JP2003120302A - 可変ノズル付ターボチャージャ - Google Patents

可変ノズル付ターボチャージャ

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JP2003120302A
JP2003120302A JP2001315373A JP2001315373A JP2003120302A JP 2003120302 A JP2003120302 A JP 2003120302A JP 2001315373 A JP2001315373 A JP 2001315373A JP 2001315373 A JP2001315373 A JP 2001315373A JP 2003120302 A JP2003120302 A JP 2003120302A
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variable nozzle
turbocharger
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gas
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JP2001315373A
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Haruyuki Katayama
晴之 片山
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変ノズル付きのターボチャージャを用いて
内燃機関への適正な過給圧を制御する場合、未燃焼ガス
が排気中に混在することで生成される異物の可変ノズル
への付着を防止する可変ノズル付ターボチャージャを提
供すること。 【解決手段】 ターボチャージャ２０のハウジング２４
に、タービン羽根車２３の回転軸方向に２分割された２
つのスクロール流路２５ａ、２５ｂを形成する。タービ
ン羽根車の入口部に対峙する第１のスクロール部にのみ
可変ノズル２６が設けられ、所定濃度以上の未燃焼ガス
の混在する排気を第２のスクロール流路２５ｂに流し、
未燃焼ガスが混在しないか又は所定濃度以下の未燃焼ガ
スの混在する排気を第１のスクロール流路２５ａに流す
排気振り分け手段２８を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可変ノズル付ターボ
チャージャに関し、更に詳しくは、可変ノズルを備えた
スクロール流路への所定濃度以上の未燃焼ガス混在排気
の流入を防止することが可能な可変ノズル付ターボチャ
ージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関に付設されるターボチャージャ
としては、タービン羽根車の入口に対峙するスクロール
流路の出口部に可変ノズルを設けた構造のものが周知で
ある。このようなターボチャージャは、タービン羽根車
を回転させるための排気流入量を変化させて、内燃機関
の低速回転域と高速回転域での排気のエネルギーを効率
よく使い分けてターボチャージャを動作させ、内燃機関
に適切な過給圧を付与するようにしたものである。
【０００３】ところで、ディーゼル機関や希薄燃焼式ガ
ソリン機関のように酸素過剰状態の混合気を燃焼させて
機関運転がなされる内燃機関では、排気中の窒素酸化物
（ＮＯｘ）を浄化する排気浄化装置が排気通路に設備さ
れている場合がある。この種の排気浄化装置は、選択還
元型ＮＯｘ触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に代表されるよ
うに、還元剤の存在下において排気中の窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）を浄化するＮＯｘ触媒などで構成され、このＮＯ
ｘ触媒に流入する排気の空燃比が低くなる、所謂リッチ
空燃比になると、その排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は
無害な窒素（Ｎ 2）に還元・浄化される。
【０００４】ディーゼル機関や希薄燃焼式ガソリン機関
は、上記の如く酸素過剰状態の混合気を燃焼させて機関
運転がなされているため、機関燃焼に伴い排出される排
気の空燃比が、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化作用を促す
までに低下することはほとんどない。このためＮＯｘ触
媒にて窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化させるにあたって
は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中に還元剤を供給する等
の方法で、一時的に、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃
比をリッチ空燃比にする必要がある。またＮＯｘ触媒を
ＮＯｘの浄化可能な温度まで昇温させる場合、またＮＯ
ｘと同様にしてＮＯｘ触媒が吸蔵した硫黄酸化物（ＳＯ
ｘ）を放出するための、いわゆるＳＯｘ被毒回復制御を
実施する場合には、ＮＯｘ触媒の温度を、それぞれ所定
温度まで上昇させる必要がある。このとき排気の空燃比
をリッチにすることによって触媒床温を上昇させること
ができる。
【０００５】そこで従来では、例えば特許掲載公報（特
許第２８４５０５６号）に開示されるように、排気系に
還元剤添加装置を設け、この還元剤添加添加装置から還
元剤たる機関燃料を排気中に適量供給する方法、排気行
程または膨張行程中においてシリンダ内に燃料を噴射
（ポスト噴射）して未燃焼ガスを排気中に混在させる方
法、或いは低温燃焼などによって、ＮＯｘ触媒に流入す
る排気の空燃比をリッチに変化させている。具体的に
は、ＮＯｘ触媒上流の排気通路に燃料供給系と通じた還
元剤添加弁即ち排気燃料添加インジェクタを設け、この
還元剤添加弁から適量の燃料噴射をする等の方法によっ
てＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を低下させてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような排気浄化装
置を排気通路に設備した内燃機関に、前述したようなタ
ービン羽根車の入口に対峙するスクロール流路の出口部
に可変ノズルを設けたターボチャージャを付設して使用
した場合、可変ノズルを設けたスクロール流路を空燃比
が低下した排気が通過すると、排気中の未燃焼のＨＣ成
分等が可変ノズルに付着してノズルの隙間を塞ぎ、ター
ボチャージャの動作に不具合を発生させる恐れがあっ
た。
【０００７】勿論、このような問題は、排気浄化装置を
排気通路に配置した内燃機関に限られるものではなく、
一般的なガソリン内燃機関の場合にも発生する場合があ
る。すなわち、内燃機関の運転条件によっては燃料が完
全燃焼せず、排気中に未燃焼ガスが混在することがあ
る。このような場合でも、未燃焼ガスの混在した排気が
上述のターボチャージャに供給されると、排気中のＨＣ
成分等が可変ノズルに付着してこれをスタックさせ、タ
ーボチャージャの動作に不具合を発生させる恐れも考え
られる。
【０００８】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、可変ノズル付ターボチャ
ージャを用いて内燃機関の過給圧を制御する場合、未燃
焼ガス濃度の高い排気の未燃成分等が可変ノズルに付着
するのを防止することができるターボチャージャを提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、可変ノズル付
ターボチャージャの可変ノズルの保護構造に係り、前述
した技術的課題を解決するために以下のように構成され
ている。すなわち、本発明は、タービン羽根車と、この
タービン羽根車を収納するハウジングと、このハウジン
グに形成されたスクロール流路と、スクロール流路に流
入する排気の量を調整する可変ノズルとを備え、内燃機
関から排出される排気のエネルギーでタービン羽根車を
駆動する可変ノズル付ターボチャージャにおいて、前記
タービン羽根車の入口部に対峙する前記スクロール流路
をタービン羽根車の回転軸方向に沿って複数に分割して
それぞれ形成された可変ノズルを備えた第１のスクロー
ル流路及び可変ノズルを備えない第２のスクロール流路
と、未燃焼ガスが混在しないか又は所定濃度以下の未燃
焼ガスの混在する排気を前記第１のスクロール流路に流
し、所定濃度以上の未燃焼ガスが混在する排気を前記第
２のスクロール流路に流すように切り替える排気振り分
け手段と、を備え、所定濃度以上の未燃焼ガスが混在し
ている排気の第１のスクロール流路への流入を阻止する
ことを特徴とする。
【００１０】〈本発明における具体的構成〉本発明の可
変ノズル付ターボチャージャは、前述した必須の構成要
素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場
合であっても成立する。すなわち、前記スクロール流路
に流れ込む排気中の未燃焼ガスの濃度を検出する未燃焼
ガス濃度検出手段を備え、排気中の未燃焼ガスの濃度が
所定濃度以上と判定されたときは、前記排気振り分け手
段によって所定濃度以上の未燃焼ガスが混在している排
気の第１のスクロール流路への流入を阻止することを特
徴とする。
【００１１】また、前記排気振り分け手段が、ターボチ
ャージャにおける前記可変ノズルを備えた第１のスクロ
ール流路の入口部に設けられ、この第１のスクロール流
路を開閉する開閉弁であることを特徴とする。更に、ス
クロール流路に流れ込む排気中の未燃焼ガスを検出する
センサを開閉弁より上流側に設け、制御装置がこのセン
サからの検出信号を受けて、未燃焼ガス濃度を判定し且
つ未燃焼ガスの濃度が所定値以上と判定された時、開閉
弁を動作させる信号をアクチュエータに出力して、この
アクチュエータが開閉弁を開閉動作させるように構成す
ることができる。
【００１２】また、前記排気振り分け手段が、内燃機関
の排気マニホールドに設けられ、内燃機関における特定
の気筒から排出される排気のみを第２のスクロール流路
に流すべく設けられた特定気筒専用排気流路で構成さ
れ、この特定気筒専用排気流路内を流れる排気に未燃焼
ガスを混在させることを特徴とする。
【００１３】更にまた、前記特定気筒専用排気流路を、
排気マニホールド内に仕切壁を設けて形成することがで
きる。そして、特定気筒専用排気流路内に未燃焼ガスを
混在させる手段は、前記特定気筒専用排気流路内に設置
された排気燃料添加インジェクタによる燃料添加、前記
特定気筒内でのポスト噴射、あるいは前記特定気筒内で
の低温燃焼のいずれか一つまたは二以上の組合せとする
ことが可能である。
【００１４】このように構成された本発明の可変ノズル
付ターボチャージャでは、所定濃度以上の未燃焼ガスの
混在した排気がターボチャージャに供給される場合は、
排気振り分け手段により所定濃度以上の未燃焼ガスの混
在した排気は可変ノズルが設けられていない第２のスク
ロール流路に送られ、他方、所定濃度以下の未燃焼ガス
が混在した排気、若しくは未燃焼ガスが混在しない排気
は可変ノズルが設けられている第１のスクロール流路に
送られる。
【００１５】この排気振り分け手段は、ターボチャージ
ャにおいて第１のスクロール流路の入口部に開閉弁を設
けるか、又は特定の気筒から排気される排気中にのみ未
燃焼ガスを混在させ、この排気を専用の排気流路で、タ
ーボチャージャにおける第２のスクロール流路に導くよ
うに構成することができる。
【００１６】この場合、特定の気筒から排出される排気
を第２のスクロール流路に導く専用の排気流路、言い換
えれば特定気筒専用排気流路として、例えば排気マニホ
ールド内に仕切壁を設けることで、特定の気筒以外の気
筒から排出される排気の通路と特定気筒専用排気流路の
それぞれに分割することで形成できる。更に、特定気筒
専用排気流路に未燃焼ガスを混在させる手段として、特
定気筒専用排気流路内に排気燃料添加インジェクタを設
置する場合、特定気筒内でポスト噴射を行う場合、また
は特定気筒内にのみＥＧＲガスを流入させて特定気筒内
でのみ低温燃焼を行う場合を例示できる。
【００１７】このような本発明に係る可変ノズル付ター
ボチャージャによれば、第１のスクロール流路へ所定濃
度以上の未燃焼ガスが混在した排気が供給されることが
ないので、その結果可変ノズルへのＨＣ成分等の付着が
抑制され、当該可変ノズルの目詰まりを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変ノズル付
ターボチャージャを図に示される実施形態について更に
詳細に説明する。図２には本発明の一実施形態に係る可
変ノズル付ターボチャージャが示されている。この実施
形態に係る可変ノズル付ターボチャージャは、これを車
両用ディーゼルエンジンに適用した場合の一例である。
【００１９】図１に示されるようにディーゼルエンジン
（以下、内燃機関と称す）１は、燃焼室を形成する４つ
の気筒２の他、燃料供給系、吸気系、制御系、及び排気
系などをその主要構成要素として備えている。燃料供給
系は、燃料噴射弁３、コモンレール（蓄圧室）４、燃料
供給管５、及び燃料ポンプ６などを備え、各気筒２に対
して燃料供給を行っている。
【００２０】燃料噴射弁３は、各気筒２に対して夫々設
けられる電磁駆動式の開閉弁である。各燃料噴射弁３
は、燃料の分配管となるコモンレール４に接続されてい
る。コモンレール４は、内部の燃圧を検出するレール圧
センサ４ａなどを備え、燃料供給管５を介して燃料ポン
プ６に連結されている。
【００２１】燃料ポンプ６は、所謂コモンレール・サプ
ライポンプであり、内燃機関１の出力軸たるクランクシ
ャフト１ａの回転を駆動源として回転駆動され、コモン
レール４、及び後述の還元剤供給装置４０に対して燃料
供給を行っている。このように構成された燃料供給系で
は、まず、燃料タンク（図示略）内の燃料が、燃料ポン
プ６によって汲み上げられる。
【００２２】汲み上げられた燃料は、燃料供給管５を介
してコモンレール４に供給される。続いて、コモンレー
ル４に供給された燃料は、コモンレール４内にて所定の
燃圧まで高められ各燃料噴射弁３に分配される。そし
て、燃料噴射弁３に駆動電圧が印加され燃料噴射弁３が
開弁するとコモンレール４内の燃料は、気筒２内との圧
力差により燃料噴射弁３を介して気筒２内に噴射され
る。尚、コモンレール４内の燃圧は、レール圧センサ４
ａを介して後述の電子制御ユニット４０により監視され
ている。
【００２３】一方、吸気系は、吸気管７、吸気絞り弁
８、吸気枝管９、エアクリーナボックス１０、インター
クーラ１１などを備え、各気筒２に対して空気（吸気）
を供給する吸気通路を形成している。吸気管７は、エア
クリーナボックス１０を介して吸入される空気（吸気）
を吸気枝管９に導く通路を形成する。吸気枝管９は、吸
気管７を経て流入する空気を各気筒２に分配する通路を
形成する。
【００２４】吸気管７におけるエアクリーナボックス１
０との連結部分近傍には、吸気管７に流入する空気の流
量（吸気量）を測定するエアフロメータ１２、及び吸気
される空気の温度を測定する吸気温センサ１３が設けら
れている。吸気枝管９の直上流には、吸気の流量を調節
する吸気絞り弁８が設けられている。吸気絞り弁８は、
ステッパモータなどにて構成されたアクチュエータ１４
によって開閉される。
【００２５】吸気絞り弁８の直下流には、吸気枝管９内
の吸気温度を測定する吸気温センサ１５、及び吸気枝管
９内の管内圧力を測定する過給圧センサ１６が設けられ
ている。また、エアクリーナボックス１０から吸気絞り
弁８に至る吸気通路中には、吸気を圧縮するターボチャ
ージャ２０のコンプレッサ部２１、及びこのコンプレッ
サ部２１内にて圧縮された吸気を冷却するインタークー
ラ１１が設けられている。
【００２６】ここで、本実施形態に係る可変ノズル付タ
ーボチャージャにおいて用いられるターボチャージャ２
０の構成について説明する。このターボチャージャ２０
は、既に公知のものであるので、その主要部について簡
単に説明する。図２には、ターボチャージャ２０のター
ビン部２２が概略的に示されている。
【００２７】このターボチャージャ２０のタービン部２
２は、タービン羽根車２３と、このタービン羽根車２３
を収納するハウジング２４と、このハウジング２４に形
成され且つタービン羽根車２３の回転軸方向に沿って２
分割された２つのスクロール流路２５ａ、２５ｂと、ス
クロール流路２５ａの入口部に設けた可変ノズル２６と
を備えている。
【００２８】ターボチャージャ２０における可変ノズル
２６が設けられた第１のスクロール流路２５ａの入口部
（図２にＡで示す部分）には、図３に示されるようにこ
のスクロール流路２５ａを開閉する開閉弁２７が設けら
れている。この開閉弁２７には、例えばウエストゲート
バルブを用いることができる。
【００２９】さて、前述したように構成された吸気系で
は、まず、機関運転に伴う負圧の発生により各気筒２に
供給されるべく空気がエアクリーナボックス１０に流入
する。エアクリーナボックス１０内に流入した空気は、
エアフィルタにて塵埃が除去された後、吸気管７を経て
ターボチャージャ２０のコンプレッサ部２１に流入す
る。コンプレッサ部２１に流入した空気は、コンプレッ
サ部２１内のコンプレッサホイール（図示略）にて圧縮
されるが、圧縮に伴う熱はインタークーラ１１によって
放熱されて、内燃機関１に供給される空気の密度が高め
られる。
【００３０】そして、必要に応じて吸気絞り弁８での流
量調節がされ、吸気枝管９に流入する。吸気枝管９に流
入した空気は、各枝管を介して各気筒２に分配され燃料
噴射弁３から噴射（供給）された燃料と共に燃焼する。
尚、負荷センサ、クランク角、センサ、車速センサ等の
各種センサの出力値は、後述の電子制御ユニット４０に
入力されており、燃料噴射制御などにフィードバックさ
れる。
【００３１】制御系では、燃料噴射制御を実行すると共
に各種センサからの出力値に基づき、還元剤供給装置３
０の制御などを同時に実行する。排気系は、排気マニホ
ールド１７、排気管１８、空燃比センサ３４及び排気温
度センサ３５を備え、機関燃焼に伴い各気筒２から排出
される排気（既燃ガス）を内燃機関１の外部に排出する
排気通路を形成している。
【００３２】また、この排気系は、還元剤としての燃料
を排気中に添加するインジェクタ３１などにて構成され
た還元剤供給装置３０、排気浄化触媒の一種である吸蔵
還元型ＮＯｘ触媒３２、ＥＧＲ通路（排気再循環通路）
３３及び空燃比センサ３４を備え、排気中に含まれる有
害物質（有害ガス成分）を浄化する排気浄化装置として
の機能を有する。なお、以下の説明では、吸蔵還元型Ｎ
Ｏｘ触媒３２を単にＮＯｘ触媒３２と称することもあ
る。
【００３３】排気マニホールド１７は、各気筒２毎に設
けられた排気ポート１７ａに接続すると共に各排気ポー
ト１７ａから流出した排気を集合（合流）させてターボ
チャージャ２０のタービン部２２に導く排気通路を形成
している。排気管１８は、タービン部２２から図示しな
い消音器までの通路を形成している。ＮＯｘ触媒３２
は、タービン部２２から消音器にかけての排気通路中に
配置される。
【００３４】前述したように還元剤供給装置３０は排気
燃料添加インジェクタ３１を含み、この排気燃料添加イ
ンジェクタ３１は、排気マニホールド１７においてＥＧ
Ｒ通路３３とは反対側に設けられ、ＮＯｘ触媒３２の浄
化作用を促すべくＮＯｘ触媒３２に流入する排気中に還
元剤の供給を行っている。排気温度センサ３５は、ＮＯ
ｘ触媒３２下流の排気管１８に設けられ、ＮＯｘ触媒３
２を経て流出する排気の温度を電子制御ユニット４０に
入力している。
【００３５】空燃比センサ３４は、ＮＯｘ触媒３２下流
の排気管１８に設けられ、ＮＯｘ触媒３２を経て流出す
る排気の空燃比を電子制御ユニット４０に入力してい
る。ＥＧＲ通路３３には、ＥＧＲクーラ３７及びＥＧＲ
弁３６が設置され、排気マニホールド１７と吸気枝管９
とを連通させる通路を形成している。
【００３６】このように構成された排気系では、機関燃
焼に伴う排気が排気ポート１７ａを経て排気マニホール
ド１７内に流入する。排気マニホールド１７に流入した
排気は、排気マニホールド１７内にて集合した後、ター
ボチャージャ２０のタービン部２２に流入する。タービ
ン部２２に流入した排気は、タービン部２２内に設けら
れたタービン羽根車２３を回転させる。
【００３７】その際、タービン羽根車２３の回転は、ロ
ータシャフト３０を介してコンプレッサ部２１の図示し
ないコンプレッサホイールへ伝達され、コンプレッサ羽
根車を高速回転させる。その結果、各気筒２に供給され
る空気は、コンプレッサ羽根車にて圧縮され各気筒２に
加圧供給されることになる。一方、タービン部２２を経
て流出した排気は、排気管１８を流下してＮＯｘ触媒３
２に流入する。そして、ＮＯｘ触媒３２内にて有害成分
を浄化された後、図示しない消音器を経て大気に放出さ
れる。
【００３８】また、排気マニホールド１７内を流れる排
気の一部は、ＥＧＲ弁３６の開弁時にＥＧＲ通路３３を
経て吸気枝管９内に流入する。その際、ＥＧＲ通路３３
内を流れる排気は、ＥＧＲクーラ３７内にて冷却されな
がら吸気枝管９へと流下する。そして、吸気枝管９内の
新気（空気）と混ざり合いつつ各気筒２へ導かれ、燃料
噴射弁３から噴射される燃料と共に燃焼されることとな
る。
【００３９】尚、排気中には、水蒸気（Ｈ２Ｏ）や二酸
化炭素（ＣＯ2）などの不活性ガスが含まれている。こ
のためＥＧＲ通路３３を経て供給される排気が、新気
（空気）と共に各気筒２内に流入すると、機関燃焼時に
おける混合気の燃焼温度が低下して窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）の生成が抑制される。
【００４０】前述したように本実施形態における可変ノ
ズル付ターボチャージャを備える内燃機関において、Ｎ
Ｏｘ触媒３２に流入する排気中に適宜のタイミングで還
元剤を供給してリッチ空燃比とするために排気燃料添加
インジェクタ３１から排気マニホールド１７に還元剤と
しての燃料を供給する。
【００４１】しかしながら、排気燃料添加インジェクタ
３１から排気マニホールド１７に供給された燃料は、排
気中の例えば煤などに付着して成長し、異物となってタ
ーボチャージャ２０のタービン部２２に到達することに
なる。排気中でのこのような異物の存在は、排気中にお
ける未燃焼ガスの濃度によってその量が多くなり且つそ
の成長によって粒径が大きくなることが知られている。
【００４２】このような異物を含んだ排気が、ターボチ
ャージャ２０において可変ノズル２６を出口に設置した
第１のスクロール流路２５ａに流入すると、この異物が
狭い可変ノズル２６に詰り、最終的には動作に不具合が
生じる恐れがある。そのため、所定値以上、例えば空燃
比１８よりも低くなる場合の未燃焼ガスを含む排気が、
ターボチャージャ２０における可変ノズル２６を出口に
設置した第１のスクロール流路２５ａに流入しないよう
にすることが必要となる。
【００４３】そこで、この実施形態に係る可変ノズル付
ターボチャージャでは、排気振り分け手段２８が設けら
れている。この排気振り分け手段２８は、未燃焼ガスが
混在しないか又は所定濃度以下の未燃焼ガスの混在する
排気を可変ノズル２６が設けられている第１のスクロー
ル流路２５ａに流し、所定濃度以上の未燃焼ガスの混在
する排気を可変ノズル２６が設けられていない第２のス
クロール流路２５ｂに流すものである。
【００４４】この排気振り分け手段２８により、所定濃
度以上の未燃焼ガスの混在している排気の、可変ノズル
２６の設けられているスクロール流路２５ａへの流れ込
みが阻止され、これにより排気中に含まれる異物などの
可変ノズル２６への付着が無くなり、その結果可変ノズ
ル２６の目詰まり等の発生を防止することが可能とな
る。
【００４５】この排気振り分け手段２８の一例として
は、ターボチャージャ２０における可変ノズル２６が設
けられた第１のスクロール流路２５ａの入口部（図２に
Ａで示す部分）に設けられ、このスクロール流路２５ａ
を開閉する開閉弁２７が示される。ここでは、排気マニ
ホールド１７からターボチャージャ２０におけるタービ
ン部２２の入口までの間に未燃焼ガス検出用のセンサ
（図示せず）が設置され、このセンサで排気中の未燃焼
ガスの存在を検知する。
【００４６】センサが排気中の未燃焼ガスの存在を検知
した時、このセンサからの検出信号を電子制御ユニット
４０が受けて、未燃焼ガス濃度を測定し且つ未燃焼ガス
の濃度が所定値以上と判定された時には、弁体を開閉作
動させるアクチュエータ（図示せず）に動作信号を出力
して開閉弁２７を閉弁する。このようにして、所定濃度
以上の未燃焼ガスを含んだ排気が第１のスクロール流路
２５ａへの流れ込みを阻止し、この排気を第２のスクロ
ール流路２５ｂへ流入させる。
【００４７】この排気振り分け手段２８の他の例として
は、図４及び図５に示されるように、内燃機関１の排気
マニホールド１７に設けられ、内燃機関１における特定
の気筒（図４に示される実施形態では最も右側の気筒を
１番気筒としてその左方向へ２番気筒、３番気筒、４番
気筒とする時、最も左側の４番気筒）から排気される排
気のみを可変ノズル２６が設けられていない第２のスク
ロール流路２５ｂに流すべく設けられた特定気筒専用排
気流路１９で構成することもできる。
【００４８】すなわち、この特定気筒専用排気流路１９
は、排気マニホールド１７内に仕切壁１９ａを設けて形
成され、この特定気筒専用排気流路１９は、可変ノズル
２６が設けられていない第２のスクロール流路２５ｂに
のみ連通するように接続されている。そして、この特定
気筒専用排気流路１９内を流れる排気にのみ所定濃度以
上の未燃焼ガスを混在させる。すなわち、前述した排気
燃料添加インジェクタ３１は、その燃料吐出部が特定気
筒専用排気流路１９内に設置されている。
【００４９】これにより、触媒制御のために、排気マニ
ホールド１７に排気燃料添加インジェクタ３１を設け、
積極的に排気中に還元剤である燃料を添加する場合であ
っても或いは排気行程で燃料噴射（ポスト噴射）を行う
場合であっても、排気中への燃料の混入により発生する
異物によるターボチャージャ２０における可変ノズル２
６の目詰まりを有効に防止することができ、その結果タ
ーボチャージャ２０の不具合の発生を防止することがで
きる。
【００５０】なお、前述した本発明の実施形態は、車両
用ディーゼルエンジンに適用した場合であり、排気系に
還元剤添加装置を設け、この還元剤添加添加装置から還
元剤たる機関燃料を排気中に適量供給してＮＯｘ触媒に
流入する排気の空燃比を低下させるものであったが、前
述したように本発明はこのような車両用ディーゼルエン
ジンにターボチャージャを付設する場合にだけに限定さ
れるものではない。
【００５１】本発明に係る可変ノズル付ターボチャージ
ャは、一般的なガソリン内燃機関にも適用することがで
きる。すなわち、内燃機関の運転条件によっては燃料が
完全燃焼せず、排気中に未燃焼ガスが混在することがあ
り、このような場合でも、未燃焼ガスが混在した排気が
上述のターボチャージャに供給されると、排気中のＨＣ
等が可変ノズルに付着し、ターボチャージャの作動に不
具合を発生させる恐れも考えられるからである。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る可変
ノズル付ターボチャージャによれば、排気中の所定濃度
以上の未燃焼ガスがターボチャージャの可変ノズルのあ
るスクロール流路には流れ込まない。よって、濃度の高
い排気中に存在する煤などによる異物が可変ノズルに付
着することによる目詰まりを阻止することができる。そ
の結果、ターボチャージャの不具合の発生を抑制するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変ノズル付ターボ
チャージャを概略的に示す構成説明図である。
【図２】図１に示される可変ノズル付ターボチャージャ
で用いられるターボチャージャのタービン部を拡大して
概略的に示す構成説明図である。
【図３】図２に示されるターボチャージャのタービン部
における排気入口部付近に切歯された開閉弁を拡大して
概略的に示す構成説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る可変ノズル付ター
ボチャージャを概略的に示す構成説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る可変ノズル付ター
ボチャージャのタービン部を拡大してを概略的に示す構
成説明図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン １ａ クランクシャフト ２ 気筒 ３ 燃料噴射弁 ４ コモンレール（蓄圧室） ４ａ レール圧センサ ５ 燃料供給管 ６ 燃料ポンプ ７ 吸気管 ８ 吸気絞り弁 ９ 吸気枝管 １０ エアクリーナボックス １１ インタークーラ １２ エアフローメータ １３ 吸気温センサ １４ アクチュエータ １５ 吸気温センサ １６ 過給圧センサ １７ 排気マニホールド １７ａ 排気ポート １８ 排気管 １９ 特定気筒専用排気流路 １９ａ 仕切壁 ２０ ターボチャージャ ２１ コンプレッサ部 ２２ タービン部 ２３ タービン羽根車 ２４ ハウジング ２５ａ スクロール流路 ２５ｂ スクロール流路 ２６ 可変ノズル ２７ 開閉弁 ２８ 排気振り分け手段 ３０ 還元剤供給装置 ３１ 排気燃料添加インジェクタ ３２ 吸蔵還元型ＮＯｘ触媒 ３３ ＥＧＲ通路（排気再循環通路） ３４ 空燃比センサ ３５ 排気温度センサ ３６ ＥＧＲ弁 ３７ ＥＧＲクーラ ４０ 電子制御ユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 37/12 Ｆ０２Ｂ 39/00 Ｄ 37/24 37/12 ３０１Ｑ 39/00 ３０１Ｚ Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA04 EA14 FA27 GB02 GB12 GB24 GC00 GE01 HA05 HA12 HA18 JA35 3G091 AA02 AA10 AA11 AA13 AA18 AA28 AB06 BA04 BA11 BA14 BA33 CA18 CB02 CB03 CB06 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DB10 DC01 EA01 EA03 EA05 EA06 EA07 EA17 EA31 EA33 EA34 EA39 FB10 FB12 FB15 FB16 FC02 FC04 FC07 GA06 HA36 HA37 HB03 HB05 HB06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タービン羽根車と、このタービン羽根車
    を収納するハウジングと、このハウジングに形成された
    スクロール流路と、スクロール流路に流入する排気の量
    を調整する可変ノズルとを備え、内燃機関から排出され
    る排気のエネルギーでタービン羽根車を駆動する可変ノ
    ズル付ターボチャージャにおいて、 前記タービン羽根車の入口部に対峙する前記スクロール
    流路をタービン羽根車の回転軸方向に沿って複数に分割
    してそれぞれ形成された可変ノズルを備えた第１のスク
    ロール流路及び可変ノズルを備えない第２のスクロール
    流路と、 未燃焼ガスが混在しないか又は所定濃度以下の未燃焼ガ
    スの混在する排気を前記第１のスクロール流路に流し、
    所定濃度以上の未燃焼ガスが混在する排気を前記第２の
    スクロール流路に流すように切り替える排気振り分け手
    段と、を備え、 所定濃度以上の未燃焼ガスが混在している排気の第１の
    スクロール流路への流入を阻止することを特徴とする可
    変ノズル付ターボチャージャ。
  2. 【請求項２】 前記スクロール流路に流れ込む排気中の
    未燃焼ガスの濃度を検出する未燃焼ガス濃度検出手段を
    備え、排気中の未燃焼ガスの濃度が所定濃度以上と判定
    されたときは、前記排気振り分け手段によって所定濃度
    以上の未燃焼ガスが混在している排気の第１のスクロー
    ル流路への流入を阻止することを特徴とする請求項１に
    記載の可変ノズル付ターボチャージャ。
  3. 【請求項３】 前記排気振り分け手段が、ターボチャー
    ジャにおける前記可変ノズルを備えた第１のスクロール
    流路の入口部に設けられ、この第１のスクロール流路を
    開閉する開閉弁であることを特徴とする請求項１に記載
    の可変ノズル付ターボチャージャ。
  4. 【請求項４】 前記開閉弁より上流側に設けられ、前記
    スクロール流路に流れ込む排気中の未燃焼ガスを検出す
    るセンサと、このセンサからの検出信号を受けて、未燃
    焼ガス濃度を判定し且つ未燃焼ガスの濃度が所定値以上
    と判定された時、前記開閉弁を作動させる信号を出力す
    る制御装置と、この制御装置からの出力信号を受け、前
    記開閉弁を開閉動作させるアクチュエータとを更に備え
    て構成されていることを特徴とする請求項２に記載の可
    変ノズル付ターボチャージャ。
  5. 【請求項５】 前記排気振り分け手段が、前記内燃機関
    の排気マニホールドに設けられ、前記内燃機関における
    特定の気筒から排出される排気のみを前記第２のスクロ
    ール流路に流すべく設けられた特定気筒専用排気流路で
    構成され、この特定気筒専用排気流路内を流れる排気に
    未燃焼ガスを混在させることを特徴とする請求項１に記
    載の可変ノズル付ターボチャージャ。
  6. 【請求項６】 前記特定気筒専用排気流路が、前記排気
    マニホールド内に仕切壁を設けて形成されていることを
    特徴とする請求項４に記載の可変ノズル付ターボチャー
    ジャ。
  7. 【請求項７】 前記特定気筒専用排気流路内に未燃焼ガ
    スを混在させる手段が、前記特定気筒専用排気流路内に
    設置された排気燃料添加インジェクタによる燃料添加、
    前記特定気筒内でのポスト噴射、あるいは前記特定気筒
    内での低温燃焼のいずれか一つまたは二以上の組合せで
    あることを特徴とする請求項４又は５に記載の可変ノズ
    ル付ターボチャージャ。
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