JP2008180151A - 過給機付内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機付内燃機関において、駆動機構格納室の温度を上昇させ、付着したＨＣを蒸発させ、ノズルベーンを動作させる駆動機構にデポジットが堆積することを抑制する技術を提供する。
【解決手段】タービンと、ノズルベーンと、を有する可変容量型ターボチャージャを備えた内燃機関であって、ノズルベーンを動作させる駆動機構を格納し、ノズルベーンが配置された空間及びタービンハウジングの外部と壁で隔てられ且つ壁面で囲まれた空間であって、ノズルベーンが配置された空間へ通じる隙間及びタービンハウジングの外部へ通じる隙間が存在するリンク室５０と、可変容量型ターボチャージャに流入する排気中に燃料を供給する燃料添加弁１１と、燃料添加弁１１により燃料が供給される場合に、主噴射を遅角してリンク室５０の温度を、燃料が供給されない場合よりも上昇させる手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給機付内燃機関に関する。

内燃機関においては、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ターボチャージャを備える場合がある。ターボチャージャを備えることで、内燃機関の気筒内への吸入空気の充填効率を向上させて機関出力を向上させている。

そして、ターボチャージャの中には、可変容量型ターボチャージャと呼ばれるものがある。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の量が少ない場合でも、ノズルベーンの開度を閉方向に変更することで、排気の流速を高め、タービンの回転速度及び回転力を増加させることができるものである。これにより、コンプレッサの回転速度及び回転力が増加し、吸入空気の密度を高め、気筒内への吸入空気の充填効率を向上させることができるものである。

ここで、ノズルベーンは、スクロール室内に配置され、スクロール室外から延びるベーンシャフトを介して駆動される。ベーンシャフトは、例えばリンク機構により動作させられるため、スクロール室外にはリンク機構を格納するリンク室が設けられる。つまり、スクロール室とリンク室が隣り合い、その間を壁で隔てるようにしている。そして、該壁にはベーンシャフトが壁を貫通するための孔が開けられており、さらにはベーンシャフトの作動を壁が阻害しないようにするためにベーンシャフトと孔との間には僅かな隙間（以下、ベーンシャフト隙間という）が存在する。

さらに、リンク機構は可変容量型ターボチャージャの外部からリンクシャフトにより操作されるため、リンク室は外部と壁で隔てられている。そして、該壁にはリンクシャフトが壁を貫通するための孔が開けられており、さらにはリンクシャフトの作動を壁が阻害しないようにするためにリンクシャフトと孔との間には僅かな隙間（以下、リンクシャフト隙間という）が存在する。

ところで、大気圧よりも可変容量型ターボチャージャのタービンハウジング内部の排気の圧力が高いと、排気がスクロール室からベーンシャフト隙間、リンク室、リンクシャフト隙間、外部の順に流れる。このため、この排気の流れに乗って、排気中のＨＣがリンク室等に入り込んでしまう。そして、リンク室等に入り込んだＨＣは壁面等に付着し、変質してデポジットとして堆積する。

特に、可変容量型ターボチャージャのタービンハウジングよりも下流側の排気通路に排気浄化装置を備えていると、可変容量型ターボチャージャのタービンハウジングよりも上流側の排気中に燃料を添加する場合がある。このような燃料の添加が実行されると、リンク室等に入り込むＨＣ量が増加する。

そして、リンク室等にデポジットが堆積すると、デポジットによってリンク機構の作動が制限されるおそれがある。これにより、所望の過給圧が得られなくなるおそれがある。

ここで、デポジットは、リンク室等に入り込んだＨＣが付着することで生成される。そこで、リンク室の側壁に低熱伝導部を設け、リンク室の温度低下を抑制してＨＣの付着を抑制し、デポジットの生成を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１９４１３５号公報 特開２００６−２２０１３１号公報 特開２００３−４９６７５号公報

しかしながら、上記従来技術のようにリンク室の温度低下を抑制しても、例えば外気温や冷却水温が著しく低い時にはリンク室自体の持っている熱量が小さいため、リンク室の温度がＨＣの付着を抑制できる程高温でない場合がある。

本発明の目的は、過給機付内燃機関において、駆動機構格納室の温度を上昇させ、付着したＨＣを蒸発させ、ノズルベーンを動作させる駆動機構にデポジットが堆積することを抑制する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
排気が吹き付けられるタービンと、開度を変更することにより前記タービンに吹き付けられる排気の流速を変更するノズルベーンと、を有する可変容量型ターボチャージャを備えた内燃機関であって、
前記ノズルベーンを動作させる駆動機構を格納し、前記ノズルベーンが配置された空間及びタービンハウジングの外部と壁で隔てられ且つ壁面で囲まれた空間であって、前記ノズルベーンが配置された空間へ通じる隙間及び前記タービンハウジングの外部へ通じる隙間が存在する駆動機構格納室と、
排気浄化触媒で還元剤を反応させるために、前記可変容量型ターボチャージャに流入する排気中に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により還元剤が供給される場合に、前記駆動機構格納室の温度を、還元剤が供給されない場合よりも上昇させる温度上昇手段と、
を備えることを特徴とする過給機付内燃機関である。

ノズルベーンを動作させる駆動機構は、駆動機構格納室に格納され、ノズルベーンを動作させるために可変容量型ターボチャージャのタービンハウジングの外部からの動力を得て作動する。このため、外部からの動力をノズルベーンまで伝達するために、ノズルベーンが配置された空間と駆動機構格納室とを隔てる壁や駆動機構格納室と外部とを隔てる壁には例えば動力を伝達するシャフトと該シャフトが貫通する孔との間の隙間が存在する。

この隙間が存在すると、大気の圧力よりも高い圧力の排気が流れるノズルベーンが配置された空間から、駆動機構格納室を介し外部に向けて排気が流れる。そうすると、排気中のＨＣが駆動機構格納室に入り込み、壁面等に付着し変質してデポジットとして堆積するおそれがある。

そこで、本発明では、還元剤が供給される場合に、駆動機構格納室の温度を、還元剤が供給されない場合よりも上昇させるようにした。

これによると、還元剤供給時に排気中のＨＣ量が多くなり、当該ＨＣが駆動機構格納室に入り込んだとしても、駆動機構格納室の温度が上昇しており、駆動機構格納室内に付着したＨＣを蒸発させるので、ＨＣが蒸発してデポジットとして堆積しない。これにより、ノズルベーンを動作させる駆動機構にデポジットが堆積することを抑制できる。

なお、還元剤供給手段は、例えば内燃機関の気筒内から還元剤を多く含んだ排気を排出させたり、排気中に還元剤を噴射したりして排気中に還元剤を供給する。この還元剤は排
気浄化触媒において反応させられるが、この排気浄化触媒は可変容量型ターボチャージャよりも下流側の排気通路に備えられているとよい。

前記温度上昇手段は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する主噴射を遅角して排気の温度を上昇させ、前記駆動機構格納室の温度を上昇させるとよい。

また、前記温度上昇手段は、前記可変容量型ターボチャージャ内を冷却するために循環する冷却媒体の循環を停止させ、前記駆動機構格納室の温度を上昇させるとよい。

これらによると、駆動機構格納室の温度を上昇させることができる。よって、駆動機構格納室に付着したＨＣを蒸発させることができる。

前記還元剤供給手段により供給される還元剤の量を算出する還元剤量算出手段を設け、
前記還元剤量算出手段が算出する還元剤の量が所定量よりも多い場合に、前記温度上昇手段により前記駆動機構格納室の温度を上昇させるとよい。

これによると、還元剤量算出手段が算出する還元剤の量が所定量よりも多い場合に、温度上昇手段によって駆動機構格納室の温度を上昇させることができる。なお、所定量とは、駆動機構格納室内に流入するＨＣ量が、ＨＣが壁面等に付着して変質してデポジットとして堆積しない上限の閾値の量である。

前記駆動機構格納室の温度を検知する温度検知手段を設け、
前記温度検知手段が検知する温度が所定温度よりも低い場合に、前記温度上昇手段により前記駆動機構格納室の温度を上昇させるとよい。

これによると、温度検知手段が検知する温度が所定温度よりも低い場合に、温度上昇手段によって駆動機構格納室の温度を上昇させることができる。なお、所定温度とは、駆動機構格納室の温度が、ＨＣが壁面等に付着しない下限の閾値の温度である。また、温度検知手段が検知する温度は駆動機構格納室自体の温度でもよいし、駆動機構格納室近傍の温度でもよい。

本発明によると、過給機付内燃機関において、駆動機構格納室の温度を上昇させ、付着したＨＣを蒸発させ、ノズルベーンを動作させる駆動機構にデポジットが堆積することを抑制できる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る過給機付内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、気筒２内へ直接燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備えている。

内燃機関１には、気筒２内へ空気を導く吸気通路３が接続されている。吸気通路３の途中には、遠心過給器（ターボチャージャ）４のコンプレッサハウジング４０とインタークーラ８が配置されている。

コンプレッサハウジング４０により過給された吸気は、インタークーラ８により冷却された後に気筒２内へ導かれるようになっている。気筒２内へ導かれた吸気は、気筒２内に配置された燃料噴射弁から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。

また、内燃機関１には、気筒２内で燃焼されたガスが排出される排気通路９が接続されている。排気通路９の途中には、ターボチャージャ４のタービンハウジング４１と排気浄化装置１０が配置されている。

気筒２内で燃焼されたガスは、排気通路９へ排出される。排気通路９へ排出された排気は、排気通路９の途中に配置されたタービンハウジング４１及び排気浄化装置１０を経由して大気中へ放出される。

タービンハウジング４１には、後述するノズルベーン６３を動作させるための駆動機構を格納するためのリンク室５０を備えており、該リンク室５０内の駆動機構はリンクロッド５１を介してアクチュエータ５２と接続されている。

排気浄化装置１０としては、酸化能とＮＯｘ吸蔵能を有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、酸化能とＰＭ捕集能を有するパティキュレートフィルタ、或いは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ等を例示することができる。

また、タービンハウジング４１よりも上流側の排気通路９には、排気中に還元剤たる燃料を添加する燃料添加弁１１が配置されている。燃料添加弁１１から添加された燃料は、タービンハウジング４１を経て排気浄化装置１０に到達し、排気浄化装置１０において反応させられる。なお、本実施例における燃料添加弁１１が、本発明の還元剤供給手段に相当する。

ここで、本実施例におけるターボチャージャ４は、可変容量型ターボチャージャである。このターボチャージャ４の具体的な構成について図２を参照して説明する。ここで、図２（ａ）はターボチャージャの構成を示す断面図であり、図２（ｂ）はターボチャージャの可変ノズル機構を示す図である。

ターボチャージャ４は、コンプレッサハウジング４０とタービンハウジング４１とセンタハウジング４２とを備えて構成されている。コンプレッサハウジング４０は吸気通路３の途中に設けられ、コンプレッサハウジング４０の内部は吸気通路３の一部を構成している。また、タービンハウジング４１は排気通路９の途中に設けられ、タービンハウジング４１の内部は排気通路９の一部を構成している。そして、コンプレッサハウジング４０とタービンハウジング４１とは、センタハウジング４２を介して連結されている。

コンプレッサハウジング４０内には複数の羽を持ったコンプレッサ４３が備えられている。また、タービンハウジング４１内には複数の羽を持ったタービン４４が備えられている。コンプレッサ４３とタービン４４とは、センタハウジング４２に格納されたロータシャフト４５を介して連結されている。

また、タービンハウジング４１内には、タービン４４の外周を包囲する渦巻状のスクロール室４６が形成されている。

さらに、タービンハウジング４１内には、可変ノズル機構６０が内装されている。可変ノズル機構６０は、図２（ｂ）に示すようにリング状に形成されたリングプレート６１を備えている。このリングプレート６１は、不図示のボルトによってタービンハウジング４１に固定されている。そして、リングプレート６１には、複数のベーンシャフト６２が該
リングプレート６１の円心を中心として等角度毎に設けられている。

各ベーンシャフト６２は、リングプレート６１をその厚さ方向に貫通して回転可能に支持されている。各ベーンシャフト６２のスクロール室４６側の一端には、ノズルベーン６３が固定されている。一方、ベーンシャフト６２の他端には、ベーンシャフト６２と直交してリングプレート６１の外縁部へ延びるベーンアーム６４が固定されている。ベーンシャフト６２とベーンアーム６４とは、ベーンシャフト６２の中心軸を中心として一体に回転可能となっている。

各ベーンアーム６４とリングプレート６１との間には、リングプレート６１と重なり合うように環状の駆動リング６５が設けられている。この駆動リング６５は、その円心を中心に周方向へ回転可能となっている。また、駆動リング６５には狭持部６６が設けられ、リングプレート６１外縁側に延びたベーンアーム６４の端部が該狭持部６６に狭持されている。この狭持部６６によって、ベーンアーム６４の端部が回転可能で且つ駆動リング６５の直径方向に摺動可能となるように狭持されている。

このように構成された可変ノズル機構６０では、駆動リング６５がその円心を中心に回転すると、狭持部６６に狭持されているベーンアーム６４の端部も一緒に回転しようとする。しかし、ベーンアーム６４はベーンシャフト６２を中心に回転することしかできないので、各ベーンアーム６４の端部がベーンシャフト６２を中心として回転しつつ狭持部６６内を駆動リング６５の直径方向に移動する。その結果、ベーンアーム６４がベーンシャフト６２を回転させ、ベーンシャフト６２の回転に同期してノズルベーン６３がベーンシャフト６２を中心に回転することになる。

次に、可変ノズル機構６０の駆動、すなわち、駆動リング６５の回転駆動を行うリンク機構７０について説明する。駆動リング６５には、ベーンアーム６４と同形状の駆動アーム７１の一端を狭持する駆動アーム狭持部７２が設けられている。この駆動アーム狭持部７２は、狭持部６６と同様に駆動アーム７１の一端を摺動可能且つ回転可能に狭持している。

そして、駆動アーム７１の他端側には、ベーンシャフト６２の中心軸と同方向の中心軸を持つリンクシャフト７３の一端が固定されている。リンクシャフト７３は、コンプレッサハウジング４０側に延びてセンタハウジング４２を貫通しており、リンクシャフト７３の他端がタービンハウジング４１の外部に晒されている。そして、リンクシャフト７３は、センタハウジング４２に圧入されたガイド４７により回転可能に支持されている。リンクシャフト７３の他端側は、その一部が該リンクシャフト７３の回転軸と直交する方向に延びて駆動リンク７４を形成している。駆動リンク７４には、リンクシャフト７３の回転軸と平行する軸を持ったピン７５が固定されている。さらに、ピン７５はリンクロッド５１を回転可能に支持している。

このように構成された可変ノズル機構６０では、アクチュエータ５２と接続されているリンクロッド５１の進退動作により、駆動リンク７４がリンクシャフト７３を中心に回転される。駆動リンク７４が回転すると、それに同期してリンクシャフト７３が回転し、さらにリンクシャフト７３の回転に伴って駆動アーム７１が該リンクシャフト７３を中心に回転する。その結果、駆動アーム７１が駆動リング６５を周方向に押し、該駆動リング６５を回転させることになる。

以上述べたターボチャージャ４では、リンク機構７０によってノズルベーン６３の回転方向及び回転量（開度ともいう）を調節することにより、２つのノズルベーン６３間の流路の向き、及び２つのノズルベーン６３間の間隙を変更することが可能となる。すなわち
、ノズルベーン６３の回転方向及び回転量を制御することにより、スクロール室４６からタービン４４に吹き付けられる排気の方向及び流速が調節されることになる。

なお、本実施例におけるリンク室５０が、本発明の駆動機構格納室に相当する。また、本実施例におけるリンク室５０内に格納されている可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部（例えばベーンアーム６４、駆動リング６５、及び駆動アーム７１）が、本発明の駆動機構格納室に格納される駆動機構に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１２が併設されている。ＥＣＵ１２は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて該内燃機関１を制御するユニットである。

ＥＣＵ１２には、燃料添加弁１１、アクチュエータ５２等が電気配線を介して接続され、それらをＥＣＵ１２により制御することが可能になっている。

ところで、ベーンシャフト６２を回転させるために、ベーンシャフト６２とリングプレート６１との間に隙間（ベーンシャフト隙間）が形成されている。同様に、リンクシャフト７３を回転させるために、リンクシャフト７３とガイド４７との間に隙間（リンクシャフト隙間）が形成されている。

このため、大気圧よりも高い圧力の排気がタービンハウジング４１内を流通する場合には、スクロール室圧、リンク室圧、大気圧の順に圧力が低くなるので、スクロール室４６内の排気が、ベーンシャフト隙間を通ってリンク室５０に流入する。さらに、リンク室５０内の排気は、リンクシャフト隙間を通ってターボチャージャ４のタービンハウジング４１の外部へ流出する。

このようにしてターボチャージャ４のタービンハウジング４１の外部へ流出する排気の量は極少量であるが、長期間にわたり排気が流れることにより、排気中に含まれるＨＣがリンク室５０内に付着する。そして、付着したＨＣは、変質してデポジットとして堆積し、リンク室５０内に格納されている可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部の作動が制限されるおそれがある。

特に、ターボチャージャ４よりも下流側の排気通路９に排気浄化装置１０を備えているため、燃料添加弁１１からターボチャージャ４よりも上流側の排気中に燃料を添加する。このような燃料の添加が実行される場合に、リンク室５０内に入り込むＨＣ量が増加する。

そこで、本実施例では、燃料添加弁１１から所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔよりも多くの燃料が添加される場合に、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する主噴射を遅角して排気の温度を上昇させ、リンク室５０の温度を、燃料添加弁１１から燃料が添加されない場合よりも上昇させるようにした。

これによると、燃料添加弁１１から燃料を添加した時に、排気中のＨＣ量が多くなり、当該ＨＣがリンク室５０に入り込んだとしても、リンク室５０の温度が上昇しており、壁面や可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部等に付着したＨＣは蒸発し、蒸発したＨＣはデポジットとして堆積しない。これにより、ノズルベーン６３を動作させる可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部にデポジットが堆積することを抑制できる。

ここで、本実施例のリンク室５０の温度を上昇させる時の制御ルーチンについて、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１２に予め記憶
されており、燃料添加制御ロジックに基づく燃料添加制御ごとに実行されるルーチンである。ここで、燃料添加制御ロジックは、排気浄化装置１０の昇温制御や、排気浄化装置１０に対するＮＯｘ還元処理時又は硫黄被毒回復制御時の空燃比低下制御、排気浄化装置１０に対する硫黄被毒回復制御時又はフィルタ再生制御時の昇温制御等が考えられる。また、燃料添加制御は、各ロジックが一旦終了するまでの１単位の制御である。

ステップＳ１０１では、まず、ＥＣＵ１２は、機関回転数及び機関負荷を読み込む。機関回転数は内燃機関１に取り付けたセンサにより得ることができ、機関負荷はアクセルペダルの踏み込み量により得ることができる。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁１１から燃料添加された燃料を積算する。すなわち、機関回転数及び機関負荷、並びに予め定められた燃料添加制御ロジックに基づいて、燃料添加弁１１から燃料量Ｑａｄの燃料が添加される。燃料量Ｑａｄは燃料添加ロジックにおいて必要とされる夫々の燃料量である。そして、１回の燃料添加制御が継続されて行くに従い燃料量Ｑａｄを積算し、積算値ΣＱａｄを算出する。この積算値ΣＱａｄを算出する本ステップを実行するＥＣＵ１２が、本発明の還元剤量算出手段に相当する。なお、積算値ΣＱａｄは、次回の燃料添加制御が実施される場合には一度０に戻される。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１２は、積算値ΣＱａｄが所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔよりも多くなったか否かを判断する。なお、所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔとは、リンク室内に流入するＨＣ量が、ＨＣが壁面等に付着して変質してデポジットとして堆積しない上限の閾値の量である。

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、本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１２は、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する主噴射を遅角［−ΔＩｎｊ］して排気の温度を上昇させる。なお、遅角期間は所定の一定期間に定められており、一定期間経過後には主噴射は正規時期に復帰させられる。

このようにして、燃料添加弁１１から燃料が添加されて排気中のＨＣが多量に含まれている場合に、リンク室５０の温度を上昇させることにより、リンク室５０内に付着したＨＣを蒸発させることができる。したがって、図４に示すように、従来では破線Ａで示すようにリンク室５０内に付着したＨＣ量が多量に存在するのに対し、本実施例では実線Ｂで示すように上記リンク室５０の温度上昇制御によってリンク室５０内に付着したＨＣ量が低減される。なお、図４においては、時刻ｓｔ１の時点で上記リンク室５０の温度上昇制御が実施される場合が示してある。

＜実施例２＞
本実施例は、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する主噴射を遅角して排気の温度を上昇させ、リンク室５０の温度を上昇させるが、この際、リンク室５０の温度に応じて、リンク室５０の温度を上昇させるか否か判断する場合である。その他の構成は上記実施例と同様であるので説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。

図５は、本実施例に係る過給機付内燃機関及びその吸・排気系の概略構成を示す図であり、図６は、本実施例に係るターボチャージャの構成を示す断面図である。図５、図６に示すように、ターボチャージャ４におけるタービンハウジング４１内のリンク室５０に温度センサ１３を配置している。温度センサ１３は、ＥＣＵ１２に電気的に接続され、温度センサ１３の出力値をＥＣＵ１２が読み取ることができる。なお、本実施例における温度
センサ１３が、本発明の温度検知手段に相当する。

そして、温度センサ１３が検知する温度が所定温度（Ｔ１）Ｌｉｍｉｔよりも低い場合に、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する主噴射を遅角して排気の温度を上昇させ、リンク室５０の温度を上昇させるようにした。

これによると、温度センサ１３が検知する温度が所定温度（Ｔ１）Ｌｉｍｉｔよりも低い場合に、リンク室５０の温度を上昇させることができる。このため、燃料添加弁１１から燃料を添加した時に、排気中のＨＣ量が多くなり、当該ＨＣがリンク室５０に入り込んだとしても、リンク室５０の温度が上昇しており、壁面や可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部等に付着したＨＣは蒸発し、蒸発したＨＣはデポジットとして堆積しない。これにより、ノズルベーン６３を動作させる可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部にデポジットが堆積することを抑制できる。

ここで、本実施例のリンク室５０の温度を上昇させる時の制御ルーチンについて、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１２に予め記憶されており、燃料添加制御ごとに実行されるルーチンである。

ステップＳ２０１では、まず、ＥＣＵ１２は、機関回転数及び機関負荷を読み込む。機関回転数は内燃機関１に取り付けたセンサにより得ることができ、機関負荷はアクセルペダルの踏み込み量により得ることができる。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁１１から燃料添加された燃料を積算する。すなわち、機関回転数及び機関負荷、並びに予め定められた燃料添加制御ロジックに基づいて、燃料添加弁１１から燃料量Ｑａｄの燃料が添加される。燃料量Ｑａｄは燃料添加ロジックにおいて必要とされる夫々の燃料量である。そして、１回の燃料添加制御が継続されて行くに従い燃料量Ｑａｄを積算し、積算値ΣＱａｄを算出する。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１２は、積算値ΣＱａｄが所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔよりも多くなったか否かを判断する。

ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１２は、リンク室５０の温度Ｔ１が所定温度（Ｔ１）Ｌｉｍｉｔよりも低いか否かを判断する。なお、所定温度（Ｔ１）Ｌｉｍｉｔは、リンク室５０の温度が、ＨＣが壁面等に付着しない下限の閾値の温度であり、ある一定の値でもよいし、例えば燃料噴射量、燃料噴射時期、外気温等をパラメータとするマップから導かれる変動する値でもよい。

ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１２は、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する主噴射を遅角［−ΔＩｎｊ］して排気の温度を上昇させる。

ステップＳ２０６では、ＥＣＵ１２は、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する主噴射を正規時期にさせる。

このようにして、燃料添加弁１１から燃料が添加されて排気中のＨＣが多量に含まれて
いる場合であって特にリンク室５０の温度が所定温度（Ｔ１）Ｌｉｍｉｔよりも低い場合に、リンク室５０の温度を上昇させることにより、リンク室５０内に付着したＨＣを蒸発させることができる。

＜実施例３＞
本実施例は、ターボチャージャ４内を冷却するために循環する冷却水の循環を停止させ、リンク室５０の温度を上昇させる場合である。その他の構成は上記実施例と同様であるので説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。

図８は、本実施例に係る過給機付内燃機関及びその吸・排気系の概略構成を示す図である。図８に示すように、ターボチャージャ４へ冷却水を流入させる冷却水流入路１４と、ターボチャージャ４から冷却水を流出させる冷却水流出路１５と、が形成され、ターボチャージャ４内を冷却するために冷却水が循環している。ここで、冷却水流入路１４には、ターボチャージャ４への冷却水の流入を遮断可能な遮断弁１６が配置されている。遮断弁１６は、ＥＣＵ１２に電気的に接続され、ＥＣＵ１２が遮断弁１６の開閉を制御可能となっている。なお、本実施例における冷却水が、本発明の冷却媒体に相当する。

そして、本実施例では、燃料添加弁１１から所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔよりも多くの燃料が添加される場合に、ターボチャージャ４内を冷却するために循環する冷却水の循環を停止させ、リンク室５０の温度を、燃料添加弁１１から燃料が添加されない場合よりも上昇させるようにした。

これによると、燃料添加弁１１から燃料を添加した時に、排気中のＨＣ量が多くなり、当該ＨＣがリンク室５０に入り込んだとしても、リンク室５０の温度が上昇しており、壁面や可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部等に付着したＨＣは蒸発し、蒸発したＨＣはデポジットとして堆積しない。これにより、ノズルベーン６３を動作させる可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部にデポジットが堆積することを抑制できる。

ここで、本実施例のリンク室５０の温度を上昇させる時の制御ルーチンについて、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１２に予め記憶されており、燃料添加制御ごとに実行されるルーチンである。

ステップＳ３０１では、まず、ＥＣＵ１２は、機関回転数及び機関負荷を読み込む。機関回転数は内燃機関１に取り付けたセンサにより得ることができ、機関負荷はアクセルペダルの踏み込み量により得ることができる。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁１１から燃料添加された燃料を積算する。すなわち、機関回転数及び機関負荷、並びに予め定められた燃料添加制御ロジックに基づいて、燃料添加弁１１から燃料量Ｑａｄの燃料が添加される。燃料量Ｑａｄは燃料添加ロジックにおいて必要とされる夫々の燃料量である。そして、１回の燃料添加制御が継続されて行くに従い燃料量Ｑａｄを積算し、積算値ΣＱａｄを算出する。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１２は、積算値ΣＱａｄが所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔよりも多くなったか否かを判断する。

ステップＳ３０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ３０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ３０４では、ＥＣＵ１２は、冷却水流入路１４の遮断弁１６を閉弁し、冷却水の循環を停止させる。なお、遮断弁１６の遮断期間は所定の一定期間に定められており
、一定期間経過後には遮断弁１６は開弁させられる。

このようにして、燃料添加弁１１から燃料が添加されて排気中のＨＣが多量に含まれている場合に、リンク室５０の温度を上昇させることにより、リンク室５０内に付着したＨＣを蒸発させることができる。したがって、本実施例の場合にも実施例１と同様に、図４に示すように、従来では破線Ａで示すようにリンク室５０内に付着したＨＣ量が多量に存在するのに対し、本実施例では実線Ｂで示すように上記リンク室５０の温度上昇制御によってリンク室５０内に付着したＨＣ量が低減される。

＜実施例４＞
本実施例は、ターボチャージャ４内を冷却するために循環する冷却水の循環を停止させ、リンク室５０の温度を上昇させるが、この際、リンク室５０の温度に応じて、リンク室５０の温度を上昇させるか否か判断する場合である。その他の構成は上記実施例と同様であるので説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。

図１０は、本実施例に係る過給機付内燃機関及びその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１０、及び実施例２の図６に示すように、ターボチャージャ４におけるタービンハウジング４１内のリンク室５０に温度センサ１３を配置している。温度センサ１３は、ＥＣＵ１２に電気的に接続され、温度センサ１３の出力値をＥＣＵ１２が読み取ることができる。なお、本実施例における温度センサ１３が、本発明の温度検知手段に相当する。

そして、温度センサ１３が検知する温度が所定温度（Ｔ２）Ｌｉｍｉｔよりも低い場合に、ターボチャージャ４内を冷却するために循環する冷却水の循環を停止させ、リンク室５０の温度を上昇させるようにした。

これによると、温度センサ１３が検知する温度が所定温度（Ｔ２）Ｌｉｍｉｔよりも低い場合に、リンク室５０の温度を上昇させることができる。このため、燃料添加弁１１から燃料を添加した時に、排気中のＨＣ量が多くなり、当該ＨＣがリンク室５０に入り込んだとしても、リンク室５０の温度が上昇しており、壁面や可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部等に付着したＨＣは蒸発し、蒸発したＨＣはデポジットとして堆積しない。これにより、ノズルベーン６３を動作させる可変ノズル機構６０及びリンク機構７０の一部にデポジットが堆積することを抑制できる。

ここで、本実施例のリンク室５０の温度を上昇させる時の制御ルーチンについて、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１２に予め記憶されており、燃料添加制御ごとに実行されるルーチンである。

ステップＳ４０１では、まず、ＥＣＵ１２は、機関回転数及び機関負荷を読み込む。機関回転数は内燃機関１に取り付けたセンサにより得ることができ、機関負荷はアクセルペダルの踏み込み量により得ることができる。

ステップＳ４０２では、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁１１から燃料添加された燃料を積算する。すなわち、機関回転数及び機関負荷、並びに予め定められた燃料添加制御ロジックに基づいて、燃料添加弁１１から燃料量Ｑａｄの燃料が添加される。燃料量Ｑａｄは燃料添加ロジックにおいて必要とされる夫々の燃料量である。そして、１回の燃料添加制御が継続されて行くに従い燃料量Ｑａｄを積算し、積算値ΣＱａｄを算出する。

ステップＳ４０３では、ＥＣＵ１２は、積算値ΣＱａｄが所定量（Ｑａｄ）Ｌｉｍｉｔよりも多くなったか否かを判断する。

ステップＳ４０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ４０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ４０４では、ＥＣＵ１２は、リンク室５０の温度Ｔ２が所定温度（Ｔ２）Ｌｉｍｉｔよりも低いか否かを判断する。なお、所定温度（Ｔ２）Ｌｉｍｉｔは、ある一定の値でもよいし、例えば燃料噴射量、燃料噴射時期、外気温等をパラメータとするマップから導かれる変動する値でもよい。

ステップＳ４０４で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ４０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ４０６へ進む。

ステップＳ４０５では、ＥＣＵ１２は、冷却水流入路１４の遮断弁１６を閉弁し、冷却水の循環を停止させる。

ステップＳ４０６では、ＥＣＵ１２は、冷却水流入路１４の遮断弁１６を開弁し、冷却水を循環させる。

このようにして、燃料添加弁１１から燃料が添加されて排気中のＨＣが多量に含まれている場合であって特にリンク室５０の温度が所定温度（Ｔ２）Ｌｉｍｉｔよりも低い場合に、リンク室５０の温度を上昇させることにより、リンク室５０内に付着したＨＣを蒸発させることができる。

本発明に係る過給機付内燃機関１は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例１に係るターボチャージャを示す図である。図２（ａ）はターボチャージャの構成を示す断面図であり、図２（ｂ）はターボチャージャの可変ノズル機構を示す図である。 実施例１に係るリンク室の温度を上昇させる時の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１に係るリンク室内に付着したＨＣ量が低減される効果を示す図である。 実施例２に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例２に係るターボチャージャの構成を示す断面図である。 実施例２に係るリンク室の温度を上昇させる時の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例３に係るリンク室の温度を上昇させる時の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例４に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例４に係るリンク室の温度を上昇させる時の制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ ターボチャージャ
８ インタークーラ
９ 排気通路
１０ 排気浄化装置
１１ 燃料添加弁
１２ ＥＣＵ
１３ 温度センサ
１４ 冷却水流入路
１５ 冷却水流出路
１６ 遮断弁
４０ コンプレッサハウジング
４１ タービンハウジング
４２ センタハウジング
４３ コンプレッサ
４４ タービン
４５ ロータシャフト
４６ スクロール室
４７ ガイド
５０ リンク室
５１ リンクロッド
５２ アクチュエータ
６０ 可変ノズル機構
６１ リングプレート
６２ ベーンシャフト
６３ ノズルベーン
６４ ベーンアーム
６５ 駆動リング
６６ 狭持部
７０ リンク機構
７１ 駆動アーム
７２ 駆動アーム狭持部
７３ リンクシャフト
７４ 駆動リンク
７５ ピン

Claims (5)

1. 排気が吹き付けられるタービンと、開度を変更することにより前記タービンに吹き付けられる排気の流速を変更するノズルベーンと、を有する可変容量型ターボチャージャを備えた内燃機関であって、
   前記ノズルベーンを動作させる駆動機構を格納し、前記ノズルベーンが配置された空間及びタービンハウジングの外部と壁で隔てられ且つ壁面で囲まれた空間であって、前記ノズルベーンが配置された空間へ通じる隙間及び前記タービンハウジングの外部へ通じる隙間が存在する駆動機構格納室と、
   排気浄化触媒で還元剤を反応させるために、前記可変容量型ターボチャージャに流入する排気中に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により還元剤が供給される場合に、前記駆動機構格納室の温度を、還元剤が供給されない場合よりも上昇させる温度上昇手段と、
   を備えることを特徴とする過給機付内燃機関。
2. 前記温度上昇手段は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する主噴射を遅角して排気の温度を上昇させ、前記駆動機構格納室の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の過給機付内燃機関。
3. 前記温度上昇手段は、前記可変容量型ターボチャージャ内を冷却するために循環する冷却媒体の循環を停止させ、前記駆動機構格納室の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の過給機付内燃機関。
4. 前記還元剤供給手段により供給される還元剤の量を算出する還元剤量算出手段を設け、
   前記還元剤量算出手段が算出する還元剤の量が所定量よりも多い場合に、前記温度上昇手段により前記駆動機構格納室の温度を上昇させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過給機付内燃機関。
5. 前記駆動機構格納室の温度を検知する温度検知手段を設け、
   前記温度検知手段が検知する温度が所定温度よりも低い場合に、前記温度上昇手段により前記駆動機構格納室の温度を上昇させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の過給機付内燃機関。
   

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