JP2011226391A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関に関し、吸気充填効率の悪化を招くことなく、２系統の排気通路間における排気圧力の差を低減することを目的とする。
【解決手段】一端が吸気通路１２に接続され、排気ガスが流れるＥＧＲ通路３４と、ＥＧＲ通路３４の開閉を担うＥＧＲ弁３８を備える。＃１および＃４気筒から排出される排気ガスが流れる通路であってＥＧＲ通路３４の他端が接続された第１排気通路１４ａと、＃２および＃３気筒から排出される排気ガスが流れる通路であってＥＧＲ通路３４の他端が接続されていない第２排気通路１４ｂとを備える。タービン１８ｂをバイパスする第２排気バイパス通路２８と、第２排気バイパス通路２８の開閉を担う第２ＷＧＶ３２とを備える。第２ＷＧＶ３２がＥＧＲ弁３８の開弁時に開くように設定する。
【選択図】図４

Description

この発明は、内燃機関に関する。

従来、例えば特許文献１には、いわゆるツインエントリー型ターボ過給機を備える内燃機関が開示されている。この従来の内燃機関では、ツインエントリー型ターボ過給機に導かれる２系統の排気通路のうちの一方に、吸気通路に排気ガスを還流させるＥＧＲ通路が接続されている。また、ＥＧＲ通路が接続されていない方の排気通路に対応する気筒の吸気枝管部には、スワールコントロールバルブが設置されている。そのうえで、上記従来の内燃機関では、上記ＥＧＲ通路を介した排気ガス（ＥＧＲガス）の還流を行っている間は、上記スワールコントロールバルブを閉じぎみに制御するようにしている。

特開２００８−３８６８１号公報

上記特許文献１に記載の内燃機関では、上述した制御によって、ＥＧＲ通路が接続されていない方の排気通路に対応する気筒に供給される吸気量を少なくすることにより、ＥＧＲガスの導入時に、２系統の排気通路間における排気圧力（背圧）の差を小さくするようにしている。しかしながら、このような手法では、特に高負荷領域においてＥＧＲガスの導入時にスワールコントロールバルブを閉じぎみに制御した場合に、吸気充填効率が悪化してしまうことが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気充填効率の悪化を招くことなく、２系統の排気通路間における排気圧力の差を低減することのできる内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関であって、
一端が吸気通路に接続され、排気ガスが流れるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁と、
１または複数の第１気筒から排出される排気ガスが流れる通路であって、前記ＥＧＲ通路の他端が接続されたＥＧＲ側排気通路と、
１または複数の第２気筒から排出される排気ガスが流れる通路であって、前記ＥＧＲ通路の前記他端が接続されていない非ＥＧＲ側排気通路と、
前記非ＥＧＲ側排気通路に配置された排気抵抗体をバイパスする非ＥＧＲ側排気バイパス通路と、
前記非ＥＧＲ側排気バイパス通路の開閉を担う非ＥＧＲ側開閉弁と、
を備え、
前記非ＥＧＲ側開閉弁は、前記ＥＧＲ弁の開弁時に開くように制御されることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＥＧＲ側排気通路と前記非ＥＧＲ側排気通路とが合流して合流後排気通路となり、
前記排気抵抗体は、前記ＥＧＲ側排気通路と前記非ＥＧＲ側排気通路との合流部に配置されたターボ過給機のタービンであることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ＥＧＲ側排気通路における前記ＥＧＲ通路の接続口よりも下流側に配置された排気抵抗体をバイパスするＥＧＲ側排気バイパス通路と、
前記ＥＧＲ側排気バイパス通路の開閉を担うＥＧＲ側開閉弁と、
を更に備え、
前記ＥＧＲ側開閉弁は、前記ＥＧＲ弁の開弁時に前記非ＥＧＲ側開閉弁よりも遅れて開くように制御されることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記ＥＧＲ側開閉弁は、ＥＧＲ率が最大となる排気圧力に達した場合に開くように制御されることを特徴とする。

また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
過給圧が作用する非ＥＧＲ側ダイアフラムの変位に応じて作動し、前記非ＥＧＲ側開閉弁を開閉する非ＥＧＲ側アクチュエータと、
過給圧が作用するＥＧＲ側ダイアフラムの変位に応じて作動し、前記ＥＧＲ側開閉弁を開閉するＥＧＲ側アクチュエータと、
前記ＥＧＲ側開閉弁が前記非ＥＧＲ側開閉弁よりも遅れて開くように、前記ＥＧＲ側ダイアフラムに作用する過給圧を調整する過給圧調整手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第３または第４の発明において、
過給圧が作用するダイアフラムの変位に応じて作動し、前記非ＥＧＲ側開閉弁および前記ＥＧＲ側開閉弁を開閉可能なアクチュエータと、
前記ＥＧＲ側開閉弁が前記非ＥＧＲ側開閉弁よりも遅れて開くようにするために、前記ＥＧＲ側開閉弁に付与される前記アクチュエータの作用力に抗する付勢力を発する付勢手段と、
を更に備え、
前記ＥＧＲ側排気バイパス通路の通路断面積が前記非ＥＧＲ側排気バイパス通路の通路断面積よりも大きいことを特徴とする。

第１の発明によれば、ＥＧＲ弁の開弁に伴うＥＧＲガスの導入開始によってＥＧＲ側排気通路の排気圧力（背圧）が低下する状況下において、非ＥＧＲ側開閉弁を開くことによって、非ＥＧＲ側排気通路の排気圧力を低下させることができる。このような手法によれば、吸気充填効率の悪化を招くことなく、２系統の排気通路間における排気圧力の差を低減することができる。

第２の発明によれば、ＥＧＲ側排気通路と非ＥＧＲ側排気通路との合流部に配置されたターボ過給機のタービンを排気抵抗体として備える内燃機関において、吸気充填効率の悪化を招くことなく、２系統の排気通路間における排気圧力の差を低減することができる。

第３の発明によれば、背圧（負荷）が増加してＥＧＲ領域を外れた場合に、ＥＧＲ側排気通路の排気圧力が非ＥＧＲ側排気通路の排気圧力よりも高くなるのを防止することができる。

第４の発明によれば、ＥＧＲ領域において高いＥＧＲ率が得られるようにしつつ、背圧（負荷）が増加してＥＧＲ領域を外れた場合に２系統の排気通路間における排気圧力の差を低減することができる。

第５の発明によれば、過給圧調整手段による過給圧の調整によって、上記第３または第４の発明におけるＥＧＲ側開閉弁の設定を実現することができる。

第６の発明によれば、単一のアクチュエータを用いて、上記第３または第４の発明におけるＥＧＲ側開閉弁の設定を実現することができる。また、ＥＧＲ側排気バイパス通路の通路断面積が非ＥＧＲ側排気バイパス通路の通路断面積よりも大きくなるように構成されていることで、ＥＧＲ側開閉弁および非ＥＧＲ側開閉弁の双方の開弁時に常に両者の開度が異なるものとなるアクチュエータを用いる場合であっても、内燃機関の最大出力点において、ＥＧＲ側開閉弁を通過する排気ガス流量と非ＥＧＲ側開閉弁を通過する排気ガス流量とが等しくなるように制御することができる。このため、過給圧を調整するためのＥＧＲ側開閉弁および非ＥＧＲ側開閉弁の本来的な作動領域である最大出力点において、２系統の排気通路間における排気圧力の差を低減して、タービン効率の悪化を防止することができる。

本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 図１に示す第１ＷＧＶおよび第２ＷＧＶの詳細な構成を説明するための図である。 排気圧力（背圧）Ｐと吸入空気量Ｇａとの関係を表した図である。 本発明の実施の形態１における特徴的な第１ＷＧＶおよび第２ＷＧＶの開度設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における第１ＷＧＶおよび第２ＷＧＶを駆動するアクチュエータの詳細な構成を説明するための図である。 図５に示すアクチュエータを用いて実現される第１ＷＧＶおよび第２ＷＧＶの設定を説明するための図である。 第２ＷＧＶのみが開いている時のアクチュエータの動作状態を示す図である。 第２ＷＧＶに加え第１ＷＧＶが開いている時のアクチュエータの動作状態を示す図である。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。ここでは、内燃機関１０は、一例として直列４気筒型エンジンであり、その爆発順序は、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。図１に示すように、内燃機関１０は、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２と、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路１４とを備えている。排気通路１４は、内燃機関１０の一方の気筒（＃１と＃４）から排出される排気ガスが流れる第１排気通路１４ａと、内燃機関１０の他方の気筒（＃２と＃３）から排出される排気ガスが流れる第２排気通路１４ｂと、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂと合流した後の一本の合流後排気通路１４ｃとを備えている。

吸気通路１２の入口近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１６が設けられている。エアフローメータ１６の下流には、ターボ過給機１８のコンプレッサ１８ａが配置されている。ターボ過給機１８は、コンプレッサ１８ａと一体的に連結され、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン１８ｂを備えている。また、コンプレッサ１８ａは、タービン１８ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。

コンプレッサ１８ａの下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ１８ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ２０が配置されている。更に、インタークーラ２０の下流には、吸気通路１２を流れる空気量を調整するためのスロットルバルブ２２が配置されている。スロットルバルブ２２は、図示省略するスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。

ターボ過給機１８のタービン１８ｂは、図１に示すように、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂとの合流部に設置されている。ターボ過給機１８は、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂを介して、上記一方の気筒（＃１と＃４）と上記他方の気筒（＃２と＃３）から独立して排気ガスの供給を受けるターボ過給機、すなわち、いわゆるツインエントリー型ターボ過給機である。また、タービン１８ｂの下流側の合流後排気通路１４ｃには、排気ガスを浄化するための触媒２４が配置されている。

本実施形態のシステムは、第１排気バイパス通路２６と第２排気バイパス通路２８とを備えている。第１排気バイパス通路２６は、タービン１８ｂよりも上流側の部位において第１排気通路１４ａから分岐し、タービン１８ｂと触媒２４との間の部位において合流後排気通路１４ｃに合流するように構成されている。つまり、第１排気バイパス通路２６は、タービン１８ｂをバイパスする通路として構成されている。

また、第２排気バイパス通路２８は、タービン１８ｂよりも上流側の部位において第２排気通路１４ｂから分岐し、タービン１８ｂと触媒２４との間の部位において合流後排気通路１４ｃに合流するように構成されている。つまり、第２排気バイパス通路２８も、タービン１８ｂをバイパスする通路として構成されている。

更に、第１排気バイパス通路２６の途中には、第１排気バイパス通路２６の開閉を担う第１ウェイストゲートバルブ（以下、「第１ＷＧＶ（Waste Gate Valve）」と略する）３０が設置されている。また、第２排気バイパス通路２８の途中には、第２排気バイパス通路２８の開閉を担う第２ウェイストゲートバルブ（以下、「第２ＷＧＶ」と略する）３２が設置されている。これらのＷＧＶ３０、３２の具体的な構成については、図２を参照して後述する。

また、第１排気通路１４ａには、ＥＧＲ通路３４の一端が接続されている。このＥＧＲ通路３４の他端は、スロットルバルブ２２の下流側において吸気通路１２に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路３４を通して、第１排気通路１４ａを流れる排気ガスの一部を吸気通路１２に還流させる制御、いわゆる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)制御を行うことができる。ＥＧＲ通路３４の途中には、ＥＧＲクーラ３６が設けられている。更に、ＥＧＲクーラ３６よりも下流側のＥＧＲ通路３４には、ＥＧＲ通路３４の開閉を担うＥＧＲ弁３８が設けられている。ＥＧＲ弁３８は、駆動源としてステッピングモータ（図示せず）を有している。

また、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したエアフローメータ１６に加え、過給圧（スロットル下流圧力）を検知するための過給圧センサ４２、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ４４等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されているとともに、上述したスロットルバルブ２２およびＥＧＲ弁３８に加え、内燃機関１０に燃料を供給するための燃料噴射弁４６等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。

図２は、図１に示す第１ＷＧＶ３０および第２ＷＧＶ３２の詳細な構成を説明するための図である。以下、本明細書中においては、ＥＧＲ通路３４が接続されている方の第１排気通路１４ａや第１ＷＧＶ３０等のことを、「ＥＧＲ取り出し側」の第１排気通路１４ａ等と称し、ＥＧＲ通路３４が接続されていない方の第２排気通路１４ｂや第２ＷＧＶ３２等のことを、「非ＥＧＲ取り出し側」の第２排気通路１４ｂ等と称する。また、図２中において、「Ｐ１」は、ＥＧＲ取り出し側の排気圧力（背圧）であり、「Ｐ２」は、非ＥＧＲ取り出し側の排気圧力（背圧）である。

図２に示すように、第１ＷＧＶ３０は、第１排気バイパス通路２６を開閉する第１弁体３０ａと、第１出力ロッド３０ｂおよび第１リンク３０ｃを介して第１弁体３０ａの開閉を行う第１アクチュエータ３０ｄとを備えている。第１アクチュエータ３０ｄは、アクチュエータ内部を２つの部屋に区画する第１ダイアフラム３０ｄ１と、第１ダイアフラム３０ｄ１によって区画された一方の部屋であって第１空気配管４８ａを介して過給圧（スロットル上流圧力）が作用する第１圧力室３０ｄ２と、第１ダイアフラム３０ｄ１を第１圧力室３０ｄ２側に付勢する第１バネ３０ｄ３とを備えている。

第１空気配管４８ａの他端は、吸気通路１２におけるコンプレッサ１８ａとスロットルバルブ２２との間の部位に接続されているものとする。また、第１ダイアフラム３０ｄ１には、上記第１出力ロッド３０ｂが固定されている。このような構成によれば、第１圧力室３０ｄ２に作用する過給圧に応じて、第１ダイアフラム３０ｄ１とともに第１出力ロッド３０ｂが変位する。その結果、第１リンク３０ｃを介して弁体３０ａが開閉される。

また、図２に示すように、第２ＷＧＶ３２についても、第１ＷＧＶ３０が備える上述した構成と同様の構成を備えている。尚、第１バネ３０ｄ３のバネ荷重と第２バネ３２ｄ３のバネ荷重とは、同じ値に設定されている。

更に、第１ＷＧＶ３０のために備えられた第１空気配管４８ａには、第２ＷＧＶ３２のために同様に備えられた第２空気配管４８ｂとは異なり、圧力逃がし配管５０の一端が接続されている。圧力逃がし配管５０の他端は、コンプレッサ１８ａよりも上流側（より具体的には、エアフローメータ１６とコンプレッサ１８ａとの間）において吸気通路１２に接続されているものとする。圧力逃がし配管５０の途中には、この配管５０の開閉を担うバキュームスイッチングバルブ（以下、単に「ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）」と略する）５２が接続されている。ＶＳＶ５２は、上述したＥＣＵ４０に接続されている。このような構成によれば、ＶＳＶ５２の開度を調整することで、第１圧力室３０ｄ２に作用する過給圧を調整することができる。これにより、ＶＳＶ５２の制御タイミングによって、第２ＷＧＶ３２とは独立して、第１ＷＧＶ３０が開くタイミングを調整することが可能となる。

図３は、排気圧力（背圧）Ｐと吸入空気量Ｇａとの関係を表した図である。
図３に示すように、非ＥＧＲ取り出し側の気筒群（＃２および＃３気筒）の背圧Ｐ２は、ＥＧＲガスを導入するＥＧＲ領域であるか否かにかかわらず、吸入空気量Ｇａが多くなるほど（負荷が高くなるほど）高くなっていく。これに対し、ＥＧＲ取り出し側の気筒群（＃１および＃４気筒）の背圧Ｐ１は、ＥＧＲ領域では、ＥＧＲガス分だけ第１排気通路１４ａを流れる排気ガス量が減少することに伴い、背圧Ｐ２よりも減少する。その結果、ＥＧＲ領域では、ＥＧＲ取り出し側の気筒と非ＥＧＲ取り出し側の気筒との間で、筒内に残留するガス量（いわゆる内部ＥＧＲガス量）にばらつきが生じ、それに伴い、筒内に吸入される空気量にばらつきが生じることが懸念される。

［実施の形態１における特徴部分］
図４は、本発明の実施の形態１における特徴的な第１ＷＧＶ３０および第２ＷＧＶ３２の開度設定を説明するための図である。
図４に示すように、本実施形態では、内燃機関１０の背圧（負荷）が増大してＥＧＲ弁３８を開くＥＧＲ領域に達した場合に、先ず、非ＥＧＲ取り出し側の第２ＷＧＶ３２が開き始めるように設定されている。より具体的には、第２ＷＧＶ３２は、ＥＧＲガスの導入を開始するＥＧＲ領域に達した際の過給圧が第２圧力室３２ｄ２に作用した場合に開き始めるように設定されている。また、開弁後の第２ＷＧＶ３２の開度は、図４（Ａ）に示すように、背圧の上昇に伴う過給圧の上昇に伴って大きくなるように設定されている。

また、ＥＧＲ領域におけるＥＧＲ率は、図４（Ｂ）に示すようになる。すなわち、ＥＧＲ領域に達すると、ＥＧＲ弁３８が開かれることでＥＧＲガスが導入される。ＥＧＲ弁３８の開度は、背圧（負荷）の上昇に伴って拡大されていく。その結果、図４（Ｂ）に示すように、背圧の上昇に伴って、ＥＧＲ率が上昇していく。その一方で、背圧が高くなると、過給圧が高くなる。吸気通路１２に還流されるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁３８の開度が一定であれば、排気圧力（背圧）と吸気圧力（スロットル下流圧力）との差の大きさに応じて定まることになる。従って、負荷の上昇に伴って吸気圧力が高くなっていくと、上記圧力差が小さくなっていく。その結果、図４（Ｂ）に示すように、ＥＧＲ率は、やがて最大値に達し、その後は減少していくことになる。

本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、第１ＷＧＶ３０は、ＥＧＲ領域において、第２ＷＧＶ３２よりも遅れて開き始めるように設定されている。より具体的には、第１ＷＧＶ３０は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達した場合に開き始めるように設定されている。そのうえで、第１ＷＧＶ３０の開度と第２ＷＧＶ３２の開度とは、内燃機関１０の最大出力点において同じ値となるように設定されている。

上記のように第１ＷＧＶ３０を制御するために、ＶＳＶ５２は次のように制御される。すなわち、図４（Ｃ）に示すように、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達するまでの間は、ＶＳＶ５２は開かれた状態で維持される。これにより、圧力逃がし配管５０を介して圧力が逃がされるので、過給圧が第１空気配管４８ａを介して第１圧力室３０ｄ２に作用しなくなる。このため、第１ＷＧＶ３０は閉弁状態で維持されることになる（図４（Ａ）中の矢印「ａ」）。

その後、ＶＳＶ５２は、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達した際に、閉じ側に制御され始める。ＶＳＶ５２が閉じられると、第１圧力室３０ｄ２に作用する圧力が高くなる。その結果、図４（Ａ）に示すように、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達した時に、第１ＷＧＶ３０が開き始めるようにすることができる。

また、ＶＳＶ５２の開度は、ＥＧＲ率に応じて制御される。より具体的には、図４（Ｂ）に示すようにＥＧＲ率が低下するにつれ、図４（Ｃ）に示すように、ＶＳＶ５２の開度がより閉じ側の開度に制御されていく。これにより、第１圧力室３０ｄ２に作用する圧力が高められていくので、第１ＷＧＶ３０の開度がより大きく開かれていく（図４（Ａ）中の矢印「ｂ」）。尚、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達したか否かは、例えば、過給圧センサ４２により検知される過給圧（スロットル下流圧力）が所定値に達したか否かに基づいて判断することができる。

また、図４（Ｃ）に示すように、ＶＳＶ５２は、背圧（負荷）が更に上昇してＥＧＲ領域から外れる際に、完全に閉じるように制御される。その結果、第１ＷＧＶ３０側の第１圧力室３０ｄ２に作用する圧力（過給圧）と第２ＷＧＶ３２側の第２圧力室３２ｄ２に作用する圧力（過給圧）とが等しくなる。このため、最大出力点において、第１ＷＧＶ３０の開度と第２ＷＧＶ３２の開度とが等しくなるようにすることができる（図４（Ａ）中の矢印「ｃ」）。

以上説明したように、本実施形態では、ＥＧＲ弁３８を開くＥＧＲ領域に達した場合に、非ＥＧＲ取り出し側の第２ＷＧＶ３２が開き始めるように設定されている。このような設定によれば、ＥＧＲガスの導入開始によってＥＧＲ取り出し側の背圧Ｐ１が低下する状況下において、第２ＷＧＶ３２を開くことによって非ＥＧＲ取り出し側の背圧Ｐ２を低下させることができる。これにより、背圧Ｐ１およびＰ２の値を近づけることができる。このため、ＥＧＲ取り出し側の気筒と非ＥＧＲ取り出し側の気筒との間で、筒内に吸入される空気量のばらつきを低減することができる。また、本実施形態の手法によれば、スワールコントロールバルブを用いた従来の手法とは異なり、吸気充填効率の悪化を招くことなく、筒内に吸入される空気量のばらつきを低減することができる。

本実施形態のようにＥＧＲ領域から最大出力点まで第２ＷＧＶ３２を継続的に開くようにしている場合において、上記設定とは異なり、ＥＧＲ領域において第２ＷＧＶ３２のみを開くようにすると、背圧（負荷）が増加してＥＧＲ領域を外れた場合にＥＧＲ取り出し側の背圧Ｐ１が非ＥＧＲ取り出し側の背圧Ｐ２よりも逆に高くなってしまうことが懸念される。これに対し、上記図４（Ａ）に示す設定では、第１ＷＧＶ３０が、ＥＧＲ領域において第２ＷＧＶ３２よりも遅れて開き始めるように設定されている。これにより、背圧（負荷）が増加してＥＧＲ領域を外れた場合に、背圧Ｐ１が背圧Ｐ２よりも高くなるのを防止することができる。その結果、過給圧を調整するためのＷＧＶ３０、３２の本来的な作動領域である最大出力点において、背圧Ｐ１、Ｐ２のばらつきを防止して、タービン効率の悪化を防止することができる。

また、上記図４（Ａ）に示す設定では、第１ＷＧＶ３０は、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達した場合に開き始めるように設定されている。このような設定とは異なり、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達する前に第１ＷＧＶ３０を開くようにすると、ＥＧＲ取り出し側の第１排気通路１４ａの背圧Ｐ１の低下によって、高いＥＧＲ率を確保しにくくなる。これに対し、上記設定によれば、ＥＧＲ領域において高いＥＧＲ率が得られるようにしつつ、背圧（負荷）が増加してＥＧＲ領域を外れた場合に背圧Ｐ１、Ｐ２のばらつきを防止することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、＃１および＃４気筒が前記第１の発明における「第１気筒」に、第１排気通路１４ａが前記第１の発明における「ＥＧＲ側排気通路」に、＃２および＃３気筒が前記第１の発明における「第２気筒」に、前記第２排気通路１４ｂが前記第１の発明における「非ＥＧＲ側排気通路」に、タービン１８ｂが前記第１の発明における「排気抵抗体」に、第２排気バイパス通路２８が前記第１の発明における「非ＥＧＲ側排気バイパス通路」に、第２ＷＧＶ３２が前記第１の発明における「非ＥＧＲ側開閉弁」に、それぞれ相当している。
また、第１排気バイパス通路２６が前記第３の発明における「ＥＧＲ側排気バイパス通路」に、第１ＷＧＶ３０が前記第３の発明における「ＥＧＲ側開閉弁」に、それぞれ相当している。
また、第２ダイアフラム３２ｄ１が前記第５の発明における「非ＥＧＲ側ダイアフラム」に、第２出力ロッド３２ｂ、第２リンク３２ｃおよび第２アクチュエータ３２ｄが前記第５の発明における「非ＥＧＲ側アクチュエータ」に、第１ダイアフラム３０ｄ１が前記第５の発明における「ＥＧＲ側ダイアフラム」に、第１出力ロッド３０ｂ、第１リンク３０ｃおよび第１アクチュエータ３０ｄが前記第５の発明における「非ＥＧＲ側アクチュエータ」に、圧力逃がし配管５０およびＶＳＶ５２が前記第５の発明における「過給圧調整手段」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図５乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、第１ＷＧＶ６０および第２ＷＧＶ６２を駆動するアクチュエータ６４の構成が異なる点を除き、上述した実施の形態１のシステムと同様に構成されているものとする。

図５は、本発明の実施の形態２における第１ＷＧＶ６０および第２ＷＧＶ６２を駆動するアクチュエータ６４の詳細な構成を説明するための図である。
図５に示すように、アクチュエータ６４は、アクチュエータ内部を２つの部屋に区画するダイアフラム６４ａと、ダイアフラム６４ａによって区画された一方の部屋であって空気配管６６を介して過給圧が作用する圧力室６４ｂと、ダイアフラム６４ａを圧力室６４ｂ側に付勢するバネ６４ｃとを備えている。ダイアフラム６４ａには、出力ロッド６４ｄの一端が固定されている。

出力ロッド６４ｄの他端には、回転ロッド６４ｅの中央部が回転自在に取り付けられている。回転ロッド６４ｅの各端部には、第１伝達ロッド６４ｆおよび第２伝達ロッド６４ｇのそれぞれの一端が回転自在に取り付けられている。第１伝達ロッド６４ｆの他端には、第１ＷＧＶ６０が固定された第１リンク６４ｈが回転自在に取り付けられており、第２伝達ロッド６４ｇの他端には、第２ＷＧＶ６２が固定された第２リンク６４ｉが回転自在に取り付けられている。

また、回転ロッド６４ｅと第１伝達ロッド６４ｆとの連結部には、第１ＷＧＶ６０を閉じる際の第１伝達ロッド６４ｆの変位方向に当該第１伝達ロッド６４ｆを付勢するように設定されたバネ６４ｊが取り付けられている。更に、図５に示すように、ＥＧＲ取り出し側の第１ＷＧＶ６０が設置される第１排気バイパス通路６８の通路径（通路断面積）は、非ＥＧＲ取り出し側の第２ＷＧＶ６２が設置される第２排気バイパス通路７０の通路径（通路断面積）よりも大きくなるように設定されている。

図６は、図５に示すアクチュエータ６４を用いて実現される第１ＷＧＶ６０および第２ＷＧＶ６２の設定を説明するための図である。
本実施形態においても、ＥＧＲ弁３８を開くＥＧＲ領域に達した場合に、非ＥＧＲ取り出し側の第２ＷＧＶ６２が開き始めるように設定されている。また、第１ＷＧＶ６０は、ＥＧＲ領域において、第２ＷＧＶ６２よりも遅れて開き始めるように設定されている。より具体的には、第１ＷＧＶ６０は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達した場合に開き始めるように設定されている。また、本実施形態では、図６（Ａ）に示すように、内燃機関１０の最大出力点において、第１ＷＧＶ６０を通過する排気ガス流量と第２ＷＧＶ６２を通過する排気ガス流量とが等しくなるように設定されている。

ここで、ダイアフラム６４ａの断面積を「Ａ０」とし、第１ＷＧＶ６０の断面積を「Ａ１」とし、第２ＷＧＶ６２の断面積を「Ａ２」とし、バネ６４ｃのバネ定数を「ｋ１」とし、バネ６４ｊのバネ定数を「ｋ２」とし、圧力室６４ｂに作用する過給圧を「Ｐ０」とし、ダイアフラム６４ａの変位を「ｘ１」とし、更に第１伝達ロッド６４ｆの変位を「ｘ２」とする。

図６中に矢印「ａ」を付して示す領域では、アクチュエータ６４の動作状態は、上記図５に示すようになる。この図５に示す状態から背圧（負荷）の上昇に伴って過給圧が上昇すると、次の（１）式のような関係が成立する。より具体的には、本実施形態では、背圧（負荷）の増大に伴ってＥＧＲ領域に達するタイミングにおいて、この（１）式の関係が成立するように、バネ６４ｃのバネ定数ｋ１、ダイアフラム６４ａの断面積Ａ０、および第２ＷＧＶ６２の断面積Ａ２がそれぞれ設定されている。
Ｐ０×Ａ０＋Ｐ２×Ａ２ ＞ ｋ１×ｘ１ ・・・（１）

図７は、第２ＷＧＶ６２のみが開いている時のアクチュエータ６４の動作状態を示す図である。
上記（１）式の関係が成立した場合には、図７に示すように、第２ＷＧＶ６２が開き始める。また、第１伝達ロッド６４ｆはバネ６４ｊにより付勢されているので、第１ＷＧＶ６０は、この状態では未だ閉弁状態となる（図６（Ａ）中の矢印「ｂ」）。

また、本実施形態では、ＥＧＲ率が最大となる背圧に達した場合に、次の（２）式のような関係が成立するように、バネ６４ｃのバネ定数ｋ１、バネ６４ｊのバネ定数ｋ２、ダイアフラム６４ａの断面積Ａ０、および第１ＷＧＶ６０の断面積Ａ１がそれぞれ設定されている。
Ｐ０×Ａ０＋Ｐ１×Ａ１ ＞ ｋ１×ｘ１＋ｋ２×ｘ２ ・・・（２）

図８は、第２ＷＧＶ６２に加え第１ＷＧＶ６０が開いている時のアクチュエータ６４の動作状態を示す図である。
上記（２）式の関係が成立した場合には、圧力室６４ｂに作用する過給圧Ｐ０に基づくダイアフラム６４ａの作動力が、第１伝達ロッド６４ｆに作用するバネ６４ｊの付勢力に打ち勝つ程度にまで過給圧Ｐ０が上昇している。この場合には、図８に示すように、第２ＷＧＶ６２に加え第１ＷＧＶ６０が開き始めるようになる（図６（Ａ）中の矢印「ｃ」）。

以上説明した本実施形態のアクチュエータ６４の構成によれば、第１ＷＧＶ６０を駆動する第１伝達ロッド６４ｆの変位を規制するバネ６４ｊを備えたことにより、単一のアクチュエータ６４を用いて、第１ＷＧＶ６０および第２ＷＧＶ６２の開弁タイミングを異なる時期に設定することができる。そして、このようなアクチュエータ６４を用いて、上記図６（Ａ）に示す設定を実現することができる。これにより、上述した実施の形態１と同様に、ＥＧＲ取り出し側の気筒と非ＥＧＲ取り出し側の気筒との間で、筒内に吸入される空気量のばらつきを低減することができる。

また、本実施形態では、既述したように、ＥＧＲ取り出し側の第１ＷＧＶ６０が設置される第１排気バイパス通路６８の通路径が、非ＥＧＲ取り出し側の第２ＷＧＶ６２が設置される第２排気バイパス通路７０の通路径よりも大きくなるように設定されている。これにより、本実施形態のアクチュエータ６４のようにＷＧＶ６０、６２の双方の開弁時に常に両者の開度が異なるものとなるアクチュエータを用いる場合であっても、図６（Ａ）に示すように、内燃機関１０の最大出力点において、第１ＷＧＶ６０を通過する排気ガス流量と第２ＷＧＶ６２を通過する排気ガス流量とが等しくなるように制御することができる。このため、過給圧を調整するためのＷＧＶ６０、６２の本来的な作動領域である最大出力点において、背圧Ｐ１、Ｐ２のばらつきを防止して、タービン効率の悪化を防止することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ダイアフラム６４ａが前記第６の発明における「ダイアフラム」に、アクチュエータ６４が前記第６の発明における「アクチュエータ」に、バネ６４ｊが前記第６の発明における「付勢手段」に、それぞれ相当している。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、本発明における排気抵抗体がターボ過給機１８のタービン１８ｂである例について説明を行った。しかしながら、本発明における排気抵抗体は、非ＥＧＲ側排気通路やＥＧＲ側排気通路の排気抵抗となり得る構成要素であればタービン１８ｂに限定されるものではなく、例えば、上記触媒２４やフィルタのような排気浄化装置であってもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂとの合流部に、本発明の排気抵抗体であるタービン１８ｂが備えられている構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる構成はこれに限定されるものではなく、タービン１８ｂ等の排気抵抗体は、非ＥＧＲ側排気通路およびＥＧＲ側排気通路のそれぞれに対して個別に備えられたものであってもよい。

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１４ａ 第１排気通路（ＥＧＲ取り出し側）
１４ｂ 第２排気通路（非ＥＧＲ取り出し側）
１４ｃ 合流後排気通路
１８ ターボ過給機
１８ａ コンプレッサ
１８ｂ タービン
２２ スロットルバルブ
２４ 触媒
２６、６８ 第１排気バイパス通路（ＥＧＲ取り出し側）
２８、７０ 第２排気バイパス通路（非ＥＧＲ取り出し側）
３０ 第１ウェイストゲートバルブ（第１ＷＧＶ）（ＥＧＲ取り出し側）
３０ａ 第１弁体
３０ｂ 第１出力ロッド
３０ｃ 第１リンク
３０ｄ 第１アクチュエータ
３０ｄ１ 第１ダイアフラム
３０ｄ２ 第１圧力室
３０ｄ３ 第１バネ
３２ 第２ウェイストゲートバルブ（第２ＷＧＶ）（非ＥＧＲ取り出し側）
３２ａ 第２弁体
３２ｂ 第２出力ロッド
３２ｃ 第２リンク
３２ｄ 第２アクチュエータ
３２ｄ１ 第２ダイアフラム
３２ｄ２ 第２圧力室
３２ｄ３ 第２バネ
３４ ＥＧＲ通路
３８ ＥＧＲ弁
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ 過給圧センサ
４８ａ 第１空気配管
４８ｂ 第２空気配管
５０ 圧力逃がし配管
６０ 第１ウェイストゲートバルブ（第１ＷＧＶ）（ＥＧＲ取り出し側）
６２ 第２ウェイストゲートバルブ（第２ＷＧＶ）（非ＥＧＲ取り出し側）
６４ アクチュエータ
６４ａ ダイアフラム
６４ｂ 圧力室
６４ｃ バネ
６４ｄ 出力ロッド
６４ｅ 回転ロッド
６４ｆ 第１伝達ロッド
６４ｇ 第２伝達ロッド
６４ｈ 第１リンク
６４ｉ 第２リンク
６４ｊ バネ
６６ 空気配管

Claims (6)

1. 一端が吸気通路に接続され、排気ガスが流れるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁と、
   １または複数の第１気筒から排出される排気ガスが流れる通路であって、前記ＥＧＲ通路の他端が接続されたＥＧＲ側排気通路と、
   １または複数の第２気筒から排出される排気ガスが流れる通路であって、前記ＥＧＲ通路の前記他端が接続されていない非ＥＧＲ側排気通路と、
   前記非ＥＧＲ側排気通路に配置された排気抵抗体をバイパスする非ＥＧＲ側排気バイパス通路と、
   前記非ＥＧＲ側排気バイパス通路の開閉を担う非ＥＧＲ側開閉弁と、
   を備え、
   前記非ＥＧＲ側開閉弁は、前記ＥＧＲ弁の開弁時に開くように制御されることを特徴とする内燃機関。
2. 前記ＥＧＲ側排気通路と前記非ＥＧＲ側排気通路とが合流して合流後排気通路となり、
   前記排気抵抗体は、前記ＥＧＲ側排気通路と前記非ＥＧＲ側排気通路との合流部に配置されたターボ過給機のタービンであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
3. 前記ＥＧＲ側排気通路における前記ＥＧＲ通路の接続口よりも下流側に配置された排気抵抗体をバイパスするＥＧＲ側排気バイパス通路と、
   前記ＥＧＲ側排気バイパス通路の開閉を担うＥＧＲ側開閉弁と、
   を更に備え、
   前記ＥＧＲ側開閉弁は、前記ＥＧＲ弁の開弁時に前記非ＥＧＲ側開閉弁よりも遅れて開くように制御されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
4. 前記ＥＧＲ側開閉弁は、ＥＧＲ率が最大となる排気圧力に達した場合に開くように制御されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
5. 過給圧が作用する非ＥＧＲ側ダイアフラムの変位に応じて作動し、前記非ＥＧＲ側開閉弁を開閉する非ＥＧＲ側アクチュエータと、
   過給圧が作用するＥＧＲ側ダイアフラムの変位に応じて作動し、前記ＥＧＲ側開閉弁を開閉するＥＧＲ側アクチュエータと、
   前記ＥＧＲ側開閉弁が前記非ＥＧＲ側開閉弁よりも遅れて開くように、前記ＥＧＲ側ダイアフラムに作用する過給圧を調整する過給圧調整手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関。
6. 過給圧が作用するダイアフラムの変位に応じて作動し、前記非ＥＧＲ側開閉弁および前記ＥＧＲ側開閉弁を開閉可能なアクチュエータと、
   前記ＥＧＲ側開閉弁が前記非ＥＧＲ側開閉弁よりも遅れて開くようにするために、前記ＥＧＲ側開閉弁に付与される前記アクチュエータの作用力に抗する付勢力を発する付勢手段と、
   を更に備え、
   前記ＥＧＲ側排気バイパス通路の通路断面積が前記非ＥＧＲ側排気バイパス通路の通路断面積よりも大きいことを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関。

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