(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼することで得られた熱により機関関連要素を昇温すべく設けられた燃焼式ヒータと、
内燃機関の排気管から分岐して内燃機関の排気ガスを吸気管に戻すＥＧＲ管と、
このＥＧＲ管への分岐点よりも下流側の排気管に設けられたタービンを回転させることで、吸気管に設けたコンプレッサを回転させて吸気を過給する過給機と、
前記過給機のタービンに設けられ、閉時にタービンの回転数を上げてコンプレッサによる過給圧を高める開閉自在の可変ノズルと、
前記内燃機関がクランキングしたとき前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記ＥＧＲ管を経由して排気管へと供給する燃焼ガス供給手段と、
前記燃焼ガス供給手段での燃焼ガス供給時に、前記タービンの可変ノズルを閉じる可変ノズル制御手段と、
を備えたことを特徴とする過給機を有する内燃機関。
【請求項２】
燃料を燃焼することで得られた熱により機関関連要素を昇温すべく設けられた燃焼式ヒータと、
内燃機関の排気管から分岐して内燃機関の排気ガスを吸気管に戻すＥＧＲ管と、
このＥＧＲ管への分岐点よりも下流側の排気管に設けられたタービンを回転させることで、吸気管に設けたコンプレッサを回転させて吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関がクランキングしたとき前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記ＥＧＲ管を経由して前記過給機のタービンへと導く燃焼ガス供給手段と、
前記排気管上に内燃機関から排出された排気ガスを浄化する触媒と、
燃焼式ヒータからの燃焼ガスを触媒の下流側に位置する排気管に導入する燃焼ガス排出管と、
前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスをＥＧＲ管を介して触媒上流側の排気管へと導く第１のルートと、前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを燃焼ガス排出管を介して触媒の下流側に位置する排気管に導入する第２のルートとを選択的に切り換える排気切換弁と、
を備えたことを特徴とする過給機を有する内燃機関。
【請求項３】
前記排気管上に内燃機関から排出された排気ガスを浄化する触媒を備えるとともに、燃焼式ヒータからの燃焼ガスを触媒の下流側に位置する排気管に導入する燃焼ガス排出管を備え、
さらに、前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスをＥＧＲ管を介して触媒上流側の排気管へと導く第１のルートと、前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを燃焼ガス排出管を介して触媒の下流側に位置する排気管に導入する第２のルートとを選択的に切り換える排気切換弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載の過給機を有する内燃機関。
以上
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを備えるとともに、過給機を有する内燃機関に関する。さらに詳しくは、燃焼式ヒータの燃焼ガスの利用技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の内燃機関は、例えば直噴エンジンやディーゼルエンジンのように熱効率が高くなっており、余分に排出される熱量が少なくなっている。従って、内燃機関とは別に燃焼式ヒータを設け、機関始動時にヒータコア等の機関関連要素を加熱するようにしている。
【０００３】
このような燃焼式ヒータを備える以上、排出される燃焼ガスを効率的に使用することが望まれる。
燃焼式ヒータの燃焼ガスを利用する例として、例えば、特開昭６０−７８８１９号に記載された例が知られている。
【０００４】
これは、暖房空気を車室へ供給する燃焼式ヒータを備えるとともに、この燃焼式ヒータの排気口を排気管の排気浄化装置の上流に設けた構造である。
一方、内燃機関の排気系に設けたタービンで吸気系に設けたコンプレッサを回転駆動することで吸気を過給するターボチャージャを備えた内燃機関が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の始動時には、排気圧は大きくないのでターボチャージャの過給圧も大きくない。従って、吸気量も多くはないので、内燃機関の始動性が良好であるとは言い難い。
【０００６】
さらに、このようなターボチャージャ付きの内燃機関において、上記のような燃焼式ヒータを備えたとしても、従来、ターボチャージャと燃焼式ヒータとの間に何らかの関連性を見い出した例はない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下、燃焼式ヒータの燃焼ガスを効果的に使用することで内燃機関の始動性を向上させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の過給機を有する内燃機関は、以下の手段を採用した。
【０００９】
すなわち、本発明の内燃機関は、燃料を燃焼することで得られた熱により機関関連要素を昇温すべく設けられた燃焼式ヒータと、内燃機関の排気系に設けたタービンで吸気系に設けたコンプレッサを回転駆動することで吸気を過給する過給機を備えた内燃機関において、内燃機関の始動時すなわちクランキング時に、燃焼式ヒータの燃焼ガスを排気系に流し、過給機のタービンを回転させる動力源とすることで、コンプレッサによる過給を行うようにしたものである。
【００１０】
より具体的には、本発明の構成は、燃料を燃焼することで得られた熱により機関関連要素を昇温すべく設けられた燃焼式ヒータと、内燃機関の排気管に設けられたタービンを回転させることで、吸気管に設けたコンプレッサを回転させて吸気を過給する過給機と、前記内燃機関がクランキングしたとき前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記過給機のタービンへと導く燃焼ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする過給機を有する内燃機関である。
【００１１】
ここでさらに、前記過給機のタービンに設けられ、閉時にタービンの回転数を上げてコンプレッサによる過給圧を高める開閉自在の可変ノズルと、前記燃焼ガス供給手段での燃焼ガス供給時に、前記タービンの可変ノズルを閉じる可変ノズル制御手段とを備えるようにすることが好適である。可変ノズルを閉じると、タービンに排気ガスが集中してその流速が速くなるので、タービンはより速く回転する。その結果、コンプレッサも速く回転して過給圧がより高まる。結果的に内燃機関の始動性がより良好となる。
【００１２】
本発明では、内燃機関の排気管から分岐して内燃機関の排気ガスを吸気管に戻すＥＧＲ管を備えるとともに、前記過給機のタービンをこのＥＧＲ管への分岐点よりも下流側の排気管に設け、このタービンを回転させることで、吸気管に設けたコンプレッサを回転させて吸気を過給するようにし、さらに、前記内燃機関がクランキングしたとき前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記ＥＧＲ管を経由して排気管へと供給する燃焼ガス供給手段を備えるようにしてもよい。
【００１３】
すなわち、ＥＧＲ管を利用して燃焼式ヒータの燃焼ガスを排気管に設けたタービンに供給することとした。
この場合も、前記タービンに前記可変ノズルを設け、前記燃焼ガス供給手段での燃焼ガス供給時に、前記タービンの可変ノズルを閉じる可変ノズル制御手段をを備えることが好ましい。
【００１４】
さらに、前記排気管上に内燃機関から排出された排気ガスを浄化する触媒を備えるとともに、燃焼式ヒータからの燃焼ガスを燃焼ガスを触媒の下流側に位置する排気管に導入する燃焼ガス排出管を備え、また、前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを、ＥＧＲ管を介して触媒上流側の排気管へと導く第１のルートと、前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを燃焼ガス排出管を介して触媒の下流側に位置する排気管に導入する第２のルートとを選択的に切り換える排気切換弁を備えるように構成してもよい。
【００１５】
内燃機関を始動前あるいは始動時に、排気切換弁で第１のルートを選択し、ＥＧＲ管から燃焼式ヒータの燃焼ガスを触媒上流側に導入すれば、触媒を昇温して排気浄化作用を内燃機関始動時に十分発揮できるようにすることが可能となる。一方、触媒温度を加熱しすぎるときは、排気切換弁で第２のルートを選択すれば、燃焼式ヒータの燃焼ガスを触媒下流側に排出することができるので、触媒温度が過剰に高くなってサルフェートが増加するという問題を避けることができる。
【００１６】
ここで、内燃機関とは、通常のポート噴射ガソリンエンジンだけでなく、ガソリン直噴リーンバーンエンジンやディーゼルエンジンあるいはＣＮＧ(commpressed natural gas；圧縮天然ガス)エンジン等、排気系における雰囲気が酸素過剰でかつ炭化水素や一酸化炭素が少ない内燃機関も含む。
【００１７】
燃焼式ヒータは、内燃機関本体とは別物として内燃機関に付属するヒータであって、内燃機関本体のシリンダ内での燃焼に何等影響されることなく独自の燃焼を行って燃焼ガスを排出するものである。機関始動前から機関関連要素の温度を高める必要上、内燃機関本体とは別途設けたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る過給機を有する内燃機関の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関は、多気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。
ディーゼルエンジンは、機関冷却水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体１と、エンジン本体１の複数の気筒内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置２と、混合気が燃焼した後の排気ガスを大気中に放出する排気装置３と、エンジン搭載車輌の室内を暖める暖房装置のヒータコア４とを有する。
【００２０】
前記吸気装置２は、吸気を濾過するエアクリーナ５と、このエアクリーナ５を通過した吸気を圧送するターボチャージャ６のコンプレッサ６ａと、このコンプレッサ６ａで圧縮される際に生じる熱で昇温された吸気を冷却するインタークーラ７と、このインタークーラ７を通過した吸気をエンジン本体１の各気筒へと送入するインテークマニホールド８とを備えており、これらは吸気管９で互いに接続されている。また、インタークーラ７とエンジン本体１との間には、吸気絞り弁１１が配置されている。
【００２１】
前記排気装置３は、エンジン本体１の排気ポートに接続されるエキゾーストマニホールド１２と、ターボチャージャ６のタービン６ｂと、排気ガスを浄化する排気浄化触媒１３と、この触媒１３に接続される図示しないマフラーとを排気管１４上に備えている。排気浄化触媒１３として、本例ではＮＯx 触媒１３ａを上流側に、酸化触媒１３ｂを下流側に備えている。ＮＯx 触媒としては、選択還元型リーンＮＯx 触媒、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒を例示できる。
【００２２】
選択還元型リーンＮＯx 触媒とは、酸素過剰の雰囲気（リーン雰囲気）で、かつ、炭化水素（ＨＣ）が存在する状態でＮＯx を還元または分解する触媒であり、例えば、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒や、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒等を例示できる。選択還元型ＮＯx 触媒は、触媒床温が触媒浄化ウインド内にあって、流入する排気の空燃比がリーン雰囲気であり、更に排気中にＨＣ、好ましくは熱分解されて分子サイズが小さくなったＨＣが存在していれば、ＨＣの一部が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中のＮＯx と反応して、ＮＯx をＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等に還元する。
【００２３】
吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。機関吸気通路及びＮＯx 触媒上流での排気通路内に供給された空気及び燃料（炭化水素）の比をＮＯx 触媒への流入排気ガスの空燃比と称するとき、このＮＯx 触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときはＮＯx を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯx を放出する。
【００２４】
前記酸化触媒は、ＮＯx 触媒に添加された還元剤（ディーゼルの場合燃料）の消費されなかったもの、すなわちＨＣ、ＣＯ等の成分を酸化してＣＯ2、水にして排出する。
【００２５】
前記選択還元型リーンＮＯx 触媒は、触媒床温が所定の温度範囲（触媒浄化ウインド）内にある場合に、浄化能力を発揮するが、この点は吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒や酸化触媒も同様である。図２に、触媒に入る排気ガスの温度とＮＯx 浄化率との関係を示す。この図から、例えば１６０℃から３００℃の間で、ＮＯx 浄化率が高いことが理解できる。
【００２６】
また、エンジン本体１には、排気ガスの一部を吸気系に戻すことで、燃焼温度を下げ、排気ガス中のＮＯx を低減させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）を設けてある。ＥＧＲは、排気管１４としてのエキゾーストマニホールド１２と吸気管９のインテークマニホールド８とを結ぶＥＧＲ管２０を備えている。
【００２７】
ＥＧＲ管２０には、ここを通る流通ガス量を制御するＥＧＲ弁２１が設けられている。ＥＧＲ弁２１は、ＥＣＵ１８に電気的に接続してある。このＥＧＲ弁２１は、定常的な機関の運転中にＥＣＵ１８の指令により開くことで、ＥＧＲ装置が排気再循環装置としての機能を発揮する。このＥＧＲ弁２１は、エンジンが始動する前の停止状態にあって燃焼式ヒータ２２が作動している場合に開くことで、ＥＧＲ管２０を介して、燃焼式ヒータ２２が出す燃焼ガスを吸気管９から排気管１４に送る。このように、エンジンが停止しているときであっても燃焼式ヒータの燃焼ガスが既存のＥＧＲ管２０を通過して排気管１４上の触媒１３に流れるため、エンジンが始動するときには、触媒１３は有効に機能し得る温度にまで達している。したがって、エンジン始動後は、触媒１３の浄化性能を十分に高めることができる。それに加え、既存のＥＧＲ管２０を利用するので構造簡単でコストも下げられる。
【００２８】
さらに、ＥＧＲ管２０への分岐点よりも下流側の排気管１４上であって、触媒１３より上流側に、ターボチャージャ６のタービン６ｂが設けられている。
ターボチャージャ６は図３に示したようにタービン６ｂに可変ノズルベーン６２を有している。図４はこの可変ノズルベーン６２の詳細を示したものであり、図４において、６１はタービンホイールを示しており、タービンホイール６１に排気ガスを導くタービン入口に、開度を可変可能なノズルベーン（可変ノズル）６２が設けられている。
【００２９】
本実施例では、ノズルベーン６２の開度は、駆動リング６３の回動をリンク６４を介して伝達することによって調整されるようになっており、駆動リング６３は、空気圧で駆動されるアクチュエータ６５のロッド６６に連結されている。図４において、ロッド６６が左側に作動されるとノズルベーン６２の開度は大となり、右側に作動されるとノズルベーン６２の開度は小となる。
【００３０】
アクチュエーター６５には、ダイヤフラム６７、６８に隔成された２つのダイヤフラム室内６９、７０が形成されている。ダイヤフラム６７、６８は、それぞれロッド６６に連結されている。また、ダイヤフラム６７、６８は、それぞれスプリング７１、７２によって一方に付勢されている。なお、７３はロッド６６部分からの空気の洩れを防止するためのベローズである。
【００３１】
ダイヤフラム室６９、７０の入口ポート７４、７５は、それぞれエレクトリック・バキュームレギュレーティングバルブ（以下ＥＶＲＶという。）７６、７７に接続されており、ＥＶＲＶ７６，７７は負圧源としてのバキュームポンプ７８に接続されている。また、ＥＶＲＶ７６、７７は、ＥＣＵ１８に接続されており、ＥＣＵ１８からの信号に基いて、ダイヤフラム室６９、７０に導入する負圧を、バキュームポンプ７８からの負圧と、大気ポート８０、８１からの大気圧とに切換える。なお、本実施例では、アクチュエータ６５の中間作動位置、すなわちダイヤフラム室６９、７０に同時に大気圧が導入されるか同圧の負圧が同時に導入された場合の動作位置は、ノズルベーン６２の開度が全開と全閉の中間開度となるような作動位置となっている。
【００３２】
そして、エンジン始動時、ＥＶＲＶ７７をオンにし、ＥＶＲＶ７６をオフにすることで負圧をダイヤフラム室７０に導入すると、ロッド６６は図４の右方向に進出し、ノズルベーン６２が閉じる。すると、タービン６ｂに排気管１４を流れるガスが集中し、タービン６ｂの回転数を上げるので、これに伴い、コンプレッサ６ａの回転数も上がり、よって、吸気が過給され、エンジンの始動性が向上する。
次に、燃焼式ヒータ２２について説明する。
【００３３】
図１に示したように、前記エアクリーナ５とターボチャージャ６のコンプレッサ６ａとを結ぶ吸気管９から分岐して、ヒータ用枝管３１が設けられ、このヒータ用枝管３１に燃焼式ヒータ２２が接続されている。
【００３４】
この燃焼式ヒータ２２は、エンジンとは別途に燃料を燃焼することで発生する熱で熱媒体（冷却水）を加熱し、この熱媒体を機関関連要素として前記ヒータコア４やエンジン本体１を循環させ、その際生じる熱交換によりこれら機関関連要素を加熱する。このため、燃焼式ヒータ２２からヒータコア４やエンジン本体１のウォータージャケットを経由して熱媒体（冷却水）を循環させる熱媒体循環路が設けられている。
【００３５】
このような熱媒体循環路として、前記燃焼式ヒータ２２には、エンジンの冷却水を燃焼式ヒータ２２へ導く冷却水導入通路３２と、燃焼式ヒータ２２内で暖められた冷却水をヒータコア４を経由してエンジン本体１へ導く冷却水排出通路３３とが接続されている。
【００３６】
ここで、燃焼式ヒータ２２の具体的な構成について図５に基づいて説明する。燃焼式ヒータ２２の内部には、前記ウォータジャケットからの冷却水を流すため、冷却水導入通路３２と、冷却水排出通路３３とに連通するヒータ内部冷却水通路２２ａが形成されている。
【００３７】
前記ヒータ内部冷却水通路２２ａは、燃焼式ヒータ２２の内部に形成された燃焼室２２ｄの周りを巡回するよう配置され、ヒータ内部冷却水路２２ａ内を流れる冷却水が燃焼室２２ｄからの熱を受けて昇温するようになっている。
【００３８】
燃焼室２２ｄは、火炎を発生させる燃焼源としての燃焼筒２２ｂと、燃焼筒２２ｂを覆うことで火炎が外部に漏れないようにする円筒状の隔壁２２ｃとから構成されている。このように燃焼筒２２ｂを隔壁２２ｃで覆うことにより、燃焼室２２ｄが隔壁２２ｃ内に画されることになる。そして、隔壁２２ｃは、燃焼式ヒータ２２の外壁２４によって覆われている。尚、隔壁２２ｃと外壁２４との間には、環状の隙間が設けられ、この隙間が前述したヒータ内部冷却水路２２ａとして機能するようになっている。
【００３９】
燃焼式ヒータ２２には、空気供給口２２ｅと排気排出口２２ｆとが形成され、これらの空気供給口２２ｅと排気排出口２２ｆとが燃焼室２２ｄに連通している。そして、前記空気供給口２２ｅには吸気導入のため前記ヒータ用枝管３１が接続され、前記排気排出口２２ｆは、吸気管９に接続されている。排気排出口２２ｆから排出される燃焼ガスは、吸気管９とＥＧＲ管２０とを介して排気管１４へと導入されるようになっている。
【００４０】
前記燃焼筒２２ｂには、燃料導入通路２５が接続され、燃料ポンプ１６から吐出された燃料の一部が燃焼筒２２ｂに供給されるようになっている。さらに、燃焼筒２２ｂには、前記燃料導入通路２５によって供給された燃料を気化するための気化グロープラグ（図示せず）と、気化燃料に着火するための点火グロープラグ（図示せず）とが内装されている。尚、気化グロープラグと点火グロープラグとは、単一のグロープラグで兼用されるようにしてもよい。
【００４１】
このように構成された燃焼式ヒータ２２では、ヒータ用枝管３１から空気供給口２２ｅに流れ込んだ吸気が燃焼室２２ｄに導かれるとともに、燃料導入通路２５によって燃焼筒２２ｂに供給された燃料が気化グロープラグによって気化される。そして、前記吸気と前記気化燃料とが混合して混合気を形成し、その混合気が燃焼室２２ｄ内の点火グロープラグによって着火されて燃焼する。
【００４２】
また、燃焼式ヒータ２２には、前記したように燃料の燃焼に伴って発生する燃焼ガスを、吸気管９とＥＧＲ管２０とを介して排気管１４へと導入するようになっているが、吸気管９と燃焼式ヒータの排気排出口２２ｆとＥＧＲ管２０との接続点には、図１に示したように、排気切換弁５０が設けられており、さらに、この排気切換弁５０を介して排気排出口２２ｆからの燃焼ガスを触媒１３の下流側に位置する排気管１４に導入する燃焼ガス排出管５１が設けられている。
【００４３】
ぞして、前記排気切換弁５０は、ＥＣＵ１８に電気的に接続され、ＥＣＵ１８からの指令により、排気排出口２２ｆからの燃焼ガスを吸気管９からエンジン本体３内もしくはＥＧＲ管２０を介して触媒上流側の排気管１４へと導く第１のルートと、排気排出口２２ｆからの燃焼ガスを燃焼ガス排出管５１を介して触媒１３の下流側に位置する排気管１４に導入する第２のルートとを選択的に切り換えるように構成されている。
【００４４】
排気切換弁の切換のため、エンジン水温（ＴＨＷ）を検出する水温センサや、触媒１３入口部分に触媒への入りガス温度を検出する温度センサが設けられ、あるいは、触媒内に触媒温度を検出する温度センサが設けられ、これらセンサで検出された温度がＥＣＵに送信されるようになっている。
【００４５】
ＥＣＵ１８では、これらセンサから送られてくるエンジン水温、排気ガス温度、触媒温度のいずれかの温度に基づいて、排気切換弁５０を切り換えて第１のルートを選択すべきか、第２のルートを選択すべきかを判定する切換弁切換制御手段を実現している。
【００４６】
エンジンの始動前あるいは始動後の暖機中、排気切換弁５０が第１のルートを選択しているとき、燃焼ガスは、ＥＧＲ管２０を介して、ＮＯx 触媒１３上流の排気管１４に導かれる。排気管１４に導入された燃焼ガスは、タービン６ｂを経由してＮＯx 触媒１３ａに流入する。よって、燃焼ガスはタービン６ｂを回転させてこれに伴うコンプレッサ６ａの回転により吸気を過給する。このとき、タービン６ｂの回転数を上げるため、ノスルベーン６２を閉じる。さらに、触媒１３に導入された燃焼ガスの熱がＮＯx 触媒１３ａに伝達され、ＮＯx 触媒１３ａの触媒床温が上昇する。
【００４７】
エンジンの始動後、排気ガスが発生するが、ＮＯx 触媒１３ａの触媒床温が既に触媒浄化ウインド内にあり、排気ガス中に十分な酸素が存在しることを条件に、排気ガス中に含まれていたＨＣが部分酸化して活性種を形成し、その活性種が排気中のＮＯXと反応してＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等に還元する。
【００４８】
また、燃焼式ヒータ２２では、燃焼室２２ｄ内の燃焼によって発生した熱が隔壁２２ｃを介して前記ヒータ内部冷却水通路２２ａ内を流れる冷却水に伝達され、冷却水を昇温させる。
【００４９】
エンジンの始動後に、エンジンの水温が上がって暖機が終了したとみなされると、切換弁切換制御手段は第２のルートを選択する。このとき、燃焼式ヒータからの燃焼ガスは、燃焼ガス排出管５１を介して触媒１３の下流側に位置する排気管１４に排出されるので、それ以後、燃焼ガスによる触媒の加熱はなくなり排気ガスによる触媒の加熱のみとなる。よって、触媒が過剰に加熱されてサルフェートが生じることがない。なお、第２のルートが選択されているとき、当然新気は吸気管９からエンジン本体３に供給されていることは言うまでもない。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る排気切換弁の制御について述べる。
本実施の形態に係る排気制御弁の制御は、ＥＣＵ１８により図６に示すようなルーチンを実行することによって実現される。この排気切換弁制御ルーチンは、エンジンのクランキング時を含む所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【００５１】
先ずＳ１０１で初期化が行われ、水温センサで検出したエンジン水温とエンジン回転数が取り込まれる。
次いで、Ｓ１０２において、エンジン水温ＴＨＷが所定の温度例えば２０℃より低いか否かが判定される。
【００５２】
ここで、エンジン水温ＴＨＷが所定の温度より高ければ、Ｓ１０５で排気切換弁ＯＦＦ、可変ノズル開のままルーチンを終了するが、エンジン水温ＴＨＷが所定の温度より低い場合はＳ１０３に移行し、エンジン回転数ＮＥが所定の回転数より低いか否かが判定される。
【００５３】
エンジン回転数ＮＥが所定の回転数より高い場合はＳ１０５で排気切換弁ＯＦＦ、可変ノズル開のままルーチンを終了するが、低い場合は排気切換弁をオンにして、第１のルートを選択する。同時に、可変ノズルのノズルベーン６２を閉じる。エンジン回転数が低い場合、排気ガスの流量も少ないので、第１のルートを選択することで、燃焼式ヒータ２２からの燃焼ガスを、ＥＧＲ管２０を介して排気管１４へと導入する。燃焼ガスを含む排気ガスはノズルベーン６２が閉じた状態でタービン６ｂを回転させるので、タービン６ｂの回転数が上がり、コンプレッサ６ａによる吸気の過給が行われる。このため、エンジンの始動性能が向上する。また、ＥＧＲ管２０を介して排気管１４へと導入された燃焼式ヒータの燃焼ガスは、排気管１４から触媒１３へと導入され、触媒を加熱するので、触媒の活性化が早まる。
【００５４】
暖機が終了すると、エンジン水温は所定温度より高くなるので、Ｓ１０２で否定判定される。すると、Ｓ１０５で排気切換弁ＯＦＦ、可変ノズル開に戻すので、第２のルートが選択され、燃焼式ヒータの燃焼ガスは燃焼ガス排出管５１を介して触媒１３の下流側に位置する排気管１４に排出される。よって、それ以後、燃焼ガスによる触媒の加熱はなくなり、触媒は排気ガスのみにより加熱される。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼式ヒータの燃焼ガスを利用して、内燃機関の始動時に過給機による吸気の過給を行うことができるので、内燃機関の始動性を高めることができる。
【００５６】
また、可変ノズル付きのタービンを利用すればより過給性能を高めることができる。
さらに、燃焼式ヒータの燃焼ガスを過給機のタービンに導入するにあたり既存設備であるＥＧＲ管を利用するので、安価に構成することができる。
【００５７】
また、内燃機関の始動時に燃焼式ヒータの燃焼ガスを触媒に導入することができ、触媒を加熱して活性化を促進することができるとともに、触媒の加熱後は、触媒の下流側に燃焼ガスを排気することができるので、必要以上に触媒を加熱することがなく、サルフェートの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る過給機を有する内燃機関の実施形態の概略構成図
【図２】触媒入りガス温度と触媒浄化率との関係を示す図
【図３】可変ノズルを有する過給機を示す斜視図
【図４】可変ノズルベーンの詳細図
【図５】燃焼式ヒータの概略断面図
【図６】実施形態に係る排気切換弁制御ルーチンを示す図
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…吸気装置
３…排気装置
４…ヒータコア
５…エアクリーナ
６…ターボチャージャ
６ａ…コンプレッサ
６ｂ…ターボチャージャのタービン
７…インタークーラ
８…インテークマニホールド
９…吸気管
１１…吸気絞り弁
１２…エキゾーストマニホールド
１３…排気浄化触媒
１３ａ…ＮＯx 触媒
１３ｂ…酸化触媒
１４…排気管
１５…燃料添加ノズル
１６…燃料ポンプ
１７…電磁弁
１８…ＥＣＵ
１９…温度センサ（排気温度検出手段）
２０…ＥＧＲ通路
２１…ＥＧＲ弁
２２ａ…ヒータ内部冷却水通路
２２ｂ…燃焼筒
２２ｃ…隔壁
２２ｄ…燃焼室
２２ｅ…空気供給口
２２ｆ…排気排出口
２４…外壁
２５…燃料導入通路
３１…ヒータ用枝管
３２…冷却水導入通路
３３…冷却水排出通路
５０…排気切換弁
５１…燃焼ガス排出管
６１…タービンホイール
６２…可変ノズルベーン（可変ノズル）
６３…駆動リング
６４…リンク
６５…アクチュエータ
６６…ロッド
６７、６８…ダイヤフラム
６９、７０…ダイヤフラム室
７１、７２…スプリング
７３…ベローズ
７４、７５…入口ポート
７６、７７…エレクトリック・バキュームレギュレーティングバルブ
７８…バキュームポンプ
８０、８１…大気ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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