、ウェストゲートバルブＶ３が設けられるウェストゲート流路８００によって接続される。そして、ウェストゲートバルブＶ３の開度を調整することによって、ウェストゲート流路８００に流れる吸気の流量を調整することができる。それにより、タービン６０４を通過する吸気の流量が調整されるので、タービン６０４の過回転が抑制される。

【0060】

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0061】

１ 吸排気システム
１Ａ 吸排気システム
１Ｂ 吸排気システム
１Ｃ 吸排気システム
１００ エンジン
１０８ 燃焼室
１１２ 燃料噴射弁
２００ 吸気流路
３００ 排気流路
３０８ ウェストゲート流路（第１ウェストゲート流路）
４００ 過給機（第２過給機）
４０２ コンプレッサ（第２コンプレッサ）
４０４ タービン（第２タービン）
５００ 接続流路
６００ 還流過給機（第１過給機）
６０２ コンプレッサ（第１コンプレッサ、ガス送出部）
６０４ タービン（第１タービン）
８００ ウェストゲート流路（第２ウェストゲート流路）
Ｐ１ 第１部分
Ｐ２ 第２部分
Ｖ２ ウェストゲートバルブ（第１ウェストゲートバルブ）
Ｖ３ ウェストゲートバルブ（第２ウェストトゲートバルブ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】