JP2001065358A - エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

エンジンの過給圧制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過給効率可変の過給機を制御して過給圧のフ
ィードバック制御を行うエンジンの過給圧制御装置にお
いて、エンジンの運転状態が低負荷の状態から高負荷の
状態に移行した際の過給機タービンの過回転や焼付き等
の過給機の信頼性の低下を回避することを課題とする。 【解決手段】 エンジン１の運転状態をエンジン回転セ
ンサ８６及びアクセル開度センサ８７で検出して目標過
給圧を設定するコントロールユニット１００を備える。
該ユニット１００は過給機２０が吸気通路７内に生成す
る実過給圧を過給圧センサ８１で検出し、これと目標過
給圧との偏差を解消するように可動ベーン２４が形成す
るノズルの開度をフィードバック制御するが、低負荷か
ら高負荷への移行時には該過給圧フィードバック制御を
抑制して、高負荷状態への移行当初における過大な過給
圧偏差に起因する過給機２０の過回転を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの過給圧制
御装置、より詳しくは、タービン効率可変型の過給機を
フィードバック制御するエンジンの過給圧制御装置の技
術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室から排出される排気ガスの流動の
エネルギーを利用して、燃焼室へ供給される空気量の増
大を図る過給機は、一般に、排気通路に排気ガスの流動
を受けて回転駆動されるタービンを配置し、また吸気通
路に該タービンによって回転駆動されるブロワを配置し
た構成で、吸入空気と燃料との混合を促進し、酸素利用
率を上げて燃焼効率を向上させることから、特に、エミ
ッション対策としてディーゼルエンジン等に広く搭載さ
れる。
【０００３】近年では、タービン入口に傾きが可変とさ
れた可動ベーンを備え、該ベーンで形成されるノズルの
開度を調整可能としたタービン効率可変型の過給機（バ
リアブル・ジオメトリ・ターボチャージャ：ＶＧＴ）が
広く採用されるに至っている。この過給機では、タービ
ンに対するノズルの開度を調整することにより、タービ
ン効率を連続的に変化させて、吸気通路内に生成される
過給圧を運転状態に応じて制御することが可能となる。
【０００４】例えば特開平５−８６８８０号公報には、
エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジンの運転状態
に応じて過給圧の目標値を設定し、上記タービンに対す
るノズルの開度を調整することにより、吸気通路内の過
給圧を上記目標過給圧にフィードバック制御することが
開示されている。これによれば、吸気通路内の実過給圧
を精度よく理想的な最適過給圧に制御することができ、
良好な加速性と、ＮＯｘ対策との両立を図ること等が可
能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記目標過
給圧は、一般に、アクセル開度が大きくなり、燃料噴射
量が増大するほど、エンジンの燃焼室に供給する空気量
を多くするべく、高い値に設定される。すなわち、ター
ビンに対するノズルの開度は小さく絞られ、タービンの
回転数は増大する。このような目標過給圧は、例えばエ
ンジンコントロールユニットにおいて、電子的に短時間
で算出される。
【０００６】一方、過給圧のフィードバック制御は、ま
ず、吸気通路に設けた過給圧センサで実過給圧を検出す
ることから始まり、その後、その実過給圧と、目標過給
圧との偏差を算出し、該偏差に比例したフィードバック
制御量が設定されて、該制御量に応じてノズル開度が増
減調整される。その結果、吸気通路内の過給圧が変化
し、その変化した実過給圧を再び検出して、目標過給圧
との偏差を算出する動作を繰り返す。
【０００７】このように、過給圧フィードバック制御の
場合、過給圧をフィードバック制御した結果の検出は、
目標過給圧の算出に比べて時間がかかり、応答遅れが生
じ易くなる。その結果、実過給圧がオーバーシュートし
たり、制御がハンチングして、制御の安定性が損なわ
れ、エンジン出力が変動し易くなる。
【０００８】のみならず、例えば、アクセルペダルが踏
み込まれ、エンジンの運転状態が、低負荷の状態から高
負荷の状態に移行する加速要求時には、そのような運転
状態の変化に基いて直ちに高い値に設定される目標過給
圧と、まだ実際にはそれほど上昇していない実過給圧と
の間の偏差が大きくなるから、フィードバック制御量が
大きな値として設定され、過給圧が過大となる方向にオ
ーバーシュートし、過給機のノズル開度が絞られ過ぎと
なり、タービンの過回転、ないしタービン軸の焼付き等
の過給機の信頼性の問題が生じる。
【０００９】本発明は、タービン効率可変型の過給機に
おいて、過給圧のフィードバック制御を行う場合におけ
る上記のような不具合に対処するもので、エンジンの運
転状態が低負荷の状態から高負荷の状態に移行した際の
過給圧のフィードバック制御による過給機の信頼性の低
下を回避することを課題とする。以下、その他の課題を
含め、本発明を詳しく説明する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するため、本願の特許請求の範囲における請求項１に
記載の発明は、排気通路に設けられたタービンに対する
ノズルの開度が調整可能な過給機と、該過給機で吸気通
路内に生成される過給圧を検出する過給圧検出手段と、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該
検出手段で検出される運転状態に応じて目標過給圧を設
定する目標過給圧設定手段と、上記過給機のタービンに
対するノズルの開度を調整することにより上記過給圧検
出手段で検出される過給圧を上記目標過給圧設定手段で
設定される目標過給圧にフィードバック制御する過給圧
制御手段とを備えるエンジンの過給圧制御装置であっ
て、上記運転状態検出手段で検出されるエンジンの運転
状態が低負荷状態から高負荷状態へ移行したときは、上
記過給圧制御手段によるフィードバック制御を一時抑制
するフィードバック制御抑制手段が備えられていること
を特徴とする。
【００１１】これによれば、例えば、加速要求時に、ア
クセルペダルが踏み込まれて、エンジンの運転状態が低
負荷状態から高負荷状態に移行したときには、過給圧フ
ィードバック制御が一時的に抑制されるから、高負荷状
態への移行当初における目標過給圧と実過給圧との間の
大きな偏差に基くオーバーシュートないしハンチングが
低減され、その結果、タービンの過回転やタービン軸の
焼付き等の過給機の信頼性低下の問題が抑制される。
【００１２】次に、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、フィードバック制御抑制手
段は、過給圧検出手段で検出される過給圧と目標過給圧
設定手段で設定される目標過給圧との偏差が所定値以下
となったときにフィードバック制御の抑制を解除するこ
とを特徴とする。
【００１３】これによれば、実過給圧と目標過給圧との
間の偏差が所定値以下に小さくなったときに、フィード
バック制御の抑制が解除されて、該フィードバック制御
が開始されるから、その開始時点では、大きな値のフィ
ードバック制御量が設定されることがなく、その結果、
オーバーシュートないしハンチングが確実に低減され、
過給機の信頼性低下の問題が確実に抑制される。
【００１４】次に、請求項３に記載の発明は、上記請求
項１又は請求項２に記載の発明において、フィードバッ
ク制御抑制手段は、運転状態検出手段で検出されるエン
ジンの運転状態が低回転状態であるときは、過給圧制御
手段によるフィードバック制御を常に禁止することを特
徴とする。
【００１５】これによれば、排気ガス量がそもそも少な
く、したがって実過給圧の増減変化がより一層遅れ気味
となって、過給圧フィードバック制御を行えば、その応
答遅れの問題がより一層顕著となり、過給機の信頼性低
下の問題が増長する低回転時において、該過給圧フィー
ドバック制御が常に実行されないから、上記過給機の信
頼性低下の問題が抑制される。
【００１６】次に、請求項４に記載の発明は、上記請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、
フィードバック制御抑制手段は、フィードバック制御の
抑制中は、過給機のタービンに対するノズルの開度を、
目標過給圧設定手段で設定される目標過給圧が実現する
開度よりも大きな開度に制御することを特徴とする。
【００１７】これによれば、フィードバック制御抑制期
間中は、過給機のノズル開度が、実過給圧に基いてフィ
ードバック制御される代わりに、単に、目標過給圧が実
現する開度よりも大きな開度に調整される。したがっ
て、これにより、フィードバック制御が抑制され、オー
バーシュートやハンチングの発生が回避される。
【００１８】そして、その場合に、ノズル開度が通常設
定される開度に比べて大きくされるから、タービンの回
転が比較的緩やかに上昇し、過給圧が比較的緩やかに増
大する。その結果、実過給圧がオーバーシュートせずに
目標値に所定範囲内で近づくことが担保され、フィード
バック制御の開始が徒に遅延することがない。
【００１９】次に、請求項５に記載の発明は、上記請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、
フィードバック制御抑制手段は、フィードバック制御の
実行を禁止すること、フィードバック制御の実行の結果
設定されたフィードバック制御量を無効とすること、又
はフィードバックゲインを小さくすることの少なくとも
一によりフィードバック制御を抑制することを特徴とす
る。
【００２０】これによれば、フィードバック制御を抑制
する具体的手法のいくつかが例示され、フィードバック
制御の実行自体を禁止すること、フィードバック制御の
実行自体は禁止しないが、その結果設定されたフィード
バック制御量を無効とすること、及びフィードバック制
御量の算出に用いられるフィードバック制御ゲインを小
さくすること、のいずれによっても、フィードバック制
御を確実に抑制することができる。
【００２１】以下、発明の実施の形態を通して、本発明
をさらに詳しく説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本実施の形態
に係るエンジン１は、多気筒ディーゼルエンジンであっ
て、各気筒２（１つのみ図示する）内にピストン３が往
復動可能に嵌挿されている。ピストン３により区画され
る燃焼室の上方には、燃料噴射弁４から燃料が噴射され
る予燃焼室５が設けられている。
【００２３】燃焼室にエアクリーナ６で濾過した吸気を
供給する吸気通路７は、その下流端部において分岐し、
それぞれ吸気バルブ８を備えた吸気ポートで各気筒２の
燃焼室に接続されている。燃焼室から排気を排出する排
気通路９は、その上流端部において分岐し、それぞれ排
気バルブ１０を備えた排気ポートで各気筒２の燃焼室に
接続されている。排気通路９には、エンジン水温が低い
ときに閉じ方向に駆動されて暖機を促進する排気シャッ
タ１１、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化する触媒コ
ンバータ１２、及びサイレンサ１３等が配設されてい
る。
【００２４】吸気通路７にはターボ過給機２０のブロア
２１が、また排気通路９にはターボ過給機２０のタービ
ン２２がそれぞれ配設されている。タービン２２は排気
通路９内の排気エネルギーにより回転駆動されてブロア
２１を回転駆動し、回転駆動されたブロワ２１は吸気通
路７内の吸気を圧縮する。ブロア２１の下流側には、該
ブロア２１で圧縮されて高温となった吸気を冷却し、吸
気の密度を大きくするインタークーラ１４が配設されて
いる。
【００２５】ターボ過給機２０は、図２に示すように、
排気ガスが矢印方向に流れ込んでくるタービン室２３の
入口に、軸２４ａ回りに回動可能な複数の可動ベーン２
４…２４がタービン２２を取り囲むように配置されたタ
ービン効率可変型の過給機（ＶＧＴ）である。同図に実
線で示すように、可動ベーン２４…２４を相互に近接さ
せるように傾斜させて、該ベーン２４…２４で形成され
るノズル２５…２５の開度（ノズル断面積）を小さく絞
れば過給効率が高くなり、逆に鎖線で示すように、可動
ベーン２４…２４を相互に離反させるように傾斜させ
て、ノズル２５…２５の開度を大きく開けば過給効率が
低くなる。
【００２６】可動ベーン２４…２４は負圧アクチュエー
タ３０によって傾斜角度が変更される。負圧アクチュエ
ータ３０は、図３に示すように、アクチュエータハウジ
ング３１を仕切るダイヤフラム３２に接続されたロッド
３３を有し、このロッド３３の先端部に可動ベーン２４
…２４が連結されたリング（図示せず）が接続されてい
る。ダイヤフラム３２で画成された負圧室３４にはスプ
リング３５が内装されている。
【００２７】負圧室３４内の負圧が弱い（負圧の絶対値
が小さい）ときには、ロッド３３がスプリング３５の付
勢力によってハウジング３１外へ進出し、該ロッド３３
の先端部のリングが回動して可動ベーン２４…２４をノ
ズル２５…２５の開方向に回動させる。一方、負圧室３
４内の負圧が強い（負圧の絶対値が大きい）ときには、
ロッド３３がスプリング３５の付勢力に抗してハウジン
グ３１内に後退し、該ロッド３３の先端部のリングが逆
方向に回動して可動ベーン２４…２４をノズル２５…２
５の閉方向に回動させる。
【００２８】負圧室３４に通じるＶＧＴ負圧通路３６は
デューティソレノイドバルブ３７に接続されている。こ
のデューティソレノイドバルブ（ＶＧＴＤＳＶ）３７
は、エンジン１のクランク軸により駆動されるバキュー
ムポンプ３８から第１負圧ライン３９を介して供給され
る負圧と、第１大気圧ライン４０を介して供給される大
気圧とから、印加されたデューティ率に応じた値の負圧
（ＶＧＴ負圧）を生成し、これを上記ＶＧＴ負圧通路３
６を介して負圧アクチュエータ３０の負圧室３４に供給
する。
【００２９】ＶＧＴＤＳＶ３７は、デューティ率が０％
のときに、ＶＧＴ負圧通路３６と第１負圧ライン３９と
の連通度を０％とし、ＶＧＴ負圧通路３６と第１大気圧
ライン４０との連通度を１００％として、負圧アクチュ
エータ３０のロッド３３を最大限に進出させ、ノズル２
５…２５の開度を最大限に大きくする。一方、ＶＧＴＤ
ＳＶ３７は、デューティ率が１００％のときに、ＶＧＴ
負圧通路３６と第１負圧ライン３９との連通度を１００
％とし、ＶＧＴ負圧通路３６と第１大気圧ライン４０と
の連通度を０％として、負圧アクチュエータ３０のロッ
ド３３を最大限に後退させ、ノズル２５…２５の開度を
最大限に小さくする。そして、ＶＧＴＤＳＶ３７は、こ
れらの中間のデューティ率で、ノズル２５…２５の開
度、すなわちＶＧＴ２０の過給効率を滑らかに調整す
る。
【００３０】なお、上記第１負圧ライン３９には、バキ
ュームポンプ３８で生成される負圧の変動を抑制する負
圧タンク１５が接続されている。
【００３１】吸気通路７と排気通路９との間には、排気
通路９内の排気の一部を吸気通路７に戻して各気筒２の
燃焼室に還流する排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）５０
が設けられている。このＥＧＲ通路５０は、排気通路９
におけるタービン２２よりも上流側の部位と、吸気通路
７におけるブロワ２１よりも下流側の部位とを連絡す
る。ＥＧＲ通路５０には、排気を冷却し、排気の密度を
大きくするＥＧＲクーラ５１が配設されている。ＥＧＲ
通路５０は、ＥＧＲクーラ５１の下流側において、第
１、第２の分岐通路５２，５３に分岐したのち再合流
し、各分岐通路５２，５３にそれぞれ第１、第２の排気
ガス還流量調整弁（ＥＧＲ弁）５４，５５が配設されて
いる。
【００３２】各ＥＧＲ弁５４，５５は、相互に類似の構
成で、図４に示すように、弁ハウジング５６を仕切るダ
イヤフラム５７に接続された弁棒５８を有し、この弁棒
５８の先端部に各分岐通路５２，５３に突出する弁本体
５９が連結されている。ダイヤフラム５７で画成された
負圧室６０にはスプリング６１が内装されている。
【００３３】負圧室６０内の負圧が弱い（負圧の絶対値
が小さい）ときには、弁棒５８がスプリング６１の付勢
力によってハウジング５６外へ進出し、弁本体５９を各
分岐通路５２，５３の閉方向に移動させる。一方、負圧
室６０内の負圧が強い（負圧の絶対値が大きい）ときに
は、弁棒５８がスプリング６１の付勢力に抗してハウジ
ング５６内に後退し、弁本体５９を各分岐通路５２，５
３の開方向に移動させる。
【００３４】第１ＥＧＲ弁５４の負圧室６０に通じる第
１ＥＧＲ負圧通路６２はデューティソレノイドバルブ６
３に、第２ＥＧＲ弁５５の負圧室６０に通じる第２ＥＧ
Ｒ負圧通路６４はオンオフソレノイドバルブ６５にそれ
ぞれ接続されている。バキュームポンプ３８で生成され
た負圧が第２の負圧ライン６６を介して供給される負圧
調整用のデューティソレノイドバルブ６７と、大気圧が
第２の大気圧ライン６８を介して供給される大気圧調整
用のデューティソレノイドバルブ６９とが備えられ、最
終的に大気圧調整用デューティソレノイドバルブ６９で
予備調整された負圧が予備調整負圧ライン７０を介して
上記デューティソレノイドバルブ６３に供給される。
【００３５】このデューティソレノイドバルブ（ＥＧＲ
ＤＳＶ）６３は、三方弁であって、デューティ率が０％
のときに、第１ＥＧＲ負圧通路６２と予備調整負圧ライ
ン７０との連通度を０％とし、且つ第１ＥＧＲ負圧通路
６２を大気開放として、第１ＥＧＲ弁５４の弁棒５８を
最大限に進出させ、第１ＥＧＲ分岐通路５２を完全に閉
じる。一方、ＥＧＲＤＳＶ６３は、デューティ率が１０
０％のときに、第１ＥＧＲ負圧通路６２と予備調整負圧
ライン７０との連通度を１００％として、第１ＥＧＲ弁
５４の弁棒５８を最大限に後退させ、第１ＥＧＲ分岐通
路５２を完全に開く。そして、ＥＧＲＤＳＶ６３は、こ
れらの中間のデューティ率で、第１ＥＧＲ分岐通路５２
の開度、すなわち排ガス還流量（ＥＧＲ量）を滑らかに
調整する。
【００３６】一方、上記のように二つのデューティソレ
ノイドバルブ６７，６９で予備調整されず、バキューム
ポンプ３８で生成されたままの負圧が、上記第２負圧ラ
イン６６から分岐した無調整負圧ライン７１を介して上
記オンオフソレノイドバルブ６５に直接供給される。こ
のオンオフソレノイドバルブ（ＥＧＲＳＶ）６５も、ま
た三方弁であって、オフのときに、第２ＥＧＲ負圧通路
６４と無調整負圧ライン７１との連通度を０％とし、且
つ第２ＥＧＲ負圧通路６４を大気開放として、第２ＥＧ
Ｒ弁５５の弁棒５８を最大限に進出させ、第２ＥＧＲ分
岐通路５３を完全に閉じる。一方、ＥＧＲＳＶ６５は、
オンのときに、第２ＥＧＲ負圧通路６４と無調整負圧ラ
イン７１との連通度を１００％として、第２ＥＧＲ弁５
５の弁棒５８を最大限に後退させ、第２ＥＧＲ分岐通路
５３を完全に開く。
【００３７】このような異なる性格の第１、第２のＥＧ
Ｒ弁５４，５５をＥＧＲ通路５０に並列に配置すること
により、両ＥＧＲ弁５４，５５の容量を大きくすること
なく、第２のＥＧＲ弁５５でＥＧＲ量を応答性よく速や
かに広い範囲で増減調整しながら、第１のＥＧＲ弁５４
でＥＧＲ量を精度よく緻密に高い分解能で微調整するこ
とが可能となる。
【００３８】このように、ＥＧＲ通路５０の上流端部
が、排気通路９におけるＶＧＴ２０の可動ベーン２４…
２４、ないし開度（断面積）可変のノズル２５…２５、
あるいはタービン２２の配設部位の上流側に開口されて
いることから、上記ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開
度を小さく絞れば、それが排気通路９内の排気ガスの流
動にとって抵抗となり、排気ガスはＥＧＲ通路５０を経
由して吸気通路７側に還流され易くなる。したがって、
同じＥＧＲ弁５４，５５の開度であっても、ＶＧＴ２０
のノズル開度が小さいときは、大きいときに比べて、Ｅ
ＧＲ量は増える傾向となる。
【００３９】このエンジン１に備えられたコントロール
ユニット１００は、燃料噴射弁４から燃焼室ないし予燃
焼室５に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期をエンジ
ン１の運転状態に応じて制御するほか、少なくとも、吸
気通路７に配設された吸入空気圧センサ（過給圧セン
サ）８１及び吸入空気温センサ８２からの信号と、ＶＧ
Ｔ負圧通路３６に配設され、負圧アクチュエータ３０の
負圧室３４に供給されるＶＧＴ負圧を検出するＶＧＴ負
圧センサ８３からの信号と、第１ＥＧＲ弁５４の弁棒５
８のリフト量、すなわち第１ＥＧＲ分岐通路５２の開度
を検出するリフト量センサ８４からの信号と、エンジン
１の冷却水の温度を検出する水温センサ８５からの信号
と、エンジン１のクランク軸の回転角度からエンジン回
転数を検出する電磁ピックアップ式のエンジン回転数セ
ンサ８６からの信号と、図示しないアクセルペダルの操
作量（踏込量）からアクセル開度を検出するアクセル開
度センサ８７からの信号と、エンジンルームの温度を検
出するエンジンルーム温センサ８８からの信号と、内蔵
された大気圧センサ８９からの信号とを入力し、これら
の信号が示す検出値に基いて、上記ＶＧＴＤＳＶ３７を
介しての過給圧制御（ＶＧＴ制御）を実行すると共に、
ＥＧＲＤＳＶ６３、ＥＧＲＳＶ６５、負圧調整用デュー
ティソレノイドバルブ６７、及び大気圧調整用デューテ
ィソレノイドバルブ６９を介しての排気ガス還流制御
（ＥＧＲ制御）を実行する。
【００４０】特に、ＥＧＲ制御については、図５にＥＧ
Ｒ領域として示すように、エンジン回転数が低く且つエ
ンジン負荷（燃料噴射量）が低い運転状態から、エンジ
ン回転数が中程度且つエンジン負荷が中程度の運転状態
に亘る範囲内（定常運転状態）において、これを実行す
る。このＥＧＲ制御は、例えばＥＧＲ通路５０に配設し
た第１ＥＧＲ弁５４のリフト量センサ８４で検出される
実リフト量を目標リフト量に収束させるＥＧＲ量のフィ
ードバック制御である。
【００４１】これに対し、図５に非ＥＧＲ領域として示
すように、エンジン回転数が高い運転状態、ないしエン
ジン負荷が高い運転状態（加速運転状態）においては、
ＥＧＲ制御は実行しない。これは、エンジン１の加速運
転時には、燃料噴射量の増大に応じて吸入空気量を速や
かに増大させる必要があり、そのためにはＥＧＲ制御を
非実行として、ＥＧＲ量を速やかに減少させる必要があ
るからである。なお、減速時においてもまたＥＧＲ制御
は実行しない。
【００４２】一方、ＶＧＴ制御については、図６に示す
ように、基本的動作としては、エンジン回転数又はエン
ジン負荷が高くなるほど、すなわち加速運転状態になる
ほど、良好な加速性能を得るために、ＶＧＴＤＳＶ３７
に対するデューティ率を大きくし、ノズル２５…２５の
開度を小さくして、ＶＧＴ２０による過給効率を高くす
る。
【００４３】しかし、図６に符号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で示
すように、低回転領域においては、エンジン負荷が高く
なるほど、デューティ率を小さくし、ノズル２５…２５
の開度を大きくする。すなわち、アイドル状態を含む低
回転且つ低負荷領域（Ｒ１）では、例えばデューティ率
を１００％としてノズル２５…２５の開度を最大限に小
さくし、低回転且つ中負荷領域（Ｒ２）では、例えばデ
ューティ率を５０％としてノズル２５…２５の開度を中
程度に大きくし、低回転且つ高負荷領域（Ｒ３）では、
例えばデューティ率を０％としてノズル２５…２５の開
度を最大限に大きくする。
【００４４】これにより、エンジン１が低回転且つ低負
荷の運転状態（Ｒ１）にあるときには、ＥＧＲ弁５４，
５５を介しての排気ガスの還流が行なわれると共に、Ｖ
ＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が小さくされるか
ら、これが排気ガスの流動の抵抗となって排気通路９内
の排気ガスは下流側に抜け難くなり、排気通路９におい
て、エンジン１の排気ポートから、ＶＧＴ２０の可動ベ
ーン２４…２４ないしノズル２５…２５、あるいはター
ビン２２の配設部位までの間の排気ガス圧が高くなる。
その結果、ＥＧＲ通路５０を経由させて排気ガスを吸気
通路７側に還流させる推進力が高くなり、例えば吸気通
路７側に絞り弁等の別部材を設けて該吸気通路７内に負
圧を生成するようなことをしなくても、このエンジン１
に併設されているＶＧＴ２０を利用することによって、
所定のＥＧＲ量を良好に確保することが可能となる。
【００４５】また、低回転低負荷時は、そもそも排気ガ
ス量が少ないから、このようにＶＧＴ２０のノズル２５
…２５の開度を小さくしても、タービン２２が過回転す
ることがなく、ＶＧＴ２０の過給効率が過大となること
もない。
【００４６】一方、エンジン１が低回転且つ高負荷の運
転状態（Ｒ３）にあるときには、ＶＧＴ２０のノズル２
５…２５の開度が大きくされるから、上記の低回転低負
荷の運転状態（Ｒ１）からの発進時にアクセルペダルが
踏み込まれて、この低回転高負荷の運転状態（Ｒ３）に
移行した際には、ノズル２５…２５の開度が閉状態から
開状態に切り換えられる。その結果、排気通路９内の排
気ガスは下流側に抜け易くなり、タービン２２の回転数
が急激に上昇することがなく、タービン２２の過回転
や、タービン軸２２ａ（図１参照）の焼付き等のＶＧＴ
２０の信頼性の問題が回避される。
【００４７】また、発進時にアクセルペダルが踏み込ま
れた当初の短時間は、まだ閉状態から開状態に完全に切
り換わっていないノズル２５…２５に対し、すでに増量
した排気ガスが吹き込んで、タービン２２に大きな回転
駆動力が加わり、これがタービン２２の回転を上昇させ
る最初の推進力となるから、そののちノズル２５…２５
の開度が大きくされてタービン２２に作用する駆動力が
それほど増大しなくても、タービン２２は十分大きな慣
性で回り続け、加速性能が大きく落ち込むことがない。
【００４８】特に、低回転且つ低負荷状態、すなわちア
イドル状態という発生頻度の高いエンジン１の運転状態
において、上記のようにしてＥＧＲ量が良好に確保さ
れ、また、該アイドル状態からの発進という同じく発生
頻度の高いエンジン１の運転状態において、上記のよう
にしてＶＧＴ２０の信頼性が良好に確保されるから、い
ずれも顕著に好ましい効果が得られることになる。
【００４９】さらに、エンジン１が低回転且つ中負荷の
運転状態（Ｒ２）にあるときには、ＶＧＴ２０のノズル
２５…２５の開度が、上記両運転状態（Ｒ１），（Ｒ
３）のときのノズル２５…２５の開度の間の開度とされ
るから、上記発進時に運転状態（Ｒ１）から運転状態
（Ｒ３）に移行する途中で、中程度のノズル開度を経由
することになり、ノズル開度が段階的に大きくされて、
閉から開への一気の急激な切換えが緩和される。その結
果、タービン２２に作用する駆動力の増大率が段階的に
低減されて、運転者が違和感を感じることが低減され
る。
【００５０】なお、図６には、低回転領域を、エンジン
負荷に応じてＲ１，Ｒ２，Ｒ３の三つの領域に分割した
場合を示したが、これに限らず、四つ以上の領域に分割
してよいことはいうまでもない。低回転低負荷の運転状
態からの発進時に低回転高負荷の運転状態に移行する途
中で、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が滑らかに
大きくなり、ノズル開度の閉から開への切換えがよりよ
く緩和される。その結果、タービン２２に作用する駆動
力の増大率が滑らかに低減され、運転者が違和感を感じ
ることがより一層低減されることになる。
【００５１】次に、ＶＧＴ２０は、エンジン回転数やエ
ンジン負荷等の運転状態に応じて設定される目標過給圧
が実現するように、そのノズル２５…２５の開度がフィ
ードバック制御される。特に、図７に過給圧フィードバ
ック領域（ａ）として示すように、エンジン負荷が極め
て高い運転状態と、同じく過給圧フィードバック領域
（ｂ）として示すように、エンジン回転数が中程度且つ
エンジン負荷が中程度の運転状態とにおいては、吸気通
路７に配設した過給圧センサ８１で検出される実過給圧
が目標過給圧となるように、ノズル２５…２５の開度を
フィードバック制御する過給圧フィードバック制御が行
なわれる。
【００５２】これは、領域（ａ）においては、そもそも
目標過給圧が、著しく高いエンジン負荷（燃料噴射量）
に対応して、極めて高い値に設定されるから、吸気通路
７内の実際の過給圧に基いて、精度よく、ＶＧＴ２０の
制御を行わないと、過給圧が大きくなり過ぎ、タービン
２２が過回転し、その結果、タービン軸２２ａの焼付き
等のＶＧＴ２０の信頼性の問題が生じるためである。
【００５３】また、領域（ｂ）については、図７に鎖線
で示すように、該領域（ｂ）がＥＧＲ領域の範囲内にあ
るから、同じく吸気通路７内の実際の過給圧に基いて、
精度よく、ＶＧＴ２０の制御を行わないと、ＥＧＲ通路
５０を経由するＥＧＲ量がバラつき、ＥＧＲ量のフィー
ドバック制御が困難となり、その結果、ＮＯｘ排出量に
バラつきが生じるためである。
【００５４】これに対し、図７にＶＧＴ負圧フィードバ
ック領域として示すように、エンジン回転数が低い運転
領域及び定常運転領域を含むその他の運転領域において
は、上記の過給圧フィードバック制御に代えて、ＶＧＴ
負圧通路３６に配設したＶＧＴ負圧センサ８３で検出さ
れる実ＶＧＴ負圧が目標ＶＧＴ負圧となるように、ノズ
ル２５…２５の開度をフィードバック制御するＶＧＴ負
圧フィードバック制御が行なわれる。
【００５５】これは、概略、次のような理由による。す
なわち、上記の過給圧フィードバック制御では、精度の
面においては優れるものの、吸気通路７内の実過給圧を
過給圧センサ８１で検出してから、その実過給圧と目標
過給圧との偏差がなくなるようなデューティ率信号をＶ
ＧＴＤＳＶ３７に出力し、ＶＧＴ負圧アクチュエータ３
０の負圧室３４に供給されるＶＧＴ負圧が変化して、Ｖ
ＧＴ２０のノズル開度が調節され、その結果、実際にタ
ービン効率が変化して、最終的に吸気通路７内の実過給
圧が増減制御されるまでのタイムラグが比較的大きく、
応答性の面でやや難がある。この応答遅れの不具合は、
排気ガス量が少なく、したがって、実過給圧の増減変化
が遅れ気味となる低回転領域において、特に問題とな
る。
【００５６】のみならず、時間的にかなり以前にＶＧＴ
ＤＳＶ３７に出力したデューティ率信号に対応する実過
給圧に基いて偏差が算出されるから、フィードバック制
御量が大きくなり過ぎ、いきおい、オーバーシュートし
易く、ハンチングが起こって、制御の安定性の面でも難
が生じる。また、吸気通路７内に生成される過給圧は幅
広い値をとるから、この点においてもハンチングが生じ
易くなる。この制御安定性の不具合は、エンジン出力の
変動をもたらすため、安定した走行を行っている定常運
転領域において、特に問題となる。
【００５７】一方、ＶＧＴ制御における直接の制御対象
はＶＧＴＤＳＶ３７であり、その制御の最終的な結果は
吸気通路７内に発生する過給圧となって現われるのであ
るが、上記ＶＧＴＤＳＶ３７が直接的に生成するＶＧＴ
負圧と、該ＶＧＴ負圧を受けて変化するＶＧＴ２０のノ
ズル２５…２５の開度、ないしＶＧＴ２０で生成される
上記過給圧との間には、間接的ではあるが相関関係があ
る。したがって、ＶＧＴ制御の最終的な結果である吸気
通路７内の実過給圧の代わりに、上記ＶＧＴＤＳＶ３７
が直接的に生成するＶＧＴ負圧通路３６内のＶＧＴ負圧
に基いて、ＶＧＴ２０をフィードバック制御することも
可能である。
【００５８】しかも、この場合、ＶＧＴ負圧は、ＶＧＴ
ＤＳＶ３７が直接生成する結果であるから、上記過給圧
フィードバック制御のような長いタイムラグがなく、さ
らにＶＧＴ負圧は、過給圧に比べてとり得る値の幅が狭
く、したがって、応答遅れの不具合、及び制御安定性の
不具合が解消される。
【００５９】およそ以上のような理由により、エンジン
回転数が低い運転領域や、定常運転領域等においては、
過給圧フィードバック制御に代えて、精度の面において
はやや劣るものの、制御の応答性及び安定性の面におい
て優れる、ＶＧＴ負圧フィードバック制御を実行するよ
うにしたものである。
【００６０】なお、このように過給圧フィードバック制
御と、負圧フィードバック制御とのいずれを実行するか
は、そのときの運転状態に要求される制御の特質と、各
制御が具備している特質との関係による。したがって、
上記のように完全に両フィードバック制御を選択に切り
換えて実行するだけでなく、例えば、両フィードバック
制御の特質が要求される場合や、いずれのフィードバッ
ク制御の特質でもよい場合等は、両制御を併用してフィ
ードバック制御を実行してもよい。
【００６１】さらに、あるいは、図８にオープン制御領
域として示すように、上記のようにＶＧＴ制御に精度が
要求されるエンジン負荷の極めて高い運転領域（過給圧
フィードバック領域（ａ））、及び中回転中負荷のＥＧ
Ｒ領域とオーバーラップする運転領域（過給圧フィード
バック領域（ｂ））を除く、上記低回転領域及び定常運
転領域を含むその他の運転領域においては、フィードバ
ック制御を実行せずに、オープン制御を実行してもよ
い。ただし、その場合は、特にオープン制御領域から、
過給圧フィードバック制御領域に移行したときのＶＧＴ
２０の制御形態の切換えに伴って、次のような問題が生
じる。より具体的には、アクセルペダルが踏み込まれ、
アクセル開度が急増する加速要求時のように、低負荷領
域から領域（ａ）のような高負荷、全負荷のフィードバ
ック領域に移行したときのＶＧＴ２０の制御形態の切換
えに伴って、次のような問題が生じる。
【００６２】すなわち、オープン制御時は、ＶＧＴ２０
のノズル２５…２５の開度が、単に、エンジン回転数や
エンジン負荷等の運転状態に応じて設定される基本目標
過給圧が実現するように調整されるのに対し、過給圧フ
ィードバック制御時は、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５
の開度が、さらに、実過給圧と目標過給圧との偏差も解
消するように増減調整される。ここで、図２３のタイム
チャートに実線（ア）で示すように、フィードバック制
御のための目標過給圧は、加速時に、アクセルペダルが
踏み込まれ、運転状態が低負荷領域から高負荷ないし全
負荷領域に移行して、過給圧フィードバック制御領域に
突入した当初から直ちに算出、設定されるのに対し、実
過給圧は、前述したようなＶＧＴ制御の応答遅れのため
に、鎖線（イ）で示すように、その立ち上がりが遅く、
したがって、フィードバック制御開始時（時刻ｔ１１
〜）における実過給圧（イ）と目標過給圧（ア）との間
の偏差（Δ）は相当量大きなものとなる。
【００６３】その結果、これを解消しようとするフィー
ドバック制御量が過大となり、いきおい、符号（ウ）で
示すように、実過給圧がオーバーシュートし易くなっ
て、タービン２２の回転数が急激に上昇し、タービン２
２の過回転や、タービン軸２２ａの焼付き等のＶＧＴ２
０の信頼性の問題が発生することになる。また、制御が
ハンチングし易くなって、制御安定性が損なわれ、加速
時といえども、エンジン出力が変動して運転者に違和感
を与えてしまうことになる。
【００６４】そこで、コントロールユニット１００は、
例えば、加速時に、低負荷領域から高負荷ないし全負荷
領域のフィードバック領域（ａ）に移行したときには、
直ちには、ＶＧＴ２０の制御形態をフィードバック制御
に切り換えることをせず、オープン制御のままとして、
該オープン制御により、図２３に破線（エ）で示すよう
に、実過給圧が、フィードバック目標過給圧（ア）に対
して、所定の範囲（ｈ）内まで近づくのをまってから、
時刻（ｔ１３）において、過給圧フィードバック制御に
切り換えるように構成されている。
【００６５】これにより、同図に示すように、時刻（ｔ
１１）で、アクセルペダルが踏み込まれて、アクセル開
度が急増し、その結果、時刻（ｔ１２）で、エンジン回
転数が、全負荷判定の所定回転数を越えて、全負荷判定
フラグがセットされるような場合に、フィードバック領
域への突入時（ｔ１１）には、フィードバック目標過給
圧（ア）と実過給圧（エ）との偏差（Δ）が著しく大き
くても、該過給圧偏差（Δ）に基くフィードバック制御
が行なわれないから、ＶＧＴ制御に、符号（ウ）で示す
ようなオーバーシュートや、ハンチングが発生するのを
抑制することができる。
【００６６】そして、上記過給圧偏差（Δ）が、フィー
ドバック目標過給圧（ア）と、フィードバック制御開始
判定圧（ｋ：フィードバック目標過給圧（ア）より圧力
（ｈ）だけ大きい圧力又は小さい圧力）との偏差（ｈ）
より小さくなった時点（ｔ１３）で、フィードバック制
御が開始されるので、その比較的小さい過給圧偏差（Δ
＜ｈ）を解消しようとするフィードバック制御量が過大
となることがなく、オーバーシュートやハンチングが解
消されて、ＶＧＴ２０の信頼性の問題、制御安定性の問
題、エンジン出力の変動の問題が解消される。
【００６７】ここで、上記時刻（ｔ１１）〜（ｔ１３）
の期間中は、オープン制御が続行されるのであるが、該
期間中におけるＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度
を、通常設定されるノズル２５…２５の開度よりも、幾
分開き気味として、実過給圧（エ）の立ち上がりを抑制
するようにしてもよい。実過給圧（エ）がフィードバッ
ク制御開始判定圧（ｋ）を越えてオーバーシュートする
ことが確実に回避でき、タービン２２の過回転防止や、
制御の安定化がより一層担保される。
【００６８】また、フィードバック領域（ａ），（ｂ）
への移行直後にはＶＧＴ２０の制御形態をフィードバッ
ク制御に切り換えないということは、すなわち、該フィ
ードバック制御を抑制することであるが、そのフィード
バック制御を抑制する具体的手法としては、例えば、フ
ィードバック制御のプログラムを実行すること自体を禁
止することや、フィードバック制御のプログラムの実行
は禁止しないが、それによって得られたフィードバック
制御量を無効とすること、あるいは制御ゲインを小さく
すること等が挙げられる。
【００６９】次に、コントロールユニット１００は、例
えば、アイドル運転時であって、暖機が終了し、エンジ
ン温度ないしエンジンルーム温度が所定温度以上で安定
しているとき、及びアイドルアップが終了し、エンジン
回転数が安定して、バキュームポンプ３８で生成される
負圧が所定値で安定しているとき等に、ＶＧＴＤＳＶ３
７が生成するＶＧＴ負圧の学習を実行する。
【００７０】すなわち、ＶＧＴＤＳＶ３７の固体差に起
因して、同じデューティ率を印加しても、負圧アクチュ
エータ３０に供給されるＶＧＴ負圧がバラついている
と、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度が一定せず、
所定の目標過給圧を実現することが困難となるから、か
かる不具合を解消するために、ＶＧＴＤＳＶ３７に対し
て、予め決められた所定のデューティ率を印加し、その
とき生成されたＶＧＴ負圧と、予め求めておいた基準Ｖ
ＧＴ負圧との誤差を算出し、その誤差を考慮して、所定
の目標過給圧を実現するためのＶＧＴＤＳＶ３７に印加
するデューティ率を設定するのである。
【００７１】その場合に、負圧学習実行時の周辺環境が
一定していないと、学習結果がまたバラつき、学習精度
が低下することになる。そこで、エンジン温度やエンジ
ンルーム温度等のＶＧＴＤＳＶ３７の周囲温度が一定
で、該ＶＧＴＤＳＶ３７の電気特性が安定しているとき
や、ＶＧＴ負圧の元圧であるバキュームポンプ３８で生
成される元負圧が安定しているとき等に限って、このＶ
ＧＴ負圧の学習を実行するようにしたものである。
【００７２】また、運転状態とは無関係に、予め決めら
れた所定のデューティ率をＶＧＴＤＳＶ３７に印加する
から、運転状態とは無関係な過給圧が生成する。したが
って、それに伴う運転者の違和感を抑制するために、排
気ガス量が少なく、得られる過給圧が低くて、影響の少
ないアイドル運転時に限って、このＶＧＴ負圧の学習を
実行するようにしたものである。
【００７３】図９及び図１０は、およそ以上のような特
徴的動作を含むように構成されたＶＧＴＤＳＶ３７に対
する制御プログラムの一例を示すメインフローである。
ステップＳ１で、各センサからの検出信号を読み込んだ
うえで、ステップＳ２で、まず、負圧アクチュエータ３
０の負圧室３４に供給する基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）
を設定する。
【００７４】この基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）の設定
は、図１１に示すフローチャートに従って行なわれる。
ステップＳ２１〜Ｓ２９で、エンジン１の様々な運転状
態毎にそれぞれ対応する基本目標負圧がまず設定され
る。ここで、ステップＳ２３で判定される過給カット領
域とは、図１２に示すように、エンジン回転数に拘ら
ず、吸気通路７内の実過給圧が極めて高い領域をいい、
実過給圧がこの範囲内にあるときは、ＶＧＴ２０による
過給圧の生成が強制的に中止される。
【００７５】すなわち、エンジン１の始動時に設定され
る始動時目標負圧（ステップＳ２１，Ｓ２２）、及び、
実過給圧が過給カット領域にあるときに設定される過給
カット時目標負圧（ステップＳ２３，Ｓ２４）として
は、それぞれＶＧＴ２０のノズル開度が全開となるＶＧ
Ｔ負圧が設定される。
【００７６】そして、エンジン１の運転状態がアイドル
状態であるときに設定されるアイドル時目標負圧（ステ
ップＳ２５，Ｓ２６）としては、ＶＧＴ２０のノズル開
度が全閉となるＶＧＴ負圧が設定され、エンジン１の運
転状態が全負荷状態であるときに設定される全負荷時目
標負圧（ステップＳ２７，Ｓ２８）としては、ＶＧＴ２
０のノズル開度が全開となるＶＧＴ負圧が設定され、こ
れら以外のとき、つまりエンジン１の運転状態が部分負
荷状態であるときに設定される部分負荷時目標負圧（ス
テップＳ２９）としては、ＶＧＴ２０のノズル開度がや
や開となるＶＧＴ負圧が設定される。
【００７７】これにより、ＥＧＲ制御が行われる低回転
低負荷領域において、所定のＥＧＲ量が良好に確保さ
れ、空燃比制御等が円滑に進行することになる。また、
発進時において、ＶＧＴ２０の信頼性の問題が回避され
ると共に、運転者に対する違和感が低減することにな
る。
【００７８】次いで、ステップＳ３０で、このように設
定された基本目標負圧に、大気圧による補正を施す。こ
の補正は、例えば、図１３に示すように、大気圧が低い
ほど、燃焼室に供給される空気量を増大するべく、ＶＧ
Ｔ２０のノズル開度が閉となるように行なう。
【００７９】次いで、ステップＳ３１で、吸気温度によ
る補正を施す。この補正は、例えば、図１４に示すよう
に、吸気温度が高いほど、燃焼室に供給される空気量を
増大するべく、ＶＧＴ２０のノズル開度が閉となるよう
に行なう。
【００８０】次いで、ステップＳ３２で、このように補
正された基本目標負圧に、なまし処理を施す。この処理
は、例えば、次の数１に示す式に従って、基本目標負圧
の急な変化を抑制するべく、過去の履歴を考慮して行な
う。
【００８１】
【数１】
【００８２】ここで、ＦＵ１は、なまし処理後の今回
値、ＦＵ１［ｉ−１］は、なまし処理後の前回値、ＦＵ
０は、なまし処理前の今回値、つまり上記ステップＳ３
１で吸気温度補正まで施されて得られた基本目標負圧、
及びＫ１は、係数であって、例えば（０．５＜Ｋ１＜
１）である。
【００８３】そして、最後に、ステップＳ３３で、進み
補正を施すことにより、基本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）を
設定する。この進み補正は、例えば、次の数２に示す式
に従って、過給圧変化の応答遅れを抑制する目的で行な
う。
【００８４】
【数２】
【００８５】ここで、ＦＵ２は、進み補正後の今回値、
ＦＵ１［ｉ］は、なまし処理後の今回値、ＦＵ１［ｉ−
１］は、なまし処理後の前回値、及びＫ２は、係数であ
って、例えば（０＜Ｋ２＜０．５）である。
【００８６】メインフローに戻り、次いで、ステップＳ
３で、ＶＧＴ負圧フィードバック制御の実行を許可する
条件が成立しているか否かを判定する。その結果、条件
成立時は、ステップＳ４で、ＶＧＴ負圧フィードバック
制御を実行して、そのフィードバック制御量（ＶＧＴフ
ィードバック負圧：Ｆｂ）を設定する一方、条件非成立
時は、ステップＳ５で、該ＶＧＴフィードバック負圧
（Ｆｂ）をゼロとする。すなわち、ＶＧＴ負圧フィード
バック制御を行わない。
【００８７】ここで、ステップＳ３で判定される実行許
可条件としては、例えば、エンジン１の運転状態が、図
７に示すＶＧＴ負圧フィードバック領域にあり、且つ基
本目標ＶＧＴ負圧（Ｆａ）の変化率が小さく、且つ実Ｖ
ＧＴ負圧の変化率が小さいことである。
【００８８】ステップＳ４のＶＧＴ負圧フィードバック
制御は、図１５に示すフローチャートに従って行なわれ
る。ステップＳ４１で、現制御サイクルまでにそれぞれ
設定された基本目標ＶＧＴ負圧を積算し、また、ステッ
プＳ４２で、現制御サイクルまでにそれぞれ検出された
実ＶＧＴ負圧を積算する。次いで、ステップＳ４３で、
以上のように積算した基本目標ＶＧＴ負圧を平均化し、
また、ステップＳ４４で、以上のように積算した実ＶＧ
Ｔ負圧を平均化する。つまり、目標負圧と実負圧とを共
に積分処理することになる。これにより、フィードバッ
ク制御量の急変が回避され、これによってもＶＧＴ制御
の安定化が図られることになる。
【００８９】次いで、ステップＳ４５で、基本特性に基
いて、以上のように平均化した基本目標ＶＧＴ負圧から
デューティ率を演算し、また、ステップＳ４６で、基本
特性に基いて、以上のように平均化した実ＶＧＴ負圧か
らデューティ率を演算する。ここで、基本特性とは、Ｖ
ＧＴ負圧の学習制御のための基準となる特性である。し
たがって、これらのステップＳ４５，Ｓ４６で算出され
るデューティ率は、ＶＧＴＤＳＶ３７の固体差に起因す
るＶＧＴ負圧のバラつきが考慮されていないことにな
る。そして、ステップＳ４７で、両デューティ率の偏差
（基本特性に基くデューティ率偏差）を演算する。
【００９０】次いで、ステップＳ４８で、学習値に基い
て、同じく平均化した基本目標ＶＧＴ負圧からデューテ
ィ率を演算し、また、ステップＳ４９で、学習値に基い
て、同じく平均化した実ＶＧＴ負圧からデューティ率を
演算する。ここで、学習値とは、ＶＧＴ負圧の学習制御
で得られた学習補正量（予め求めておいた基準ＶＧＴ負
圧との誤差）である。したがって、これらのステップＳ
４８，Ｓ４９で算出されるデューティ率は、ＶＧＴＤＳ
Ｖ３７の固体差に起因するＶＧＴ負圧のバラつきが考慮
されていることになる。そして、ステップＳ５０で、両
デューティ率の偏差（学習値に基くデューティ率偏差）
を演算する。
【００９１】次いで、ステップＳ５１で、以上のように
して算出した、基本特性に基くデューティ率偏差と、学
習値に基くデューティ率偏差とから、ＶＧＴ負圧フィー
ドバック制御量を設定し、そして、最終的に、ステップ
Ｓ５２で、例えば、次の数３に示す式に従って、制御量
の急変を回避するために過去の履歴を反映させることに
より、ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）を設定する。
【００９２】
【数３】
【００９３】ここで、ＦＢＳ［ｉ］は、ＶＧＴフィード
バック負圧（Ｆｂ）の今回値、ＦＢＳ［ｉ−１］は、Ｖ
ＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）の前回値、ＦＢは、上
記ステップＳ５１で設定されたＶＧＴ負圧フィードバッ
ク制御量、及びＫ３は、係数であって、例えば（０＜Ｋ
３＜０．５）である。
【００９４】メインフローに戻り、次いで、ステップＳ
６で、ＶＧＴ負圧の学習の実行を許可する条件が成立し
ているか否かを判定する。その結果、条件成立時は、ス
テップＳ７で、ＶＧＴ負圧の学習を実行する。
【００９５】ここで、ステップＳ６で判定される実行許
可条件としては、例えば、エンジン１がアイドル状態に
あり、且つアイドル状態に移行してから所定時間が経過
しており、且つエンジン水温が所定温度以上であり、且
つ大気圧が標準大気圧であり、且つエンジンルーム温度
が所定温度以上であることである。これにより、ＶＧＴ
ＤＳＶ３７の電気特性が安定し、且つバキュームポンプ
３８で生成される負圧が安定して、学習精度が確保され
る状況において、このＶＧＴ負圧の学習が行なわれると
共に、出力変動が僅かで、運転者への違和感が少なくな
る状況において、このＶＧＴ負圧の学習が行なわれるこ
とになる。
【００９６】ステップＳ７のＶＧＴ負圧の学習は、図１
６ないし図１８に示すフローチャートに従って行なわれ
る。本実施形態では、学習用にＶＧＴＤＳＶ３７に印可
するデューティ率として、図１９に示すように、８０
％、５０％、２０％の３種類のデューティ率を予め決め
ており、各デューティ率についてそれぞれステップＳ７
１〜Ｓ７９、ステップＳ８０〜Ｓ８８、及びステップＳ
８９〜Ｓ９７で学習を行い、最終的に、ステップＳ９８
で、それぞれ得られた学習値α，β，γ間を補完して、
図２０に鎖線で示すような全範囲に及ぶ学習データＸを
作成する。
【００９７】なお、学習用にＶＧＴＤＳＶ３７に印可す
るデューティ率の数や値は、特に限られるものではな
く、上記設例値以外に、例えば、１００％、５０％、１
２．５％等であってもよい。
【００９８】以下、図２１のタイムチャートを参照して
説明する。なお、このタイムチャートにおいて、時刻
（ｔ１）でアイドルモードが判定されても、時刻（ｔ
２）まで学習の実行を待機するように示しているのは、
アイドル状態に移行してから所定時間が経過しているこ
と、エンジン水温が所定温度以上であること、エンジン
ルーム温度が所定温度以上であること、という上記の実
行許可条件を表わしているものである。
【００９９】まず、ステップＳ７１で、第１の学習デー
タの演算が完了していないことを確認する。この第１学
習データは、３種類の学習用デューティ率のうちの一の
デューティ率（図例では８０％）を印加した時に得られ
る学習値αであり、ステップＳ７９で演算される。
【０１００】次いで、ステップＳ７２で、タイマー（Ｔ
ｔ）をセットする。このセットするタイマーの値として
は、例えば４秒等である。次いで、ステップＳ７３で、
学習用デューティ率（８０％）をＶＧＴＤＳＶ３７に出
力する。
【０１０１】次いで、ステップＳ７４で、タイマー（Ｔ
ｔ）がゼロになったか否か、つまり、ＶＧＴＤＳＶ３７
に学習用デューティ率（８０％）を４秒間印加したか否
かを判定し、まだであれば、ステップＳ７５で、学習用
デューティ率（８０％）をＶＧＴＤＳＶ３７に出力した
後、所定時間（Ｔａ）が経過したか否かを判定する。ま
だであれば、ステップＳ７６で、タイマー（Ｔｔ）をデ
クリメントしてステップＳ７３に戻る。ここで、所定時
間（Ｔａ）としては、例えば２秒等である。
【０１０２】ステップＳ７５で、所定時間（Ｔａ）が経
過しているときは、ステップＳ７７で、ＶＧＴ負圧セン
サ８３を介してＶＧＴ負圧通路３６内のＶＧＴ負圧を検
出し、次いで、ステップＳ７８で、各制御サイクル毎に
検出されたこのＶＧＴ負圧を積算していく。
【０１０３】そして、ステップＳ７４で、タイマー（Ｔ
ｔ）がゼロになったときに、ステップＳ７９に進んで、
例えば、ステップＳ７８で積算された検出ＶＧＴ負圧を
平均化し、これと、基準となるＶＧＴ負圧とを比較し
て、その誤差を求めることにより、第１学習データαを
演算する。
【０１０４】ここで、ＶＧＴＤＳＶ３７でＶＧＴ負圧通
路３６内に生成されるＶＧＴ負圧の検出を、該ＶＧＴＤ
ＳＶ３７に学習用デューティ率を出力したのち直ちには
行わず、所定時間（Ｔａ）が経過してから、タイマー
（Ｔｔ）がゼロとなるまでの時間（Ｔｂ）内において行
うのは、図２１に示すように、ＶＧＴＤＳＶ３７にデュ
ーティ率を印加しても、ＶＧＴ負圧が実際に変化して安
定するまでに時間がかかるから、該実ＶＧＴ負圧が安定
化する期間、すなわち、デューティ率印加時間（Ｔｔ）
の後半部分でこれを検出するようにしたものである。
【０１０５】以上により、図２１に示す時刻（ｔ２）〜
（ｔ３）が経過したことになり、上記ステップＳ７１〜
Ｓ７９の第１学習データαの演算ルーティンに準じて、
次のステップＳ８０〜Ｓ８８、及びステップＳ８９〜Ｓ
９７で、それぞれ第２学習データβ、及び第３学習デー
タγを演算する。これで、図２１に示す時刻（ｔ３）〜
（ｔ４）及び時刻（ｔ４）〜（ｔ５）が経過したことに
なる。
【０１０６】そして、最終的に、ステップＳ９８で、そ
れぞれ得られた第１、第２、第３学習データα，β，γ
間を線形補完することにより、図２０に鎖線で示す全範
囲学習データＸを作成する。例えば、ＶＧＴ負圧（ａ）
を生成する場合、基準デューティ率は（ｂ）であるが、
学習の結果、該基準デューティ率（ｂ）より学習補正値
（ｃ）だけ低いデューティ率（ｄ）をＶＧＴＤＳＶ３７
に印加する必要のあることが分かる。
【０１０７】メインフローに戻り、次いで、ステップＳ
８で、過給圧フィードバック制御の実行を許可する条件
が成立しているか否かを判定する。その結果、条件成立
時は、ステップＳ９で、過給圧フィードバック制御を実
行して、そのフィードバック制御量（過給圧フィードバ
ック負圧：Ｆｃ）を設定する一方、条件非成立時は、ス
テップＳ１０で、該過給圧フィードバック負圧（Ｆｃ）
をゼロとする。すなわち、過給圧フィードバック制御を
行わない。
【０１０８】ここで、ステップＳ８で判定される実行許
可条件としては、例えば、エンジン１の運転状態が、図
７又は図８に示す全負荷の過給圧フィードバック領域
（ａ）又は部分負荷の過給圧フィードバック領域（ｂ）
にあり、且つ目標過給圧の変化率が小さく、且つ目標過
給圧と実過給圧との偏差が所定値（ｈ）以下であること
である。
【０１０９】これにより、エンジン１の運転状態が過給
圧フィードバック領域（ａ）又は（ｂ）に移行しても、
過給圧フィードバック制御が直ちには開始されず、実過
給圧がフィードバック目標過給圧に対して所定の範囲
（ｈ）内まで近づくのをまってから、過給圧フィードバ
ック制御が開始されることになるから、前述したよう
に、フィードバック領域（ａ），（ｂ）に突入した際の
ＶＧＴ制御形態の切換えが円滑化して、オーバーシュー
トや制御のハンチングが抑制でき、ＶＧＴ２０の信頼性
の問題や、制御安定性の問題、ないしエンジン出力の変
動の問題が解消されることになる。
【０１１０】ステップＳ９の過給圧フィードバック制御
は、図２２に示すフローチャートに従って行なわれる。
ステップＳ１０１で、まず、基本目標過給圧を演算し、
これを、ステップＳ１０２で、大気圧補正したのち、ス
テップＳ１０３で、吸気通路７内の実過給圧を過給圧セ
ンサ８１を介して読み込む。
【０１１１】次いで、ステップＳ１０４で、これらの大
気圧補正した基本目標過給圧と実過給圧との偏差を算出
したのち、ステップＳ１０５で、フィードバック補正量
のうちの比例項（ｐ項）を算出し、また、ステップＳ１
０６で、フィードバック補正量のうちの積分項（ｉ項）
を算出する。そして、ステップＳ１０７で、現制御サイ
クルまでにそれぞれ算出された積分項（ｉ項）の平均値
を演算する。
【０１１２】次いで、ステップＳ１０８で、過給圧フィ
ードバック制御のうち、部分負荷の過給圧フィードバッ
ク領域（ｂ）にあるのか、又は全負荷の過給圧フィード
バック領域（ａ）にあるのかを判定し、それぞれステッ
プＳ１０９又はＳ１１０において、区別して、前回の制
御サイクルで求められた積分項（ｉ項）に、上記ステッ
プＳ１０７で算出した今回の積分項（ｉ項）の平均値を
加算し、且つ該積分項（ｉ項）の上限値及び下限値でク
リップする。
【０１１３】そして、ステップＳ１１１で、上記ステッ
プＳ１０５で算出した比例項（ｐ項）と、上記ステップ
Ｓ１０９又はＳ１１０で算出した積分項（ｉ項）とか
ら、最終的に、過給圧フィードバック制御の補正値を演
算する。このように、特に積分項（ｉ項）に平均化等の
種々の処理を施すことによって、比例項（ｐ項）による
フィードバック制御量の急変の影響が希釈化されて、こ
のフィードバック制御の安定化が増強されることにな
る。
【０１１４】なお、本実施形態では、上記ステップＳ１
０５〜Ｓ１１１までで得られる上記比例項（ｐ項）、積
分項（ｉ項）、及びフィードバック補正値は、ＶＧＴ２
０のノズル２５…２５の開度として算出する。したがっ
て、最後に、ステップＳ１１２で、上記ステップＳ１１
１で算出したフィードバック補正値を、例えばデューテ
ィ率が１００％のときの負圧値等に基いて、負圧に変換
し、これを過給圧フィードバック負圧（Ｆｃ）とする。
【０１１５】メインフローに戻り、次いで、ステップＳ
１１で、このようにして得られた基本目標ＶＧＴ負圧
（Ｆａ）、ＶＧＴフィードバック負圧（Ｆｂ）、及び過
給圧フィードバック負圧（Ｆｃ）を加算することによ
り、ＶＧＴ目標負圧（Ｆｏ）を決定する。
【０１１６】次いで、ステップＳ１２で、ＶＧＴ負圧の
学習を実行中か否かを判定する。その結果、実行中であ
れば、ステップＳ１３で、上記学習用デューティ率（８
０％、５０％、２０％等）に相当する負圧（Ｆｇ）を最
終目標負圧（Ｆｆｏ）とする一方、実行中でなければ、
ステップＳ１４で、上記ＶＧＴ目標負圧（Ｆｏ）を最終
目標負圧（Ｆｆｏ）とする。
【０１１７】次いで、ステップＳ１５で、該最終目標負
圧（Ｆｆｏ）をＶＧＴＤＳＶ３７に印加するデューティ
率（Ｄａ）に変換したのち、ステップＳ１６で、各種の
補正を施すことにより、最終デューティ率（Ｄｏ）を演
算する。ここで、ステップＳ１６における補正のうち、
学習補正は、上記ステップＳ７で実行されるＶＧＴ負圧
学習で得られる学習データ（Ｘ）に基く補正である。ま
た、バッテリ電圧による補正は、図２４に示すようにバ
ッテリ電圧が所定電圧以下で１以上となる補正係数を用
いて、バッテリ電圧不足によるデューティ率低下を補う
ものである。
【０１１８】次いで、ステップＳ１７で、ＶＧＴ２０の
ノズル２５…２５を強制的に全開とすべき条件、つまり
過給禁止条件が成立しているか否かを判定する。ここ
で、この過給禁止条件としては、例えば、イグニッショ
ンがＯＦＦであるとき、始動時であるとき、排気シャッ
タ１１が作動しており、排気ガス圧が変動するとき、又
は、各種センサ類、特に当該ＶＧＴ制御に関与する負圧
センサ８３等の故障判定時等である。
【０１１９】その結果、条件成立時は、ステップＳ１８
で、上記ステップＳ１６で各種の補正が施された最終デ
ューティ率（Ｄｏ）をゼロとしたのち、一方、条件非成
立時は、ステップＳ１８をスキップして、最終的に、ス
テップＳ１９で、上記最終デューティ率（Ｄｏ）の信号
をＶＧＴＤＳＶ３７に出力する。
【０１２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タービン効率可変型の過給機を制御して、過給圧を目標
過給圧にフィードバック制御する場合に、例えば、アク
セルペダルが踏み込まれ、エンジンの運転状態が、低負
荷の状態から高負荷の状態に移行する加速要求時におい
ても、タービンの過回転、ないしタービン軸の焼付き等
の過給機の信頼性の問題を解消することができる。本発
明は、エンジンの過給圧制御装置、特に、過給効率可変
型の過給機を吸気通路内の実過給圧に基いてフィードバ
ック制御するエンジンの過給圧制御装置一般に広く好ま
しく適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの全体構
成図及び制御システム構成図である。
【図２】 過給機のタービン室の概略拡大断面図であ
る。
【図３】 負圧アクチュエータの概略拡大断面図であ
る。
【図４】 ＥＧＲ弁の概略拡大断面図である。
【図５】 ＥＧＲ制御を実行する運転領域を表わすマッ
プ図である。
【図６】 過給機ノズルの開度と運転領域との関係を表
わすマップ図である。
【図７】 過給圧のフィードバック制御を実行する運転
領域を表わすマップ図である。
【図８】 過給圧のオープン制御を実行する運転領域を
表わすマップ図である。
【図９】 過給機制御用デューティソレノイドバルブに
対する具体的制御動作の一例を示すフローチャートであ
る。
【図１０】 同フローチャートの後半部分である。
【図１１】 目標負圧の設定動作の一例を示すフローチ
ャートである。
【図１２】 過給カット領域を表わすマップ図である。
【図１３】 ノズル開度と大気圧との関係を表わす特性
図である。
【図１４】 ノズル開度と吸気温度との関係を表わす特
性図である。
【図１５】 負圧フィードバック制御動作の一例を示す
フローチャートである。
【図１６】 負圧学習動作の一例を示すフローチャート
である。
【図１７】 同フローチャートの中間部分である。
【図１８】 同フローチャートの後半部分である。
【図１９】 負圧学習で作成される特性図の一例であ
る。
【図２０】 同特性から得られる学習データの一例であ
る。
【図２１】 負圧学習時のタイムチャートである。
【図２２】 過給圧フィードバック制御動作の一例を示
すフローチャートである。
【図２３】 過給圧フィードバック制御時のタイムチャ
ートである。
【図２４】 バッテリ電圧と最終デューティ率を算出す
るための補正係数との関係を表わす特性図である
【符号の説明】
１ エンジン ７ 吸気通路 ９ 排気通路 ２０ ターボ過給機 ２２ 過給機タービン ２４ 可動ベーン ２５ 過給機ノズル ３０ 負圧アクチュエータ ３６ ＶＧＴ負圧通路 ３７ 過給機制御用デューティソレノイドバルブ ８１ 過給圧センサ ８２ 吸入空気温センサ ８３ ＶＧＴ負圧センサ ８５ 水温センサ ８６ エンジン回転数センサ ８７ アクセル開度センサ ８８ エンジンルーム温センサ ８９ 大気圧センサ １００ コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 良 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 小路 正敏 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA04 EA15 EA16 FA04 FA07 FA30 GA04 GB24 GC05 GD02 GD13 GD14 GD17 GE02 GE03 GE07 GE10 HA05 HA12 HA13 HA18 JA05 JA13 JA24 JA39 JB02 JB05 JB08 JB20 JB22 JB25

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路に設けられたタービンに対する
    ノズルの開度が調整可能な過給機と、該過給機で吸気通
    路内に生成される過給圧を検出する過給圧検出手段と、
    エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該
    検出手段で検出される運転状態に応じて目標過給圧を設
    定する目標過給圧設定手段と、上記過給機のタービンに
    対するノズルの開度を調整することにより上記過給圧検
    出手段で検出される過給圧を上記目標過給圧設定手段で
    設定される目標過給圧にフィードバック制御する過給圧
    制御手段とを備えるエンジンの過給圧制御装置であっ
    て、上記運転状態検出手段で検出されるエンジンの運転
    状態が低負荷状態から高負荷状態へ移行したときは、上
    記過給圧制御手段によるフィードバック制御を一時抑制
    するフィードバック制御抑制手段が備えられていること
    を特徴とするエンジンの過給圧制御装置。
  2. 【請求項２】 フィードバック制御抑制手段は、過給圧
    検出手段で検出される過給圧と目標過給圧設定手段で設
    定される目標過給圧との偏差が所定値以下となったとき
    にフィードバック制御の抑制を解除することを特徴とす
    る請求項１に記載のエンジンの過給圧制御装置。
  3. 【請求項３】 フィードバック制御抑制手段は、運転状
    態検出手段で検出されるエンジンの運転状態が低回転状
    態であるときは、過給圧制御手段によるフィードバック
    制御を常に禁止することを特徴とする請求項１又は請求
    項２に記載のエンジンの過給圧制御装置。
  4. 【請求項４】 フィードバック制御抑制手段は、フィー
    ドバック制御の抑制中は、過給機のタービンに対するノ
    ズルの開度を、目標過給圧設定手段で設定される目標過
    給圧が実現する開度よりも大きな開度に制御することを
    特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の
    エンジンの過給圧制御装置。
  5. 【請求項５】 フィードバック制御抑制手段は、フィー
    ドバック制御の実行を禁止すること、フィードバック制
    御の実行の結果設定されたフィードバック制御量を無効
    とすること、又はフィードバックゲインを小さくするこ
    との少なくとも一によりフィードバック制御を抑制する
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに
    記載のエンジンの過給圧制御装置。
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