JP2003254077A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関において、ノズルベーンの作動が抑制
されていることを判定し、作動の抑制を解消する。 【解決手段】可変容量型ターボチャージャと、ＮＯx触
媒と、可変容量型ターボチャージャよりも上流からＮＯ
x触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、還元剤供
給手段が還元剤を供給した時間を積算するタイマと、還
元剤供給手段が継続して所定時間以上還元剤を供給した
場合に還元剤の付着に起因して前記可変容量型ターボチ
ャージャ（ノズルベーン）の作動が抑制されているか否
かを判定する作動抑制判定手段と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に関し、
特に、可変容量型ターボチャージャを備えた内燃機関に
関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関においては、該内燃機関から排
出される排気のエネルギを利用して駆動される可変容量
型ターボチャージャを設けると、燃焼室の充填効率を向
上させて機関出力を向上させることができる。
【０００３】可変容量型ターボチャージャは、例えば、
内燃機関の低回転運転領域のように排気量が少ないとき
でも、ノズルベーンを閉方向に回動させると、排気の流
速を高めタービンホイールの回転速度及び回転力を増加
させることができる。これにより、コンプレッサホイー
ルの回転速度及び回転力が増加し、吸入空気の密度を高
め、燃焼室の充填効率を向上させることができる。
【０００４】ところで、アイドル時等に可変容量型ター
ボチャージャのノズルベーンが所定角度に維持される
と、排気中の炭化水素（ＨＣ）等が該ノズルベーン近辺
に付着して該ノズルベーンの作動が抑制されることがあ
る。
【０００５】このような問題に対して、特開２０００−
２６５８４６号公報では、内燃機関のアイドル運転時に
ノズルベーンを強制的に開閉させて該ノズルベーンの固
着を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＮＯx触媒
を備えた内燃機関では、該ＮＯx触媒においてＮＯxを還
元させるために排気中へ炭化水素（ＨＣ）を供給するこ
とがある。
【０００７】このように排気中へ供給された炭化水素
（ＨＣ）は、可変容量型ターボチャージャのノズルベー
ンに付着し、排気の熱により固化することがある。ま
た、付着した炭化水素（ＨＣ）に更に排気中の煤等が付
着することがある。このように、還元剤が固化し、若し
くは還元剤に更に煤等が付着すると、ノズルベーンの作
動が抑制されることがあり、また、排気が流通する通路
面積が減少してしまい、出力応答性の悪化、出力の変
動、及び排気還流量の変動を招来してしまう。
【０００８】しかし、還元剤の供給は、アイドル運転時
以外であっても行われるため、前記公報に記載の発明の
ようにアイドル運転時に限りノズルベーンの開閉を行い
付着した還元剤等を除去しても、それまではノズルベー
ンの作動が抑制される虞がある。
【０００９】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、内燃機関において、ノズルベーンの
作動が抑制されていることを判定し、作動の抑制を解消
する技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関は、以下の手段を採用した。即ち、
吸気の過給圧を所望の圧力とすべくタービンホイールに
吹き付けられる排気の流速をノズルベーンの開閉により
可変とする可変容量型ターボチャージャと、還元剤の存
在下でＮＯxをＮ2に還元するＮＯx触媒と、前記可変容
量型ターボチャージャよりも上流から前記ＮＯx触媒へ
還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記還元剤供給手
段が還元剤を供給した時間を積算するタイマと、前記還
元剤供給手段が継続して所定時間以上還元剤を供給した
場合に還元剤の付着に起因して前記可変容量型ターボチ
ャージャの作動が抑制されているか否かを判定する作動
抑制判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】本発明の最大の特徴は、可変容量型ターボ
チャージャを備えた内燃機関において、還元剤を供給し
た時間が所定時間以上の場合には、ノズルベーンに還元
剤が付着して作動が抑制される虞があるため、ノズルベ
ーンの作動が抑制されているか否かを判定することにあ
る。
【００１２】このように構成された内燃機関では、還元
剤供給手段が可変容量型ターボチャージャ上流から排気
中へ還元剤を供給し、還元剤は排気と共に該可変容量型
ターボチャージャを通過してＮＯx触媒に到達する。し
かし、可変容量型ターボチャージャに流入した還元剤の
一部が、ノズルベーン近辺に付着することがある。この
ようにしてノズルベーン近辺に付着した還元剤は、排気
の熱により固化し、若しくは還元剤に排気中の煤等が付
着して該ノズルベーンの作動を抑制することがある。
【００１３】ここで、還元剤が供給された時間が長くな
ると、ノズルベーンに付着する還元剤の量が多くなる。
従って、本発明では、還元剤の供給が所定時間以上継続
した場合には、還元剤によるノズルベーンの作動の抑制
を判定する。このようにして、還元剤の供給時間からノ
ズルベーンの作動が抑制されているか否かの判定を行う
時期を求めることが可能となる。
【００１４】本発明においては、前記可変容量型ターボ
チャージャのノズルベーンの開閉速度を測定するノズル
ベーン開閉速度測定手段を備え、前記作動抑制判定手段
は、ノズルベーンの開閉時の開閉速度が所定速度よりも
遅い場合にノズルベーンの作動が抑制されていると判定
することができる。
【００１５】ここで、可変容量型ターボチャージャに還
元剤が付着すると、ノズルベーンの作動が緩慢となり、
ノズルベーンの開閉速度が遅くなる。従って、ノズルベ
ーンの開閉速度が所定速度よりも遅くなった場合にノズ
ルベーンの作動が抑制されていると判定することが可能
となる。
【００１６】本発明においては、内燃機関に吸入される
吸気の圧力を測定する吸気圧力測定手段を備え、前記作
動抑制判定手段は、ノズルベーンの開閉時の吸気圧力の
変化速度が所定速度よりも遅い場合にノズルベーンの作
動が抑制されていると判定することができる。
【００１７】ここで、可変容量型ターボチャージャのノ
ズルベーンを開閉（回動）させると、吸気圧力が変化す
る。しかし、可変容量型ターボチャージャに還元剤等が
付着すると、ノズルベーンの作動が緩慢となるため、吸
気圧力の変化も緩慢となる。従って、ノズルベーン開閉
時の吸気圧力の変化速度が所定速度よりも遅くなった場
合にノズルベーンの作動が抑制されていると判定するこ
とが可能となる。
【００１８】本発明においては、内燃機関の排気系と吸
気系とを連通し内燃機関から排出された排気の一部を内
燃機関の吸気系へ還流させる排気再循環通路と、前記排
気再循環通路内を流れる排気の流量を調整する排気再循
環弁と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気再循
環弁の開閉制御を行う排気再循環弁制御手段と、前記内
燃機関に吸入される吸気の圧力を検出する吸気圧力検出
手段と、を備え、前記作動抑制判定手段は、ノズルベー
ンが全閉近傍にあり且つ排気再循環弁が全閉近傍にある
ときの吸気圧力が所定値以上の場合にノズルベーンの作
動が抑制されていると判定することができる。
【００１９】ここで、可変容量型ターボチャージャに還
元剤、若しくは還元剤に排気中の煤等が付着している
と、排気の流通面積が減少するため、排気の流速が早ま
り、過給が促進され吸気圧力が通常よりも上昇する。特
に、ノズルベーンが全閉近傍にあり且つ排気再循環弁が
全閉近傍にある、例えば軽負荷運転がなされている場合
には、過給圧の上昇が顕著に表れる。従って、ノズルベ
ーンが全閉近傍にあり且つ排気再循環弁が全閉近傍にあ
るときの過給圧が所定値以上の場合にノズルベーンの作
動が抑制されていると判定することが可能となる。
【００２０】本発明においては、内燃機関の吸気系の流
通面積を可変とする吸気絞り弁と、前記内燃機関に吸入
される吸気の圧力を検出する吸気圧力検出手段と、を備
え、前記作動抑制判定手段は、ノズルベーンが全閉近傍
にあり且つ吸気絞り弁が全開近傍にあるときの吸気圧力
が所定値以上の場合にノズルベーンの作動が抑制されて
いると判定することができる。
【００２１】ここで、可変容量型ターボチャージャに還
元剤、若しくは還元剤に排気中の煤等が付着している
と、排気の流通面積が減少するため、排気の流速が早ま
り、過給が促進され吸気圧力が通常よりも上昇する。特
に、ノズルベーンが全閉近傍にあり且つ吸気絞り弁が全
開近傍にある、例えば軽負荷運転がなされている場合に
は、過給圧の上昇が顕著に表れる。従って、ノズルベー
ンが全閉近傍にあり且つ吸気絞り弁が全開近傍にあると
きの過給圧が所定値以上の場合にノズルベーンの作動が
抑制されていると判定することが可能となる。
【００２２】本発明においては、前記作動抑制判定手段
によりノズルベーンの作動が抑制されていると判定され
た場合には、ノズルベーンを閉じ側に回動させることが
できる。
【００２３】ここで、ノズルベーンを閉じ側に回動させ
ると、内燃機関の負荷が増し、排気の温度が上昇する。
排気の温度が上昇することにより、ノズルベーンに付着
している還元剤等を燃焼若しくは除去することが容易と
なりノズルベーンの作動の抑制を解消することが可能と
なる。
【００２４】本発明においては、内燃機関の排気系と吸
気系とを連通し内燃機関から排出された排気の一部を内
燃機関の吸気系へ還流させる排気再循環通路と、前記排
気再循環通路内を流れる排気の流量を調整する排気再循
環弁と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気再循
環弁の開閉制御を行う排気再循環弁制御手段と、内燃機
関の吸気系の流通面積を可変とする吸気絞り弁と、前記
内燃機関に噴射される燃料の圧力を変更する燃料圧力変
更手段と、内燃機関に供給される燃料の噴射時期を変更
する燃料噴射時期変更手段と、を備え、前記作動抑制判
定手段によりノズルベーンの作動が抑制されていると判
定された場合には、排気再循環弁を閉弁し、吸気絞り弁
を閉弁し、噴射時期を進角し、燃料の圧力を上昇させる
ことができる。
【００２５】ここで、排気再循環弁を閉弁させると燃焼
温度が上昇するため、排気の温度を上昇させることがで
きる。また、吸気絞り弁を閉弁すると燃料量に対して吸
気量が減少するため、排気の温度を上昇させることがで
きる。しかし、吸気絞り弁を閉弁して吸気量が減少する
と燃焼状態が不安定となるため、燃焼状態の悪化を抑制
するために燃料噴射時期を進角させる。ここで、燃料噴
射時期を進角させると、圧縮され温度が上昇された吸気
に燃料が長期間曝されることになるため、燃焼が促進さ
れ燃焼状態の悪化を抑制することができる。また、吸気
量が減少すると煤が発生することがある。ここで、燃料
の噴射圧力を上昇させると燃料の霧化が促進され、煤の
発生が抑制される。従って、排気再循環弁を閉弁し、吸
気絞り弁を閉弁し、噴射時期を進角し、燃料圧力を上昇
させることにより、排気エミッションの悪化を抑制しつ
つノズルベーンの作動の抑制を解消することが可能とな
る。
【００２６】本発明においては、前記ＮＯx触媒を担持
し排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、ノ
ズルベーンの作動の抑制を解消する作動抑制解消手段
と、を備え、作動抑制解消手段によりノズルベーンの作
動の抑制を解消した直後にフィルタに捕獲された粒子状
物質を除去することができる。
【００２７】ここで、ノズルベーンの作動の抑制を解消
するときに煤等が発生することがあり、この煤等がフィ
ルタに捕獲されると該フィルタの目詰まりが発生する虞
がある。この目詰まりは、フィルタの温度を上昇させる
ことにより解消することが可能である。ここで、作動抑
制解消手段により排気の温度を上昇させるとフィルタの
温度も上昇する。従って、作動抑制解消手段によりノズ
ルベーンの作動の抑制を解消した直後であればフィルタ
に捕獲された粒子状物質を容易に除去することが可能と
なる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の具
体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここ
では、本発明に係る内燃機関を車両駆動用のディーゼル
機関に適用した場合を例に挙げて説明する。 ＜第１の実施の形態＞図１は、本実施の形態に係るエン
ジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２９】図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００３０】エンジン１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。
【００３１】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａがエン
ジン１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられた
クランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。
【００３２】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。
【００３３】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３４】また、エンジン１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。吸気
枝管８には、該吸気枝管８内の吸気の圧力に応じた信号
を出力する圧力センサ１０が設けられている。
【００３５】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
該吸気管９の途中には、排気の熱エネルギを駆動源とし
て作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコン
プレッサハウジング１５ａが設けられている。また、タ
ーボチャージャの上流の吸気管９には、該吸気管９内を
流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエア
フローメータ１１が取り付けられている。
【００３６】このように構成された吸気系では、吸気は
吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入
する。
【００３７】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮された後、吸
気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の
燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。
【００３８】一方、エンジン１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００３９】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続
されている。
【００４０】前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、
単にフィルタという。）２０が設けられている。前記タ
ーボチャージャ１５の下流で且つフィルタ２０より上流
の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の温
度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ１２が
取り付けられている。
【００４１】前記したフィルタ２０より下流の排気管１
９には、該排気管１９内を流通する排気の流量を調節す
る排気絞り弁１６が設けられている。この排気絞り弁１
６には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１
６を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１７が取り
付けられている。
【００４２】尚、本実施の形態では、前記ターボチャー
ジャ１５に可変容量型ターボチャージャを採用する。
【００４３】次に、可変容量型ターボチャージャ１５の
具体的な構成について図２及び図３に基づいて説明す
る。
【００４４】図２は、可変容量型ターボチャージャの構
成を示す断面図である。
【００４５】図３は、可変容量型ターボチャージャの可
変ノズル機構を示す図である。
【００４６】可変容量型ターボチャージャ（以下、単に
ターボチャージャという。）１５は、図２に示すよう
に、コンプレッサハウジング１５ａとタービンハウジン
グ１５ｂとをセンタハウジング１５ｃを介して連結して
構成される。
【００４７】センタハウジング１５ｃでは、ロータシャ
フト４８の一端は、コンプレッサハウジング１５ａ内に
突出し、その突出部分には、複数のコンプレッサインペ
ラ４６ａを備えたコンプレッサホイール４６が取り付け
られている。
【００４８】ロータシャフト４８の他端は、タービンハ
ウジング１５ｂ内に突出し、その突出部分には、複数の
タービンインペラ４７ａを備えたタービンホイール４７
が取り付けられている。
【００４９】コンプレッサハウジング１５ａにおいてセ
ンタハウジング１５ｃと反対側に位置する部分には、コ
ンプレッサハウジング１５ａ内に吸気を取り入れるため
の吸気取入口６２ａが形成されている。コンプレッサハ
ウジング１５ａ内には、コンプレッサホイール４６の外
周を包囲する渦巻き状のコンプレッサ通路６４が形成さ
れると共に、コンプレッサホイール４６の内装部分とコ
ンプレッサ通路６４とを連通する環状の送出通路６５が
形成されている。コンプレッサ通路６４の終端部には、
コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮された吸気を排
出するための吸気排出口（図示省略）が形成されてい
る。
【００５０】一方、タービンハウジング１５ｂ内には、
タービンホイール４７の外周を包囲する渦巻き状のスク
ロール通路６６が形成されると共に、タービンホイール
４７の内装部分とスクロール通路６６とを連通する環状
のノズル通路６７が形成されている。スクロール通路６
６の基端部には、タービンハウジング１５ｂ内に排気を
取り入れるための排気取入口（図示省略）が形成されて
いる。タービンハウジング１５ｂにおいてセンタハウジ
ング１５ｃと反対側に位置する部分には、タービンハウ
ジング１５ｂ内の排気を排出するための排気排出口６３
ａが設けられている。
【００５１】更に、タービンハウジング１５ｂのセンタ
ハウジング１５ｃ側には、可変ノズル機構７１が内装さ
れている。この可変ノズル機構７１は、図３（ａ）、
（ｂ）に示すようにリング状に形成されたノズルバック
プレート７２を備えている。このノズルバックプレート
７２は、ボルト（図示省略）によってタービンハウジン
グ１５ｂに固定されている。続いて、ノズルバックプレ
ート７２には、複数の軸７３が同プレート７２の円心を
中心として等角度毎に設けられている。
【００５２】各軸７３は、ノズルバックプレート７２を
その厚さ方向に貫通して回転可能に支持されている。各
軸７３の一端部（図３（ａ）中の左端部）には、ノズル
ベーン７４が固定されている。一方、軸７３の他端部
（図３（ａ）中の右端部）には、軸７３と直行してノズ
ルバックプレート７２の外縁部へ延びる開閉レバー７５
が固定され、軸７３と開閉レバー７５とが一体で回転可
能になっている。開閉レバー７５の先端には、二股に分
岐した一対の挟持部７５ａが設けられている。
【００５３】各開閉レバー７５とノズルバックプレート
７２との間には、ノズルバックプレート７２と重なり合
うように環状のリングプレート７６が設けられている。
このリングプレート７６は、その円心を中心に周方向へ
回転可能となっている。又、リングプレート７６には、
その円心を中心として等角度毎に複数のピン７７が設け
られており、それらピン７７が各開閉レバー７５の挟持
部７５ａ間に回転可能な状態で挟持されている。
【００５４】このように構成された可変ノズル機構７１
では、上記したリングプレート７６がその円心を中心に
回転されると、各ピン７７が各開閉レバー７５の挟持部
７５ａをリングプレート７６の回転方向と同方向に押す
ことになる。その結果、開閉レバー７５が軸７３を回動
させ、軸７３の回動に同期してノズルベーン７４が軸７
３を中心に回動することになる。
【００５５】例えば、ノズルベーン７４においてリング
プレート７６の円心側に位置する端部をその円心から離
脱させる方向に回動させるべくリングプレート７６が回
動すると、隣接するノズルベーン７４間の間隙が狭くな
り、ノズルベーン７４間の流路が閉じられることにな
る。
【００５６】一方、ノズルベーン７４においてリングプ
レート７６の円心側に位置する端部をその円心に接近さ
せる方向に回動させるべくリングプレート７６が回動す
ると、隣接するノズルベーン７４間の間隙が広くなり、
ノズルベーン７４間の流路が開かれることになる。
【００５７】次に、可変ノズル機構７１の駆動、即ち、
リングプレート７６の回動駆動を行う機構について述べ
る。図２及び図３に示すように、リングプレート７６の
外縁の一部には、軸線Ｌと同方向に延びるピン８６が取
り付けられ、そのピン８６に駆動機構８２が連結されて
いる。
【００５８】駆動機構８２は、センタハウジング１５ｃ
にピン８６と平行にコンプレッサハウジング１５ａ側に
延びた状態で回動自在に支持された支軸８３を備えてい
る。この支軸８３のタービンハウジング１５ｂ側の端部
（図２中の左側端部）には、ピン８６に対して回動可能
に連結された駆動レバー８４が固定されている。支軸８
３のコンプレッサハウジング１５ａ側の端部（図２中の
右側端部）には、支軸８３を中心にして回動可能な操作
片８５が取り付けられている。操作片８５は、負圧式の
ＶＮＴアクチュエータ８７に連結されている。
【００５９】図４は、ＶＮＴアクチュエータ８７の概略
構成図である。
【００６０】ＶＮＴアクチュエータ８７は、図４に示す
ように、ダイヤフラム８８によって負圧室８７ａと大気
室８７ｂとに区画されている。負圧室８７ａには、ダイ
ヤフラム８８と直行する方向に伸縮動作するコイルスプ
リング８８ａが内装されている。更に、負圧室８７ａに
は、負圧通路８９が接続されており、負圧通路８９は、
エンジン１のクランクシャフトに駆動連結されたバキュ
ームポンプ９１に接続されている。負圧通路８９の途中
には、エレクトリック・バキューム・レギュレーティン
グ・バルブ（ＥＶＲＶ）９０が設けられている。
【００６１】ＥＶＲＶ９０は、大気中に開口された大気
導入口（図示省略）を備えており、ＥＶＲＶ９０よりＶ
ＮＴアクチュエータ８７側に位置する負圧通路８９ａと
大気導入口の導通と、ＥＶＲＶ９０よりバキュームポン
プ９１側に位置する負圧通路８９ｂとＶＮＴアクチュエ
ータ８７側の負圧通路８９ａの導通と、を切り換える。
【００６２】尚、ＥＶＲＶ９０は、電磁ソレノイドを備
えており、電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは、
負圧通路８９ａと大気導入口とを導通状態に保持し、電
磁ソレノイドが励磁状態にあるときは負圧通路８９ａと
負圧通路８９ｂとを導通常状態に保持する。一方、ＶＮ
Ｔアクチュエータ８７の大気室８７ｂは、ＶＮＴアクチ
ュエータ８７の外部（大気中）と連通し、大気室８７ｂ
内の圧力が常に大気圧となるようになっている。
【００６３】ダイヤフラム８８の大気室８７ｂ側には、
コイルスプリング８８ａの伸長方向に延出したロッド８
８ｂが突設されている。このロッド８８ｂは、大気室８
７ｂを貫通してＶＮＴアクチュエータ８７の外部まで突
出しており、その先端部が前記操作片８５に連結されて
いる。
【００６４】このように構成されたＶＮＴアクチュエー
タ８７では、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが非励磁状
態にあるときは、負圧通路８９ａと大気導入口とが導通
状態となり負圧室８７ａ内が大気圧となる。この場合、
ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂは、コイルス
プリング８８ａの付勢力によって最も進出した状態に保
持される。
【００６５】また、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが励
磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと負圧通路８９ｂ
とが導通状態になり、ＶＮＴアクチュエータ８７の負圧
室８７ａ内が負圧となる。この場合、ダイヤフラム８８
がコイルスプリング８８ａの付勢力に抗して変位し、そ
れに伴ってロッド８８ｂが最も退行した状態に保持され
る。
【００６６】更に、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドの励
磁と非励磁とをデューティ制御することにより、ロッド
８８ｂの進退量を調整することが可能となる。
【００６７】上記したようなＶＮＴアクチュエータ８７
のロッド８８ｂの進退動作により、前記操作片８５が回
動される。操作片８５が回動されると、それに同期して
支軸８３が回転し、支軸８３の回転に伴って駆動レバー
８４が支軸８３を中心に回動する。その結果、駆動レバ
ー８４がピン８６を介してリングプレート７６を周方向
に押し、軸線Ｌを中心にリングプレート７６を回動させ
ることになる。
【００６８】以上述べた可変容量型ターボチャージャ１
５では、駆動機構８２によってノズルベーン７４の回動
方向と回動量とを調整することにより、ノズルベーン７
４間の流路の向き、及びノズルベーン７４間の間隙を変
更することが可能となる。即ち、ノズルベーン７４の回
動方向と回動量とを制御することにより、スクロール通
路６６からタービンホイール４７に吹き付けられる排気
の方向と流速が調節されることになる。
【００６９】例えば、エンジン１からの排気の量が少な
い場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を閉
じるべく駆動機構８２を動作させることにより、タービ
ンホイール４７に吹き付けられる排気の流速が高まると
共に、排気とタービンインペラ４７ａとの衝突角度がよ
り垂直に近づくため、少ない排気量でもタービンホイー
ル４７の回転速度及び回転力を高めることが可能とな
る。
【００７０】反対に、エンジン１からの排気の量が十分
に多い場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４
を開くべく駆動機構８２を動作させることにより、ター
ビンホイール４７に吹き付けられる排気の流速の過剰な
上昇が制御され、タービンホイール４７の回転速度及び
回転力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
【００７１】尚、本実施の形態では、ＥＶＲＶ９０の電
磁ソレノイドが非励磁状態にあって、ＶＮＴアクチュエ
ータ８７のロッド８８ｂが最も進出した状態のときに、
ノズルベーン７４が最も開いた状態に保持され、ＥＶＲ
Ｖ９０の電磁ソレノイドが励磁状態にあって、ＶＮＴア
クチュエータ８７のロッド８８ｂが最も退行した状態の
ときに、ノズルベーン７４が最も閉じた状態に保持され
るものとする。
【００７２】このように構成された排気系では、エンジ
ン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、該排気が持つエネルギを利用してタービンハウジン
グ１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイール４
７を回転させる。その際、タービンホイール４７の回転
トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコ
ンプレッサホイール４６へ伝達される。
【００７３】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入
し、排気中の粒子状物質（ＰＭ）が捕集され且つ有害ガ
ス成分が除去又は浄化される。フィルタ２０にてＰＭを
捕集され且つ有害ガス成分を除去又は浄化された排気は
マフラーを介して大気中に放出される。
【００７４】次に、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）
２１を介して連通されている。このＥＧＲ通路２１の途
中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応
じて前記ＥＧＲ通路２１内を流通する排気（以下、ＥＧ
Ｒガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、
ＥＧＲ弁とする。）２２が設けられている。
【００７５】前記ＥＧＲ通路２１の途中でＥＧＲ弁２２
より上流には、該ＥＧＲ通路２１内を流通するＥＧＲガ
スを冷却するＥＧＲクーラ２３が設けられている。前記
ＥＧＲクーラ２３には、冷却水通路（図示省略）が設け
られエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環す
る。
【００７６】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２２が開弁されると、ＥＧＲ通路２１が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２１へ流入し、ＥＧＲクーラ２３を経て
吸気枝管８へ導かれる。
【００７７】ＥＧＲ通路２１を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれる。
【００７８】以上述べたように構成されたエンジン１に
は、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２７が併設され
ている。このＥＣＵ２７は、エンジン１の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユ
ニットである。
【００７９】ＥＣＵ２７には、各種センサが電気配線を
介して接続され、上記した各種センサの出力信号の他、
運転者がアクセルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出
力するアクセル開度センサ２８の出力信号がＥＣＵ２７
に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２７に
は、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排
気絞り用アクチュエータ１７、ＥＧＲ弁２２、還元剤噴
射弁２４、遮断弁２６等が電気配線を介して接続され、
制御することが可能になっている。また、前記ＥＣＵ２
７は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マ
ップを記憶している。
【００８０】ところで、フィルタ２０に担持された吸蔵
還元型ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素
濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵
する。一方、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が
低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その
際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等
の還元成分が存在していれば、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触
媒から放出された窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に
還元せしめることができる。
【００８１】ここで、エンジン１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、エンジン１から排出される排気の空燃比が
リーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排
気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸蔵
されることになるが、エンジン１の希薄燃焼運転が長期
間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、
排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去され
ずに大気中へ放出されてしまう。
【００８２】従って、エンジン１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前に
ＮＯx触媒に還元剤を供給し、ＮＯx触媒に吸蔵された窒
素酸化物（ＮＯx）を還元させる必要がある。
【００８３】一方、フィルタ２０の温度を上昇若しくは
維持するために、または、フィルタ２０に捕集されたＰ
Ｍを除去するために、該フィルタ２０に還元剤が供給さ
れることがある。ＮＯx触媒に還元剤が供給されると、
該還元剤の酸化反応により発熱しフィルタ２０の昇温若
しくは温度維持がなされ、また、ＰＭが酸化され除去さ
れる。
【００８４】このような還元剤を供給する方法として
は、排気中への燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を
増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更
にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼（特許第３１１６
８７６号）、機関出力のための燃料を噴射させる主噴射
の後の膨張行程中に再度燃料を噴射させる副噴射等の方
法が考えられる。
【００８５】尚、本実施の形態では、フィルタ２０より
上流の排気管１９を流通する排気中に還元剤たる燃料
（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤
供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィ
ルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるととも
に還元剤の濃度を高めるようにした。
【００８６】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けら
れ、ＥＣＵ２７からの信号により開弁して燃料を噴射す
る還元剤噴射弁２４と、前述した燃料ポンプ６から吐出
された燃料を前記還元剤噴射弁２４へ導く還元剤供給路
２５と、還元剤供給路２５に設けられて該還元剤供給路
２５内の燃料の流通を遮断する遮断弁２６と、を備えて
いる。
【００８７】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２５を介
して還元剤噴射弁２４へ印加される。そして、ＥＣＵ２
７からの信号により該還元剤噴射弁２４が開弁して排気
枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００８８】還元剤噴射弁２４から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気の酸素濃度を低下させる。
【００８９】このようにして形成された酸素濃度の低い
排気は前述したターボチャージャ１５を介して下流のフ
ィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵されていた窒
素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元することにな
る。
【００９０】その後、ＥＣＵ２７からの信号により還元
剤噴射弁２４が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添
加が停止される。
【００９１】このようにして、フィルタ２０に還元剤が
供給される。
【００９２】ところで、燃料添加等により炭化水素（Ｈ
Ｃ）等の還元剤の供給が行われると、可変容量型ターボ
チャージャ１５のノズルベーン７４近辺に該炭化水素
（ＨＣ）が付着し、更には付着した炭化水素（ＨＣ）に
ＰＭが付着して、該ノズルベーン７４の作動が抑制され
ることがある。また、可変容量型ターボチャージャに付
着した炭化水素（ＨＣ）等により排気の流通面積が小さ
くなるため、排気の流速が速くなり、機関出力に影響を
及ぼすことがある。尚、本実施の形態では、炭化水素
（ＨＣ）等の付着によりノズルベーン７４の作動が抑制
され、若しくは排気の流通面積が小さくなっている状態
のことを「ＶＮＴ詰まり」と称している。
【００９３】ここで、従来の内燃機関では、アイドル時
にノズルベーン７４を強制的に開閉させて付着した炭化
水素（ＨＣ）等を除去することが可能であった。しか
し、アイドル状態となる前に炭化水素（ＨＣ）等の付着
状態を検知し、除去することができれば排気エミッショ
ンの悪化や運転状態の悪化を抑制することができる。
【００９４】そこで、本実施の形態では、フィルタ２０
に炭化水素（ＨＣ）の供給が所定時間行われた後にＶＮ
Ｔ詰まりが生じているか否か判定を行う。判定は、ノズ
ルベーン７４の開弁時若しくは閉弁時のノズルベーン７
４の移動速度が所定速度以下であるか否かにより行われ
る。ＶＮＴ詰まりが生じていることが確認された場合に
は、炭化水素（ＨＣ）等の除去を行いＶＮＴ詰まりの回
復を行う。
【００９５】フィルタ２０に所定期間継続して炭化水素
（ＨＣ）の供給が行われたか否かを判定するために、Ｅ
ＣＵ２７は、還元剤の供給が開始されてからの経過時間
をタイマによりカウントする。タイマは、還元剤の供給
が終了する毎にリセットされる。また、ＶＮＴ詰まりが
生じているか否かの判定条件となる所定時間は、予めＶ
ＮＴ詰まりが生じる時間を実験等により求め、それより
も短い時間を所定時間としてＥＣＵ２７に記憶させてお
く。
【００９６】ＥＣＵ２７は、カウントした時間が所定時
間以上となった場合にＶＮＴ詰まりが生じているか否か
の判定を行う。
【００９７】本実施の形態においては、ＶＮＴ詰まりが
生じているか否かの判定は、ノズルベーン７４開弁時若
しくは閉弁時に前記ロッド８８ｂの進退位置から移動速
度を求めることにより行われる。即ち、ノズルベーン７
４は前記ロッド８８ｂの進退に応じて回動する。従っ
て、前記ロッド８８ｂの移動速度とノズルベーン７４の
回動速度には相関関係があるため、ノズルベーン７４開
閉時のロッド８８ｂの移動速度によりＶＮＴ詰まりが生
じているか否か判定をすることができる。前記ロッド８
８ｂの進退位置は、該ロッド８８ｂの進退位置に応じた
信号を出力する進退位置センサ（図示省略）により測定
される。ＥＣＵ２７は、ロッド８８ｂの単位時間あたり
の移動量によりロッド８８ｂの移動速度を算出する。ま
た、ロッド８８ｂの許容される移動速度を予め実験等に
より求めておきＥＣＵ２７に記憶させておく。尚、ロッ
ド８８ｂの移動速度と炭化水素（ＨＣ）等が付着してい
る状態との関係を予め実験等により求めておき、炭化水
素（ＨＣ）の付着量に基づいて後述するＶＮＴ詰まり回
復制御を行っても良い。
【００９８】このようにして算出されたロッド８８ｂの
移動速度が許容される速度よりも遅い場合には、ＶＮＴ
詰まりが生じている虞があるので、炭化水素（ＨＣ）及
びＰＭ等の除去を行うためのＶＮＴ詰まり回復制御を行
う。
【００９９】ＶＮＴ詰まり回復制御では、ＥＣＵ２７
は、ノズルベーン７４を最大限閉め側に制御する。この
ようにするとエンジン１への負荷が高まり、排気の温度
が上昇する。従って、可変容量型ターボチャージャ１５
へ高温の排気が流入し、ノズルベーン７４に付着してい
る炭化水素（ＨＣ）及びＰＭ等を除去することが可能と
なる。
【０１００】ここで、ＶＮＴ詰まり回復制御を行うとス
モークが発生することがあり、このような場合、下流の
フィルタ２０にスモークが捕集されフィルタ２０の目詰
まりを発生させることがある。そこで、本実施の形態で
は、ＶＮＴ詰まり回復制御終了後フィルタ２０に捕集さ
れたスモーク等を除去するＰＭ再生制御を行う。
【０１０１】ＰＭ再生制御では、副噴射により噴射され
た燃料は、気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を上昇
させると共に気筒２内の酸素濃度を低下させる。気筒２
内で燃焼し温度が上昇したガスは排気となって排気管１
９を通りフィルタ２０に到達し、フィルタ２０の温度を
上昇させると共に吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤たる炭
化水素（ＨＣ）を供給する。
【０１０２】このように副噴射を用いるとフィルタ２０
の温度を早期に上昇させることができ、また、吸蔵還元
型ＮＯx触媒に還元剤を供給することができる。これに
より、フィルタ２０に捕集されたＰＭは、酸化され、除
去される。
【０１０３】副噴射の量及び噴射時期は、アクセル開度
と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予め
マップ化しておきＥＣＵ２７に記憶させておけば、アク
セル開度と機関回転数とを検出してマップに代入するこ
とにより算出することができる。更に、パラメータとし
てエンジン１の冷却水温度を加えてもよい。
【０１０４】ここで、ＶＮＴ詰まり回復制御では、排気
の温度を上昇させるためフィルタ２０の温度も同時に上
昇する。そのため、ＶＮＴ詰まり回復制御終了直後で
は、ＰＭ再生制御（昇温制御）においてＰＭが燃焼可能
な温度までフィルタ２０を昇温させるための燃料量が少
なくて済む。従って、ＶＮＴ詰まり回復制御終了直後に
ＰＭ再生制御を行うことにより、燃費の悪化を抑制しつ
つ、ＶＮＴ詰まり回復制御で発生したスモークを早期に
除去することができる。
【０１０５】ここで、図５は、本実施の形態による可変
容量型ターボチャージャに付着した炭化水素（ＨＣ）の
除去を行うためのフローを示したフローチャート図であ
る。
【０１０６】ステップＳ１０１では、所定時間還元剤た
る炭化水素（ＨＣ）の供給が行われたか否か判定する。
この炭化水素（ＨＣ）の供給は、燃料の添加により行わ
れる。ＥＣＵ２７は、燃料添加が継続して行われた時間
をカウントし、所定時間以上燃料添加等がなされたか否
か判定を行う。
【０１０７】ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場
合には、ステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなさ
れた場合には、本ルーチンを終了させる。
【０１０８】ステップＳ１０２では、可変容量型ターボ
チャージャ１５の作動が抑制されているか否かを判定す
るＶＮＴ詰まり判定を実施する。ＥＣＵ２７は、ノズル
ベーン７４の開弁時若しくは閉弁時におけるロッド８８
ｂの移動速度を算出する。
【０１０９】ステップＳ１０３では、ＶＮＴ詰まりが生
じているか否か判定する。ＶＮＴ詰まりが生じているか
否かは、ステップＳ１０２で算出されたロッド８８ｂの
移動速度が、所定速度以下であるか否か判定することに
より行われる。
【０１１０】即ち、所定速度以下である場合には可変容
量型ターボチャージャの作動が抑制されていると判定さ
れる。
【０１１１】ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場
合には、ステップＳ１０４へ進み、一方否定判定がなさ
れた場合には、本ルーチンを終了させる。
【０１１２】ステップＳ１０４では、ＶＮＴ詰まり回復
制御が行われる。ＥＣＵ２７は、運転状態が悪化しない
範囲でノズルベーン７４を閉弁させて負荷を増大させ
る。負荷の増大により排気の温度が上昇し、可変容量型
ターボチャージャ１５に付着した炭化水素（ＨＣ）及び
ＰＭ等を除去することができる。
【０１１３】ステップＳ１０５では、ＶＮＴ詰まりが回
復されたか否か判定する。例えば、所定時間ステップＳ
１０４のＶＮＴ詰まり回復制御が行われた場合に、ＶＮ
Ｔ詰まりが回復されたと判定することができる。
【０１１４】ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場
合には、ステップＳ１０６へ進み、一方否定判定がなさ
れた場合には、ステップＳ１０４へ戻る。
【０１１５】ステップＳ１０６では、ＰＭ再生制御が行
われる。ＰＭ再生制御は、副噴射により行われる。
【０１１６】このようなフローにより、可変容量型ター
ボチャージャ１５に付着した還元剤及びＰＭ等の除去が
可能となる。
【０１１７】以上述べたように、本実施の形態によれ
ば、ＶＮＴ詰まりが生じているか否かの判定を還元剤が
所定時間以上継続した場合に実施することができる。
【０１１８】また、ノズルベーン７４の開閉速度が所定
速度以下のときにＶＮＴ詰まりが生じていると判定する
ことができる。
【０１１９】ＶＮＴ詰まりが生じていると判定された場
合には、ノズルベーン７４を閉じ側へ回動させることに
より排気の温度を上昇させて可変容量型ターボチャージ
ャ１５に付着している還元剤及びＰＭ等を除去すること
ができる。
【０１２０】尚、本実施の形態においては、還元剤の供
給手段として排気中への燃料添加を行う場合について説
明したが、これに代えて、前記低温燃焼又は副噴射等を
行っても良い。 ＜第２の実施の形態＞本実施の形態では、ノズルベーン
７４を開閉したときの吸気圧力の変化する速度が所定速
度以下である場合にＶＮＴ詰まりが生じていると判定す
る。
【０１２１】尚、本実施の形態においては、第１の実施
の形態と比較してＶＮＴ詰まりが生じているか否かの判
定方法が異なるものの、適用対象となるエンジン１やそ
の他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の
形態と共通なので説明を割愛する。
【０１２２】本実施の形態においては、ＶＮＴ詰まりが
生じているか否かの判定は、ノズルベーン７４開弁時若
しくは閉弁時に吸気枝管８に設けられた圧力センサ１０
から吸気圧力の変化速度を求めることにより行われる。
ここで、ノズルベーン７４が開き側若しくは閉じ側に回
動すると、ノズルベーン７４の開度に応じて吸気圧力が
変化する。従って、吸気圧力の変化速度とノズルベーン
７４の回動速度とには相関関係があるため、吸気圧力の
変化速度を求めることによりＶＮＴ詰まりが生じている
か否か判定をすることができる。前記吸気圧力は、吸気
の圧力に応じた信号を出力する圧力センサ１０により測
定される。ＥＣＵ２７は、単位時間あたりの吸気圧力の
変化量を求めて、ノズルベーン７４の開弁時若しくは閉
弁時の吸気圧力の変化速度を算出する。また、吸気圧力
の許容される変化速度を予め実験等により求めておきＥ
ＣＵ２７に記憶させておく。尚、吸気圧力の変化速度と
炭化水素（ＨＣ）等が付着している状態との関係を予め
実験等により求めておき、炭化水素（ＨＣ）の付着量に
基づいてＶＮＴ詰まり回復制御を行っても良い。
【０１２３】このように、本実施の形態によれば、ノズ
ルベーン７４開閉時の吸気圧力の変化速度が所定速度以
下である場合に、ＶＮＴ詰まりが生じていると判定する
ことができる。 ＜第３の実施の形態＞本実施の形態は、ＶＮＴ詰まりが
生じているか否かの判定を、ノズルベーン７４が所定の
開度まで閉じられた場合に行い、このときの吸気圧力が
所定圧力以上となった場合にＶＮＴ詰まりが生じている
と判定する。
【０１２４】尚、本実施の形態においては、第１の実施
の形態と比較してＶＮＴ詰まりが生じているか否かの判
定方法が異なるものの、適用対象となるエンジン１やそ
の他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の
形態と共通なので説明を割愛する。
【０１２５】ここで、ノズルベーン７４が全閉近傍に制
御されるのは、機関負荷の低い軽負荷時であるが、この
ようなときにノズルベーン７４に炭化水素（ＨＣ）等が
付着していると、排気の流速が高まり、吸気圧力が上昇
する。従って、ノズルベーン７４に炭化水素（ＨＣ）等
が付着している状態での吸気圧力を予め実験等により求
めておくことによりノズルベーン７４の炭化水素（Ｈ
Ｃ）等の付着状態を検知することができる。また、ノズ
ルベーン７４が全閉近傍のときに許容される吸気圧力を
予め実験に等により求めておけば、測定された吸気圧力
が許容圧力よりも高いときにＶＮＴ詰まりが生じている
と判定することが可能となる。尚、ノズルベーン７４が
全閉近傍の所定開度となっている場合であって、更にＥ
ＧＲ弁２２を全閉にし、若しくは、吸気絞り弁１３を全
開にしたときの吸気圧力が所定値以上であるか否かによ
り判定を行っても良い。ここで、ＥＧＲ弁２２を全閉に
し、若しくは、吸気絞り弁１３を全開にすると、吸入空
気量が増加するためノズルベーン７４に炭化水素（Ｈ
Ｃ）等が付着している場合には吸気圧力の上昇が顕著に
表れ、ＶＮＴ詰まり判定が容易となる。
【０１２６】以上述べたように、本実施の形態によれ
ば、ノズルベーン７４が所定の開度で閉じられていると
きの吸気圧力が所定値以上の場合に、ＶＮＴ詰まりが生
じていると判定することができる。 ＜第４の実施の形態＞本実施の形態は、ＶＮＴ詰まりが
生じていると判定された場合に、ＥＧＲ弁２２を閉弁
し、吸気絞り弁１３を極力閉じ、燃料噴射時期を通常よ
りも進角させ、コモンレール４内の燃料の圧力を上昇さ
せる。
【０１２７】尚、本実施の形態においては、第１の実施
の形態と比較してＶＮＴ詰まり回復制御の方法が異なる
ものの、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェ
アの基本構成については、第１の実施の形態と共通なの
で説明を割愛する。
【０１２８】ここで、ＥＧＲ弁２２を閉弁し、ＥＧＲガ
スの還流量を減量若しくは還流を停止させると、気筒内
に吸入される新気の量が増加するため、燃焼が促進され
燃焼温度が上昇する。また、吸気絞り弁１３を極力閉じ
ることにより、燃料量に対して新気の量が減少するた
め、排気の温度が上昇する。このように排気の温度を上
昇させることにより、可変容量型ターボチャージャ１５
に高温の排気が流入し、該可変容量型ターボチャージャ
１５に付着した還元剤やＰＭ等を除去することが可能と
なる。
【０１２９】ところが、吸気の量を減少させると燃焼状
態が不安定となるため、燃焼状態悪化の抑制のために燃
料噴射時期を進角させる。ここで、燃料噴射時期を進角
すると、噴射された燃料が圧縮行程で高温となった吸気
に長期間曝されるため、燃料の温度が上昇して燃焼し易
くなり、以て燃焼状態の悪化が抑制される。一方、新気
の量を減少させると、スモーク発生の虞があるため、ス
モーク抑制のためにコモンレール４内の燃料の圧力を上
昇させる。ここで、コモンレール４内の燃料の圧力を上
昇させると、燃料の微粒化が促進されるため酸素と接触
する機会が増えスモークの発生を抑制することができ
る。コモンレール４内の燃料の圧力の上昇は、設定圧力
になると自動的に開弁して燃料の圧力を調整するプレッ
シャレギュレータ（図示省略）を設け、該プレッシャレ
ギュレータの設定圧力を可変とすることにより上昇させ
ることができる。プレッシャレギュレータは、ＥＣＵ２
７からの信号により作動し、その開弁圧力変更し、コモ
ンレール４内の圧力を上昇させる。
【０１３０】このように、本実施の形態によれば、ＥＧ
Ｒ弁２２を閉弁し、吸気絞り弁１３を極力閉じ、燃料噴
射時期を通常よりも進角させ、コモンレール４内の燃料
の圧力を上昇させて、ＶＮＴ詰まりを回復することがで
きる。
【０１３１】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関では、還元剤が可
変容量型ターボチャージャ上流から所定期間以上継続し
て供給された場合には、該可変容量型ターボチャージャ
の作動が抑制されているか否かの判定を実施することが
できる。このときに、ノズルベーンの作動速度、吸気圧
力の変化速度が所定速度以下であれば可変容量型ターボ
チャージャの作動が抑制されていると判定することがで
きる。また、可変容量型ターボチャージャの作動が抑制
されていると判定された場合には、該可変容量型ターボ
チャージャへ流入する排気の温度を上昇させて、作動の
抑制を解消することができる。更に、可変容量型ターボ
チャージャの作動の抑制を解消した後に、フィルタから
粒子状物質を除去することにより、還元剤の消費量を減
量させつつフィルタの目詰まりを抑制することができ
る。
【０１３２】以上により、本発明による内燃機関では、
可変容量型ターボチャージャに還元剤等が付着したこと
による作動の抑制を解消し、機関出力の変動、排気エミ
ッションの悪化、燃費の悪化の発生を抑制することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態に係る内燃機関を適用する
エンジンとその吸排気系とを併せ示す概略構成図であ
る。
【図２】 可変容量型ターボチャージャの構成を示す図
である。
【図３】 図３（ａ）は、可変容量型ターボチャージャ
の可変ノズル機構の側面視を示す図である。図３（ｂ）
は、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構の正
面視を示す図である。
【図４】 可変容量型ターボチャージャのＶＮＴアクチ
ュエータの構成を示す図である。
【図５】 第１の実施の形態に係る可変容量型ターボチ
ャージャに付着した炭化水素（ＨＣ）の除去を行うため
のフローを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ ７・・・・ベルト ８・・・・吸気枝管 ９・・・・吸気管 １０・・・圧力センサ １１・・・エアフローメータ １２・・・排気温度センサ １３・・・吸気絞り弁 １４・・・吸気絞り用アクチュエータ １５・・・可変容量型ターボチャージャ １６・・・排気絞り弁 １７・・・排気絞り用アクチュエータ １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・パティキュレートフィルタ ２１・・・ＥＧＲ通路 ２２・・・ＥＧＲ弁 ２３・・・ＥＧＲクーラ ２４・・・還元剤噴射弁 ２５・・・還元剤供給路 ２６・・・遮断弁 ２７・・・ＥＣＵ ２８・・・アクセル開度センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 37/00 Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｇ ３Ｇ０９２ 37/24 Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ａ ３Ｇ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ ３０１Ｃ 23/00 Ｆ 23/00 Ｊ Ｎ Ｐ 41/02 ３０１Ｄ 41/02 ３０１ ３０１Ｅ ３１０Ｄ ３１０ ３２５Ｄ ３２５ ３２５Ｅ 43/00 ３０１Ｊ 43/00 ３０１ ３０１Ｋ ３０１Ｎ ３０１Ｒ ３０１Ｔ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ ５７０Ｐ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大羽 孝宏 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA15 EA16 FA24 GB24 GC05 GD28 HA05 HA12 HA18 HA19 JA06 JA23 JA31 JA34 3G062 AA01 AA05 BA04 CA00 DA02 EA10 GA04 GA14 GA15 3G084 BA05 BA08 BA14 BA15 BA20 BA24 DA27 DA33 EA11 EB22 EC01 EC03 FA07 FA10 FA11 FA27 3G090 AA03 BA01 DB00 EA05 3G091 AA10 AA11 AA18 AB06 AB13 BA13 BA14 CA18 CA27 HA15 HB06 3G092 AA17 AA18 AB16 BA01 BB06 BB08 DB03 DC09 DF05 EA02 EA03 FA15 FA36 FB06 HA01Y HA05Y HD01Y HF08Y 3G301 HA11 HA13 JA21 JB02 JB09 LA00 LA01 MA18 NE06 NE12 PA01B PA07B PD11B PF03B

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸気の過給圧を所望の圧力とすべくタービ
    ンホイールに吹き付けられる排気の流速をノズルベーン
    の開閉により可変とする可変容量型ターボチャージャ
    と、 還元剤の存在下でＮＯxをＮ2に還元するＮＯx触媒と、 前記可変容量型ターボチャージャよりも上流から前記Ｎ
    Ｏx触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、 前記還元剤供給手段が還元剤を供給した時間を積算する
    タイマと、 前記還元剤供給手段が継続して所定時間以上還元剤を供
    給した場合に還元剤の付着に起因して前記可変容量型タ
    ーボチャージャの作動が抑制されているか否かを判定す
    る作動抑制判定手段と、を備えたことを特徴とする内燃
    機関。
  2. 【請求項２】前記可変容量型ターボチャージャのノズル
    ベーンの開閉速度を測定するノズルベーン開閉速度測定
    手段を備え、前記作動抑制判定手段は、ノズルベーンの
    開閉時の開閉速度が所定速度よりも遅い場合にノズルベ
    ーンの作動が抑制されていると判定することを特徴とす
    る請求項１に記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】内燃機関に吸入される吸気の圧力を測定す
    る吸気圧力測定手段を備え、前記作動抑制判定手段は、
    ノズルベーンの開閉時の吸気圧力の変化速度が所定速度
    よりも遅い場合にノズルベーンの作動が抑制されている
    と判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
    関。
  4. 【請求項４】内燃機関の排気系と吸気系とを連通し内燃
    機関から排出された排気の一部を内燃機関の吸気系へ還
    流させる排気再循環通路と、 前記排気再循環通路内を流れる排気の流量を調整する排
    気再循環弁と、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気再循環弁の開
    閉制御を行う排気再循環弁制御手段と、 前記内燃機関に吸入される吸気の圧力を検出する吸気圧
    力検出手段と、を備え、 前記作動抑制判定手段は、ノズルベーンが全閉近傍にあ
    り且つ排気再循環弁が全閉近傍にあるときの吸気圧力が
    所定値以上の場合にノズルベーンの作動が抑制されてい
    ると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
    関。
  5. 【請求項５】内燃機関の吸気系の流通面積を可変とする
    吸気絞り弁と、 前記内燃機関に吸入される吸気の圧力を検出する吸気圧
    力検出手段と、を備え、 前記作動抑制判定手段は、ノズルベーンが全閉近傍にあ
    り且つ吸気絞り弁が全開近傍にあるときの吸気圧力が所
    定値以上の場合にノズルベーンの作動が抑制されている
    と判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
    関。
  6. 【請求項６】前記作動抑制判定手段によりノズルベーン
    の作動が抑制されていると判定された場合には、ノズル
    ベーンを閉じ側に回動させることを特徴とする請求項１
    乃至５の何れかに記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】内燃機関の排気系と吸気系とを連通し内燃
    機関から排出された排気の一部を内燃機関の吸気系へ還
    流させる排気再循環通路と、 前記排気再循環通路内を流れる排気の流量を調整する排
    気再循環弁と、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気再循環弁の開
    閉制御を行う排気再循環弁制御手段と、 内燃機関の吸気系の流通面積を可変とする吸気絞り弁
    と、 前記内燃機関に噴射される燃料の圧力を変更する燃料圧
    力変更手段と、 内燃機関に供給される燃料の噴射時期を変更する燃料噴
    射時期変更手段と、を備え、 前記作動抑制判定手段によりノズルベーンの作動が抑制
    されていると判定された場合には、排気再循環弁を閉弁
    し、吸気絞り弁を閉弁し、噴射時期を進角し、燃料の圧
    力を上昇させることを特徴とする請求項１乃至５の何れ
    かに記載の内燃機関。
  8. 【請求項８】前記ＮＯx触媒を担持し排気中の粒子状物
    質を一時捕獲可能なフィルタと、ノズルベーンの作動の
    抑制を解消する作動抑制解消手段と、を備え、作動抑制
    解消手段によりノズルベーンの作動の抑制を解消した直
    後にフィルタに捕獲された粒子状物質を除去することを
    特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の内燃機関。
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