JP2000204971A

JP2000204971A - 内燃機関のノズルベ―ンの制御方法

Info

Publication number: JP2000204971A
Application number: JP11007769A
Authority: JP
Inventors: Akihide Okuyama; 晃英奥山; Masuo Kawamoto; 増夫川本; Naoya Okada; 直也岡田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】暖機効果を増すことができ、信頼性向上を図
ることができるとともに、スモーク及び燃費の低減を図
ることができる内燃機関のノズルベーンの制御方法を提
供する。【解決手段】ディーゼルエンジン１１の排気管１６に
設けた排気絞り弁１８には、開度可変のノズルベーン１
９，２０が設置されている。排気絞り弁１８は、そのノ
ズルベーン１９，２０同士間が互いに当接することによ
って全閉されるようになっている。そして、排気絞り弁
１８は、外部駆動部材２１のアクチュエータ２３の作動
により第１閉弁段階において第１閉弁スピードｖ１、第
２閉弁段階においてその第１閉弁スピードｖ１より遅い
第２閉弁スピードｖ２にて閉弁されるようにした。ま
た、その第２閉弁スピードｖ２を可変に制御した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に設けた開度可変の内燃機関のノズルベーンの制御方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関としてのディーゼルエン
ジンにおいて排気を絞ることが行われており、この排気
絞りは、冷却水損失を増大させ暖機時間の短縮を目的と
したものや排気ブレーキとして使用しエンジンブレーキ
の増大を目的としたものである。暖機効果を向上するた
めに、アイドル時のエンジン回転数を高めるとともに排
気絞り弁を閉じることにより排気温度を上昇させるよう
にしている。

【０００３】図６は、従来の排気絞り弁及び該排気絞り
弁を制御する制御方法を説明する説明図である。図６に
おいて、ディーゼルエンジンにおける排気系としての排
気管７０の途中には、排気絞り弁７１が装着されてい
る、この排気絞り弁７１は、２つのノズルベーン７２，
７３と、それらノズルベーン７２，７３を回動駆動する
駆動部材７４と、それらノズルベーン７２，７３と駆動
部材７４とを連結させる連結部材７５とを備えている。
前記駆動部材７４は、アクチュエータ７６と、該アクチ
ュエータ７６により往復直線運動に駆動されるロッド７
６ａとから構成されている。基端部がアクチュエータ７
６に連結したロッド７６ａの先端部には、連結部材７５
を構成する第１の連結レバー７７の一端が回動可能に連
結されている。その第１の連結レバー７７の中央部に
は、長孔７７ａが形成され、その長孔７７ａには排気絞
り弁７１の弁体７１ａに固定されている第１のピン７８
が嵌挿されている。そして、第１の連結レバー７７はそ
のピン７８を回動中心として回動可能に支持されるとと
もに、長孔７７ａの範囲内で長手方向に移動可能に支持
されている。また、その第１の連結レバー７７の他端
は、中間連結レバー７９の中央部に連結されている。そ
の中間連結レバー７９の両端部は、それぞれ第２及び第
３の連結レバー８０，８１の一端部に連結されている。
第２及び第３の連結レバー８０，８１の中央部には、長
孔８０ａ，８１ａが形成され、その長孔８０ａ，８１ａ
にはそれぞれ排気絞り弁７１の弁体７１ａに固定されて
いる第２及び第３のピン８２，８３が嵌挿されている。
そして、両第２及び第３の連結レバー８０，８１はそれ
ぞれ第２及び第３のピン８２，８３を回動中心として回
動可能に支持されるとともに、長孔８０ａ，８１ａの範
囲内で長手方向に移動可能に支持されている。第２及び
第３の連結レバー８０，８１の他端は、第２及び第３の
連結レバー８０，８１の長手方向と所定角度をなして前
記２つのノズルベーン７２，７３をそれぞれ連結してい
る。

【０００４】そして、図６（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、前記ロッド７６ａが、例えば左方向へ移動すると、
該ロッド７６ａに連結された前記第１の連結レバー７７
の一端は、ロッド７６ａとともに左方向へ移動される。
このとき、第１の連結レバー７７は、前記第１のピン７
８を中心として反時計回り方向に回動される。そして、
第１の連結レバー７７の他端に連結された中間連結レバ
ー７９は、第１の連結レバー７７の他端とともに回動さ
れることにより第２及び第３の連結レバー８０，８１
は、中間連結レバー７９とともにそれぞれ第２及び第３
のピン８２，８３を中心として時計回り方向に回動され
る。そして、第２及び第３の連結レバー８０，８１の他
端に固定されたノズルベーン７２，７３は、図６（ｂ）
に示すような当接状態（排気絞り弁７１の全閉状態）と
なるように第２及び第３の連結レバー８０，８１の他端
とともに回動される。

【０００５】そして、図６（ｂ）に示すノズルベーン７
２，７３の全閉状態（つまり排気絞り弁７１の全閉状
態）から、ロッド７６ａが、図６（ａ）に示す右方向へ
移動すると、ノズルベーン７２，７３を全開状態（つま
り排気絞り弁７１の全開状態）へ戻すことができる。

【０００６】つまり、ロッド７６ａの左右方向の運動に
よって、ノズルベーン７２，７３の全開状態（排気絞り
弁７１の全開状態）とノズルベーン７２，７３の全閉状
態（排気絞り弁７１の全閉状態）を切り換えることがで
きる。

【０００７】また、図６（ａ）に示す排気絞り弁７１は
常開タイプの排気絞り弁である。排気絞り弁７１の弁体
７１ａには、前記ロッド７６ａの先端の延長線上におい
てロッド７６ａの直線運動範囲を規制するストッパ部材
８４が設けられている。排気絞り弁７１の絞り効果を高
めるため、排気絞り弁７１の全閉状態において、ノズル
ベーン７２，７３同士を密着させるように前記ストッパ
部材８４とロッド７６ａとの当接位置を設定するように
なっている。前記アクチュエータ７６の動作、つまり排
気絞り弁７１の開閉は、コントローラ８５により制御さ
れるようになっている。

【０００８】具体的に説明すれば、従来の排気絞り弁７
１の制御においては、エンジンに取り付けた吸気温セン
サ、冷却水温センサ、エンジン回転数センサ及びエンジ
ン負荷センサ（図示せず）などから検出された各検出信
号はコントローラ８５に入力される。コントローラ８５
はそれらの検出信号に基づいてアクチュエータ７６に動
作指令を出力し、排気絞り弁７１の開閉を制御する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
エンジンの運転中でのある運転条件（所定検出信号に基
づいて）において、暖機時間の短縮つまり暖機効果の向
上を図るために、ノズルベーン７２，７３が図６（ａ）
に示す常開（初期）状態位置（以下はＡ位置という）か
ら図６（ｂ）に示す全閉状態位置（以下はＢ位置とい
う）へと一気に切り換えられるように排気絞り弁７１を
迅速に全閉させている。そのとき、アクチュエータ７６
がロッド７６ａを急激に作動させて同ロッド７６ａを前
記ストッパ部材８４に当接させると、連動するノズルベ
ーン７２，７３同士が衝突し、その衝突によってノズル
ベーン７２，７３が変形したり、破損したりするおそれ
があった。このノズルベーン７２，７３の変形及び破損
は排気絞り弁７１の機能低下を招き、エンジンの信頼性
向上を図る上の問題点となった。

【００１０】また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、
時刻ｔｂにおいて、排気絞り弁７１を迅速に全閉させる
ことによって、排圧Ｐｇが著しく上昇する。従って、排
圧Ｐｇと過給圧Ｐｂとの差（＝Ｐｇ−Ｐｂ）が増大し、
その増大に対し、しかも内部ＥＧＲの急増を伴い、安定
した燃料コントロール及び燃焼が行われなくなる。その
結果、過度的に空燃比がリッチとなり、スス・スモーク
発生が起きる。これは、エンジンのスモーク及び燃費の
低減を図る上の問題となった。

【００１１】逆に、あらゆる運転条件において、排気絞
り弁７１を緩慢に全閉させることによって、ノズルベー
ン７２，７３つまり排気絞り弁７１のダメージ発生及び
スス・スモーク発生を回避することができるが、排圧が
抑えられるためエンジンの完全（又は十分）な暖機効果
が達成できないおそれがあった。

【００１２】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その第１の目的は、ノズルベーンの変形
及び破損を防止することによって内燃機関の信頼性向上
を図ることができるとともに、スモーク及び燃費の低減
を図ることができる内燃機関のノズルベーンの制御方法
を提供することにある。その第２の目的は、第１の目的
を達成するとともに、内燃機関の暖機効果を増すことが
できる内燃機関のノズルベーンの制御方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設
けた開度可変のノズルベーンを全閉することによって内
燃機関の排気絞り効果を向上させる内燃機関のノズルベ
ーンの制御方法について、前記ノズルベーンは、少なく
とも第１閉弁スピードを有する第１閉弁段階と、該第１
閉弁スピードより遅い第２閉弁スピードを有する第２閉
弁段階の２段階を経て全閉されるようにしたことを要旨
とする。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の内燃機関のノズルベーンの制御方法において、前記第
２閉弁スピードを内燃機関の状態に応じて可変に制御し
たことを要旨とする。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の内燃機関のノズルベーンの制御方法において、
前記ノズルベーンは、内燃機関の排気系に設けた排気絞
り弁のノズルベーンであることを要旨とする。

【００１６】（作用）従って、請求項１に記載の発明に
よれば、ノズルベーンは、少なくとも第１閉弁スピード
を有する第１閉弁段階と、該第１閉弁スピードより遅い
第２閉弁スピードを有する第２閉弁段階の２段階を経て
全閉されるようにした。従って、ノズルベーンは、第１
閉弁段階において第１閉弁スピードにて高速に閉弁され
ることによって内燃機関の排圧が迅速に上昇される。ま
た、ノズルベーンは、第２閉弁段階において第２閉弁ス
ピードにて緩やかに閉弁されることによってノズルベー
ン同士間の衝突が回避されることから、その衝突による
ノズルベーンの変形及び破損が防止される。さらに、ノ
ズルベーンは、第２閉弁段階において第２閉弁スピード
にて緩やかに閉弁されることによって内燃機関の排圧の
急激な上昇が抑えられ、その排圧の急激な上昇に伴う燃
料コントロール及び燃焼の不安定が解消される。

【００１７】その結果、内燃機関の暖機効果を確保する
ことができ、内燃機関の信頼性向上を図ることができる
とともに、内燃機関のスモーク及び燃費の低減を図るこ
とができる。

【００１８】請求項２に記載の発明によれば、第２閉弁
スピードを内燃機関の状態に応じて可変に制御した。従
って、請求項１に記載の発明の作用に加えて、例えば内
燃機関の暖機効果が不十分である場合、緩やかに閉弁さ
れる第２閉弁段階の第２閉弁スピードをその時の暖機状
態に対応して増減させて内燃機関の暖機効果を増すこと
ができる。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２に記載の発明の作用に加えて、内燃機関の絞り効
果を向上することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図３に従って説明する。内燃機関としての
ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１１のシ
リンダ１２にピストン１３が配置され、シリンダ１２と
吸気管１４とが吸気弁１５を介して連通するとともにシ
リンダ１２と排気系としての排気管１６とが排気弁１７
を介して連通するようになっている。

【００２１】排気管１６の途中には、排気絞り手段とし
ての常開タイプの排気絞り弁１８が装着されている。こ
の排気絞り弁１８は、２つのノズルベーン１９，２０
と、それらノズルベーン１９，２０を回動駆動する外部
駆動部材２１と、それらノズルベーン１９，２０と該外
部駆動部材２１とを連結させる連結部材２２とを備えて
いる。

【００２２】前記外部駆動部材２１は、アクチュエータ
２３と、そのアクチュエータ２３により往復直線運動に
駆動されるロッド２４とから構成されている。基端部が
アクチュエータ２３に連結したロッド２４の先端部に
は、連結部材２２を構成する第１の連結レバー２５の一
端が回動可能に連結されている。

【００２３】第１の連結レバー２５は、図２に示すよう
に、その中央部に長孔２６が形成されている。その長孔
２６内には排気絞り弁１８の弁体２７に固定されている
第１のピン２８が嵌挿されている。そして、第１の連結
レバー２５は、その第１のピン２８を回動中心として回
動可能に同ピン２８により支持されるとともに、長孔２
６の範囲内で長手方向に移動可能に支持されている。

【００２４】また、その第１の連結レバー２５の他端
は、連結部材２２を構成する中間連結レバー２９の中央
部に回動可能に連結されている。その中間連結レバー２
９の両端部は、連結部材２２を構成する第２及び第３の
連結レバー３０，３１の一端部とそれぞれ回動可能に連
結されている。

【００２５】第２及び第３の連結レバー３０，３１は、
その中央部に長孔３２，３３がそれぞれ形成されてい
る。その長孔３２，３３内には排気絞り弁１８の弁体２
７に固定されている第２及び第３のピン３４，３５がそ
れぞれ嵌挿されている。そして、第２の連結レバー３０
はその第２のピン３４を回動中心として回動可能に同第
２のピン３４により支持されるとともに、長孔３２の範
囲内で長手方向に移動可能に支持されている。また、第
３の連結レバー３１はその第３のピン３５を回動中心と
して回動可能に同第３のピン３５により支持されるとと
もに、長孔３３の範囲内で長手方向に移動可能に支持さ
れている。

【００２６】第２及び第３の連結レバー３０，３１の他
端には、第２及び第３の連結レバー３０，３１の長手方
向と所定角度をなしてノズルベーン１９，２０はそれぞ
れ固定されている。

【００２７】排気絞り弁１８の弁体２７には、前記ロッ
ド２４の先端の延長線上においてロッド２４の直線運動
範囲を規制するストッパ部材３６が設けられている。前
記アクチュエータ２３は、その容器３７の内部がピスト
ン３８により圧力基準室（大気圧室）３９と圧力調整室
４０とに区画されている。そのピストン３８には前記ロ
ッド２４の基端部を固着している。また、容器３７内の
圧力調整室４０には弾性部材としてのスプリング４１が
配置され、ピストン３８は、そのスプリング４１により
図２において右方向へ移動するように付勢されている。

【００２８】圧力調整室４０の入口ポート４２は、バキ
ュームレギュレーテイングバルブ（以下、ＶＲＶとい
う）４３に接続されている。ＶＲＶ４３は、大気圧Ｐ０
を導入する大気ポート４４を設けているとともに、負圧
Ｐ１を導入するバキュームポンプ４５に接続されてい
る。また、ＶＲＶ４３は、コントローラ４６に接続され
ている。

【００２９】コントローラ４６は、エンジン１１内の各
所定位置に取り付けた図示しない吸気温センサ、冷却水
温センサ、エンジン回転数センサ及びエンジン負荷セン
サなどから検出された各検出信号に基づいてＶＲＶ４３
に切り換え動作指令を出力する。

【００３０】そして、コントローラ４６は、ＶＲＶ４３
を圧力調整室４０に対してバキュームポンプ４５又は大
気ポート４４若しくは同時にバキュームポンプ４５及び
大気ポート４４の３通りの連通切り換え制御によって、
圧力調整室４０内の圧力Ｐを、Ｐ０，Ｐ１及びＰ２の３
通りに切り換え制御している。

【００３１】つまり、ＶＲＶ４３により圧力調整室４０
と大気ポート４４が連通されると、圧力調整室４０内の
圧力Ｐは大気圧Ｐ０となり、ＶＲＶ４３により圧力調整
室４０とバキュームポンプ４５が連通されると、圧力調
整室４０内の圧力Ｐはバキュームポンプ４５と同じの負
圧Ｐ１となる。また、ＶＲＶ４３により圧力調整室４０
とバキュームポンプ４５及び大気ポート４４が同時に連
通されると、圧力調整室４０内の圧力Ｐはバキュームポ
ンプ４５の負圧Ｐ１と大気圧Ｐ０との間の負圧Ｐ２とな
る。

【００３２】本実施形態では、圧力調整室４０内の圧力
Ｐが大気圧Ｐ０となると、圧力調整室４０内の圧力Ｐ０
と圧力基準室３９内の圧力Ｐ０との圧力差Ｐｓ０がゼロ
となり、ピストン３８がスプリング４１の付勢力により
押されて排気絞り弁１８を開ける方向（図２において右
方向）へ移動されるようになっている。また、圧力調整
室４０内の圧力Ｐが負圧Ｐ１となると、圧力調整室４０
内の圧力Ｐ１と圧力基準室３９内の圧力Ｐ０との圧力差
Ｐｓ１がスプリング４１の弾力より大きくなり、ピスト
ン３８がスプリング４１の付勢力に抗して排気絞り弁１
８を閉める方向（図２において左方向）へ移動されるよ
うになっている。また、圧力調整室４０内の圧力Ｐが負
圧Ｐ１と大気圧Ｐ０との間の負圧Ｐ２となると、圧力調
整室４０内の圧力Ｐ２と圧力基準室３９内の圧力Ｐ０と
の圧力差Ｐｓ２がスプリング４１の弾力より大きくな
り、ピストン３８がスプリング４１の付勢力に抗して排
気絞り弁１８を閉める方向（図２において左方向）へ移
動されるようになっている。このとき、圧力差Ｐｓ２よ
り圧力差Ｐｓ１が大きいため、圧力差Ｐｓ１にて移動さ
れるピストン３８の移動速度は、圧力差Ｐｓ２にて移動
されるピストン３８の移動速度より大きくなっている。

【００３３】また、本実施形態では、コントローラ４６
は、図３に示すタイムチャートに従ってＶＲＶ４３を制
御するようになっている。詳述すると、コントローラ４
６は、各センサの検出信号（つまりエンジン１１の運転
状況）に基づき暖機作動すべき即ち排気絞り弁１８を閉
めるべきと判断する時刻ｔａにおいて、圧力調整室４０
内の圧力Ｐを負圧Ｐ１にすべくＶＲＶ４３を制御する。
時刻ｔａから所定時間ｔを経過した時刻ｔｋにおいて、
コントローラ４６は、圧力調整室４０内の圧力Ｐを負圧
Ｐ２にすべくＶＲＶ４３を制御する。そして、コントロ
ーラ４６は、各センサの検出信号に基づき排気絞り弁１
８を開けるべきと判断すると、圧力調整室４０内の圧力
Ｐを大気圧Ｐ０にすべくＶＲＶ４３を制御する。なお、
前記所定時間ｔ（又は時刻ｔｋ）は、コントローラ４６
は、各センサの検出信号（つまりエンジン１１のそのと
きの運転状況、例えば排圧など）に基づき予め計算し設
定されるものである。本実施形態では、その所定時間ｔ
（又は時刻ｔｋ）を、排気絞り弁１８を全閉する直前、
例えば排気絞り弁１８が９割程度閉められるまでの時間
（又は時刻ｔｋ）としている。そして、その所定時間ｔ
（又は時刻ｔｋ）に対する制御は、コントローラ４６内
に設けられたタイマにて計時されるようになっている。

【００３４】さらに、コントローラ４６は、ＶＲＶ４３
に対し圧力調整室４０内の圧力Ｐを負圧Ｐ２に制御する
ときにおいて、圧力調整室４０をバキュームポンプ４５
又は大気ポート４４と連通するＶＲＶ４３の開度を制御
することによって、圧力調整室４０内の圧力Ｐ２を可変
に制御できるようになっている。つまり、その時のエン
ジン１１の暖機状態（水温など）に基づいて、コントロ
ーラ４６は負圧Ｐ２の値を変更するようにしている。例
えば、その時のエンジン１１の暖機状態が良くない場合
において、コントローラ４６は負圧Ｐ２の値を大きく
し、その時のエンジン１１の暖機状態が良い場合におい
て、コントローラ４６は負圧Ｐ２の値を小さくするよう
にしている。

【００３５】次に、本実施形態の排気絞り弁１８の開閉
を制御する動作及び方法について説明する。エンジン１
１の運転中、図３（ａ）に示すように、コントローラ４
６は、各センサの検出信号（つまりエンジン１１の運転
状況）に基づき暖機作動すべき即ち排気絞り弁１８を閉
めるべきと判断する時刻ｔａにおいて、ＶＲＶ４３に対
し圧力調整室４０をバキュームポンプ４５と連通させる
指令を出力する。つまり第１閉弁段階に入る。このと
き、圧力調整室４０がバキュームポンプ４５と連通され
ることによって、圧力調整室４０内の圧力Ｐはバキュー
ムポンプ４５の負圧Ｐ１となる。

【００３６】そして、図２（ｃ）に示すように、スプリ
ング４１の付勢力に抗してピストン３８はロッド２４の
先端部が前記ストッパ部材３６の方向に高速に移動す
る。このとき、ロッド２４の先端部に連結された前記第
１の連結レバー２５の一端は、ロッド２４に対して回転
しながらロッド２４とともに左方向へ移動される。そし
て、第１の連結レバー２５は、前記第１のピン２８を中
心として反時計回り方向に回動される。その回動によっ
て第１の連結レバー２５の他端に連結された中間連結レ
バー２９は、第１の連結レバー２５の他端とともに回動
される。中間連結レバー２９の回動とともに、第２及び
第３の連結レバー３０，３１の一端が回動される。第２
及び第３の連結レバー３０，３１は、それぞれ第２及び
第３のピン３４，３５を中心として時計回り方向に回動
され、第２及び第３の連結レバー３０，３１の他端に固
定されたノズルベーン１９，２０は、互いに密着する方
向に第２及び第３の連結レバー３０，３１の他端ととも
に回動される。つまり排気絞り弁１８は、負圧Ｐ１に対
応する第１閉弁スピードｖ１にて閉されていく。

【００３７】次に、コントローラ４６は、第１閉弁段階
に入る時刻ｔａから所定時間ｔが経過した時刻ｔｋ（＝
ｔａ＋ｔ）において、ＶＲＶ４３に対し圧力調整室４０
をバキュームポンプ４５と連通するとともに、大気ポー
ト４４と連通させる指令を出力する。つまり第２閉弁段
階に入る。このとき、圧力調整室４０内の圧力Ｐは、負
圧Ｐ１から負圧Ｐ２に切り換えられる。そして、排気絞
り弁１８は、負圧Ｐ２に対応する第２閉弁スピードｖ２
（＜ｖ１）にて時刻ｔｃにおいて全閉される（ロード２
４の先端部はストッパ部材３６に当接する）。

【００３８】また、コントローラ４６は、各センサの検
出信号に基づき排気絞り弁１８を開けるべきと判断（暖
機条件解除と判断）すると、ＶＲＶ４３に対し圧力調整
室４０を、バキュームポンプ４５との連通を遮断すると
ともに大気ポート４４と連通させる指令を出力する。こ
のとき、圧力調整室４０が大気ポート４４と連通される
ことによって、圧力調整室４０内の圧力Ｐは圧力基準室
３９と同じの大気圧Ｐ０となりスプリング４１の付勢力
によりピストン３８が押されて排気絞り弁１８は開けら
れる。

【００３９】次に、本実施形態の排気絞り弁１８の開閉
制御方法の特徴を以下に記載する。（１）本実施形態では、排気絞り弁１８の開閉を駆動す
るアクチュエータ２３は、ＶＲＶ４３を介してバキュー
ムポンプ４５及び大気ポート４４に接続されている。Ｖ
ＲＶ４３は、コントローラ４６に接続され、コントロー
ラ４６により制御されている。そして、排気絞り弁１８
の閉弁は、ＶＲＶ４３の切り換えによって第１閉弁スピ
ードｖ１と、該第１閉弁スピードｖ１より遅い第２閉弁
スピードｖ２との２段階閉弁スピードにて閉弁される。

【００４０】従って、図３（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、排気絞り弁１８は、第１閉弁段階において第１閉弁
スピードｖ１にて所定時間ｔの間高速に閉弁されること
によってエンジン１１の排圧Ｐｇが迅速に上昇される。
また、排気絞り弁１８は、第２閉弁段階において第２閉
弁スピードｖ２にて緩やかに全閉されることによってノ
ズルベーン１９，２０同士間の衝突が回避されることか
ら、その衝突によるノズルベーン１９，２０の変形及び
破損が防止される。

【００４１】その結果、排気絞り弁１８の絞り効果つま
りエンジン１１の暖機効果を確保することができるとと
もに、エンジン１１の信頼性向上を図ることができる。（２）本実施形態では、排気絞り弁１８は、アクチュエ
ータ２３により第１閉弁スピードｖ１と、該第１閉弁ス
ピードｖ１より遅い第２閉弁スピードｖ２との２段階閉
弁スピードにて閉弁されている。従って、図３（ｂ）及
び（ｃ）に実線で示すように、第２閉弁段階においてエ
ンジン１１の排圧Ｐｇつまり排圧と過給圧との差（＝Ｐ
ｇ−Ｐｂ）の急激な上昇が抑えられ、排圧Ｐｇつまり排
圧と過給圧との差（＝Ｐｇ−Ｐｂ）の急激な上昇に伴う
燃料コントロール及び燃焼の不安定が解消される。その
結果、エンジン１１のスモーク及び燃費の低減を図るこ
とができる。

【００４２】（３）本実施形態では、第２閉弁段階の負
圧Ｐ２を可変に制御し、つまり、第２閉弁スピードｖ２
を可変に制御することができるようにしている。従っ
て、排気絞り弁１８が第１閉弁スピードｖ１にて高速に
閉弁される第１閉弁段階でエンジン１１の暖機効果が不
十分である場合、第２閉弁段階においてコントローラ４
６の制御によって第２閉弁段階の負圧Ｐ２つまり第２閉
弁スピードｖ２を適度に増大させることができる。その
結果、エンジン１１の暖機効果を増すことができる。

【００４３】なお、上記実施形態は、例えば以下のよう
に変更することもできる。 ○上記実施形態では、図４に示すように実施してもよ
い。詳述すると、圧力調整室４０の入口ポート４２に
は、バキュームポンプ４５に加えて、別体のバキューム
ポンプ５０を、バキュームスイッチングバルブ（以下、
ＶＳＶという）５１を介して接続させる。しかも、ＶＳ
Ｖ５１も前記コントローラ４６からの信号に基づき、バ
キュームポンプ５０の負圧と大気ポート５２からの大気
圧とを用いて圧力を調整し、圧力調整室４０に導入す
る。このとき、バキュームポンプ４５の負圧Ｐ０１とバ
キュームポンプ５０の負圧Ｐ０２（≠Ｐ０１）の和（Ｐ
０１＋Ｐ０２）を第１閉弁段階の負圧Ｐ１とし、バキュ
ームポンプ４５の負圧Ｐ０１又はバキュームポンプ５０
の負圧Ｐ０２を第２閉弁段階の負圧Ｐ２とすれば、排気
絞り弁１８は、上記と同様に２段階閉弁スピードにて閉
弁される。この場合、上記実施形態に記載された特徴の
（１）〜（３）と同様な効果を得ることができる。な
お、バキュームポンプ４５の負圧Ｐ０１とバキュームポ
ンプ５０の負圧Ｐ０２を同じにして、つまりＰ０１＝Ｐ
０２となるように実施してもよい。この場合、上記実施
形態記載された特徴の（１）及び（２）と同様な効果を
得ることができる。

【００４４】○上記実施形態では、図５に示すように実
施してもよい。詳述すると、圧力調整室４０と圧力基準
室３９を逆にし、圧力調整室４０の入口ポート４２は、
三方電磁弁６０に接続され、三方電磁弁６０は、正圧源
としてのポンプ６１に接続されている。また、三方電磁
弁６０は、コントローラ４６に接続され、該コントロー
ラ４６からの信号に基づき圧力調整室４０をポンプ６１
又は大気ポート６２若しくはポンプ６１及び大気ポート
６２に連通させることによって圧力調整室４０内の圧力
Ｐを制御する。つまり、圧力調整室４０内の圧力Ｐは、
大気ポート６２の大気圧Ｐ０，ポンプ６１の圧力Ｐ３及
びポンプ６１の圧力Ｐ３と大気ポート６２の大気圧Ｐ０
との間の圧力Ｐ４の３通りに切り換えられる。この場
合、上記実施形態に記載された特徴の（１）〜（３）と
同様な効果を得ることができる。

【００４５】○上記実施形態では、ノズルベーン１９，
２０は、第１閉弁スピードｖ１を有する第１閉弁段階
と、該第１閉弁スピードｖ１より遅い第２閉弁スピード
ｖ２を有する第２閉弁段階の２段階を経て全閉されるよ
うにした。ノズルベーン１９，２０を全閉する段階は、
第１閉弁段階と第２閉弁段階の２段階に限定されず、例
えば、３段階又は４段階にしてもよい。この場合、上記
実施形態に記載された特徴の（１）〜（３）と同様な効
果を得ることができる。

【００４６】○上記実施形態では、所定時間ｔ（又は時
刻ｔｋ）を、排気絞り弁１８を全閉する直前、例えば排
気絞り弁１８が９割程度閉められるまでの時間（又は時
刻ｔｋ）としていた。所定時間ｔ（又は時刻ｔｋ）を、
排気絞り弁１８を全閉する直前、例えば排気絞り弁１８
が８割又は７割程度閉められるまでの時間（又は時刻ｔ
ｋ）としてもよい。この場合、上記実施形態に記載され
た特徴の（１）〜（３）と同様な効果を得ることができ
る。

【００４７】○上記実施形態では、圧力調整室４０内の
圧力Ｐは、所定時間ｔをもって負圧Ｐ１から負圧Ｐ２に
切り換えられるようにした。圧力調整室４０内の圧力Ｐ
は、例えば位置センサ等により検知されたピストン３８
（又はロッド２４）のストロック（又は所定位置）をも
って負圧Ｐ１から負圧Ｐ２に切り換えられるようにして
もよい。この場合、上記実施形態に記載された特徴の
（１）〜（３）と同様な効果を得ることができる。

【００４８】○上記実施形態では、エンジン１１の暖機
効果を向上する目的に達成させるために実施したが、エ
ンジン１１のエンジンブレーキ効果を向上する目的に達
成させるために実施してもよい。この場合、上記実施形
態に記載された特徴の（１）〜（３）と同様な効果を得
ることができる。

【００４９】○上記実施形態では、圧力調整室４０内に
配置された弾性部材は、スプリング４１に限定されず、
スプリング以外例えば板ばね、弾性ゴムなどのような弾
性部材にて実施してもよい。この場合、上記実施形態に
記載された特徴の（１）〜（３）と同様な効果を得るこ
とができる。

【００５０】○上記実施形態では、排気絞り弁１８を駆
動する外部駆動部材２１は、電動モータや油圧モータ等
を用いてもよい。この場合、上記実施形態に記載された
特徴の（１）〜（３）と同様な効果を得ることができ
る。

【００５１】○上記実施形態では、本発明をディーゼル
エンジン１１の排気絞り弁１８に具体化して実施した
が、排気絞り弁１８に限定されず、本発明をターボチャ
ージャ内のノズルベーンに具体化して実施してもよい。
この場合、少なくとも上記実施形態に記載された特徴
（１）と同様な効果を得ることができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関の暖機効果を確保することができ、内燃機関の信頼性
向上を図ることができるとともに、内燃機関のスモーク
及び燃費の低減を図ることができる。

【００５３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、内燃機関の暖機効果を増
すことができる。請求項３に記載の発明によれば、請求
項１又は２に記載の発明の効果に加えて、内燃機関の絞
り効果を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の内燃機関の排気系を示す断面図。

【図２】ノズルベーンの制御を示す断面図。

【図３】ノズルベーンの制御を示すタイムチャート。

【図４】別例の外部駆動部材を示す断面図。

【図５】別例の外部駆動部材を示す断面図。

【図６】従来技術のノズルベーンの制御を示す断面図。

【図７】従来技術のノズルベーンの制御を示すタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１１…内燃機関としてのディーゼルエンジン、１６…排
気系としての排気管、１８…排気絞り弁、１９，２０…
ノズルベーン、２１…外部駆動部材、ｖ１，ｖ２…第１
及び第２閉弁スピード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田直也愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G065 AA01 AA09 CA24 DA02 EA02 FA04 HA00 HA03 KA05 KA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けた開度可変のノ
ズルベーンを全閉することによって内燃機関の排気絞り
効果を向上させる内燃機関のノズルベーンの制御方法に
ついて、前記ノズルベーンは、少なくとも第１閉弁スピードを有
する第１閉弁段階と、該第１閉弁スピードより遅い第２
閉弁スピードを有する第２閉弁段階の２段階を経て全閉
されるようにしたことを特徴とする内燃機関のノズルベ
ーンの制御方法。
【請求項２】請求項１に記載の内燃機関のノズルベー
ンの制御方法において、前記第２閉弁スピードを内燃機関の状態に応じて可変に
制御したことを特徴とする内燃機関のノズルベーンの制
御方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の内燃機関のノズ
ルベーンの制御方法において、前記ノズルベーンは、内燃機関の排気系に設けた排気絞
り弁のノズルベーンであることを特徴とする内燃機関の
ノズルベーンの制御方法。