CN102686845A - 内燃机的增压系统 - Google Patents

Abstract

一种内燃机的增压系统，具备：涡轮增压机，其具有压缩机（10a）及涡轮（10b）；和压力波增压机，利用从排气导入口（28a）导入到单元(23)内的排气的压力波来提高从进气导入口(24)导入到单元(23)内的气体的压力，将提高了压力的气体从进气排出口(25)向进气通路(3)排出而进行内燃机(1)的增压，其中，压力波增压机(20)的壳体(21)借助进气导入口(24)而与比压缩机(10a)上游侧的进气通路(3)连接并且借助进气排出口(25)而与比压缩机(10a)下游侧的进气通路(3)连接，并且借助排气导入口(28a)及排气排出口(28b)分别与比涡轮(10b)下游侧的排气通路(4)连接。

Description

内燃机的增压系统

技术领域

本发明涉及具备利用排气的压力波能量进行增压的压力波增压机、和涡轮增压机的内燃机的增压系统。

背景技术

已知有一种具备利用排气的压力波能量进行增压的压力波增压机和涡轮增压机，压力波增压机被设置成从比涡轮增压机的涡轮靠下游侧的排气通路导入排气、并向比涡轮增压机的压缩机靠上游侧的进气通路喷出进气的增压装置(参照专利文献1)。另外，作为与本发明相关联的在先技术文献，存在专利文献2、3。

专利文献1:日本特开昭60-178929号公报

专利文献2:日本特开昭62-060929号公报

专利文献3:日本实开昭58-108256号公报

如公知那样，在压力波增压机的内部进气侧和排气侧相连。因此，有时根据内燃机的运转状态等，排气通过压力波增压机而流入到进气通路。在专利文献1的装置中，由于压力波增压机被设置于压缩机的上游侧，所以在排气流入到进气通路的情况下，有可能因该排气中包含的粒子状物质等而弄脏压缩机。该情况下，有可能因压缩机的性能降低而使增压性能降低。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供可以从低旋转区域进行内燃机的增压并且能够防止排气流入到涡轮增压机的压缩机内的内燃机的增压系统。

本发明的内燃机的增压系统具备涡轮增压机和压力波增压机，该涡轮增压机具有设置于内燃机的排气通路的涡轮和设置于上述内燃机的进气通路并由上述涡轮驱动的压缩机；该压力波增压机具有：壳体，其借助于设置于该壳体一方的端面的进气导入口及进气排出口而与上述进气通路连接并且借助于设置于与该壳体的上述一方的端面相对置的另一方的端面的排气导入口及排气排出口而与上述排气通路连接；和转子，其以自由旋转的方式设置于上述壳体内部并将上述壳体内部划分为沿着旋转轴线方向贯通的多个单元，该压力波增压机利用从上述排气导入口导入到单元内的排气的压力波来提高从上述进气导入口导入到该单元内的气体的压力，将提高了压力的气体从上述进气排出口向上述进气通路排出而进行上述内燃机的增压，上述压力波增压机的上述壳体借助于上述进气导入口与上述压缩机上游侧的进气通路连接，并且借助于上述进气排出口与上述压缩机下游侧的进气通路连接，并且借助于上述排气导入口及上述排气排出口分别与上述涡轮下游侧的排气通路连接。

根据本发明的增压系统，在进气通路中并列设置了涡轮增压机的压缩机和压力波增压机。因此，即使排气从压力波增压机流入到进气通路，该排气也不流入到压缩机。由此，能够防止弄脏压缩机。另外，在本发明的增压系统中，压力波增压机被设置在比涡轮增压机的涡轮靠下游侧的排气通路。该情况下，可以利用涡轮充分地回收排气能量。并且，在本发明的增压系统中，可以利用压力波增压机及涡轮增压机两者来对内燃机增压。如公知那样，由于压力波增压机利用排气的压力波进行增压，所以即使内燃机的转速低也可以进行增压。因此，可以从低旋转区域开始进行内燃机的增压。

在本发明的增压系统的一种方式中，上述压力波增压机也可以具备对上述转子进行旋转驱动并且能够变更上述转子的转速的驱动单元。该情况下，不论内燃机的运转状态如何，都能够变更压力波增压机的运转状态。另外，根据该方式，由于能够变更转子的转速，所以能够使各单元与进气排出口连接的时刻适当地变化。因此，可以借助于压力波增压机将进气从进气通路向排气通路导入或将排气从排气通路向进气通路导入。

在本发明的增压系统的一种方式中，可以是上述压力波增压机设置有相位变更机构，该相位变更机构使上述一方的端面及上述另一方的端面中的至少任意一方绕上述旋转轴线旋转而能够变更上述进气排出口相对于上述排气导入口的位置。在该方式中，通过变更进气排出口相对于排气导入口的位置，也可以使各单元与进气排出口连接的时刻适当地变化。因此，可以借助于压力波增压机将进气从进气通路向排气通路导入或将排气从排气通路向进气通路导入。

在本发明的增压系统的一种方式中，可以还具备增压控制单元，该增压控制单元以如下方式分别控制上述压力波增压机及上述涡轮增压机的动作：当上述内燃机的转速在规定的低旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压，在上述内燃机的转速在比上述低旋转区域高的规定的高旋转区域内的情况下，利用上述涡轮增压机对上述内燃机进行增压。这样，即使内燃机的转速较低，压力波增压机也可以进行增压。因此，通过这样控制各增压机的动作，可以从低旋转区域开始进行内燃机的增压。另外，由于在高旋转区域中由涡轮增压机进行内燃机的增压，所以能够抑制压力波增压机大型化。

在本发明的增压系统的一种方式中，可以在上述排气通路设置有：旁通通路，其使排气绕过上述压力波增压机而导出到上述压力波增压机的下游侧；和旁通阀，对上述旁通通路进行开闭。该情况下，通过打开关闭旁通阀，能够调整被导入到压力波增压机的排气的量。

在本发明的增压系统的一种方式中，可以在上述排气通路设置有使排气绕过上述压力波增压机而导出到上述压力波增压机下游侧的旁通通路，在上述压力波增压机设置有连接切换单元，该连接切换单元能够在连接状态和切断状态之间进行切换，该连接状态是借助于上述排气导入口及上述排气排出口而使上述壳体内部与上述排气通路连接的状态，该切断状态是以切断该连接的方式堵塞上述排气导入口及上述排气排出口的状态。该情况下，通过将连接切换单元切换到切断位置，能够停止向压力波增压机导入排气。因此，不需要对旁通通路设置阀门。

在该方式中，可以还具备连接控制单元，在只利用上述涡轮增压机进行上述内燃机的增压的情况下，该连接控制单元将上述连接切换单元切换到上述切断状态。由此，可以只利用涡轮增压机进行内燃机的增压。

在本发明的增压系统的一种方式中，上述压力波增压机还具有增压控制单元，该增压控制单元以驱动单元和相位变更机构的至少任意一方作为控制对象，该驱动单元旋转驱动上述转子并且能够变更上述转子的转速；该相位变更机构使上述一方的端面及上述另一方的端面中的至少任意一方绕上述旋转轴线旋转并能够变更上述进气排出口相对于上述排气导入口的位置，该增压控制单元以如下方式分别控制上述压力波增压机及上述涡轮增压机：当上述内燃机的转速在小于规定转速的区域即低旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压，当上述内燃机的转速在上述规定转速以上的区域即规定的高旋转区域内的情况下，利用上述涡轮增压机对上述内燃机进行增压，上述增压控制单元具备：计算单元，当预测到上述内燃机的转速在上述高旋转区域内并且上述内燃机的转速小于上述规定转速的情况下，为了在利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压的同时借助于上述压力波增压机使进气的一部分从上述进气通路向上述排气通路漏掉的状态下运转上述压力波增压机而计算出应该控制的上述控制对象的控制量的目标值；和再加速准备单元，当上述内燃机的转速小于上述规定转速的情况下，以使上述控制对象的控制量成为上述计算单元计算出的目标值的方式来控制上述控制对象。以使进气的一部分向排气通路漏掉的方式运转压力波增压机的情况，与以进气的全部的量返回到进气通路的方式来运转压力波增压机的情况相比较，为了达到相同的增压压力需要提高转子的转速。在该方式中，由于在内燃机的转速变成转速不足之后立即以进气的一部分向排气通路漏掉的方式运转压力波增压机，所以转子被以高的转速旋转驱动。因此，在内燃机被请求再加速的情况下，可以迅速地提高转子的转速。由此，由于可以使增压压力迅速上升，所以可以迅速地进行内燃机的再加速。

在本发明的增压系统的一种方式中，上述压力波增压机还具有增压控制单元，该增压控制单元以驱动单元和相位变更机构的至少任意一方作为控制对象，该驱动单元旋转驱动上述转子并且能够变更上述转子的转速，该相位变更机构使上述一方的端面及上述另一方的端面中的至少任意一方绕上述旋转轴线旋转并能够变更上述进气排出口相对于上述排气导入口的位置，该增压控制单元以如下方式分别控制上述压力波增压机及上述涡轮增压机：当上述内燃机的转速在规定的低旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压，当上述内燃机的转速在比上述低旋转区域高的规定的中旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机及上述涡轮增压机两者对上述内燃机进行增压，当上述内燃机的转速在比上述中旋转区域高的规定的高旋转区域内的情况下，利用上述涡轮增压机对上述内燃机进行增压，并且上述增压控制单元能够以使在利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压的同时借助于上述压力波增压机使排气从上述排气通路向上述进气通路回流的方式控制上述控制对象的动作，上述增压控制单元具备EGR控制单元，该EGR控制单元当上述内燃机的转速从上述低旋转区域变化到上述中旋转区域的情况下，以抑制上述涡轮增压机起动后的进气中的空气量变动的方式来控制上述控制对象的动作并调整借助于上述压力波增压机向上述进气通路回流的排气的量。根据该方式，由于可以抑制起动涡轮增压机时的空气量的变动，所以能够抑制向各汽缸供给的空气量急剧增加。如公知那样，若向汽缸内供给的空气的量变多，则氮氧化物(NOx)增加。因此，通过这样抑制空气量急剧增加，可以抑制涡轮增压机起动时NOx增加的情况。

在本发明的增压系统的一种方式中，可以在上述内燃机设置有PCV通路，该PCV通路用于将上述进气通路之中的借助于上述进气导入口而连接了上述壳体的位置的下游侧并且是上述压缩机上游侧的区间和上述内燃机的曲轴箱内部连接。该情况下，由于可以抑制窜缸混合气流入到压力波增压机内，所以能够防止因窜缸混合气中包含的油使转子锁止的情况。

在本发明的增压系统的一种方式中，上述内燃机被搭载于车辆，在上述压力波增压机设置有连接切换单元，该连接切换单元能够在连接状态和切断状态之间进行切换，该连接状态是借助于上述排气导入口及上述排气排出口而使上述壳体内部与上述排气通路连接的状态；该切断状态是以切断该连接的方式堵塞上述排气导入口及上述排气排出口的状态，该增压系统具备：储压箱，其以能够从上述涡轮上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述涡轮上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压的气体；和储压控制单元，当上述车辆减速时将上述连接切换单元切换到上述切断状态并且控制上述驱动单元以使上述转子停止。通过这样控制转子及连接切换单元，能够向储压箱蓄积排气。另外，由于不需要设置用于打开关闭排气通路的阀门，所以可以降低成本。

在具备增压控制单元的本发明的增压系统的一种方式中，还具备：储压箱，其以能够从上述涡轮上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述涡轮上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压的气体；和阀门单元，能够在将上述储压箱与上述排气通路连接的连接位置和切断该连接的切断位置之间进行切换，当上述内燃机的转速从上述低旋转区域向上述高旋转区域变化而起动上述涡轮增压机的情况下，上述增压控制单元将上述阀门单元切换到上述连接位置。该情况下，可以利用从储压箱供给的气体来辅助涡轮增压机的动作。因此，可以使涡轮增压机的涡轮转速迅速上升。由此，可以抑制在将增压所使用的增压机从压力波增压机切换为涡轮增压机时的增压压力的变动。从而，可以抑制该切换时的内燃机的转矩的变动。

在本发明的增压系统的一种方式中，可以具备：储压箱，其以能够从上述涡轮上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述涡轮上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压的气体；阀门单元，能够在将上述储压箱与上述排气通路连接的连接位置和切断该连接的切断位置之间进行切换；和起动辅助控制单元，其在应该使上述内燃机停止的规定的内燃机停止条件成立了的情况下，将上述阀门单元切换到上述连接位置。该情况下，当使内燃机停止时可以利用储压箱内的气体辅助压力波增压机的动作，由此，可提高汽缸内的压力。而且，通过照保持原样地使内燃机停止，可以维持汽缸内的压力高的状态而使内燃机停止。由此，由于在下次起动时可以迅速提高汽缸内的压力，所以可以迅速地起动内燃机。

附图说明

图1是示意性地表示组装有本发明的第1方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分的图。

图2是放大表示图1的压力波增压机的图。

图3是从图2的箭头III方向观察压力波增压机的进气侧端部的图。

图4是从图2的箭头IV方向观察压力波增压机的排气侧端部的图。

图5是从图2的箭头V方向观察压力波增压机的阀板的图。

图6是沿着转子的旋转方向将以通常模式运转的压力波增压机的一部分展开的图。

图7是沿着转子的旋转方向将以EGR模式运转的压力波增压机的一部分展开的图。

图8是表示发动机的转速及转矩和各增压模式之间的对应关系的图。

图9是表示ECU所执行的增压模式控制程序的流程图。

图10是表示TC增压模式中的发动机的状态的图。

图11是表示PW增压模式中的发动机的状态的图。

图12是示意性地表示组装有本发明的第2方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分的图。

图13是表示第2方式中的压力波增压机的壳体及阀板的图。

图14是表示图13的压力波增压机的进气侧端部的图。

图15是表示图13的压力波增压机的排气侧端部的图。

图16是表示图13的压力波增压机的阀板的图。

图17是示意性地表示组装有本发明的第3方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分的图。

图18是说明本发明的第4方式的图，是在该方式中将以低增压模式运转的压力波增压机的一部分沿着转子的旋转方向展开的图。

图19是表示第4方式中的发动机的转速及增压压力和各增压模式的对应关系的图。

图20是表示在第4方式中ECU所执行的增压模式控制程序的流程图。

图21是接续图20的流程图。

图22是说明本发明的第5方式的图，是表示该方式中的发动机的转速及转矩和各增压模式的对应关系的图。

图23是表示在第5方式中ECU所执行的增压模式控制程序的流程图。

图24是示意性地表示组装有本发明的第6方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分的图。

图25是表示第6方式的ECU所执行的填充控制程序的流程图。

图26是表示第6方式的ECU所执行的辅助控制程序的流程图。

图27是表示第6方式的ECU所执行的起动辅助控制程序的流程图。

具体实施方式

(第1方式)

图1示意性地表示了组装有本发明的第1方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分。内燃机(以下有时称作发动机)1是作为行驶用动力源而搭载于车辆的柴油发动机，具备具有多个(在图1中为4个)汽缸2a的内燃机主体2。进气通路3及排气通路4分别与各汽缸2a连接。

进气通路3具备：第1分支通路5、第2分支通路6和连接这些分支通路5、6的公共通路7。在进气通路3上设置有用于过滤进气的空气滤清器8，各分支通路5、6从该空气滤清器8分支。在第1分支通路5上设置有压力波增压机20的进气侧端部20a、和能够打开关闭该第1分支通路5的第1控制阀9。在第2分支通路6上设置有涡轮增压机10的压缩机10a、和能够打开关闭该第2分支通路6的第2控制阀11。在公共通路7上设置有用于冷却进气的内部冷却器12、和浪涌调整槽（surge tank）13。如该图所示，进气通路3在通过浪涌调整槽13后再次分支而与各汽缸2a连接。

在排气通路4上从排气的流动方向上游侧朝向下游侧按顺序设置有涡轮增压机10的涡轮10b、排气净化用的催化剂14、压力波增压机20的排气侧端部20b、能够打开关闭排气通路4的排气控制阀15和消音用的消音器16。而且，在排气通路4上设置有用于使排气绕过压力波增压机20及排气控制阀15而流动的旁通通路17、和将排气的流向选择性地切换为压力波增压机20或旁通通路17的切换阀18。通过这样切换排气的流向，切换阀18作为本发明的旁通阀发挥功能。

对涡轮增压机10及压力波增压机20进行说明。涡轮增压机10是通过利用排气使设置于排气通路3的涡轮10b旋转而旋转驱动压缩机10a，由此进行增压的公知增压机。压力波增压机20是通过利用从排气侧端部20b导入到内部的排气的压力波来提高从进气侧端部20a导入到内部的进气的压力，由此进行增压的增压机。如图2放大表示那样，压力波增压机20具备圆筒状的壳体21，对该壳体21而言，作为进气侧端部20a的一端与进气通路3连接，并且作为排气侧端部20b的另一端与排气通路4连接。在壳体21内设置有被壳体21支承为围绕轴线Ax旋转自由的转子22。其中，在图2中为了容易理解而放大表示了壳体21和转子22之间的间隙。实际上该间隙几乎没有。在转子22上，从其一端到另一端设置有沿轴线Ax方向延伸的多个隔壁22a。壳体21内被这些隔壁22a划分为沿轴线Ax方向贯通的多个单元23。

图3是从图2的箭头III方向观察壳体21的进气侧端部21a的图。如该图所示那样，在进气侧端部21a设置有2个进气导入口24及2个进气排出口25。如该图所示那样，在壳体21的一方的端面以沿周方向交替排列的方式设置了进气导入口24和进气排出口25。而且，2个进气导入口24隔着轴线Ax对称设置。同样,2个进气排出口25也隔着轴线Ax对称设置。第1分支通路5中比压力波增压机20靠向进气的流动方向上游侧的部分(以下有时称作上游侧区间)5a分别与各进气导入口24连接。另一方面，第1分支通路5中比压力波增压机20靠向进气的流动方向下游侧的部分(以下有时称作下游侧区间)5b分别与各进气排出口25连接。

图4是从图2的箭头IV方向观察壳体21的排气侧端部21b的图。如该图所示那样，在排气侧端部21b设置有2个排气导入口26及2个排气排出口27。如该图所示那样，排气导入口26和排气排出口27被设置成在与一方的端面对置的壳体21的另一方的端面沿周方向交替排列。而且，如该图所示那样，2个排气导入口26隔着轴线Ax对称设置。同样，2个排气排出口27也隔着轴线Ax对称设置。排气通路4中比压力波增压机20靠向排气的流动方向上游侧的区间4a分别与各排气导入口26连接。另一方面，排气通路4中比压力波增压机20靠向排气的流动方向下游侧的区间4b分别与各排气排出口27连接。

如图2所示那样，在壳体21内设置有阀板28。其中，在图2中为了容易理解而放大表示了阀板28和壳体21及转子22之间的间隙。实际上这些间隙几乎没有。阀板28被壳体21支承为围绕轴线Ax旋转自由。图5是从图2的箭头V方向观察阀板28的图。如该图所示那样，与壳体21的排气侧端部21b同样，在阀板28中设置有2个排气导入口28a及2个排气排出口28b。这些排气导入口28a及排气排出口28b被设置成沿周方向交替排列。而且，2个排气导入口28a及2个排气排出口28b分别隔着轴线Ax对称设置。阀板28以排气导入口28a与壳体21的排气导入口26重叠、排气排出口28b与壳体21的排气排出口27重叠的方式设置在壳体21内。阀板28的排气导入口28a其周方向的长度比壳体21的排气导入口26的短。同样，阀板28的排气排出口28b的周方向的长度也比壳体21的排气排出口27的短。因此，即使阀板28旋转，如果在规定角度以内，则也能分别维持排气导入口26、28a彼此及排气排出口27、28b彼此分别重叠的状态。在该压力波增压机20中，由于经由壳体21的排气导入口26及阀板28的排气导入口28a双方将气体导入到单元23内，所以这两者与本发明的排气导入口对应。由于单元23内的气体经由壳体21的排气排出口27及阀板28的排气排出口28b双方排出，所以这两者与本发明的排气排出口对应。

如图2所示那样，压力波增压机20具备：第1马达29，其作为对转子22进行旋转驱动的驱动单元；和第2马达30，其用于调整阀板28相对于壳体21的排气侧端部21b的位置。第1马达29对转子22沿规定方向进行旋转驱动，以使各单元23按进气导入口24、排气导入口28a、进气排出口25、排气排出口28b的顺序进行连接。第2马达30能够分别按右旋转及左旋转对阀板28旋转驱动，使阀板28旋转而相对于壳体21的排气导入口26及排气排出口27分别变更阀板28的排气导入口28a及排气排出口28b的位置。因此，阀板28及第2马达30与本发明的相位变更机构相当。

该压力波增压机20以只向进气通路3排出进气的通常模式、和向进气通路3排出进气及排气双方的EGR模式这2个动作模式运转。通过分别调整转子22的旋转速度(转速)及阀板28的位置来切换这些动作模式。参照图6及图7，对各动作模式进行说明。其中，图6表示了将以通常模式运转的压力波增压机20的一部分沿着转子22的旋转方向展开的图。图7表示了将以EGR模式运转的压力波增压机20的一部分沿着转子22的旋转方向展开的图。在这些图中，各单元23如图中用箭头F所示那样从上向下进行移动。

首先，参照图6，对通常模式进行说明。如该图所示那样，各单元23内被填充进气，直到其一端与排气导入口28a连接为止。若在该状态下单元23的一端与排气导入口28a连接，则排气及排气的压力波分别导入到单元23内。然后，排气及压力波分别在单元23内从排气侧向进气侧移动。在该图中，虚线PW表示压力波的移动，虚线EG表示排气的移动。如这些虚线所示那样，压力波的移动速度比排气的移动速度快。如该图所示那样，在通常模式下，当压力波到达单元23的另一端时单元23与进气排出口25连接。由于压力波将单元23内的进气向进气侧挤压，所以若如此单元23的另一端与进气排出口25连接，则进气被挤出到下游侧区间5b。然后，如该图所示那样，在通常模式下，当排气到达单元23的另一端时单元23和进气排出口25的连接被切断。因此，能够阻止排气向进气通路3流入。此外，虽然省略了图示，但单元23随后与排气排出口28b连接。单元23内的排气此时向排气通路4排出。然后，单元23与进气导入口24连接。而且，由此进气被填充到单元23内。以后，通过反复这些动作，来进行发动机1的增压。这样，在通常模式下，按照当压力波到达了单元23的另一端时该单元23与进气排出口25连接，当排气到达了单元23的另一端时该单元23和进气排出口25的连接被切断的方式，来控制转子22及阀板28。其中，此时的第1马达29的转速只要与周知的压力波增压机同样根据发动机1的转速设定即可。

接着，参照图7对EGR模式进行说明。其中，在该图中也与图6同样，虚线PW表示压力波的移动，虚线EG表示排气的移动。如虚线EG所示那样，在EGR模式中，按照在单元23和进气排出口25的连接被切断之前排气到达单元23的另一端的方式，使转子22的旋转速度变慢。而且，在EGR模式中，按照即使如此使转子22的旋转速度变慢，当压力波到达了单元23的另一端时单元23和进气排出口25也连接的方式来调整阀板28的位置。具体而言，如箭头Fv所示那样使阀板28沿与转子22的旋转方向相同的方向旋转规定角度。即，以排气导入口28a和进气排出口25之间的角度(以下有时称作偏移（offset）角)θ变小的方式使阀板28旋转。在EGR模式中，通过这样控制转子22及阀板28，能够如该图所示那样向进气排出口25导入排气。因此，可以由压力波增压机20进行发动机1的增压，并且进行排气向进气通路3的回流。

涡轮增压机10和压力波增压机20根据发动机1的运转状态而分别使用。另外，压力波增压机20的通常模式及EGR模式也根据发动机1的运转状态而分别使用。即，在发动机1中，通过以通常模式运转压力波增压机20的PW增压模式、以EGR模式运转压力波增压机20的EGR增压模式、以及由涡轮增压机10进行增压的TC增压模式这3种增压模式进行发动机1的增压。而且，这3种增压模式根据由发动机1的转速及转矩确定的发动机1的运转状态来切换。

参照图8，对发动机1的运转状态和这3种增压模式的对应关系进行说明。该图是表示发动机1的转速及转矩和各增压模式之间的对应关系的映射。其中，该图的线T1表示了由压力波增压机20进行增压时的发动机1的转速和转矩的关系。而该图的线T2表示了由涡轮增压机10进行增压时的发动机1的转速和转矩之间的关系。根据该图可知，在转速N以上的高旋转区域A1由涡轮增压机10进行增压则转矩变高，在小于转速N的低旋转区域A2由压力波增压机20进行增压则转矩变高。鉴于此，当发动机1的运转状态在高旋转区域A1内时，将增压模式设为TC增压模式，当在低旋转区域A2内时，将增压模式设为PW增压模式。排气向进气通路3的回流在发动机1以部分负载被运转的情况下进行。鉴于此，当发动机1的运转状态在该图的EGR区域Aegr内时，将增压模式切换为EGR增压模式。如该图所示那样，EGR区域Aegr被设置在低旋转区域A2内。

这些增压模式的切换由发动机控制单元(ECU)40控制。ECU40是构成为包含微处理器及其动作所需要的RAM、ROM等外围设备的计算机单元，基于设置于发动机1的各种传感器的输出信号来控制发动机1的运转状态的公知控制单元。例如，ECU40根据发动机1的运转状态来计算应该向汽缸2a内喷射的燃料量，按照向汽缸2a内喷射计算出的燃料量的燃料的方式来控制未图示的燃料喷射阀。ECU40上连接有用于输出与发动机1的内燃机旋转速度(转速)对应的信号的曲柄角传感器41、用于输出与发动机1的吸入空气量对应的信号的空气流量计42、以及用于输出与浪涌调整槽13内的压力即增压压力对应的信号的增压压力传感器43、和用于输出与油门踏板的开度对应的信号的油门开度传感器44等。而且，ECU40上还连接有输出与搭载了发动机1的车辆的速度相对应的信号的车速传感器45。另外，虽然各种传感器与ECU40连接，但省略了它们的图示。

图9表示了在ECU40应该控制增压模式的切换的发动机1运转过程中，以规定的周期反复执行的增压模式控制程序。通过执行该控制程序，ECU40作为本发明的增压控制单元发挥功能。在该控制程序中，ECU40首先在步骤S11中取得发动机1的运转状态。作为发动机1的运转状态，可取得发动机1的转速、吸入空气量、增压压力及油门开度等。而且，基于在该处理中取得的吸入空气量等来计算发动机1的转矩等。另外，在该处理中还取得搭载了发动机1的车辆的速度。

在接下来的步骤S12中，ECU40判断发动机1的运转状态是否在高旋转区域A1内。该判断例如只要使图8的映射预先存储于ECU40的ROM并参照该映射来进行即可。在判断为发动机1的运转状态在高旋转区域A1内的情况下，进入到步骤S13，ECU40将增压模式切换为TC增压模式。具体而言，ECU40将第1控制阀9控制为完全关闭并且将第2控制阀11控制为完全打开。而且，ECU40按照将排气导向旁通通路17的方式来控制切换阀18，并且将排气控制阀15控制为完全关闭。由此，如图10所示那样，基于压力波增压机20的增压被禁止，只由涡轮增压机10进行增压。在该图中，进气通路3及排气通路4中以虚线表示的部分表示气体未流动。此外，在增压模式已是TC增压模式的情况下，维持该模式。然后，结束这次的控制程序。

另一方面，当判断为发动机1的运转状态在高旋转区域A1外时，进入到步骤S14，ECU40判断发动机1的运转状态是否在EGR区域Aegr内。该判断也只要参照图8的映射来进行即可。当判断为发动机1的运转状态在EGR区域Aegr外时，进入到步骤S15，ECU40将增压模式切换为PW增压模式。具体而言，ECU40将第1控制阀9控制为完全打开并且将第2控制阀11控制为完全关闭。而且，ECU40以将排气导向压力波增压机20的方式来控制切换阀18，并且将排气控制阀15控制为完全打开。然后，ECU40分别控制第1马达29及第2马达30的动作，以使压力波增压机20以通常模式运转。该情况下，如图11所示那样，基于涡轮增压机10的增压被禁止，只由压力波增压机20进行增压。与图10同样，在该图中进气通路3及排气通路4中以虚线表示的部分也表示气体未流动。此外，在增压模式已是PW增压模式的情况下，维持该模式。然后，结束这次的控制程序。

另一方面，当判断为发动机1的运转状态在EGR区域Aegr内时，进入到步骤S16，ECU40将增压模式切换为EGR增压模式。具体而言，ECU40将第1控制阀9控制为完全打开并且将第2控制阀11控制为完全关闭。而且，ECU40以将排气导向压力波增压机20的方式来控制切换阀18，并且将排气控制阀15控制为完全打开。然后，ECU40分别控制第1马达29及第2马达30的动作以使压力波增压机20以EGR模式运转。由此，基于涡轮增压机10的增压被禁止。另外，由压力波增压机20进行发动机1的增压并且将排气向进气通路3回流。因此，在EGR增压模式中，进气通路3及排气通路4中的气体流动也成为图11所示的状态。此外，在增压模式已是EGR增压模式的情况下，维持该模式。然后，结束这次的控制程序。

根据该第1方式，由于在进气侧涡轮增压机10和压力波增压机20并列设置，所以即便使排气从压力波增压机20向进气通路3回流，也能够防止该排气流入到压缩机10a。因此，能够防止压缩机10a内被排气中的粒子状物质等弄脏。另一方面，由于在排气侧按照涡轮增压机10位于压力波增压机20上游侧的方式串行设置了这些增压机10、20，所以能够由涡轮10b充分地回收排气能量。

另外，在该方式中，可以利用涡轮增压机10及压力波增压机20双方对发动机1进行增压。如图8所示那样，压力波增压机20可以从低旋转域进行增压。在该方式中，由于在低旋转域利用压力波增压机20进行增压，在高旋转域利用涡轮增压机10进行增压，所以发动机1的转矩如图8虚线T所示那样变化。因此，可以从低旋转域到高旋转域将发动机1的输出维持为高的状态。另外，由于可以从低旋转域进行适当的增压，所以可以改善发动机1的响应。

并且，在该方式中，由于借助压力波增压机20使排气回流到进气通路3，所以能够省略用于使排气回流的通路及对回流的排气的流量进行调整的控制阀等。而且，由于能够降低排气回流的流路的压力损失，所以能够从低旋转域将比以往多的排气向进气通路3回流。因此，可以改善排气排放。并且，能够提高通过压力波增压机20而回流的排气的压力。

(第2方式)

参照图12～图16，对本发明的第2方式进行说明。其中，在第2方式中对与第1方式相同的部分赋予相同的符号并省略其说明。图12示意性地表示了组装有第2方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分。如该图所示，在第2方式中，省略了第1控制阀9、排气控制阀15及切换阀18。

图13表示了该方式的压力波增压机20的壳体21及阀板28。其中，由于这些以外的部分与第1方式相同，所以省略其图示。该图也放大表示了壳体21和阀板28之间的间隙。图14表示压力波增压机20的进气侧端部20a，图15表示了排气侧端部20b。如图14所示那样，在该方式中，在进气侧端部20a的一半进气导入口24及进气排出口25分别设置了一个，剩余的半面关闭。另外，如图15所示那样，在排气侧端部20b的半面排气导入口26及排气排出口27也分别设置了一个，剩余的半面关闭。而且，如图13所示那样，进气侧端部20a和排气侧端部20b按照关闭的部分彼此相互对置的方式被设置于壳体21。

图16表示了该方式的阀板28。如该图所示那样，阀板28也在其半面分别设置一个排气导入口28a及排气排出口28b。而且，另外半面成为平板状的切断部28c。在该方式中，阀板28被控制为连接状态及切断状态。连接状态是壳体21的排气导入口26和阀板28的排气导入口28a重叠、并且壳体21的排气排出口27和阀板28的排气排出口28b重叠的状态。而且，通过在该连接状态中调整偏移角θ，可将压力波增压机20的运转模式切换为通常模式及EGR模式。另一方面，切断状态是壳体21的进气导入口24及进气排出口25分别被切断部28c堵塞的状态。因此，阀板28与本发明的连接切换单元相当。

在该方式中，也与第1方式同样地将增压模式切换为PW增压模式、EGR增压模式及TC增压模式。这些增压模式的切换控制也与第1方式同样地由图9的控制程序来进行。其中，在该方式的PW增压模式中，第2控制阀11被控制为完全关闭并且阀板28被切换为连接状态。而且，按照压力波增压机20以通常模式运转的方式来调整偏移角θ。在EGR增压模式中也同样将第2控制阀11控制为完全关闭，并且将阀板28切换为连接状态。另一方面，偏移角θ被调整成压力波增压机20以EGR模式运转。

在TC增压模式中，第2控制阀11被控制为完全打开并且阀板28被切换为切断状态。由此，由于能够阻止进气向压力波增压机20流入，所以可以只由涡轮增压机10进行增压。另外，在TC增压模式中转子22停止。通过这样控制阀板28，ECU40作为本发明的连接控制单元发挥功能。

根据第2方式，由于能够省略第1控制阀9、排气控制阀15及切换阀18，所以可降低成本。此外，在该方式中，也可以在TC增压模式中使转子22旋转。该情况下，可以在将增压模式从TC增压模式切换为PW增压模式或EGR增压模式时迅速地开始压力波增压机20的运转。

(第3方式)

参照图17，对本发明的第3方式进行说明。图17示意性地表示了组装有本发明的第3方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分。其中，由于在该方式中对与第1方式相同的部分赋予相同的符号，故省略其说明。如该图所示那样，在第3方式中，设置有将内燃机主体2和进气通路3连接的PCV通路50。该PCV通路50的一端与内燃机主体2的曲轴箱(未图示)的内部连接。而且，其另一端与第2分支通路6中比压缩机10a靠向进气的流动方向上游侧的区间连接。为了将在内燃机主体2中产生的窜缸混合气（blowby gas）吸引到进气通路3中而设置了该PCV通路50。在PCV通路50上设置有用于防止进气从进气通路3向内燃机主体2逆流的PCV控制阀51。其中，在该方式中省略了第2控制阀11。

根据该方式，由于将PCV通路50的另一端与比压缩机10a靠上游侧的进气通路3连接，所以可以充分地吸引因压缩机10a的入口的负压而在内燃机主体2中产生的窜缸混合气。因此，能够充分地进行曲轴箱内部的窜缸混合气的换气。而且，由于将PCV通路50的另一端与第2分支通路6连接，所以能够防止窜缸混合气流入到压力波增压机20。因此，可以防止由于窜缸混合气包含的油而使得转子22锁止。其中，PCV通路50的另一端只要与进气通路3中比第1分支通路5分支的位置靠下游侧、且比压缩机10a靠上游侧的区间连接即可。由此，能够防止窜缸混合气流入到压力波增压机20。图17中表示了第2控制阀11被省略的方式，但在该方式中也可以将第2控制阀11设置于第2分支通路6。

(第4方式)

参照图18～图21，对本发明的第4方式进行说明。其中，在该方式中，关于发动机1，也可参照图1。在该方式中，涡轮增压机10及压力波增压机20的控制方法与其他方式不同。在该方式中，作为增压模式，可设置PW增压模式、TC增压模式及再加速准备模式。在再加速准备模式中，由压力波增压机20进行发动机1的增压，但此时压力波增压机20以进气的一部分向排气侧穿过的方式运转。以下，将该运转模式称作低增压模式。

参照图18，对低增压模式进行说明。图18表示了将以低增压模式运转的压力波增压机20的一部分沿着转子22的旋转方向展开的图。在该图中，虚线PW也表示排气的压力波的移动，虚线EG也表示排气的移动。在低增压模式中，当压力波到达单元23的另一端时单元23与进气排出口25连接这一点也与通常模式相同。另一方面，如该图所示那样，在低增压模式中，在从排气导入口28a向单元23内导入的排气到达该单元23的另一端之前，单元23和进气排出口25的连接被切断。因此，进气的一部分和排气一起残留在单元23内。然后，若转子22旋转、单元23与排气排出口28b连接，则这些排气及进气双方被从单元23内向排气通路4排出。然后，若转子22进一步旋转、单元23与进气导入口24连接，则再次向单元23内填充进气。以下，这些动作被反复进行。这样，由于在低增压模式中进气的一部分漏到排气通路4，所以即使转子22的转速相同，增压压力也比通常模式低。因此，当在通常模式和低增压模式中增压压力相同时，低增压模式与通常模式相比，转子22的转速变高。

在该方式中，也根据发动机1的运转状态来切换增压模式。图19是表示了发动机1的转速及增压压力和各增压模式之间的对应关系的映射。在该图中，在比线L靠右侧的高旋转区域Ah中，仅涡轮增压机10运转。另一方面，在比线L靠左侧的低旋转区域Al中，仅压力波增压机20运转。而且，在设置于该低旋转区域Al内的切换区域Ac中，压力波增压机20以低增压模式运转。不过，仅在发动机1减速、发动机1的运转状态从高旋转区域Ah移动到低旋转区域Al的情况下，才进行向该低增压模式的切换。其中，根据该图可知，在切换区域Ac中从低旋转区域Al中的线L起设定规定转速内的区域。这样，增压模式当发动机1的运转状态在高旋转区域Ah内时，被切换为TC增压模式，当发动机1的运转状态在低旋转区域Al内时，被切换为PW增压模式。而且，当发动机1的运转状态从高旋转区域Ah向低旋转区域Al移动，并且发动机1的运转状态在切换区域Ac内时，增压模式被切换为再加速准备模式。

图20及图21表示了在该方式中ECU40所执行的增压模式控制程序。其中，对这些图中与图9相同的处理赋予相同的参照符号，并省略说明。在该控制程序中，ECU40首先在步骤S11中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S21中，ECU40判断发动机1的运转状态是否在切换区域Ac内。该判断例如只要使图19的映射预先存储于ECU40的ROM并参照该映射来进行即可。在判断为发动机1的运转状态在切换区域Ac外的情况下，跳过步骤S22～S25，将处理推进到图21的步骤S26。另一方面，在判断为发动机1的运转状态在切换区域Ac内的情况下，进入到步骤S22，ECU40判断准备标志是否为ON。该准备标志是表示以低增压模式运转压力波增压机20时的转子22的转速及偏移角θ是否分别被计算出的标志。在已经计算出这些转速及位置的情况下，准备标志被切换为ON。在判断为准备标志是OFF的情况下，跳过步骤S23～S25，将处理推进到图21的步骤S26。

另一方面，在判断为准备标志是ON的情况下，进入到步骤S23，ECU40将增压模式切换为再加速准备模式。具体而言，分别将第1控制阀9控制为完全打开，将第2控制阀11控制为完全关闭。另外，按照将排气导向压力波增压机20的方式来控制切换阀18并且将排气控制阀15控制为完全打开。然后，分别控制第1马达29及第2马达30的动作，以使压力波增压机20以低增压模式运转。此时，这些马达29、30被控制成转子22以预先计算出的转速旋转、且将偏移角θ切换为预先计算出的角度。通过执行该处理，ECU40作为本发明的再加速准备单元发挥功能。

在接下来的步骤S24中，ECU40判断发动机1的运转状态是否在切换区域Ac外。在判断为发动机1的运转状态在切换区域Ac内的情况下，返回到步骤S23，直到发动机1的运转状态成为切换区域Ac外为止重复进行步骤S23及S24的处理。另一方面，在判断为发动机1的运转状态为切换区域Ac外的情况下，进入到步骤S25，ECU40将准备标志切换为OFF。然后，进入到图21的步骤S26。

在步骤S26中，ECU40判断发动机1的运转状态是否在高旋转区域Ah内。当判断为发动机1的运转状态在低旋转区域Al内的情况下，进入到步骤S15，ECU40将增压模式切换为PW增压模式。在接下来的步骤S27中，ECU40将准备标志切换为OFF。然后，结束这次的控制程序。

另一方面，在判断为发动机1的运转状态在高旋转区域Ah内的情况下，进入到步骤S13，ECU40将增压模式切换为TC增压模式。在接下来的步骤S28中，ECU40判断发动机1的运转状态是否在切换准备区域Ap内。该切换准备区域Ap被设定为用于判断是否进行以低增压模式运转压力波增压机20的准备的基准。如图19所示那样，将在高旋转区域Ah内从线L到规定转速的范围内设定为切换准备区域Ap。在判断为发动机1的运转状态在切换准备区域Ap外的情况下，结束这次的控制程序。

另一方面，在判断为发动机1的运转状态在切换准备区域Ap内的情况下，进入到步骤S29，ECU40判断发动机1是否在减速过程中。该判断例如只要基于发动机1的转速的变化进行即可。在判断为发动机1不是在减速过程中的情况下，结束这次的控制程序。

另一方面，在判断为发动机1是在减速过程中的情况下，进入到步骤S30，ECU40分别计算出以低增压模式运转压力波增压机20时的转子22的转速及偏移角θ。其中，这些转速及偏移角与本发明的目标值相当。转子22的转速按照即使将增压模式从TC增压模式切换为再加速准备模式，增压压力也不急剧降低的方式基于发动机1的转速来求出。具体而言，发动机1的转速越高，则越提高转子22的转速。偏移角θ根据低增压模式中应该从压力波增压机20向排气通路4排出的进气量(以下有时称作旁通量)来求出。发动机1的转速越高，该旁通量越变多。此外，偏移角θ越小，该旁通量越变多。鉴于此，偏移角θ被设定为发动机1的转速越高、旁通量越多而越小的值。通过执行该处理，ECU40作为本发明的计算单元发挥功能。在接下来的步骤S31中，ECU40将准备标志切换为ON的状态。然后，结束这次的控制程序。

根据该方式，由于在发动机1被减速、发动机1的运转状态从高旋转区域Ah移动到低旋转区域Al的情况下，将增压模式切换为再加速准备模式，所以压力波增压机20的转子22以比通常模式高的转速被旋转驱动。该情况下，由于在对发动机1请求了再加速的情况下，可以仅变更偏移角θ来使增压压力上升，所以可以迅速地进行再加速。此外，也可以在低增压模式中不控制转子22的转速及偏移角θ双方。可以只控制这些中的任意一方来以低增压模式运转压力波增压机20。

(第5方式)

参照图22及图23，对本发明的第5方式进行说明。其中，在该方式中，关于发动机1也参照图1。在该方式中，涡轮增压机10及压力波增压机20的控制方法与其他方式不同。在该方式中，作为增压模式，可设置PW增压模式、TC增压模式及PW+TC增压模式。在PW+TC增压模式中，由压力波增压机20及涡轮增压机10双方进行发动机1的增压。

图22是表示发动机1的转速及转矩和这3种增压模式之间的对应关系的映射。在该图中小于转速N1的低旋转区域PW中，仅压力波增压机20运转。在该图中转速N1以上并且小于转速N2的中旋转区域Apt中，压力波增压机20及涡轮增压机10双方运转。而且，在该图中转速N2以上的高旋转区域Atc中，仅涡轮增压机10运转。即，增压模式在低旋转区域PW中被切换为PW增压模式，在中旋转区域Apt中被切换为PW+TC增压模式，在高旋转区域Atc中被切换为TC增压模式。其中，在设置于低旋转区域Apw及中旋转区域Apt的EGR区域Aegr中，压力波增压机20以EGR模式运转。

在将增压模式从PW增压模式切换为PW+TC增压模式的情况下，第2控制阀11被打开。由此，由于第1控制阀9及第2控制阀11双方开阀，所以向各汽缸2a供给的进气量急剧增加。其中，由于流过第2分支通路6的气体是空气，所以以下有时将此时的增加量称作空气增加量。鉴于此，在该方式中，在打开第2控制阀11之前预先将借助压力波增压机20向各汽缸2a供给的空气量减少该空气增加量，然后打开第2控制阀11。以下，将该控制称作模式切换控制。

图23表示了在该方式中ECU40所执行的增压模式控制程序。其中，对这些图中与图9相同的处理赋予相同的参照符号，并省略说明。通过执行该控制程序，ECU40作为本发明的EGR控制装置发挥功能。在该控制程序中，ECU40首先在步骤S11中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S41中，ECU40判断发动机1的运转状态是否在低旋转区域Apw内。在判断为发动机1的运转状态在低旋转区域Apw内的情况下，进入到步骤S42，ECU40将增压模式切换为PW增压模式。其中，当此时发动机1的运转状态在EGR区域Aegr内的情况下，按照压力波增压机20以EGR模式运转的方式来控制第1马达29及第2马达30。然后，结束这次的控制程序。

另一方面，在判断为发动机1的运转状态在低旋转区域Apw外的情况下，进入到步骤S43，ECU40判断是否打开了第2控制阀11。在判断为打开了第2控制阀11的情况下，跳过步骤S44～S47，进入到步骤S48。另一方面，在判断为第2控制阀11关闭的情况下，进入到步骤S44，ECU40推定空气增加量。由于如公知那样，压缩机10a被涡轮10b旋转驱动，所以根据排气的流量来决定空气增加量。由于排气的流量根据发动机1的转速及负载改变，所以可以基于这些发动机1的转速及负载来推定空气增加量。鉴于此，例如通过预先实验等求出发动机1的转速及负载和空气增加量之间的关系，并作为映射预先存储于ECU40的ROM。然后，只要参照该映射来进行空气增加量的推定即可。

在接下来的步骤S45中，ECU40分别计算出模式切换控制中的转子22的目标转速及偏移角θ的目标角度。如上述那样，在模式切换控制中，将借助压力波增压机20向各汽缸2a供给的空气的量减少空气增加量。这时，使从压力波增压机20回流的排气量增加、使空气量减少。越将转子22的转速降低，从压力波增压机20回流的排气量越变多。另外，在这样使转子22的转速降低的情况下，偏移角θ越变小则回流的排气量越变多。鉴于此，目标转速只要按照空气增加量越多则越变低的方式基于空气增加量来计算即可。另外，目标角度只要按照空气增加量越多则越小的方式基于空气增加量来计算即可。空气增加量和目标转速之间的关系及空气增加量和目标角度之间的关系例如只要预先通过实验等求出，并作为映射而存储于ECU40的ROM即可。然后，只要参照这些映射分别求出目标转速及目标角度即可。其中，在压力波增压机20以EGR模式运转的情况下，只要在计算它们时按照进气中的排气的比例不变化的方式来修正计算结果即可。

在接下来的步骤S46中，ECU40使用计算出的目标转速及目标角度来执行模式切换控制。具体而言，以转子22的转速成为目标转速的方式来控制第1马达29，并且以偏移角θ成为目标角度的方式来控制第2马达30。然后，将第2控制阀11切换为完全打开。在接下来的步骤S47中，ECU40判断规定的结束条件是否成立。例如在执行模式切换控制后经过了规定时间的情况下，判断为规定的结束条件成立。在判断为规定的结束条件不成立的情况下，返回到步骤S46，反复执行步骤S46及S47，直到规定的结束条件成立为止。

另一方面，在判断为规定的结束条件成立的情况下，进入到步骤S48，ECU40判断发动机1的运转状态是否是高旋转区域Atc。在判断为发动机1的运转状态是高旋转区域Atc的情况下，进入到步骤S49，ECU40将增压模式切换为TC增压模式。然后，结束这次的控制程序。另一方面，在判断为发动机1的运转状态不是高旋转区域Atc的情况下，进入到步骤S50，ECU40将增压模式切换为PW+TC增压模式。其中，当此时发动机1的运转状态在EGR区域Aegr内的情况下，按照压力波增压机20以EGR模式运转的方式来控制第1马达29及第2马达30。然后，结束这次的控制程序。

如以上所说明那样，根据该方式，在第2控制阀11开阀的情况下，首先将向汽缸2a供给的空气量减少空气增加量，然后将第2控制阀11开阀。因此，在打开第2控制阀11时能够抑制向汽缸2a供给的空气量急剧增加。而且，由此在打开第2控制阀11时能够抑制排气中的氮氧化物(NOx)增加。此外，也可以不控制模式切换控制中转子22的转速及偏移角θ双方而只控制任意一方。

(第6方式)

参照图24～图27，对本发明的第6方式进行说明。图24示意性地表示了组装有该方式涉及的增压系统的内燃机的主要部分。其中，在该方式中对与其他方式相同的部分赋予相同的符号，并省略其说明。如该图所示那样，第6方式中的不同之处在于，排气通路4和进气通路3通过EGR通路60连接，在该EGR通路60上设置有增压辅助系统61。EGR通路60将比涡轮10b靠上游侧的排气通路4和比内部冷却器12靠下游侧的进气通路3连接。在EGR通路60上设置有EGR冷却器62及EGR阀63。其中，由于这些EGR冷却器62及EGR阀63分别是周知的设备，所以省略详细的说明。增压辅助系统61具备储压箱64。储压箱64构成为能够蓄积被加压的气体的压力容器。该储压箱64通过连接通路65与EGR通路60中的EGR冷却器61和EGR阀63之间的区间连接。在连接通路65上设置有作为能够打开关闭该通路65的阀门单元的辅助阀66。另外，在该方式中，从排气通路4中省略了排气控制阀15及切换阀18，在旁通通路17上设置有能够将该通路17打开关闭的旁通阀67。由ECU40分别控制EGR阀63、辅助阀66及旁通阀67的动作。

该方式的压力波增压机20与第2方式的相同。因此，通过将阀板28切换为切断状态并且使转子22停止，能够阻止由压力波增压机20使排气向下游侧流动。

在该方式中，当规定的填充条件成立时，向储压箱64内加压并蓄积排气。而且，在用于辅助涡轮增压机10的运转的规定辅助条件成立的情况下以及发动机1停止时等，使用该蓄积的排气。图25表示了该方式的ECU40为了将排气向储压箱64内蓄积而在发动机1运转过程中以规定的周期反复执行的填充控制程序。该控制程序可与ECU40所执行的其他控制程序并行执行。其中，在该控制程序中对与图9相同的处理赋予相同的参照符号，并省略说明。通过执行该控制程序，ECU40作为本发明的储压控制装置发挥功能。

在该控制程序中，ECU40首先在步骤S11中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S61中，ECU40判断规定的填充条件是否已成立。例如在搭载了发动机1的车辆处于减速过程中并且储压箱64内的压力小于预先设定的规定填充压力的情况下，判断为规定的填充条件成立。在判断为填充条件不成立的情况下，跳过步骤S62及S63而进入到步骤S64。

另一方面，在判断为填充条件成立的情况下，进入到步骤S62，执行向储压箱64内蓄积排气的填充控制。在该填充控制中，EGR阀63及旁通阀67分别被关闭。另外，按照转子22停止的方式控制第1马达29并且按照将阀板28切换为切断状态的方式控制第2马达30。然后，打开辅助阀66。由此，可以将从汽缸2a排出的排气向储压箱64内蓄积。

在接下来的步骤S63中，ECU40判断规定的填充结束条件是否成立。例如在车辆的行驶状态成为减速以外的状态的情况或储压箱64内的压力成为填充压力以上的情况下，判断为填充结束条件成立。在判断为填充结束条件不成立的情况下，返回到步骤S62，反复执行步骤S62及S63，直到填充结束条件成立为止。

另一方面，在判断为填充结束条件成立的情况下，进入到步骤S64，ECU40执行填充结束控制。在该填充结束控制中，首先将辅助阀66切换为完全关闭。然后，对于EGR阀63及旁通阀67，解除将它们维持为完全关闭的控制。另外，对于第1马达29及第2马达30，按照能够由压力波增压机30进行增压的方式解除将这些马达29、30维持为停止状态的控制。然后，结束这次的控制程序。

图26表示为了辅助涡轮增压机10的运转，ECU40在发动机1的运转中以规定的周期反复执行的辅助控制程序。其中，在该控制程序中与图9相同的处理被赋予相同的参照符号，并省略说明。在该控制程序中，ECU40首先在步骤S11中取得发动机1的运转状态。接下来的步骤S71中，ECU40判断规定的辅助条件是否已成立。例如在发动机1的转速为规定转速以上、且油门开度为规定开度以上的情况下，判断为该辅助条件成立。即，在发动机1是高旋转并且以高负载运转的情况下，判断为辅助条件成立。

在判断为辅助条件成立的情况下，进入到步骤S72，ECU40执行辅助控制。在该辅助控制中，首先关闭EGR阀63，然后打开辅助阀66。随后，结束这次的控制程序。另一方面，在判断为辅助条件不成立的情况下，进入到步骤S73，ECU40停止辅助控制。在该处理中，首先关闭辅助阀66。然后，对于EGR阀63解除被维持为完全关闭的控制。然后，结束这次的控制程序。

图27表示了为了在发动机1停止时提高汽缸2a内的压力而在发动机1的运转过程中ECU40以规定的周期反复执行的起动辅助控制程序。该控制程序可与ECU40执行的其他控制程序并行执行。通过执行该控制，ECU40作为本发明的起动辅助控制单元发挥功能。在该控制程序中，ECU40首先在步骤S11中取得发动机1的运转状态。在接下来的步骤S81中，ECU40判断为了使发动机1停止的规定的内燃机停止条件是否成立。例如在将点火开关切换为OFF等由驾驶员请求发动机1停止的情况下，判断为该内燃机停止条件成立。另外，当发动机1是在规定的停止条件成立的情况下停止运转的所谓怠速停止控制的对象时，在该规定的停止条件成立的情况下，判断为内燃机停止条件成立。其中，例如在车速为0、且该状态继续了规定时间等的情况下，判断为规定的停止条件成立。在判断为内燃机停止条件不成立的情况下，结束这次的控制程序。

另一方面，在判定为内燃机停止条件成立的情况下，进入到步骤S82，ECU40执行缸内压力上升控制。在该缸内压力上升控制中，首先第2控制阀11及EGR阀63分别被关闭。然后，打开辅助阀66。由此，由于以储压箱64内的排气来辅助压力波增压机20的动作，所以可提高各汽缸2a内的压力。在接下来的步骤S83中，ECU40判断发动机1的转速是否为预先设定的规定转速以下。该规定转速被设定为判断发动机1是否停止的判断基准。在判断为发动机1的转速比规定转速高的情况下，返回到步骤S82，反复执行步骤S82及S83的处理，直到发动机1的转速成为规定转速以下为止。

另一方面，在判断为发动机1的转速为规定转速以下的情况下，进入到步骤S84，ECU40中止缸内压力上升控制。在该处理中，首先关闭辅助阀66。然后，解除将第2控制阀11及EGR阀63分别维持为完全关闭的控制。随后，结束这次的控制程序。

根据该方式，能够以储压箱64中蓄积的排气来辅助涡轮增压机10的运转。因此，在切换增压模式等时，可以迅速地起动涡轮增压机10。由此，可以顺畅地进行增压模式的切换。另外，在该方式中，由于在发动机1停止时提高汽缸2a内的压力，所以在汽缸2a内的压力高的状态下发动机1停止。由此，由于也可以在下次起动时迅速提高汽缸2a内的压力，所以能够迅速地起动发动机1。

另外，在该方式中，也可以在起动内燃机主体2的温度与外部气温相同程度的发动机1时将阀板28切换为切断状态，并且使转子22停止。由此，由于能够提高排气通路4内的排气的温度，所以可以对催化剂14迅速进行暖机。

本发明不限定于上述的各方式，可以通过各种方式进行实施。例如，可应用本发明的增压系统的内燃机不限定于柴油发动机。也可以应用于以火花塞对导入到汽缸内的燃料混合气着火的火花点火式的内燃机。另外，涡轮增压机也可以具备用于变更涡轮入口的流路面积的可变喷嘴，还可以具备用于使排气向涡轮的流入减少的废气闸门阀。

上述的各方式可以在相互不干扰的范围内适当组合。例如，第3方式可以与其他的各方式组合。

Claims (13)

1.一种内燃机的增压系统，具备涡轮增压机和压力波增压机，

该涡轮增压机具有设置于内燃机的排气通路的涡轮和设置于上述内燃机的进气通路并由上述涡轮驱动的压缩机；

该压力波增压机具有：壳体，其借助于设置于该壳体一方的端面的进气导入口及进气排出口而与上述进气通路连接并且借助于设置于与该壳体的上述一方的端面相对置的另一方的端面的排气导入口及排气排出口而与上述排气通路连接；和转子，其以自由旋转的方式设置于上述壳体内部并将上述壳体内部划分为沿着旋转轴线方向贯通的多个单元，该压力波增压机利用从上述排气导入口导入到单元内的排气的压力波来提高从上述进气导入口导入到该单元内的气体的压力，将提高了压力的气体从上述进气排出口向上述进气通路排出而进行上述内燃机的增压，

其中，

上述压力波增压机的上述壳体借助于上述进气导入口与上述压缩机上游侧的进气通路连接，并且借助于上述进气排出口与上述压缩机下游侧的进气通路连接，并且借助于上述排气导入口及上述排气排出口分别与上述涡轮下游侧的排气通路连接。

2.根据权利要求1所述的增压系统，其中，上述压力波增压机具备对上述转子进行旋转驱动并且能够变更上述转子的转速的驱动单元。

3.根据权利要求1或2所述的增压系统，其中，

上述压力波增压机设置有相位变更机构，该相位变更机构使上述一方的端面及上述另一方的端面中的至少任意一方绕上述旋转轴线旋转而能够变更上述进气排出口相对于上述排气导入口的位置。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的增压系统，其中，

还具备增压控制单元，该增压控制单元以如下方式分别控制上述压力波增压机及上述涡轮增压机的动作：当上述内燃机的转速在规定的低旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压，在上述内燃机的转速在比上述低旋转区域高的规定的高旋转区域内的情况下，利用上述涡轮增压机对上述内燃机进行增压。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的增压系统，其中，

在上述排气通路设置有：旁通通路，其使排气绕过上述压力波增压机而导出到上述压力波增压机的下游侧；和旁通阀，其对上述旁通通路进行开闭。

6.根据权利要求1～4的任意一项所述的增压系统，其中，

在上述排气通路设置有使排气绕过上述压力波增压机而导出到上述压力波增压机下游侧的旁通通路，

上述压力波增压机设置有连接切换单元，该连接切换单元能够在连接状态和切断状态之间进行切换，该连接状态是借助于上述排气导入口及上述排气排出口而使上述壳体内部与上述排气通路连接的状态，该切断状态是以切断该连接的方式堵塞上述排气导入口及上述排气排出口的状态。

7.根据权利要求6所述的增压系统，其中，

还具备连接控制单元，在只利用上述涡轮增压机进行上述内燃机的增压的情况下，该连接控制单元将上述连接切换单元切换到上述切断状态。

8.根据权利要求1所述的增压系统，其中，

上述压力波增压机还具有增压控制单元，该增压控制单元以驱动单元和相位变更机构的至少任意一方作为控制对象，该驱动单元旋转驱动上述转子并且能够变更上述转子的转速；该相位变更机构使上述一方的端面及上述另一方的端面中的至少任意一方绕上述旋转轴线旋转并能够变更上述进气排出口相对于上述排气导入口的位置，

该增压控制单元以如下方式分别控制上述压力波增压机及上述涡轮增压机：当上述内燃机的转速在小于规定转速的区域即低旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压，当上述内燃机的转速在上述规定转速以上的区域即规定的高旋转区域内的情况下，利用上述涡轮增压机对上述内燃机进行增压，

上述增压控制单元具备：计算单元，当预测到上述内燃机的转速在上述高旋转区域内并且上述内燃机的转速小于上述规定转速的情况下，为了在利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压的同时借助于上述压力波增压机使进气的一部分从上述进气通路向上述排气通路漏掉的状态下运转上述压力波增压机而计算出应该控制的上述控制对象的控制量的目标值；和再加速准备单元，当上述内燃机的转速小于上述规定转速的情况下，以使上述控制对象的控制量成为上述计算单元计算出的目标值的方式来控制上述控制对象。

9.根据权利要求1所述的增压系统，其中，

上述压力波增压机还具有增压控制单元，该增压控制单元以驱动单元和相位变更机构的至少任意一方作为控制对象，该驱动单元旋转驱动上述转子并且能够变更上述转子的转速，该相位变更机构使上述一方的端面及上述另一方的端面中的至少任意一方绕上述旋转轴线旋转并能够变更上述进气排出口相对于上述排气导入口的位置，

该增压控制单元以如下方式分别控制上述压力波增压机及上述涡轮增压机：当上述内燃机的转速在规定的低旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压，当上述内燃机的转速在比上述低旋转区域高的规定的中旋转区域内的情况下，利用上述压力波增压机及上述涡轮增压机两者对上述内燃机进行增压，当上述内燃机的转速在比上述中旋转区域高的规定的高旋转区域内的情况下，利用上述涡轮增压机对上述内燃机进行增压，并且上述增压控制单元能够以使在利用上述压力波增压机对上述内燃机进行增压的同时借助于上述压力波增压机使排气从上述排气通路向上述进气通路回流的方式控制上述控制对象的动作，

上述增压控制单元具备EGR控制单元，该EGR控制单元当上述内燃机的转速从上述低旋转区域变化到上述中旋转区域的情况下，以抑制上述涡轮增压机起动后的进气中的空气量变动的方式来控制上述控制对象的动作并调整借助于上述压力波增压机向上述进气通路回流的排气的量。

10.根据权利要求1～9的任意一项所述的增压系统，其中，

上述内燃机设置有PCV通路，该PCV通路用于将上述进气通路之中的借助于上述进气导入口而连接了上述壳体的位置的下游侧并且是上述压缩机上游侧的区间和上述内燃机的曲轴箱内部连接。

11.根据权利要求2所述的增压系统，其中，

上述内燃机被搭载于车辆，

上述压力波增压机设置有连接切换单元，该连接切换单元能够在连接状态和切断状态之间进行切换，该连接状态是借助于上述排气导入口及上述排气排出口而使上述壳体内部与上述排气通路连接的状态；该切断状态是以切断该连接的方式堵塞上述排气导入口及上述排气排出口的状态，

该增压系统具备：储压箱，其以能够从上述涡轮上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述涡轮上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压的气体；和储压控制单元，当上述车辆减速时将上述连接切换单元切换到上述切断状态并且控制上述驱动单元以使上述转子停止。

12.根据权利要求4所述的增压系统，其中，

还具备：储压箱，其以能够从上述涡轮上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述涡轮上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压的气体；和阀门单元，能够在将上述储压箱与上述排气通路连接的连接位置和切断该连接的切断位置之间进行切换，

当上述内燃机的转速从上述低旋转区域向上述高旋转区域变化而起动上述涡轮增压机的情况下，上述增压控制单元将上述阀门单元切换到上述连接位置。

13.根据权利要求1所述的增压系统，其中，具备：

储压箱，其以能够从上述涡轮上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述涡轮上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压的气体；阀门单元，能够在将上述储压箱与上述排气通路连接的连接位置和切断该连接的切断位置之间进行切换；和起动辅助控制单元，其在应该使上述内燃机停止的规定的内燃机停止条件成立了的情况下，将上述阀门单元切换到上述连接位置。

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