(57)【要約】【課題】気筒毎に独立して形成された排気通路が集合して単一の排気通路が形成される多気筒内燃機関の排気系に対し、さらに、前記各気筒毎に独立して形成された排気通路同士を連通させる連通路が設けられた内燃機関の排気冷却システムにおいて、冷間始動時におけるエミッションの悪化を抑制できる技術を提供する。【解決手段】多気筒内燃機関の各気筒からの排気通路に、一端を接続された複数のノズル部と、それらのノズル部の他端が接続されてノズル部同志を互いに連通させる連通部と、を備えた内燃機関において、前記内燃機関が冷間始動した直後は、前記連通部における前記ノズル部同士の連通を遮断する（Ｓ１０９）。【選択図】図３
2005194980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における複数の気筒毎に設けられた排気通路に、一端を接続された複数のノズル部と、
前記複数のノズル部の他端が接続されることにより、前記ノズル部を互いに連通させ、前記排気通路内の排気を互換可能とする連通部と、
前記内燃機関が冷間始動した直後であることを検出する冷間始動検出手段と、
前記内燃機関が冷間始動した直後であることを、前記冷間始動検出手段が検出した場合、前記連通部におけるノズル部同士の連通を遮断する連通遮断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気冷却システム。
【請求項２】
内燃機関における複数の気筒毎に設けられた排気通路に、一端を接続された複数のノズル部と、
前記複数のノズル部の他端が接続されることにより、前記ノズル部を互いに連通させ、前記排気通路内の排気を互換可能とする連通部と、
前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の排気脈動の干渉による機関出力の低下が顕著になる運転状態であることを検出する排気脈動干渉検出手段と、
前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関の排気脈動の干渉による機関出力の低下が顕著になる運転状態であることを、前記排気脈動干渉検出手段が検出した場合、前記連通部におけるノズル部同士の連通を遮断する連通遮断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒内燃機関における各気筒の排気ポートが、排気マニホールドに接続されることにより各気筒毎に独立した排気通路を形成し、さらに、前記各気筒毎の排気通路が集合して単一の排気通路を形成する内燃機関の排気系において、前記各気筒毎の排気通路同士を連通させる連通路を別途設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の技術は、内燃機関からの排気を前記連通路に一旦導入して、前記連通路において排気熱を放散させることにより排気の温度を低下させることを目的としている。この従来技術によって、特に内燃機関の運転状態が高負荷高回転数の状態において、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒を通過する排気の温度を低下させることができ、排気浄化触媒の過昇温を抑制することができる。結果として、高負荷高回転の運転状態においても、排気浄化触媒による排気浄化が可能となり、エミッションを低減させることができる。
【０００４】
しかし、上記の従来技術においては、内燃機関の冷間始動時などに、逆に排気の温度が低下するために排気浄化触媒の暖機が遅れ、エミッションが悪化してしまう場合があった。また、内燃機関における特定の運転状態において、排気脈動の干渉が生じ、機関出力が低下してしまう場合があった。
【特許文献１】実開昭６３−１６２９５９号公報
【特許文献２】実開平１−９９９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、気筒毎に独立して形成された排気通路が集合して単一の排気通路が形成される多気筒内燃機関の排気系に対し、さらに、前記各気筒毎の排気通路同士を連通させる連通路が設けられた内燃機関の排気冷却システムにおいて、冷間始動時におけるエミッションの悪化を抑制できる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、多気筒内燃機関の各気筒毎に設けられた排気通路に、一端を接続された複数のノズル部と、それらのノズル部の他端が接続されてノズル部同志を互いに連通させる連通部と、を備えた内燃機関において、前記内燃機関が冷間始動した直後は、前記連通部における前記ノズル部同士の連通を遮断することを最大の特徴としている。
【０００７】
より詳しくは、内燃機関における複数の気筒毎に設けられた排気通路に、一端を接続された複数のノズル部と、
前記複数のノズル部の他端が接続されることにより、前記ノズル部を互いに連通させ、前記排気通路内の排気を互換可能とする連通部と、
前記内燃機関が冷間始動した直後であることを検出する冷間始動検出手段と、
前記内燃機関が冷間始動した直後であることを、前記冷間始動検出手段が検出した場合、前記連通部におけるノズル部同士の連通を遮断する連通遮断手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
すなわち、内燃機関が冷間始動した直後においては、連通部におけるノズル部同士の連通を遮断する。こうすれば、内燃機関の各気筒からの排気が、前記連通部を流通して、その排気熱が連通部から外部に放散されることを抑制できる。このことにより、内燃機関の冷間始動直後における排気温度の低下を抑制でき、排気浄化触媒の活性化の遅延を抑制できる。結果として、内燃機関の冷間始動直後におけるエミッションの悪化を抑制できる。
【０００９】
ここで、前記連通部としては、複数の気筒毎に設けられた各排気通路に、一端を接続された複数のノズル部の、他端が接続された連通管を例示することができる。前記連通遮断手段が作用していない場合は、前記複数の気筒から排出した排気の一部は、前記複数のノズル部を介して該連通管に導入される。そして、該連通管の内部を流通する際に、該連通管の壁面を通じて排気熱が放散される。また、前記連通管に導入された排気は、該連通管の内部に既に貯留していた低温の排気と混合される。これらにより、前記連通管内の排気が再度ノズル管を介して、各気筒毎に設けられた各排気通路に戻った際には、排気の温度は低下する。なお、この連通部は、シリンダヘッドを加工することによりシリンダヘッド内に設けられてもよいし、シリンダヘッド外に別途設けられてもよい。
【００１０】
そして、前記連通遮断手段としては、前記連通部において、前記連通部と前記ノズル部との接続部の間に設けられた遮断弁を例示することができる。この遮断弁を閉じることにより、遮断弁の両側にあるノズル部同士の連通を遮断することができる。前記遮断弁を閉じることにより、前記気筒から排出した排気は、ノズル部及び、連通部のうち前記遮断弁によって区切られた空間に閉じ込められる。これにより、前記排気が該連通部の内部を流通することができなくなり、該連通部の壁面を通じての排気熱の放散量は減少する。また、前記排気と混合すべき、既に連通部に貯留していた低温の排気の量も減少する。従って、排気の温度低下を抑制することができ、この排気が、そのまま下流の排気浄化触媒に導入されたとしても、低温の排気が排気浄化触媒の活性化を遅延させることを抑制できる。
【００１１】
この連通遮断手段は、上記した配置の他、各ノズル部と連通部との接続部に直接設けても良いし、一部のノズル部と連通部との接続部に直接設けても良い。また、前記連通部において、該連通部と前記各ノズル部との接続部を、所定箇所に集中して設けるようにし、それらの接続部を１つの連通遮断手段によってまとめて遮断するような構成にしてもよい。
【００１２】
また、本発明においては、内燃機関における複数の気筒毎に設けられた排気通路に、一端を接続された複数のノズル部と、
前記複数のノズル部の他端が接続されることにより、前記ノズル部を互いに連通させ、前記排気通路内の排気を互換可能とする連通部と、
前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の排気脈動の干渉による機関出力の低下が顕著になる運転状態であることを検出する排気脈動干渉検出手段と、
前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関の排気脈動の干渉による機関出力の低下が顕著になる運転状態であることを、前記排気脈動干渉検出手段が検出した場合、前記連通部におけるノズル部同士の連通を遮断する連通遮断手段と、
を備えるようにしてもよい。
【００１３】
ここで、例えば、内燃機関における所定の運転状態において、排気行程にある気筒から排出された排気が、当該気筒に独立して設けられた排気通路に接続されたノズル部及び、連通部を経由し、さらに、その時点で吸気行程にある気筒に対し、その気筒に対応したノズル部を介して達すると、吸気弁と排気弁との開弁がオーバラップしている期間中に、前記吸気行程にある気筒に排気弁から導入されてしまう場合がある。このように、１つの気筒の排気脈動が他の気筒に影響を及ぼすことを排気脈動干渉という。そして、この排気脈動干渉が発生すると、前記吸気行程にある気筒における新気の割合が低下してしまい、結
果として機関出力の低下を引き起こす。なお、この排気脈動干渉が発生する運転状態は、前記排気行程にある気筒からの排気が、前記吸気行程にある気筒に達するまでの距離などにより定まる。
【００１４】
そこで、本発明においては、内燃機関が前記の排気脈動干渉を引き起こす運転状態である場合には、前記連通部における各ノズル部の連通を遮断することとした。こうすることにより、排気行程にある気筒から排出された排気が、ノズル部及び、連通部を経由して、吸気行程にある気筒に達してしまうことを抑制できる。結果として、特定の運転状態において、排気脈動干渉が生じ、内燃機関の機関出力が低下することを抑制できる。
【００１５】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にあっては、気筒毎に独立して形成された排気通路が集合して単一の排気通路が形成される多気筒内燃機関の排気系に対し、さらに、前記気筒毎の排気通路同士を連通させる連通路が設けられた内燃機関の排気冷却システムにおいて、冷間始動時におけるエミッションの悪化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその排気冷却システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する多気筒ディーゼル機関である。この内燃機関１には、内燃機関１内を流動する冷却水の温度を検出する冷却水温センサ２１及び、図示しないクランク軸の角度位置を検出するクランクポジションセンサ２２が備えられている。
【００１９】
また、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は、さらに吸気管９と接続されている。この吸気管９には、吸気管９を通過して内燃機関１に流入する吸入空気量を制御する吸気絞り弁１０が備えられている。また、吸気管９のさらに上流側には、内燃機関１に流入する吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ２３が備えられている。
【００２０】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８の下流側には、排気管１９が接続されている。この排気管１９には、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００２１】
また、排気管１９の途中には、排気浄化触媒２０が配置されている。この排気浄化触媒２０としては、例えば、該排気浄化触媒２０に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒２０に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵するとともに該排気浄化触媒２０に流入する排気の空燃比が理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒２０に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・浄化する選択還元型ＮＯx触媒、もしくは上記した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒などが使用される。
【００２２】
なお、上述の排気浄化触媒２０が、その性能を充分発揮するには、排気浄化触媒２０の温度が上昇することにより活性化した状態となっている必要がある。従って、排気浄化触媒２０が充分に活性化してない状態で、排気が排気浄化触媒２０に導入されても充分に浄化されず、エミッションが悪化してしまう。
【００２３】
また、各気筒２の排気ポート３０と接続される排気枝管１８の各枝管には、ノズル部１４ａ〜１４ｄの一端が接続されている。そして、ノズル部１４ａ〜１４ｄの他端は、連通管１５に接続されている。各気筒２から排出された排気の一部は、上記のノズル部１４ａ〜１４ｄを通過し、連通管１５内を流通する。この際に連通管１５の壁面を介して排気熱が放散される。また、連通管１５内に流入した排気は、既に排気管１５内に貯留している低温の排気と混合する。これらの作用により、再びノズル部１４ａ〜１４ｄを通過し、さらに排気枝管１８に戻る排気の温度は低下する。この結果、排気浄化触媒２０に導入される排気の温度を低下させることができ、高負荷高回転数の運転状態においても、排気浄化触媒２０の過昇温を抑制することができる。
なお、上記の連通管１５は、本実施例における連通部として機能する部分である。
【００２４】
そして、この連通管１５におけるノズル部１４ａとの接続部及び、ノズル部１４ｂとの接続部の間には、本実施例における遮断弁として機能するエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）１６ａが備えられている。同様に、連通管１５におけるノズル部１４ｂとの接続部及び、ノズル部１４ｃとの接続部の間には、ＡＳＶ１６ｂが、連通管１５におけるノズル部１４ｃとの接続部及び、ノズル部１４ｄとの接続部の間には、ＡＳＶ１６ｃが備えられている。
【００２５】
そして、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃは、通気管１７ａを介してバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）１２と接続されている。このＶＳＶ１２には、通気管１７ａの他に、通気管１７ｂ及び、通気管１７ｃが接続されている。そして、ＶＳＶ１２をＯＮさせることにより、通気管１７ａと通気管１７ｃが接続され、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせることにより、通気管１７ａと通気管１７ｂが接続されるようになっている。また、通気管１７ｂにおけるＶＳＶ１２の反対側は大気フィルタ１３と接続されており、この大気フィルタ１３は大気と面している。一方、通気管１７ｃにおけるＶＳＶ１２の反対側はリザーブタンク１１と接続されている。
【００２６】
また、リザーブタンク１１は、通気管１７ｄを介して内燃機関１の吸気枝管８に接続されている。ここで、吸気枝管８内の空気は、内燃機関１の各気筒２内に引き込まれるため、吸気枝管８内の圧力は通常負圧状態になっており、これと接続されているリザーブタンク１１内も負圧状態に維持されている。
【００２７】
従って、ＶＳＶ１２をＯＮさせることによって連通管１７ａと連通管１７ｃが接続された場合には、通気管１７ａ内の圧力は、リザーブタンク１１内と同じ負圧になる。一方、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせることによって連通管１７ａと連通管１７ｂが接続された場合には、連通管１７ａ内の圧力は大気圧となる。
【００２８】
次に、図２には、本実施例におけるＡＳＶ１６ａの概略構造を示す。ここではＡＳＶ１６ａについて説明するが、ＡＳＶ１６ｂ、１６ｃも同様の構造を有している。図２に示すように、ＡＳＶ１６ａは、チャンバー部１６０を有しており、チャンバー部１６０内には仕切りゴム１６１が備えられている。この仕切りゴム１６１によって、チャンバー部１６０は２つの部屋に分割されている。１つは基準圧室１６０ａであり、基準圧室１６０ａにおける圧力は、大気圧に維持されている。もう１つは、通気圧室１６０ｂである。この通気圧室１６０ｂは、通気管１７ａと接続されており、通気管１７ａと同等の圧力になる。
【００２９】
ここで、上述のように、ＶＳＶ１２がＯＮされることによって、通気管１７ａと通気管１７ｃが接続された場合には、通気圧室１６０ｂ内の圧力がリザーブタンク１１と同等の負圧となる。その結果、通気圧室１６０ｂが、基準圧室１６０ａによって、スプリング１６２に抗して押し縮められるように作用し、仕切りゴム１６１が図２における下方に撓む。結果として、仕切りゴム１６１に取り付けられた弁体１６３が図２における下方に移動し、連通管１５を遮断するように作用する。
【００３０】
一方、上述のように、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせることによって連通管１７ａと、連通管１７ｂが接続された場合には、連通管１７ａ内の圧力は大気圧となる。その結果、スプリング１６２の作用によって、通気圧室１６０ｂが、基準圧室１６０ａを押し縮め、図２に示すように仕切りゴム１６１が図２における上方に撓む。結果として、仕切りゴム１６１に取り付けられた弁体１６３が上方に移動し、連通管１５を開放するように作用する。
【００３１】
結果として、ＶＳＶ１２をＯＮさせることによりＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを閉弁させ、ノズル部１４ａ〜１４ｄ同士の連通を遮断することができる。同様に、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせることによりＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを開弁させ、ノズル部１４ａ〜１４ｄ同士を連通させることができる。
【００３２】
ここで、図１の説明に戻る。上記で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（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００３３】
ＥＣＵ３５には、前述の冷却水温センサ２１、クランクポジションセンサ２２及び、エアフローメータ２３などのセンサ類が電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、図示しない燃料噴射弁や、吸気絞り弁１０の他、前述のＶＳＶ１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００３４】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述する、本発明における連通部遮断ルーチンも、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００３５】
図３には、本実施例における連通部遮断ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実行されるルーチンである。本ルーチンは、内燃機関１の始動時において、排気温度が低いために排気浄化触媒２０の活性化が遅延し、エミッションが悪化すると判断された場合には、連通管１５におけるノズル部１４ａ〜１４ｄの連通を遮断する働きをする。
【００３６】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、内燃機関１の冷却水温センサ２１より、冷却水の温度が取得される。次に、Ｓ１０２に進み、Ｓ１０１で取得された冷却水温が所定温度Ｔ０以上かどうかが判定される。ここで、冷却水温が所定温度Ｔ０以上と判定された場合には、内燃機関１が比較的高い温度環境において始動されており、冷間始動でないと判断されるので本ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ１０２において、冷却水温がＴ０未満であると判定された場合には、今回の始動が冷間始動であると判断されるので、Ｓ１０３に進む。ここで、所定温度Ｔ０は、冷却水温がそれ以上の温度であれば、連通管１５において、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｄを閉弁しなくても、排気浄化触媒２０の活性化が遅延する可能性は少なく、エミッションの悪化を生じないと判断される閾値としての温度
である。
【００３７】
次に、Ｓ１０３に進み、変数ＣＳに代入されている値が０かどうかが判定される。ここで、変数ＣＳは、冷間始動した内燃機関１の暖機が終了したかどうかを判定するための変数である。暖機が終了していない状態では０、暖機が終了した状態では１が代入される。Ｓ１０３において、ＣＳ＝１と判定された場合には、内燃機関１の暖機が終了したと判断できるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、ＣＳ＝０であると判定された場合には、内燃機関１は冷間始動し、未だ暖機が終了していないと判断できるので、Ｓ１０４に進む。尚、図３には示していないが、内燃機関１が始動した時点で、変数ＣＳには０が代入される。
【００３８】
Ｓ１０４においては、内燃機関１への吸入空気量を取得する。具体的には、エアフローメータ２３の出力信号をＥＣＵ３５に読み込むことにより取得される。そして、Ｓ１０５においては、積算吸入空気量を算出する。この積算吸入空気量は、内燃機関１の始動以降の吸入空気量の積算値であり、前回に本ルーチンが実行されたときの積算吸入空気量に今回Ｓ１０４において取得された吸入空気量を加算することによって得られる。
【００３９】
そして、Ｓ１０６に進み、積算吸入空気量がＧａ０以上かどうかが判定される。ここでＧａ０は、積算吸入空気量がこれ以上であれば、排気浄化触媒２０の温度が上昇し、充分活性化していると判断される積算吸入空気量である。ここで、積算吸入空気量がＧａ０未満であると判定された場合には、まだ排気浄化触媒２０が充分活性化していないので、内燃機関１から排出される排気が、連通管１５において冷却された後、排気浄化触媒２０に導入されると、排気浄化触媒２０の暖機が遅延し、エミッションが悪化すると判断される。従ってこの場合には、Ｓ１０９に進み、ＶＳＶ１２をＯＮさせることによって、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを閉弁し、連通管１５内におけるノズル部１４ａ〜１４ｄの連通を遮断する。
【００４０】
一方、Ｓ１０６において積算吸入空気量がＧａ０以上であると判定された場合には、すでに排気浄化触媒２０が充分活性化していると判断されるので、Ｓ１０７に進み、変数ＣＳに１を代入する。そして、１０８に進み、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせることにより、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを開弁し、連通管１５においてノズル部１４ａ〜１４ｄを連通させる。Ｓ１０８の処理が終了した後、本ルーチンを一旦終了する。
【００４１】
以上、説明したとおり、本実施例においては、積算吸入空気量を検出して内燃機関１が冷間始動した直後かどうかを判定することにより、排気浄化触媒２０が充分活性化しているかどうかを判断する。そして、内燃機関１が冷間始動をした直後である判定された場合には、連通管１５内におけるＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを閉弁し、ノズル部１４ａ〜１４ｄの連通を遮断する。そして、内燃機関１の各気筒２から排出された排気が冷却されることを抑制する。
【００４２】
従って、排気枝管８の各枝管に一端を接続されたノズル部１４ａ〜１４ｄと、それらの他端が接続される連通管１５を備えることにより、高負荷高回転数の運転状態における排気浄化触媒２０の過昇温を抑制できるように構成された内燃機関１において、冷間始動時におけるエミッションの悪化をも抑制することができる。
【００４３】
なお、本実施例における冷間始動検出手段は、上記の連通部遮断ルーチンにおけるＳ１０１〜Ｓ１０６までの処理を行うＥＣＵ３５を含んで構成される。また、本実施例における連通遮断手段は、連通部遮断ルーチンにおけるＳ１０９の処理を行うＥＣＵ３５及び、ＶＳＶ１２、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを含んで構成される。
【００４４】
図４には、本実施例において、連通管１５におけるＡＳＶの配置を変更した例について示す。この場合は、図４（ａ）に示すように、連通管１５におけるノズル部１４ｂとの接続部及び、連通管１５におけるノズル部１４ｃとの接続部に、ＡＳＶ２６ａ及び２６ｂが備えられている。図４（ｂ）は、図４（ａ）における、ＡＳＶ２６ａと、連通管１５におけるノズル部１４ｂとの接続部を拡大して示した図である。
【００４５】
ＡＳＶ２６ａの詳細は、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｄと同じであるので説明は省略する。この場合は、ＡＳＶ２６ａの弁体２６３が連通管１５内に突出した場合に、ノズル部１４ｂと、連通管１５の接続を遮断すると同時に、ＡＳＶ２６ａの両側の連通管１５同士をも遮断する。結果的に、ＡＳＶ２６ａの閉弁動作のみで、ノズル部１４ａ及び、ノズル部１４ｂの両方の内部の排気が、連通管１５内を流通して冷却されることを抑制できる。
【００４６】
同様に、ＡＳＶ２６ｂは、連通管１５におけるノズル部１４ｃとの接続部を遮断すると同時に、ＡＳＶ２６ｂの両側の連通管１５同士をも遮断する。その結果、ＡＳＶ２６ａ及び、ＡＳＶ２６ｂの２つのＡＳＶによって、４つのノズル部１４ａ〜１４ｄの連通が遮断され、それらの内部の排気が、連通管１５内を流通して冷却されることを抑制できる。こうすれば、ＡＳＶの数を減少させることができ、コストを低減することができる。
【００４７】
図５には、本実施例において、連通管１５におけるノズル部１４ａ〜１４ｄとの接続部の配置及び、ＡＳＶの配置を変更したさらに別の例について示す。この場合は、図５（ａ）に示すように、ノズル部１４ａ〜１４ｄは、図１に示したような直線状の形状をしているのではなく、連通管１５内で概略１箇所に集中して配置されて連通管１５と接続されている。また、図５（ａ）に示すように、連通管１５は、図５における上下方向に中心軸を有する円柱形をしている。
【００４８】
この場合には、１つのＡＳＶ３６の弁体３６３の昇降によって、連通管１５と、全てのノズル部１４ａ〜１４ｄとの接続部を遮断できる。すなわち、ノズル部１４ａ〜１４ｄ同士の連通を１つのＡＳＶの開閉動作により遮断できる。従って、ＡＳＶの数をさらに減少させることができ、コストをさらに低減することができる。また、ＡＳＶ毎の作動に時間差が生じることなども抑制できる。
【実施例２】
【００４９】
次に実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１のハード構成については、実施例１において説明したものと同じであるので説明は省略する。
【００５０】
本実施例においては、内燃機関１の所定運転状態において、各気筒２から排出された排気が、ノズル部１４ａ〜１４ｄ及び、連通管１５を介して互いに干渉する排気脈動干渉が発生し、その結果機関出力が低下してしまうと判断された場合に、連通管１５におけるノズル部１４ａ〜１４ｄの連通を遮断する実施例について説明する。
【００５１】
図６は、本実施例におけるＡＳＶ１６ａ〜１６ｃの開閉制御内容及び、その制御による、排気脈動干渉に起因する機関出力低下の抑制効果について示した図である。図６（ｂ）には、内燃機関１の運転状態と、排気脈動干渉との関係について示す。まず、図６（ｂ）中の、高負荷判定ラインより下の領域、すなわち低負荷領域については、内燃機関１の各気筒２から排出される排気の脈動の大きさ自体が大きくないので、各々の気筒から排出された排気が、ノズル部１４ａ〜１４ｄ、連通管１５を介して、他の気筒に影響を及ぼすことは殆ど発生しない。従って、この領域においては、どの機関回転数においても、排気脈動干渉は顕著には発生しない。この場合のトルクカーブの例を図６（ｂ）のＬ１で示す。
【００５２】
一方、図６（ｂ）における高負荷判定ラインより上の領域、すなわち高負荷領域におい
ては、内燃機関１の各気筒２から排出される排気の脈動が大きくなるので、所定の機関回転数領域において、各々の気筒から排出された排気が、ノズル部１４ａ〜１４ｄ、連通管１５を介して、他の気筒に影響を及ぼす。
【００５３】
例えば、１つの気筒２の排気行程において排出された排気が、ノズル部に導入され、連通管１５を流通し、さらに他のノズル部を介して他の気筒２の吸気行程中に当該気筒２の図示しない排気弁に達したとする。この場合、吸気行程における吸気弁及び排気弁のオーバーラップ期間に、排気弁から前記排気が気筒２内に導入されるおそれがある。そうすると、当該気筒２における新気割合が低下し、結果として内燃機関１の出力低下を招く場合がある。
【００５４】
すなわち、高負荷領域における特定の機関回転数範囲において、排気脈動干渉による出力低下が発生してしまうおそれがある。この場合のトルク曲線の例を図６（ｂ）中にＬ２として示す。本実施例においては、このような排気脈動干渉が発生する運転状態を予め調査しておき、該当する運転状態になった場合には、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃにより連通管１５におけるノズル部１４ａ〜１４ｄの連通を遮断し、排気脈動干渉を抑制する。図６（ｂ）には、本実施例によって排気脈動干渉を抑制した場合のトルク曲線の例をＬ３として示す。
【００５５】
図７には本実施例における連通部遮断ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたルーチンであり、内燃機関１の稼動中は、所定期間毎に継続して実行されるルーチンである。
【００５６】
本ルーチンが実行されると、まずＳ２０１において、機関負荷が取得される。ここでは、エンジン充填率を算出することによって機関負荷を取得している。このエンジン充填率は、具体的には、エアフローメータ２３の出力信号から単位時間当たりの吸入空気量を取得し、それを、クランクポジションセンサ２２の出力信号から取得された機関回転数で除することにより算出される。
【００５７】
次に、Ｓ２０２に進み、取得された機関負荷が所定値ＴＱ０以上かどうかが判定される。この所定値ＴＱ０は、内燃機関１の機関負荷がこれより低ければ、排気脈動干渉が顕著に発生しないと判断される閾値としての値である。ここで、機関負荷がＴＱ０より低いと判定された場合には、排気脈動干渉は発生しないと判断できるので、Ｓ２０７に進み、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせて、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを開弁し、または既に開弁している場合には、開弁を継続した上で本ルーチンを一旦終了する。
【００５８】
一方、Ｓ２０２において機関負荷がＴＱ０以上であると判定された場合には、機関回転数によっては、排気脈動干渉が発生するおそれがあると判断されるので、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３においては、機関回転数が取得される。具体的にはクランクポジションセンサ２２の出力信号をＥＣＵ３５に読み込むことによって取得される。
【００５９】
次にＳ２０４に進み、Ｓ２０３で取得された機関回転数がＮｅ１以上かどうかが判定される。このＮｅ１は、図６（ｂ）に示すように、排気脈動干渉が発生するおそれがある機関回転数範囲の下限回転数である。Ｓ２０４において、機関回転数がＮｅ１より低いと判定された場合には、排気脈動干渉が発生する可能性は低いと判断できるので、Ｓ２０７に進み、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせて、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを開弁し、または既に開弁している場合には、開弁を継続した上で本ルーチンを一旦終了する。一方、機関回転数がＮｅ１以上であると判定された場合には、Ｓ２０５に進む。
【００６０】
Ｓ２０５においては、Ｓ２０３で取得された機関回転数がＮｅ２以下かどうかが判定さ
れる。このＮｅ２は、図６（ｂ）に示すように、排気脈動干渉が発生するおそれがある機関回転数範囲の上限回転数である。Ｓ２０５において、機関回転数がＮｅ２より高いと判定された場合には、排気脈動干渉が発生する可能性は低いと判断できるので、Ｓ２０７に進み、ＶＳＶ１２をＯＦＦさせて、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを開弁し、または既に開弁している場合には、開弁を継続した上で本ルーチンを一旦終了する。一方、機関回転数がＮｅ２以下であると判定された場合には、Ｓ２０６に進む。
【００６１】
Ｓ２０６においては、ＶＳＶ１２をＯＮさせて、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを閉弁し、または既に閉弁している場合には、閉弁を継続した上で本ルーチンを一旦終了する
【００６２】
以上、説明したとおり本実施例においては、内燃機関１の運転状態が、排気脈動干渉が発生するおそれがある運転状態かどうかを判定し、内燃機関１の運転状態が当該運転状態であると判定された場合には、ＶＳＶ１２をＯＮさせて、ＡＳＶ１６ａ〜１６ｃを閉弁し、ノズル部１４ａ〜１４ｄの連通を遮断する。
【００６３】
これにより、内燃機関１が特定運転状態において、排気脈動干渉を引き起こすことにより、機関出力が低下することを抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施例における排気脈動干渉検出手段は、本実施例における連通部遮断ルーチンのＳ２０１〜Ｓ２０５の処理を実行するＥＣＵ３５、エアフローメータ２３及び、クランクポジションセンサ２２を含んで構成される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る内燃機関とその排気冷却システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるＡＳＶの概略構造を示した図である。
【図３】本発明の実施例１における連通部遮断ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１において、連通管におけるＡＳＶの配置を変更した例について示す図である。
【図５】本発明の実施例１において、連通管におけるノズル部との接続部の配置及び、ＡＳＶの配置を変更したさらに別の例について示す図である。
【図６】本発明の実施例２におけるＡＳＶの開閉制御内容及び、その制御による、排気脈動干渉に起因する機関出力低下の抑制効果について示した図である。
【図７】本発明の実施例２における連通部遮断ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
８・・・吸気枝管
９・・・吸気管
１０・・・吸気絞り弁
１１・・・リザーブタンク
１２・・・ＶＳＶ
１３・・・大気フィルタ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ・・・ノズル部
１５・・・連通管
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ・・・ＡＳＶ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ・・・通気管
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・排気浄化触媒
２１・・・冷却水温センサ
２２・・・クランクポジションセンサ
２３・・・エアフローメータ
２６ａ、２６ｂ・・・ＡＳＶ
３０・・・排気ポート
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・ＡＳＶ
１６０・・・チャンバー部
１６０ａ・・・基準圧室
１６０ｂ・・・通気圧室
１６１・・・仕切りゴム
１６２・・・スプリング
１６３、２６３、３６３・・・弁体
【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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【図７】
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