(57)【要約】【課題】排気ガスを再循環させる場合にもコンプレッサのサージングを適切に防止することができる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ、タービンに駆動されるコンプレッサとを含むターボチャージャと、吸気通路においてコンプレッサの下流に設けられ、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットルバルブと、排気通路においてタービンの上流から分岐するとともに、吸気通路においてスロットルバルブの下流で合流する排気再循環通路と、吸気通路においてコンプレッサの下流から分岐するとともに、コンプレッサの上流で合流し、コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられ、バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、吸気通路の排気再循環通路の合流点よりも下流の負圧が導かれる第１圧力室を有し、バイパスバルブにバイパス通路を開放させるダイヤフラムとを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記タービンに駆動されるコンプレッサとを含むターボチャージャと、
前記吸気通路において前記コンプレッサの下流に設けられ、前記内燃機関に供給する空気量を制御するスロットルバルブと、
前記排気通路において前記タービンの上流から分岐するとともに、前記吸気通路において前記スロットルバルブの下流で合流する排気再循環通路と、
前記吸気通路において前記コンプレッサの下流から分岐するとともに、前記コンプレッサの上流で合流し、前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、
前記吸気通路の前記排気再循環通路の合流点よりも下流の負圧が導かれる第１圧力室を有し、前記バイパスバルブに前記バイパス通路を開放させるダイヤフラムと
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、前記バイパス通路の前記スロットルバルブの上流の正圧が導かれる第２圧力室を有し、前記スロットルバルブの上流の圧力と前記排気再循環通路の合流点よりも下流の圧力との圧力差で前記バイパスバルブに前記バイパス通路を開放させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間に設けられたインタークーラを備え、
前記第２圧力室は、前記インタークーラの下流の正圧が導かれることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気通路において前記タービンの下流に再生可能な後処理装置を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記後処理装置は、再生可能な微粒子捕集フィルタを含むことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記スロットルバルブを開閉制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記排気再循環通路に設けられ、前記排気再循環通路を開閉制御するＥＧＲバルブを備え、
前記制御装置は、排気再循環の要否に応じて前記ＥＧＲバルブと前記スロットルバルブを開閉制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられタービンに駆動されるコンプレッサとを有する過給装置、コンプレッサとコンプレッサの下流に設けられたスロットル弁との圧力を低圧側に放出するバイパス通路、バイパス通路に設けられたバイパス弁、及びスロットル弁下流の圧力が実質的に直接伝達される第１圧力室とオリフィスを介して遅延伝達される第２圧力室とを移動するダイヤフラムを有しダイヤフラムがバイパス弁に連結された作動装置を備えた内燃機関が開示されている。
かかる内燃機関によれば、スロットル弁開度が大であって吸気通路のスロットル弁の上流圧力が高い状態から、スロットル弁を急激に閉操作した場合に、コンプレッサの下流圧力をバイパス弁を有するバイパス通路によってコンプレッサ上流に放出し、圧力の急激な増大によるコンプレッサのサージング及び異音の発生を有効に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５９−１７７７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減や燃費の向上を目的として排気ガスを再循環（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation））させる場合にもスロットル弁を閉操作することになるが、この場合にコンプレッサはサージングしない。したがって、スロットル弁のすぐ下流の圧力でダイヤフラムを作動させると、コンプレッサがサージングしないにも拘わらず、バイパス通路に設けられたバイパス弁を開動作させることになる。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、排気ガスを再循環させる場合にもコンプレッサのサージングを適切に防止することができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられたタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記タービンに駆動されるコンプレッサとを含むターボチャージャと、前記吸気通路において前記コンプレッサの下流に設けられ、前記内燃機関に供給する空気量を制御するスロットルバルブと、前記排気通路において前記タービンの上流から分岐するとともに、前記吸気通路において前記スロットルバルブの下流で合流する排気再循環通路と、前記吸気通路において前記コンプレッサの下流から分岐するとともに、前記コンプレッサの上流で合流し、前記コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、前記吸気通路の前記排気再循環通路の合流点よりも下流の負圧が導かれる第１圧力室を有し、前記バイパスバルブに前記バイパス通路を開放させるダイヤフラムとを備える。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、第１圧力室に吸気通路の排気再循環通路の合流点よりも下流の負圧が導かれ、排気再循環通路の合流点よりも下流の負圧で、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させるので、吸気通路の圧力が排気再循環通路の合流点の下流で負圧になると、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。これにより、コンプレッサの下流からコンプレッサの上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。したがって、排気ガスを再循環させる場合にもコンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【０００８】
（２）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関は、上記（１）の構成において、前記ダイヤフラムは、前記バイパス通路の前記スロットルバルブの上流の正圧が導かれる第２圧力室を有し、前記スロットルバルブの上流の圧力と前記排気再循環通路の合流点よりも下流の圧力との圧力差で前記バイパスバルブに前記バイパス通路を開放させる。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、第２圧力室にスロットルバルブの上流の正圧が導かれ、スロットルバルブの上流の圧力と排気再循環通路の合流点よりも下流の圧力との圧力差（差圧）で、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。したがって、吸気通路の圧力がスロットルバルブの上流と排気再循環通路の合流点よりも下流とで大きな差になると、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。これにより、負荷が大きい場合のように、排気再循環通路の合流点よりも下流の圧力が負圧にならない場合でも、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させることができる。この結果、コンプレッサの下流からコンプレッサの上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。したがって、コンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【００１０】
（３）本発明の幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記コンプレッサと前記スロットルバルブとの間に設けられたインタークーラを備え、前記第２圧力室は、前記インタークーラの下流の正圧が導かれる。
上記（３）の構成によれば、第２圧力室にインタークーラの下流の正圧が導かれ、インタークーラの下流の圧力と排気再循環通路の合流点よりも下流の圧力との差圧で、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させるので、インタークーラの下流の圧力と排気再循環通路の下流の圧力との差圧が大きくなると、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。一方、内燃機関の始動直後のように、インタークーラの下流の圧力が低い場合にはダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させることはない。これにより、コンプレッサのサージングが起こる場合にのみ、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させることができる。したがって、コンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【００１１】
（４）本発明の幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、前記排気通路において前記タービンの下流に再生可能な後処理装置を備える。
上記（４）の構成によれば、後処理装置の再生のためにスロットルバルブを絞って内燃機関に供給する空気量を制限すると、排気再循環通路の合流点の下流で負圧になり、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。これにより、コンプレッサの下流からコンプレッサの上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００１２】
（５）本発明の幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記後処理装置は、再生可能な微粒子捕集フィルタを含む。
上記（５）の構成によれば、微粒子捕集フィルタの再生のためにスロットルバルブを絞って内燃機関に供給する空気量を制限すると、排気再循環経路の合流点の下流で負圧になり、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。これにより、コンプレッサの下流からコンプレッサの上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００１３】
（６）本発明の幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一つの構成において、前記スロットルバルブを開閉制御する制御装置を備える。
上記（６）の構成によれば、制御装置がスロットルバルブを開閉制御し、スロットルバルブを絞って内燃機関に供給する空気量を制限すると、排気再循環経路の合流点の下流で負圧となり、ダイヤフラムがバイパスバルブにバイパス通路を開放させる。これにより、コンプレッサの下流からコンプレッサの上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００１４】
（７）本発明の幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、前記排気再循環通路に設けられ、前記排気再循環通路を開閉制御するＥＧＲバルブを備え、前記制御装置は、排気再循環の要否に応じて前記ＥＧＲバルブと前記スロットルバルブを開閉制御する。
上記（７）の構成によれば、制御装置が排気再循環の要否に応じてＥＧＲバルブとスロットルバルブを開閉制御する。例えば、排気再循環が要求される場合には、制御装置がＥＧＲバルブを開放するとともに、スロットルバルブの開度が小さくなるように制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、排気ガスを再循環させる場合にもコンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の機械構成を概略的に示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の機械構成を概略的に示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御手順を概略的に示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関の作動状態を概略的に示すタイムチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る内燃機関の作動状態を概略的に示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１８】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る内燃機関１（１Ａ，１Ｂ）の機械構成を概略的に示す概略図である。
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１（１Ａ，１Ｂ）は、コモンレール式のディーゼルエンジンであって、エンジン本体２、燃料供給系統３、吸気系統４、排気系統５、及び排気再循環系統６を備えている。
【００１９】
エンジン本体２は、シリンダブロック２１と、シリンダブロック２１の上に固定されたシリンダヘッド２２とにより構成される。シリンダブロック２１には、複数のシリンダ（気筒）２１１が一列に設けられ、その下方域に共通する一つのクランクシャフト２３が回転可能に支持されている。シリンダ２１１は、円筒形に形成され、その内部にはピストン２４が上下方向に往復動可能に収容されている。ピストン２４は、頭部が閉塞された円筒形に形成され、その胴部には径方向に貫通するピン穴２４１が設けられている。また、ピストン２４の胴部には、コネクティングロッド２５の一端（スモール・エンド）が収容され、ピン穴２４１を挿通するピストンピン２４２により、コネクティングロッド２５の一端がピストン２４に連結されている。そして、シリンダヘッド２２とピストン２４との間には燃焼室２６が形成される。
【００２０】
クランクシャフト２３は、コネクティングロッド２５とともにピストン２４の往復運動（下降運動）を回転運動に変換するものであり、クランクシャフト２３の回転中心を通る軸線に対して平行にクランクピン２３１を有している。そして、クランクピン２３１には、コネクティングロッド２５の他端（ラージ・エンド）が連結されている。これにより、ピストン２４の往復運動は、クランクシャフト２３の回転運動に変換される。
【００２１】
シリンダヘッド２２には、シリンダ２１１ごとに吸気ポート２１２と排気ポート２１３とが設けられている。
また、各吸気ポート２１２には、吸気ポート２１２を開閉する吸気弁２１４が取り付けられている。吸気ポート２１２は、吸入行程において開放され、吸気ポート２１２からシリンダ２１１内に空気の吸入が可能となり、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程において閉鎖される。また、各排気ポート２１３には、排気ポート２１３を開閉する排気弁２１５が取り付けられている。排気ポート２１３は、排気行程において開放され、排気ポート２１３から排気ガスの排出が可能となり、吸入行程、圧縮行程、及び膨張行程において閉鎖される。これにより、燃焼室２６は、圧縮行程と膨張行程において閉鎖される。
【００２２】
また、シリンダヘッド２２には、シリンダ２１１ごとにグロープラグ２７が設けられている。グロープラグ２７は、冷間時の始動を助ける補助熱源であって、燃料供給系統３から供給（噴射）された燃料が直接触れる位置に配置される。
【００２３】
燃料供給系統３は、所定のタイミングで所定量の燃料をシリンダ２１１内に噴射するものであり、本実施形態では、コモンレール式の燃料噴射装置（図示せず）を備えている。コモンレール式の燃料噴射装置は、シリンダ２１１ごとに設けられたインジェクタ３１と、各インジェクタ３１に共通するコモンレール（図示せず）と、コモンレールに高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプ（図示せず）とを備えて構成されている。燃料噴射装置（インジェクタ３１）は、一燃焼サイクル中で複数回の燃料噴射が可能で、本実施形態に係るインジェクタ３１は、一燃焼サイクル中で、パイロット噴射（Pilot）、プレ噴射（Pre）、主噴射（Main）、アフター噴射（After）、ポスト噴射（Post）に分けて燃料を噴射することができる。これにより、本実施形態に係るインジェクタ３１は、シリンダ２１１内に燃焼に寄与せず未燃燃料として排気系統５に排出するタイミングで燃料を噴射（ポスト噴射）することができる。
【００２４】
吸気系統４は、エンジン本体２に空気を供給するためのものであり、吸気通路（吸気管）４１と、バイパス通路４２とを備えている。吸気通路４１は、外部からエンジン本体２に空気を供給するためのものであり、上流から下流（外部からエンジン本体２）に向けて、エアクリーナ４３、ターボチャージャ４４、インタークーラ４５、スロットルバルブ４６、及びインテークマニホールド４７を備えている。
【００２５】
エアクリーナ４３は、大気中に含まれる粉塵等を分離し清浄な空気をエンジン本体２に供給するためのものであり、吸気通路４１の最上流に配置されている。
【００２６】
ターボチャージャ４４は、エンジン本体２に圧縮された空気を供給するためのものであり、吸気通路４１にはコンプレッサ（図示せず）が設けられ、タービン（図示せず）は、後述するように、排気通路５１に設けられている。そして、コンプレッサのコンプレッサホイール（図示せず）と、タービンのタービンホイール（図示せず）とが同軸に設けられ、コンプレッサはタービンホイールに駆動される。これにより、吸気通路４１の空気（吸気）はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体２に供給される（過給）。
【００２７】
インタークーラ４５は、吸気通路４１に導入され、ターボチャージャ４４で圧縮された空気を冷却するためのものであり、吸気通路４１に導入され、ターボチャージャ４４で圧縮された空気は、インタークーラ４５を通過する際に冷却される。
【００２８】
スロットルバルブ４６は、エンジン本体２に供給する空気（吸気）の流量を調整し、内燃機関１の出力を調整するためのものであり、インタークーラ４５とインテークマニホールド４７との間に設けられている。
【００２９】
インテークマニホールド４７は、各吸気ポート２１２に空気を分配する多気管であり、吸気通路４１の下流に設けられ、端部（分岐側端部）が各吸気ポート２１２に接続されている。これにより、吸気通路４１に供給された空気は、インテークマニホールド４７で均等に分配され、各吸気ポート２１２に均等に供給される。
【００３０】
バイパス通路４２は、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流の空気をターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に戻すためのものであり、吸気通路４１においてターボチャージャ４４の下流から分岐するとともに、ターボチャージャ４４の上流で合流する。これにより、バイパス通路４２は、ターボチャージャ４４をバイパスし、コンプレッサの下流の空気をコンプレッサの上流に戻すことができる。
【００３１】
バイパス通路４２には、バイパスバルブ４８が設けられている。バイパスバルブ４８は、バイパス通路４２を開閉するためのものであり、バイパスバルブ４８を引き込むことによりバイパス通路４２が開放され、コンプレッサの下流の空気がコンプレッサの上流に戻される。これにより、スロットルバルブ４６の下流域が負圧になっても、コンプレッサの流量を維持しつつ、コンプレッサがサージング（過給が不安定な状態）するのを防止することができる。
【００３２】
排気系統５は、エンジン本体２から排気ガスを排出するものであり、エンジン本体２から外部に排気ガスを排出するための排気通路（排気管）５１を備えている。排気通路５１は、上流から下流（エンジン本体２から外部）に向けて、エキゾーストマニホールド５２、タービン（ターボチャージャ４４）を備えている。
【００３３】
エキゾーストマニホールド５２は、各排気ポート２１３から排出された排気ガスが集合する多気管であり、排気通路５１の上流側に設けられ、端部（分岐側端部）が各排気ポート２１３に接続されている。これにより、各排気ポート２１３からエキゾーストマニホールド５２に排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド５２で集合する。
【００３４】
タービン（図示せず）は、上述したように、ターボチャージャ４４を構成するものであり、排気通路５１に設けられている。これにより、エンジン本体２から排出された排気ガスがタービンホイールを回転させ、コンプレッサを駆動するので、吸気通路４１の空気（吸気）はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体２に供給される（過給）。
【００３５】
排気再循環系統６は、エンジン本体２から排出された排気ガスの一部を吸気系統４に供給（再循環）するものであり、排気系統５と吸気系統４とに跨がって設けられている。排気再循環系統６は、エキゾーストマニホールド５２から分岐し吸気通路（吸気管）４１に合流する排気再循環通路６１（以下「ＥＧＲ通路６１」という）を備えている。これにより、排気系統５を流れる排気ガスの一部がＥＧＲ通路６１を通り吸気通路４１に導入される（排気再循環）。
【００３６】
ＥＧＲ通路６１にはＥＧＲバルブ６２が設けられている。
ＥＧＲバルブ６２は、排気再循環する排気ガスの流量を調整するためのものであり、その開度により任意の流量の排気ガスがＥＧＲ通路６１を通り吸気通路４１に供給される。
【００３７】
図１に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１Ａは、ダイヤフラム７１Ａを備えている。ダイヤフラム７１Ａは、吸気通路４１のＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の負圧でバイパスバルブ４８を開放するものである。ダイヤフラム７１Ａは、吸気通路４１のＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の負圧が導かれる第１圧力室７１１を有している。ダイヤフラム７１Ａの第１圧力室７１１には、第１の圧力配管７２が接続されている。第１の圧力配管７２は、一端がダイヤフラム７１Ａの第１圧力室７１１に接続され、他端が吸気通路４１のＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流に接続されている。これにより、ダイヤフラム７１Ａは、吸気通路４１のＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の負圧が第１圧力室７１１に導かれ、バイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させることができる。
【００３８】
上記構成によれば、ダイヤフラム７１Ａの第１圧力室７１１に吸気通路４１のＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の負圧が導かれ、ＥＧＲ通路４１の合流点Ｐよりも下流の負圧でバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。したがって、吸気通路４１の圧力がＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で負圧になると、ダイヤフラム７１Ａがバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。したがって、排気ガスを再循環させる場合にもコンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【００３９】
図２に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１Ｂのダイヤフラム７１Ｂは、さらに、吸気通路４１のスロットルバルブ４６の上流の正圧が導かれる第２圧力室７１２を有している。ダイヤフラム７１Ｂの第２圧力室７１２には第２の圧力配管７３が接続されている。第２の圧力配管７３は、一端がダイヤフラム７１Ｂの第２圧力室７１２に接続され、他端が吸気通路４１のスロットルバルブ４６の上流に接続されている。これにより、ダイヤフラム７１Ｂは、スロットルバルブ４６の上流とＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の圧力との圧力差（差圧）でバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させることができる。
【００４０】
上記構成によれば、第２圧力室７１２にスロットルバルブ４６の上流の正圧が導かれ、スロットルバルブ４６の上流の圧力とＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の圧力との圧力差（差圧）で、ダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。したがって、吸気通路４１の圧力がスロットルバルブ４６の上流とＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流とで大きな差になると、ダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、負荷の大きい場合のように、吸気通路４１の圧力がＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流で負圧にならない場合でも、ダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させることができる。この結果、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【００４１】
図２に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１Ｂのダイヤフラム７１Ｂの第２圧力室７１２は、インタークーラ４５の下流の正圧が導かれる。
上記構成によれば、第２圧力室７１２にインタークーラ４５の下流の正圧が導かれ、インタークーラ４５の下流の圧力とＥＧＲ通路６１の合流点Ｐよりも下流の圧力との差圧で、ダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させるので、吸気通路４１の圧力がインタークーラの下流とＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流とで大きな差になると、ダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させることができる。したがってコンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【００４２】
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１（１Ａ，１Ｂ）は、排気通路５１において、ターボチャージャ（タービン）の下流に再生可能な後処理装置５３を備えている。
【００４３】
上記構成によれば、後処理装置５３の再生のためにスロットルバルブ４６を絞ってエンジン本体２に供給する空気量を制限すると、吸気通路４１の圧力はＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で負圧になり、ダイヤフラム７１（７１Ａ，７１Ｂ）がバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００４４】
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１（１Ａ，１Ｂ）の後処理装置５３は、酸化触媒５４を含んで構成されている。
【００４５】
酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst）５４は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を酸化するためのものであり、ターボチャージャ４４のタービンの直下流に設けられている。酸化触媒５４は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された触媒収容部５５の上流側部分に収容されている。
【００４６】
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１（１Ａ，１Ｂ）の後処理装置５３は、再生可能な微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter）５６を含んで構成されている。
【００４７】
微粒子捕集フィルタ５６は、酸化触媒５４を通過した排気ガスに含まれる微粒子（ＰＭ）を捕集するためのものであり、酸化触媒５４の下流に設けられている。微粒子捕集フィルタ５６は、酸化触媒５４と同一直径の円柱状に形成され、上述した触媒収容部５５の下流側部分に収容されている。
【００４８】
上記構成によれば、微粒子捕集フィルタ５６の再生のためにスロットルバルブ４６を絞ってエンジン本体２に供給する空気量を制限すると、吸気通路４１の圧力はＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で負圧になり、ダイヤフラム７１（７１Ａ，７１Ｂ）がバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００４９】
ところで、上述した微粒子捕集フィルタ５６は、微粒子（有害物質）を捕集することにより、微粒子が堆積され、排気ガスの通過性能が徐々に劣化する。これにより、微粒子捕集フィルタ５６に堆積された微粒子が閾値（所定量）を超えると、微粒子捕集フィルタ５６は再生する必要が生じる。
微粒子捕集フィルタ５６の再生は、内燃機関１の運転中にポスト噴射することにより行われる。内燃機関１の運転中にポスト噴射されると、エンジン本体２（燃焼室２６）から排気通路５１に未燃燃料が排出され、酸化触媒５４で燃焼される。これにより、エンジン本体２（燃焼室２６）から排出された排気ガスは加熱され、微粒子捕集フィルタ５６に堆積した微粒子は燃焼され、微粒子捕集フィルタ５６は再生される。したがって、微粒子捕集フィルタ５６の再生が完了するまで、内燃機関１の運転を継続するとともにポスト噴射を継続することが求められる。
【００５０】
図３は、本発明の一実施形態に係る内燃機関１の制御構成を概略的に示すブロック図である。
図３に示すように、内燃機関１の各種制御は、制御装置（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））８により実現される。
制御装置８は、各種演算処理を実行するためのＣＰＵ（図示せず）、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたＲＯＭ（図示せず）、ＣＰＵの演算結果が一時記憶されるＲＡＭ（図示せず）、及び外部との間で信号を入出力するための入・出力ポート（図示せず）を備えて構成される。
【００５１】
制御装置８は、内燃機関１を統括的に制御するためのものであり、アクセルポジションセンサ１１等からの入力に基づいて、スロットルバルブ４６、ＥＧＲバルブ６２、インジェクタ３１等を統括的に制御する。
【００５２】
例えば、後処理装置５３（微粒子捕集フィルタ５６）を再生する場合には、制御装置８がインジェクタ３１にポスト噴射させるとともに、スロットルバルブ４６の開度を絞って内燃機関１（エンジン本体２）に供給する空気を制限する。このように、スロットルバルブ４６の開度を絞ってエンジン本体２に供給する空気を制限すると、吸気通路４１の圧力は、ＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で負圧となり、ダイヤフラム７１がバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００５３】
また、幾つかの実施形態では、制御装置８が排気再循環の要否に応じてＥＧＲバルブ６２とスロットルバルブ４６を開閉制御する。例えば、排気再循環が要求された場合には、ＥＧＲバルブ６２を開放するとともに、スロットルバルブ４６の開度が小さくなるように制御する（絞る）。これにより、ＥＧＲ通路６１から排気が供給されるので、吸気通路４１の圧力は、ＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で正圧となることが多い。この結果、排気再循環において、第１圧力室７１１が大きく負圧となることはなく、バイパス通路４２は閉鎖された状態を維持する。
【００５４】
一方、この状態から後処理装置５３（微粒子捕集フィルタ５６）を再生する場合には、ＥＧＲバルブ６２を閉鎖する。これにより、吸気通路４１の圧力は、ＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で負圧となる。これにより、ダイヤフラム７１がバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。この結果、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００５５】
他方、排気再循環が要求されない場合には、スロットルバルブ４６だけが開閉制御され、ＥＧＲバルブ６２が閉鎖された状態でスロットルバルブ４６の開度が小さくなるように制御すると、吸気通路４１の圧力は、ＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で負圧となる。これにより、ダイヤフラム７１がバイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。この結果、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。したがって、排気ガスを再循環させない場合にもコンプレッサのサージングを適切に防止することができる。
【００５６】
図４は、本発明の一実施形態に係る内燃機関１の制御手順を概略的に示すフローチャートである。
図４に示すように、微粒子捕集フィルタ５６を再生する場合には、まず、インジェクタ３１にポスト噴射(Post)を開始させる（ステップＳ１）。ポスト噴射(Post)された燃料は、燃焼室２６における燃焼に寄与せず、未燃燃料として排気通路５１に排出される。
つぎに、スロットルバルブ４６を絞り、吸気通路４１に流れる空気に対する燃料の割合を増加させる（ステップＳ２）。そして、排気通路５１に排出された燃料（未燃燃料）は、酸化触媒５４で燃焼され、燃焼室２６から排出された排気ガスを加熱する。これにより、微粒子捕集フィルタ５６に堆積した微粒子は燃焼され、微粒子捕集フィルタ５６は再生される。
【００５７】
一方、微粒子の堆積量が閾値を超える場合には、微粒子の堆積量が閾値以下となるまで、微粒子捕集フィルタ５６の再生を継続する（ステップＳ３）。
そして、微粒子捕集フィルタ５６を再生が終了すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、インジェクタ３１にポスト噴射(Post)を終了させ、微粒子捕集フィルタ５６を再生するための制御手順を終了する。
【００５８】
図５及び図６は、本発明の一実施形態に係る内燃機関１の作動状態を概略的に示すタイムチャートである。
図５及び図６に示すように、幾つかの実施形態に係る内燃機関１では、スロットルバルブ４６及びＥＧＲバルブ６２が制御装置８で制御され、通常状態ではＥＧＲバルブ６２が開放され、アクセルポジションセンサ１１（図３参照）で検出されたアクセル開度や各種センサ情報により推定されるＥＧＲ率等に基づいて制御装置８がスロットルバルブ４６の開度を制御する。
【００５９】
例えば、図５に示すように、内燃機関１を高速運転する場合にはスロットルバルブ４６が大きく開けられる。これにより、吸気通路４１を流れる空気の圧力はＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で大気圧よりも高く、バイパス通路４２は閉鎖された状態となる。
この状態から後処理装置５３（微粒子捕集フィルタ５６）を再生するために、制御装置８（再生制御部８３）が後処理装置５３（酸化触媒５４）の温度が上昇するように制御（昇温制御）すると、スロットルバルブ４６が絞られ、ＥＧＲバルブ６２が閉鎖される。これにより、吸気通路４１を流れる空気の圧力は、スロットルバルブ４６の上流で維持され、ＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で大気圧よりも低い負圧となる。
【００６０】
そして、図１に示した実施形態に係る内燃機関１Ａでは、圧力配管７２を介してダイヤフラム７１Ａがバイパスバルブ４８を引き込み、バイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００６１】
一方、図２に示した実施形態に係る内燃機関１Ｂでは、第１の圧力配管７２及び第２の圧力配管７３を介してダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８を引き込み操作し、バイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００６２】
また、例えば、図６に示すように、内燃機関１を低速運転する場合にはスロットルバルブ４６の開度が絞られる。これにより、吸気通路４１の圧力は、スロットルバルブ４６の下流で大気圧と略同一となり、バイパス通路４２は閉鎖された状態となる。
この状態から後処理装置５３（微粒子捕集フィルタ５６）を再生するために、制御装置８が後処理装置５３（酸化触媒５４）の温度が上昇するように制御（昇温制御）すると、スロットルバルブ４６がさらに絞られ、ＥＧＲバルブ６２が閉鎖される。これにより、吸気通路４１を流れる空気の圧力はスロットルバルブ４６の上流で維持され、吸気通路４１の圧力はＥＧＲ通路６１の合流点Ｐの下流で大気圧よりも低い負圧となる。
【００６３】
そして、図１に示した実施形態に係る内燃機関１Ａでは、圧力配管７２を介してダイヤフラム７１Ａがバイパスバルブ４８を引き込み操作し、バイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００６４】
一方、図２に示した実施形態に係る内燃機関１Ｂでは、第１の圧力配管７２及び第２の圧力配管７３を介してダイヤフラム７１Ｂがバイパスバルブ４８を引き込み、バイパスバルブ４８にバイパス通路４２を開放させる。これにより、ターボチャージャ４４（コンプレッサ）の下流からターボチャージャ４４（コンプレッサ）の上流に空気が戻されるので、コンプレッサの流量を維持しつつコンプレッサのサージングを回避することができる。
【００６５】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，１Ｂ    内燃機関
２    エンジン本体
２１    シリンダブロック
２１１    シリンダ
２１４    吸気弁
２１５    排気弁
２２    シリンダヘッド
２３    クランクシャフト
２３１    クランクピン
２４    ピストン
２５    コネクティングロッド
２６    燃焼室
３    燃料供給系統
３１    インジェクタ
４    吸気系統
４１    吸気通路
４２    バイパス通路
４４    ターボチャージャ
４５    インタークーラ
４６    スロットルバルブ
４７    インテークマニホールド
４８    バイパスバルブ
５    排気系統
５１    排気通路
５２    エキゾーストマニホールド
５３    後処理装置
５４    酸化触媒
５５    触媒収容部
５６    微粒子捕集フィルタ
６    再循環系統
６１    ＥＧＲ通路（再循環通路）
６２    ＥＧＲバルブ
７１，７１Ａ，７１Ｂ    ダイヤフラム
７２    圧力配管（第１の圧力配管）
７３    第２の圧力配管
８    制御装置
【図１】
2017115623.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017115623.tif 000007
【図６】
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