JP2001132466A - エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービン２２への排気流速を調節する可動ベ
ーン２４…２４を負圧アクチュエータ３０により駆動す
るようにした可変容量型排気ターボ過給機（ＶＧＴ）２
０の過給圧制御装置Ａにおいて、可動ベーン２４…２４
の固着等に起因して過給圧が過大になることを未然に防
止する。 【解決手段】 エンジン１の吸気通路７に過給圧センサ
８１を配設し、該センサにより検出された過給圧が第１
設定圧以上でかつその過給圧の上昇率が所定値以上のと
き、過給圧が低下するように、負圧アクチュエータ３０
の制御目標負圧を相対的に小さい第１目標負圧減量値だ
け減量補正する（Ｓ４→Ｓ１０→Ｓ１４〜Ｓ１６）。そ
れでもなお過給圧が上昇して、第１設定圧よりも高い第
２設定圧以上になったとき、制御目標負圧を相対的に大
きい第２目標負圧減量値だけ減量補正する（Ｓ４→Ｓ５
→Ｓ８→Ｓ９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービン効率を変
更可能な可変容量型過給機により過給圧を制御する過給
圧制御装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般に、燃焼室から排出され
る排気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、排気通路に排気流を受けて
回転駆動されるタービンを配置するとともに、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
構成とされている。

【０００３】また、最近では、例えば特開平１０-７７
８５６号公報に開示されるように、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可変容量型過給機（バ
リアブル・ジオメトリ・ターボチャージャ：ＶＧＴ）が
用いられるようになり、このＶＧＴをディーゼルエンジ
ンに採用してタービン効率を連続的に変化させることに
より、空気利用率を高めて燃焼効率を向上させ、エミッ
ション対策を図ることが広く行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した可
変容量型過給機において、例えばエンジンのアイドル運
転時のように可動ベーンを全閉にした状態から、エンジ
ンが加速運転に移行して可動ベーンを開き側に作動させ
るときには、その可動ベーンがタービンケーシングに押
し付けられて正常に作動しないことがある。このような
場合、排気エネルギーの増大に伴い過給圧が許容値を超
えてしまい、エンジンの信頼性に問題が生じる。

【０００５】この問題について詳述すると、まず、可動
ベーンを全閉にしたとき、排気圧により可動ベーンの支
軸が軸穴で傾斜し、これに伴い可動ベーンも傾斜して、
該可動ベーンの排気上流側における軸受け側側面と該側
面に対向するタービンケーシングとの間に隙間が形成さ
れる。そして、この間隙を介して可動ベーンの軸受け側
側面が排気圧を受け、支軸が軸穴から突出して、可動ベ
ーンの先端が反軸受け側のタービンケーシングに押し付
けられることになる。

【０００６】従って、可動ベーンは排気圧により前記タ
ービンケーシングに押し付けられて、全閉のまま固着し
た状態になり、この状態でエンジンの加速運転により排
気エネルギーが増加することで、過給圧が許容値を超え
てしまうのである。

【０００７】このような可動ベーンの固着の問題は、可
動ベーンとタービンケーシングとの間のなじみが十分に
進んでいない初期の期間（エンジン運転累積時間が短い
期間)に特に発生し易いので、例えば実公昭６２-４４０
９６号公報に開示されるように、可動ベーンの先端をテ
ーパ状にカットして可動ベーンがタービンケーシングに
押し付けられる力を低減し、可動ベーンの動きをスムー
スにするという先行技術がある。

【０００８】しかしながら、前記先行技術（実公昭６２
-４４０９６号公報）においては、テーパカット度合い
の設定が極めて難しく、可動ベーンの動きを重視してテ
ーパカットを大きくすると、可動ベーンを通過する排気
量が増加するので、低排気量時のタービン効率が低下し
てしまう。一方、逆にタービン効率を重視してテーパカ
ットを小さくすると、可動ベーンがタービンケーシング
に押し付けられる力を十分に低減できず、可動ベーンを
スムースに作動させるという作用効果を十分に得ること
ができない。

【０００９】また、上述の如き可変容量型過給機におい
て、可動ベーン開度（全閉開度)の初期セットばらつき
に起因して、可動ベーンが全体として閉じぎみになって
いる場合には、この可動ベーンが前記のようにタービン
ケーシングに押し付けられていないときでも、排気流速
が高くなり過ぎて、過給圧が許容値を超えてしまうこと
がある。

【００１０】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、可変容量型過給機に
よる過給圧が所定以上に上昇したときのその過給圧の制
御手順に工夫を凝らし、可動ベーンの固着等に起因して
過給圧が過大になることを未然に防止することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、過給機による吸気の過給圧
が所定の第１設定圧以上になったとき、過給圧が低下す
るように可動ベーンを開き側に作動させるとともに、そ
れでもなお過給圧が上昇して、前記第１設定圧よりも高
い第２設定圧以上になったときには、前記可動ベーンを
さらに大きく開き側に作動させるようにした。

【００１２】具体的に、請求項１の発明では、エンジン
の排気により吸気を過給する過給機と、該過給機により
吸気通路に生成される過給圧を変更調節する過給圧可変
機構と、該過給圧可変機構をエンジンの運転状態に応じ
て作動制御する基本過給圧制御手段とを備えたエンジン
の過給圧制御装置を前提とする。そして、前記過給圧可
変機構は、過給機の排気タービンへの排気流速を調節す
る可動ベーンを有するものとし、前記吸気通路の過給圧
を検出する過給圧検出手段と、該過給圧検出手段による
検出値が第１設定圧以上のとき、過給圧が低下するよう
に前記可動ベーンを開き側に作動させる第１過給圧低下
制御手段と、前記過給圧検出手段による検出値が前記第
１設定圧よりも高い第２設定圧以上のとき、可動ベーン
を前記第１過給圧低下制御手段よりも大きく開き側に作
動させる第２過給圧低下制御手段とを備える構成とす
る。

【００１３】前記の構成により、エンジンの運転中に過
給機による吸気の過給圧が第１設定圧以上になると、過
給圧が低下するように第１過給圧低下制御手段により可
動ベーンが開き側に作動される。ここで、過給圧の上昇
が可動ベーン開度の初期セットばらつきに起因するもの
であれば、前記のように可動ベーンが開き側に作動する
ことで、過給圧が低下する。

【００１４】一方、可動ベーンが固着して過給圧が上昇
しているのであれば、前記第１過給圧低下制御手段によ
る過給圧低下制御によっても実際の過給圧は低下しない
ことがあるが、この場合には、吸気の過給圧が第２設定
圧以上になると、今度は第２過給圧低下制御手段により
可動ベーンが前記第１過給圧低下制御手段よりも大きく
開き側に作動される。このときには可動ベーンを駆動す
るアクチュエータの操作量変化が大きくなるため、可動
ベーンはタービンケーシングへ押し付ける力に抗して開
き側に作動し、これにより、過給圧を過大になる前に低
下させることができる。

【００１５】請求項２の発明では、過給圧可変機構は、
可動ベーンを開閉作動させる負圧式アクチュエータを有
するものとし、基本過給圧制御手段は、エンジンがアイ
ドル運転状態のときには前記アクチュエータにより可動
ベーンを全閉状態にさせるものとする。そして、第１過
給圧低下制御手段を、前記アクチュエータへ供給する負
圧を第１設定量だけ変化させるものとし、かつ第２過給
圧低下制御手段を、前記アクチュエータへ供給する負圧
を前記第１設定量よりも大きな第２設定量だけ変化させ
るものとする。

【００１６】この構成では、吸気の過給圧を調節するた
めの可動ベーンを負圧式アクチュエータにより駆動する
ようにしたので、該可動ベーンの開作動量を相対的に大
きくすれば、その分、アクチュエータの操作量、即ち目
標負圧の変化量も大きくなり、可動ベーンに作用する駆
動力そのものが相対的に大きくなる。従って、第２過給
圧低下制御手段により可動ベーンを相対的に大きく開き
側に作動させることで、固着している可動ベーンをター
ビンケーシングへ押し付ける力に抗して開き側に作動さ
せることができる。

【００１７】また、エンジンのアイドル運転時に可動ベ
ーンが全閉状態にされるので、この可動ベーンは通常は
ストッパに当接して開度の安定した状態になる。このこ
とで、エンジンの排気の一部を過給機よりも上流側の排
気通路から吸気系に還流させる排気還流装置を装備した
場合、前記のように可動ベーンの開度が安定すること
で、該可動ベーンよりも上流側の排気圧が安定し、そこ
から吸気系に還流される排気の還流量も安定し、そのこ
とによってエミッションのばらつきを抑制することがで
きる。

【００１８】請求項３の発明では、第１過給圧低下制御
手段は、過給圧の上昇変化率が設定値以上のときにの
み、可動ベーンの作動制御を行うものとする。

【００１９】すなわち、可動ベーン開度の初期セットが
閉じぎみにセットされている場合には、過給圧が第１設
定圧以上になると同時にその時の過給圧上昇率も大きく
なるので、前記構成の如く、この点に着目して過給圧が
第１設定圧以上であってかつ過給圧上昇率が設定値以上
のときにのみ、可動ベーンを開作動させて、過給圧を低
下させるようにすることで、過給圧が過大に至らない場
合であるにも拘わらず、不要に過給圧が低下されること
を減らして、この不要の過給圧低下による走行性の悪化
を抑制することができる。

【００２０】請求項４の発明では、過給圧検出手段によ
る検出値が第２設定圧よりも高い第３設定圧以上のと
き、エンジンへの燃料供給を中止させる燃料カット制御
手段を設けた。このことで、過給圧が第２設定圧よりも
高い第３設定値以上になったときには、可動ベーンの初
期セットばらつきやエンジン初期の一時的な可動ベーン
の固着ではなく、アクチュエータやセンサ異常による可
動ベーンの完全固着異常であると判断し、燃料カット制
御手段によりエンジンへの燃料供給を中止させること
で、過給圧が過大になることを確実に防止できる。

【００２１】請求項５の発明では、第１又は第２過給圧
低下制御手段の少なくとも一方の制御によって過給圧が
低下した後の所定期間、基本過給圧制御手段による過給
圧の上昇側への制御ゲインを増大補正するゲイン補正手
段を設けた。

【００２２】すなわち、第１又は第２過給圧低下制御手
段による過給圧低下制御によって過給圧が強制的に低下
させられたときには、この過給圧の低下幅が大きいの
で、その後の過給圧の上昇側への回復が遅れて、走行性
の悪化を招くことがある。そこで、この発明では、前記
のように過給圧が低下したときに、その後の所定期間、
過給圧の上昇側への制御ゲインを増大させることによ
り、過給圧を速やかに上昇させて、走行性の悪化を抑制
することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２４】（全体構成）図１は本発明の過給圧制御装
置を多気筒ディーゼルエンジン１に適用した実施形態を
示し、このエンジン１の各気筒２（１つのみ図示する）
内にはピストン３が往復動可能に嵌挿されていて、該ピ
ストン３により気筒２内に区画される燃焼室の上方に、
燃料噴射弁４から燃料を噴射される予燃焼室５が設けら
れている。また、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により各
気筒２の燃焼室に接続されている。一方、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により
各気筒２の燃焼室に接続されている。この排気通路９に
は、エンジン水温が低いときに閉じ側に駆動されて暖機
を促進する排気シャッタ１１、排気中のＨＣ、ＣＯ、Ｎ
Ｏｘを浄化する触媒コンバータ１２、及びサイレンサ１
３等が配設されている。

【００２５】前記吸気通路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を流れる排気を受けて回転し、これによりブ
ロア２１が回転駆動されて吸気通路７の吸気を圧縮す
る。また、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するインタークーラ１
４が配設されている。

【００２６】前記ターボ過給機２０は、タービン２２へ
の排気流速を可動ベーン２４…２４により調節して、タ
ービン効率を連続的に変更するようにした可変容量型過
給機（ＶＧＴ）である。すなわち、図２及び図３に示す
ように、タービンケーシング２３内に形成されたタービ
ン室２３ａには、略中央部に配置されたタービン２２の
周囲を取り囲むように複数の可動ベーン２４…２４が配
設され、この各可動ベーン２４はタービン室２３ａの一
側側壁（図３の右側側壁）を貫通する支軸２４ａにより
回動可能に支持されている。そして、それら可動ベーン
２４…２４がそれぞれ支軸２４ａの回りに図２の時計回
りに回動して、相互に近接するように傾斜すると、該可
動ベーン２４…２４相互間に形成されるノズル２５…２
５の開度（ノズル断面積）が小さく絞られて、排気流量
の少ないときでも高い過給効率が得られる。一方、可動
ベーン２４…２４を前記と反対側に回動させて、相互に
離反するように傾斜させれば、ノズル断面積が大きくな
るので、排気流量の多いときでも通気抵抗を低減して、
過給効率を高めることができる。

【００２７】より詳しくは、タービンケーシング２３の
内部には、タービン室２３ａに対しタービン軸２２ａの
延びる方向に隣接して、該タービン室２３に対応するよ
うに環状の空洞部２３ｂが形成されており、前記可動ベ
ーン２４…２４の支軸２４ａ…２４ａは、それぞれ、前
記空洞部２３ｂとタービン室２３ａとの間の隔壁を貫通
して、該空洞部２３ｂ内に突出している。この支軸２４
ａ…２４ａの突出端部にはそれぞれ馬蹄形状の連結部材
２６…２６の基端部が取り付けられ、この各連結部材２
６の先端側に連結ピン２６ａの一端部が摺動可能に取り
付けられている。また、該連結ピン２６ａの反対側の端
部は、前記可動ベーン２４…２４に対応するように空洞
部２３ｂ内全周に亘って配置されたリング部材２７に回
動可能に固定されている。そして、前記リング部材２７
が軸線Ｘ回りに回動されることで、可動ベーン２４…２
４はそれぞれ支軸２４ａの回りに同期回動されるように
なっている。尚、図示しないが、全閉状態の可動ベーン
２４…２４に当接して保持するストッパ部材が設けられ
ている。

【００２８】また、前記リング部材２７は、リンク機構
２８を介して負圧アクチュエータ３０のロッド３３に駆
動連結されていて、該負圧アクチュエータ３０の作動に
よりリング部材２７を介して可動ベーン２４…２４が回
動されるようになっている。すなわち、前記リンク機構
２８は、一端部をリング部材２７に回動可能に連結され
た連結ピン２８ａと、この連結ピン２８ａの他端部に一
端部を回動可能に連結された連結板部材２８ｂと、この
連結板部材２８ｂの他端部に連結されるとともに、ター
ビンケーシング２３の外壁を貫通する柱状部材２８ｃ
と、この柱状部材２８ｃのタービンケーシング２３外へ
突出する突出端部に一端部を連結された連結板部材２８
ｄとからなり、該連結板部材２８ｄの他端部が連結ピン
２８ｅにより前記負圧アクチュエータ３０のロッド３３
に回動可能に連結されている。

【００２９】前記負圧アクチュエータ３０は、図４に示
すように、ロッド３３が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、このダイヤフラ
ム３２で画成された負圧室３４にスプリング３５が内装
されていて、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外へ進出する一方、負圧室
３４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内に後退するようになっている。そして、そ
のロッド３３が進出すると、前記リンク機構２８を介し
てリング部材２７が図２の反時計回り方向に回動され、
可動ベーン２４…２４もそれぞれ同図の反時計回り方向
に回動して、ノズル断面積が大きくなる。一方、前記ロ
ッド３３が後退すれば、リング部材２７は同図の時計回
り方向に回動され、各可動ベーン２４も同図の時計回り
方向に回動されて、ノズル断面積が小さくなる。

【００３０】また、前記負圧アクチュエータ３０の負圧
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、これを前記ＶＧＴ負圧通路３６を介して負圧ア
クチュエータ３０の負圧室３４に供給するようになって
いる。

【００３１】前記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３
９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２５…２５の開度を最大限に大きくする。一方、ＶＧ
ＴＤＳＶ３７は、デューティ率が１００％のときに、Ｖ
ＧＴ負圧通路３６と第１負圧ライン３９との連通度を１
００％とし、ＶＧＴ負圧通路３６と第１大気圧ライン４
０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。尚、前記第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。また、前記ＶＧＴ２０の可動ベ
ーン２４…２４、連結部材２６…２６、リング部材２
７、リンク機構２８、負圧アクチュエータ３０、ＶＧＴ
ＤＳＶ３７等により、ＶＧＴ２０により吸気通路７に生
成される過給圧を変更調節する過給圧可変機構が構成さ
れている。

【００３２】前記吸気通路７と排気通路９との間には、
排気通路９の排気の一部を吸気通路７に戻して各気筒２
の燃焼室に還流させる排気還流通路（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
ていて、各分岐通路５２，５３にはそれぞれ第１、第２
の排気還流量調整弁（ＥＧＲ弁）５４，５５が配設され
ている。

【００３３】それら各ＥＧＲ弁５４，５５は、相互に類
似の構成で、図５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。そして、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、弁捧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の付勢カに抗してハウジ
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】前記第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６３に、第２ＥＧＲ弁５５の負圧室６０に通じる第２
ＥＧＲ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とが配設さ
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
介して前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、かつ第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、前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、前記第２負圧ラ
イン６６から分岐した無調整負圧ライン７１を介して前
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パルブ（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、か
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量を精度よく繊密に高い分解能で微調整するこ
とが可能となる。また、前記のように、ＥＧＲ通路５０
の上流端部が、排気通路９におけるＶＧＴ２０のタービ
ン２２よりも上流側に開口されていることから、前記Ｖ
ＧＴ２０のノズル２５…２５の開度を小さく絞れば、そ
れが排気通路９の排気流動にとって抵抗になり、排気は
ＥＧＲ通路５０を経由して吸気通路７側に還流され易く
なる。従って、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、ＥＧＲ量は増える傾向がある。

【００３８】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に配設された過給圧検出手段としての吸入空気
圧センサ（過給圧センサ）８１及び吸人空気温センサ８
２からの信号と、ＶＧＴ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１
ＥＧＲ弁５４の弁棒５９のリフト量、すなわち第１ＥＧ
Ｒ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からアクセル開度を出するア
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、前記ＶＧＴＤ
ＳＶ３７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を介しての排気還流
制御（ＥＧＲ制御）を実行する。

【００３９】特に、前記ＥＧＲ制御においては、エンジ
ン回転数が低くかつエンジン負荷（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かつエンジン負
荷が中程度の運転状態に亘る範囲（定常運転状態）で、
排気の還流を実行する。このＥＧＲ制御は、例えばＥＧ
Ｒ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とすればよい。ま
た、エンジン回転数が高い運転状態、ないしエンジン負
荷が高い運転状態では排気は還流させない。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
には排気の還流量を速やかに減少させる必要があるから
である。尚、減速時においてもまたＥＧＲ制御は実行し
ない。

【００４０】（ＶＧＴ制御）この実施形態に係る過給圧
制御装置Ａでは、前記の如く、コントロールユニット１
００によりＶＧＴＤＳＶ３７を介して吸気の過給圧を制
御するＶＧＴ制御を行うようにしている。このＶＧＴ制
御においては、例えば図６に示すように、基本的にエン
ジン回転数又はエンジン負荷が高くなるほど、ＶＧＴＤ
ＳＶ３７に対するデューティ率を小さくし、ノズル２５
…２５の開度を大きくして、排気流量の増大に応じた高
い過給効率が得られるようにする。また、同図に符号Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３で示す所定の低回転領域においては、エ
ンジン負荷に対応してノズル２５…２５の開度を制御す
る。すなわち、アイドル状態を含む低回転かつ低負荷領
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、低回転か
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、
低回転かつ高負荷領域（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。

【００４１】これにより、エンジン１が低回転かつ低負
荷の運転状態（Ｒ１）にあるときには、ＥＧＲ弁５４，
５５を介しての排気の還流が行なわれると共に、ＶＧＴ
２０のノズル２５…２５の開度が小さくされるから、こ
れが排気の流動の抵抗となって排気通路９の排気は下流
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
位までの間の排気圧が高くなる。この結果、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に負
圧を生成するようなことをしなくても、ＶＧＴ２０を利
用して、所定のＥＧＲ量を良好に確保することが可能に
なる。また、低回転低負荷時は、そもそも排気量が少な
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の過給効率が過大になることもない。

【００４２】一方、エンジン１が低回転かつ高負荷の運
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、前記の低回転低負
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の排気
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、焼付
き等のＶＧＴ２０の信頼性の問題が回避される。

【００４３】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。

【００４４】特に、低回転かつ低負荷状態、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、前記のようにして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、前記のよう
にしてＶＧＴ２０の信頼性が良好に確保される。

【００４５】さらに、エンジン１が低回転かつ中負荷の
運転状態（Ｒ２）にあるときには、ＶＧＴ２０のノズル
２５…２５の開度が、前記両運転状態（Ｒ１），（Ｒ
３）のときのノズル２５…２５の開度の中間の開度とさ
れるから、前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、
閉状態から開状態へ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
に低減されることにより、運転者の違和感が低減され
る。

【００４６】尚、前記図６には、エンジン１の低回転領
域をその負荷状態に応じて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。こうすれ
ば、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２
５…２５の開度が滑らかに大きくなり、ノズルの閉状態
から開状態への切換えがより一層、緩和される。この結
果、タービン２２に作用する駆動力の増大率が滑らかに
変化し、運転者の違和感がより一層低減される。

【００４７】このようなＶＧＴ２０の過給圧制御は、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
される目標過給圧になるように、そのノズル２５…２５
の開度が連続的にフィードバック制御されることによっ
て実現する。具体的に、例えばエンジン負荷が極めて高
い運転状態では、吸気通路７に配設した過給圧センサ８
１で検出される実過給圧が所定圧以上になっていれば、
この過給圧が目標過給圧になるようにノズル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。これは、エンジン負荷が極めて高い
運転状態では、そもそも目標過給圧がエンジン負荷に対
応して極めて高い値に設定されるから、吸気通路７の実
際の過給圧に基いて精度良くＶＧＴ２０の制御を行わな
いと、タービン２２が過回転して、タービン軸２２ａの
焼付き等に至ることがあるからである。

【００４８】一方、前記以外の運転状態では、前記の過
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。これは、前記の過給圧フィード
バック制御は精度の面においては優れるものの、吸気通
路７の実際の過給圧を過給圧センサ８１で検出してか
ら、ＶＧＴ負圧アクチュエータ３０への供給負圧を変化
させてＶＧＴ２０のノズル開度を調節し、その結果とし
て吸気通路７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からで
ある。

【００４９】このような応答遅れの不具合は、排気ガス
量が少なくて、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になるので、この実施形態の
ＶＧＴ制御では、ＶＧＴ２０の信頼性確保のために特に
制御精度を高める必要のある高負荷運転状態を除いて、
精度の面で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行う
ようにしている。尚、そ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。従って、前
記のように２つのフィードバック制御を選択的に切り換
えて実行するだけでなく、それらの制御を併用してフィ
ードバック制御を実行するようにしてもよい。

【００５０】上述の如く、この実施形態のＶＧＴ制御に
よれば、ＶＧＴ２０のノズル２５…２５の開度をエンジ
ン１の運転状態に応じてきめ細かく制御することによ
り、吸気の過給圧を応答性よく立ち上げて、燃焼効率の
向上やエミッション低減を図りつつ、タービン２２の過
回転や焼付き等の信頼性の問題を回避できるのである
が、このようなきめ細かな制御をしていても、例えばエ
ンジンの加速運転時等に可動ベーン２４…２４が正常に
開き側に作動しなくなって、排気エネルギーの増大に伴
い過給圧が過大になるというオーバーブーストの問題が
生じることがあった。すなわち、図３に仮想線の円Ｑで
囲んで示すように、可動ベーン２４…２４とタービン室
２３ａの側壁とのクリアランスは極めて狭いので、仮に
全閉状態で強い排気圧を受けた可動ベーン２４が傾斜し
て、その先端部が対向するタービン室２３ａの壁面に押
し付けられると、その可動ベーン２４は排気圧によりタ
ービン室２３ａの側壁に押し付けられて、全閉のまま動
かない固着状態になってしまうのである。

【００５１】そこで、この実施形態では、本発明の特徴
部分として、前記のような可動ベーン２４…２４の固着
等に起因して、過給圧センサ８１により検出される実過
給圧が所定以上に上昇したとき、この過給圧が過大にな
ってエンジン１の信頼性の問題が生じることを未然に防
止するために、可動ベーン２４…２４を強制的にかつ通
常よりも大きく開き側に作動させるようにしている。

【００５２】次に、このようなＶＧＴ制御手順の一例
を、図７及び図８に示すフローチャート図に基づいて具
体的に説明する。まず、図７に示すフローのスタート後
のステップＳ１では、エンジン回転数センサ８６、アク
セル開度センサ８７等の各種センサからの信号を読み込
み、続くステップＳ２において、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負圧を設定する。こ
の基本目標負圧の設定は、エンジン１の始動時、アイド
ル運転時、部分負荷運転時、全負荷運転時等のような様
々な運転状態毎にそれぞれ行われ、例えば、エンジン１
の始動時に設定される始動時目標負圧としては、ＶＧＴ
２０のノズル開度が全開になるようなＶＧＴ負圧が設定
される。

【００５３】また、エンジン１のアイドル運転時に設定
されるアイドル時目標負圧としては、ＶＧＴ２０のノズ
ル開度が全閉になるようなＶＧＴ負圧が設定される一
方、エンジン１の全負荷運転時に設定される全負荷時目
標負圧としては、ＶＧＴ２０のノズル開度が全開になる
ようなＶＧＴ負圧が設定される。さらに、これら以外の
とき、つまりエンジン１の部分負荷運転時に設定される
部分負荷時目標負圧としては、ＶＧＴ２０のノズル開度
がやや開いた状態になるようなＶＧＴ負圧が設定され
る。このことで、ＥＧＲ制御が行われるエンジン１の低
回転低負荷状態では、所定のＥＧＲ量が良好に確保され
て、空燃比制御等が円滑に行われることになる。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、運転者の違和感が低減される。

【００５４】前記ステップＳ２に続いて、ステップＳ３
では、過給圧センサ８１からの信号に基づいて、吸気通
路７における過給圧が例えば略１８０ｋＰａ（第１設定
圧）を超えたかどうか判別し、この判別結果がＮＯなら
ばステップＳ１７に進む一方、判別結果がＹＥＳならば
ステップＳ４に進む。このステップＳ４では、同様に過
給圧が例えば略２１３ｋＰａ（第２設定圧）を超えたか
どうか判別し、この判別結果がＮＯならばステップＳ１
０に進む一方、判別結果がＹＥＳならばステップＳ５に
進む。さらに、ステップＳ５では、過給圧が許容できる
上限値である例えば略２２１ｋＰａ（第３設定圧）を超
えたかどうか判別し、この判別結果がＮＯならばステッ
プＳ８に進む一方、判別結果がＹＥＳならばステップＳ
６に進む。

【００５５】このステップＳ６では、過給圧が第３設定
圧を超えていて、エンジン１の信頼性を確保するために
過給圧を確実に低下させる必要があるので、後述の最終
的な目標負圧を強制的に零とする。続いて、ステップＳ
７において、そのように上限値を超えた過給圧を速やか
に低下させるオーバーブースト防止制御の実行中である
ことを示すオーバーブーストＦＬＡＧをオン状態にする
（オーバーブーストＦＬＡＧ←１）。一方、前記ステッ
プＳ５において過給圧が上限値以下でＮＯと判定して進
んだステップＳ８では、今度は、過給圧が第２設定圧を
超えていることに対応して、可動ベーン２４…２４を相
対的に大きく開き側に作動させる第２減量補正制御を実
行すべく、減量ＦＬＡＧ２をオン状態にする（ＦＬＡＧ
２←１）。そして、続くステップＳ９において、目標負
圧を相対的に大きく減らすための補正値である第２目標
負圧減量値を設定する（目標負圧減量２設定）。

【００５６】つまり、実過給圧が許容できる上限値であ
る第３設定圧を超えたときには、直ちに過給圧を低下さ
せるために目標負圧を零にする一方、第３設定圧を超え
ていなくても第２設定圧を超えていれば、過給圧は可動
ベーン２４…２４の固着等に起因して上昇していると判
断し、この過給圧が過大になることを未然に防止するた
めに、負圧アクチュエータ３０の目標負圧を大きく減量
し、これにより、負圧アクチュエータ３０から可動ベー
ン２４…２４に対し大きな駆動力を作用させて、固着し
ている可動ベーン２４…２４を強制的に開き側に作動さ
せる。

【００５７】これに対し、前記ステップＳ４において過
給圧が第２設定圧以下でＮＯと判定して進んだステップ
Ｓ１０では、まず、減量ＦＬＡＧ２がオン状態かどうか
判別し、判別結果がＮＯであればステップＳ１４に進む
一方、判別結果がＹＥＳで、既に第２減量補正制御を実
行中であれば、ステップＳ１１に進み、その第２減量補
正制御の結果として過給圧が略２０６ｋＰａまで低下し
たかどうか判別する。そして、この判別結果がＮＯであ
れば前記ステップＳ８に進んで、引き続き第２減量補正
制御を行う一方、判別結果がＹＥＳで、過給圧が略２０
６ｋＰａまで低下していれば、第２減量補正制御を終了
するために、続くステップＳ１２において減量ＦＬＡＧ
２をオフ状態にし（ＦＬＡＧ２←０）、続くステップＳ
１３で目標負圧減量値を零にする。

【００５８】また、前記ステップＳ１０において減量Ｆ
ＬＡＧ２がオン状態でないＮＯと判別して進んだステッ
プＳ１４では、今度は、過給圧の上昇率が予め設定した
所定値（設定値）以上かどうか判定する。そして、この
判定結果がＮＯで過給圧が徐々に増大しているのであれ
ば、過給圧の減量補正をする必要はないので、前記ステ
ップＳ１３に進む一方、判定結果がＹＥＳで過給圧が急
激に上昇しているのであれば、ステップＳ１５に進ん
で、可動ベーン２４…２４を相対的に小さく開き側に作
動させる第１減量補正制御を実行すべく、減量ＦＬＡＧ
１をオン状態にする（ＦＬＡＧ１←１）。そして、続く
ステップＳ１６において、目標負圧を減らすための補正
値として、前記第２目標負圧減量値よりも小さな第１目
標負圧減量値を設定する（目標負圧減量１設定）。

【００５９】つまり、ＶＧＴ２０による吸気の過給圧が
急上昇して、第１設定圧を超えたときには、このときに
は前記第１設定圧を超えたときに比べて過給圧が低くて
も、過給圧は過大になる虞れがあると判断し、この段階
で可動ベーン２４…２４を開き側に作動させることで、
過給圧が過大になることを未然に防止するようにしてい
る。但し、この場合には走行性の悪化を最小限にくい止
めるために、可動ベーン２４…２４の開き側への作動量
は相対的に小さいことが好ましいので、第１目標負圧減
量値は第２目標負圧減量値よりも小さく設定されてい
る。

【００６０】一方、前記ステップＳ３において過給圧が
第１設定圧以下でＮＯと判定して進んだステップＳ１７
では、減量ＦＬＡＧ１がオン状態かどうか判別し、判別
結果がＮＯであればステップＳ２１に進む一方、判別結
果がＹＥＳで、既に第１減量補正制御を実行中であれ
ば、ステップＳ１８に進み、その第１減量補正制御の結
果として過給圧が略１７３ｋＰａまで低下したかどう
か、或いは第１減量補正制御の開始から所定時間（例え
ば１００〜１５０ｍ秒）が経過したかどうか判別する。
そして、過給圧が略１７３ｋＰａまで低下しておらず、
かつ補正制御開始から所定時間が経過していないＮＯで
あれば、前記ステップＳ１５に進んで引き続き第１減量
補正制御を行う一方、過給圧が略１７３ｋＰａまで低下
したか又は補正制御開始から所定時間が経過していれ
ば、ステップＳ１９に進み、減量ＦＬＡＧ１をオフ状態
にし（ＦＬＡＧ１←０）、続くステップＳ２０で目標負
圧減量値を零にする。

【００６１】このように、第１減量補正制御によって実
過給圧が所定値（略１７３ｋＰａ）まで低下していなく
ても、所定時間が経過したときに補正制御を終了するよ
うにしているのは、長時間の過給圧減量補正によって走
行性が大幅に悪化することを防止するためである。

【００６２】また、前記ステップＳ１７において減量Ｆ
ＬＡＧ１がオン状態でないＮＯと判別して進んだステッ
プＳ２１では、今度はオーバーブーストＦＬＡＧがオン
状態かどうか判別し、判別結果がＮＯであれば前記ステ
ップＳ２１に進む一方、判別結果がＹＥＳで、オーバー
ブースト防止制御を実行中であれば、ステップＳ２２に
進んで、過給圧が略１５２ｋＰａまで低下したかどうか
判別する。そして、この判別結果がＮＯであれば前記ス
テップＳ６に進み、引き続いてオーバーブースト防止制
御を行う一方、判別結果がＹＥＳで、過給圧が略１５２
ｋＰａまで低下していれば、ステップＳ２３に進み、オ
ーバーブーストＦＬＡＧをオフ状態にし（オーバーブー
ストＦＬＡＧ←０）、続くステップＳ２０において、目
標負圧減量値を零にする。つまり、実過給圧が一旦、上
限値である第３設定圧を超えたときには、その過給圧が
十分に低下するまでは可動ベーン２４…２４を全開状態
に保持するようにしている。

【００６３】前記図７のフローのステップＳ７，Ｓ９，
Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ２０に続いて、図８に示すフローの
ステップＳ２４では、上述の如く設定された基本目標負
圧を補正するための各種補正負圧を演算する。すなわ
ち、例えば大気圧が低いほど、また、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べく、ＶＧＴ２
０のノズル開度が閉じ側になるように補正を行う。

【００６４】続いて、ステップＳ２５において、前記ス
テップＳ２で求めた基本目標負圧、ステップＳ６，Ｓ
９，Ｓ１６でそれぞれ設定した目標負圧減量値、及びス
テップＳ２４で求めた各種補正負圧等に基づいて、目標
負圧のなまし処理演算を行う。この目標負圧なまし援算
は、例えば下記数１に示す演算式に従って、基本目標負
圧の急激な変化を抑制すべく、過去の履歴を考慮して行
なう。 ［数１］ ＦＵ１ ＝ Ｋ１×ＦＵ１［ｉ−１］＋（１−Ｋ１）ＦＵ０［ｉ］ 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であり、また、ＦＵ０は、
なまし処理前の今回値、つまり前記ステップＳ２４まで
で得られた基本目標負圧である。さらに、Ｋ１はなまし
処理の度合いを決定する係数であって、例えば（０.５
＜Ｋ１＜１）とされている。

【００６５】続いて、ステップＳ２６〜Ｓ２９において
進み補正を施す。この進み補正は例えば下記数２に示す
演算式に従って、過給圧変化の応答遅れを抑制する目的
で行なう。 ［数２］ ＦＵ２ ＝ （ＦＵ１［ｉ］− Ｋ２×ＦＵ１［ｉ−１］）/（１−Ｋ２） 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であり、また、ＦＵ１［ｉ-１］
はなまし処理後の前回値である。さらに、Ｋ２は進み補
正係数であって、例えば（０＜Ｋ２＜０.５）とされて
いる。

【００６６】詳しくは、前記ステップＳ２６において、
まず、第１又は第２減量補正制御によって実過給圧が低
下してから所定期間が経過したかどうか判定する。この
判定結果がＹＥＳで所定期間内であれば、ステップＳ２
７に進んで、進み補正係数Ｋ２を相対的に大きな値に設
定する一方、前記ステップＳ２６でＮＯと判定されれば
ステップＳ２８に進み、進み補正係数Ｋ２は相対的に小
さな値に設定する。そして、前記ステップＳ２７，Ｓ２
８に続くステップＳ２９では、前記のような進み補正演
算を行う。

【００６７】つまり、前記第１又は第２減量補正制御の
後の所定期間内は、該減量補正制御によって過給圧が強
制的にかつ大幅に低下させられているので、その後の過
給圧の上昇側への回復が遅れて、走行性の悪化を招くこ
とが懸念される。そこでこの場合には、進み補正係数Ｋ
２を相対的に大きな値とすることで、過給圧を上昇させ
る基本的なＶＧＴ制御の制御ゲインを増大させて、過給
圧を通常よりも速く上昇させるようにしている。

【００６８】前記ステップＳ２９に続いて、ステップＳ
３０では、過給圧フィードバック制御の実行条件が成立
しているかどうかを判定する。例えば、実過給圧が略１
９３ｋＰａを超えているかどうか判別し、この判別結果
がＹＥＳであれば条件成立と判定してステップＳ３１に
進み、前記過給圧センサ８１からの信号に基づいて、検
出される実過給圧が目標過給圧になるようにフィードバ
ック（Ｆ/Ｂ）するための過給圧フィードバック補正量
を演算する。また、ＶＧＴ負圧センサ８３からの信号に
基づく負圧フィードバック補正量は零とする。一方、実
過給圧が略１９３ｋＰａ以下ならば、過給圧フィードバ
ック条件非成立と判定し、ステップＳ３２で該過給圧フ
ィードバック補正量を零とするとともに、負圧フィード
バック補正量をＶＧＴ負圧センサ８３からの信号に基づ
いて演算する。尚、それらのフィードバック補正量は、
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、これをフィードバック負圧とする。

【００６９】そして、前記ステップＳ３１，Ｓ３２に続
くステップＳ３３では、前記ステップＳ２９で求めた進
み補正処理後の目標負圧と前記ステップＳ３１，Ｓ３２
で求めたフィードバック負圧とに基づいて、最終目標負
圧を演算し、続くステップＳ３４において、前記最終目
標負圧をＶＧＴＤＳＶ３７に印加するデューティ値に変
換したのち、ステップＳ３５において、このデューティ
値の信号をＶＧＴＤＳＶ３７に出力して、しかる後にリ
ターンする。

【００７０】このように、実過給圧が所定以上に高いと
きだけ過給圧フィードバック制御を行うようにすること
で、エンジン１の低負荷ないし中負荷状態では過給圧制
御の応答遅れを抑えて、オーバーシュートやハンチング
の少ない安定した制御を実現するとともに、一方、高負
荷状態では制御精度の高い過給圧フィードバックにより
ＶＧＴ２０の信頼性の問題を解消することができる。
尚、前記ステップＳ３０において、過給圧フィードバッ
ク制御の実行条件を、例えばエンジン回転数やアクセル
開度に基づいて判定するようにしてもよい。

【００７１】前記図７に示すフローのステップＳ２と図
８に示すフローの各ステップとにより、ＶＧＴ２０の可
動ベーン２４…２４をエンジン１の運転状態に応じて作
動制御する基本過給圧制御手段１００ａが構成されてい
る。そして、この基本過給圧制御手段１００ａは、エン
ジン１がアイドル運転状態のときには負圧アクチュエー
タ３０により可動ベーン２４…２４を全閉状態にさせる
ように構成されている。

【００７２】また、前記図７に示すフローにおいて、ス
テップＳ３，Ｓ４からステップＳ１０を経て、ステップ
Ｓ１４〜Ｓ２０へと進む制御手順は、過給圧センサ８１
により検出された実過給圧が第１設定圧以上のとき、可
動ベーン２４…２４を相対的に小さく開き側に作動させ
る第１過給圧低下制御手段１００ｂに対応している。そ
して、この第１過給圧低下制御手段１００ｂは、過給圧
の上昇変化率が所定の設定値以上のときにのみ、前記可
動ベーン２４…２４の作動制御を行うように構成されて
いる。

【００７３】さらに、前記図７に示すフローにおいて、
ステップＳ４，Ｓ５からステップＳ８，Ｓ９へ進む制御
手順、及びステップＳ４からステップＳ１０〜Ｓ１３へ
と進む制御手順は、過給圧センサ８１により検出された
実過給圧が前記第１設定圧よりも高い第２設定圧以上の
とき、可動ベーン２４…２４を相対的に大きく開き側に
作動させる第２過給圧低下制御手段１００ｃに対応して
いる。そして、前記第１及び第２過給圧低下制御手段１
００ｂ，１００ｃは、負圧アクチュエータ３０への供給
負圧をそれぞれ第１及び第２目標負圧減量値だけ変化さ
せることにより、可動ベーン２４…２４を開き側に作動
させるように構成されている。

【００７４】また、前記図８に示すフローのステップＳ
２６〜Ｓ２８により、前記第１又は第２過給圧低下制御
手段１００ｂ，１００ｃの少なくとも一方による減量補
正制御が行われて、ＶＧＴ２０の過給圧が低下した後
に、所定期間は基本過給圧制御手段１００ａによるＶＧ
Ｔ過給圧の上昇側への制御ゲインを増大補正するゲイン
補正手段１００ｄが構成されている。

【００７５】（燃料カット制御）この実施形態に係る過
給圧制御装置Ａでは、上述の如きＶＧＴ制御の他に、過
給圧センサ８１により検出された実過給圧が第３設定圧
以上のとき、コントロールユニット１００からの制御信
号によって燃料噴射弁４による燃料噴射を中止させる燃
料カット制御を行うようにしている。

【００７６】具体的に。例えば図９に示すフローのスタ
ート後のステップＴ１において、過給圧センサ８１、エ
ンジン回転数センサ８６、アクセル開度センサ８７等の
各種センサからの信号を読み込み、続くステップＴ２に
おいて、前記過給圧センサ８１からの信号に基づいて、
吸気通路７における過給圧が許容できる上限値である略
２２１ｋＰａ（第３設定圧）を超えたかどうか判別す
る。そして、この判別結果がＮＯならばステップＴ４に
進んで、燃料噴射弁４によりエンジン１の運転状態に応
じた分量の燃料を噴射させる一方、判別結果がＹＥＳな
らばステップＴ３に進み、前記燃料噴射弁４による燃料
噴射を中止させ（燃料カット）、しかる後にリターンす
る。

【００７７】前記図９に示すフローの各ステップによ
り、過給圧センサ８１の検出値が第３設定圧以上のとき
に、エンジン１への燃料供給を中止させる燃料カット制
御手段１００ｅが構成されている。

【００７８】次に、この実施形態の制御装置Ａの作用効
果を図１０に基づいて説明する。

【００７９】同図に示すように、例えば、車両の発進加
速時において運転者がアクセルペダルを踏み込んだとき
（ｔ＝ｔ0）、エンジン１は低回転かつ低負荷の運転状
態から低回転かつ中負荷又は高負荷の運転状態に移行
し、これに伴い、ＶＧＴ制御によって負圧アクチュエー
タ３０の目標負圧が徐々に低下され、ＶＧＴ２０の可動
ベーン２４…２４が徐々に開き側に作動される。この
際、アクセルペダルが踏み込まれた当初の短時間は、ま
だ全閉状態に近いノズル２５…２５に対してすでに排気
流量は増量しているので、タービン２２に比較的大きな
回転駆動力が加わり、ＶＧＴ２０の過給圧は速やかに上
昇する。続いて、可動ベーン２４…２４の開作動により
ノズル断面積が大きくなる一方で、エンジン回転数の上
昇に伴い排気流量はさらに増大するので、過給圧は同図
に仮想線で示すように速やかにかつ滑らかに上昇するよ
うになる。

【００８０】ここで、例えば、ＶＧＴ２０の可動ベーン
２４…２４の初期セットばらつきが大きくて、ノズル断
面積が比較的小さいままになっていたり、或いは可動ベ
ーン２４…２４が固着して、負圧アクチュエータ３０に
よる通常の駆動力では正常に開作動しなかったりする
と、同図に実線で示すように、過給圧は急激に立ち上が
り、やがて第１設定圧（略１８０ｋＰａ）を超える。そ
して、このような急激な過給圧の立ち上がりに対応して
第１減量補正制御が開始され（減量１ＦＬＡＧオン）、
第１過給圧低下制御手段１００ｂにより目標負圧が第１
目標負圧減量値だけ減量されて、負圧アクチュエータ３
０により可動ベーン２４…２４が通常よりも大きい駆動
力で開き側に作動される。これにより、仮に、前記の過
給圧の急上昇が可動ベーン２４…２４の初期セットばら
つきに起因するものであるか、或いは可動ベーン２４…
２４が固着していても、その固着の程度が弱ければ、該
可動ベーン２４…２４は開き側に作動して、過給圧は低
下することになる。

【００８１】しかし、可動ベーン２４…２４が強く固着
している場合には、前記第１減量補正制御によっても過
給圧は低下せず、この場合には、その第１減量補正制御
はその開始から所定時間（例えば１００〜１５０ｍ秒）
が経過した後に終了する（減量１ＦＬＡＧオフ）。そし
て、その後に過給圧がさらに上昇して、第２設定圧（略
２１３ｋＰａ）以上になると、今度は第２減量補正制御
が開始され（減量２ＦＬＡＧオン）、第２過給圧低下制
御手段１００ｃにより目標負圧が第２目標負圧減量値だ
け減量される。すなわち、負圧アクチュエータ３０の目
標負圧は前記第１減量補正制御に比べて大幅に減量され
（図例では目標負圧は零になっている）、可動ベーン２
４…２４はその第１減量補正制御に比べてかなり大きい
駆動力で開き側に作動される。このことで、強く固着し
ている可動ベーン２４…２４も、タービン室２３壁面へ
の押し付け力に抗して開き側に作動するようになり、こ
れにより、過給圧はタービン２２の慣性によってやや上
昇した後に速やかに低下する。

【００８２】このようにして過給圧が略２０６ｋＰａま
で低下すると、第２減量補正制御は終了し（減量２ＦＬ
ＡＧオフ）、それ以降は、通常のＶＧＴ制御が行われ
て、エンジン１の運転状態に応じた適切な過給圧が得ら
れるようになる。その際、前記第１又は第２減量補正制
御によって過給圧が低下した後の所定期間は、目標負圧
の演算における進み補正係数Ｋ２が相対的に大きな値と
されるので、過給圧が通常よりも速く上昇するようなＶ
ＧＴ制御が行われて、走行性の悪化が最小限度に抑えら
れる。

【００８３】したがって、この実施形態に係るエンジン
の過給圧制御装置Ａによれば、ＶＧＴ２０による吸気の
過給圧が第１設定圧以上になったとき、第１減量補正制
御によりＶＧＴ２０の可動ベーン２４…２４を通常より
も強い駆動力で強制的に開き側に作動させ、それでもな
お過給圧が上昇して第２設定圧以上になれば、第２減量
補正制御により可動ベーン２４…２４をさらに強い駆動
力で開き側に作動させるようにしたので、該可動ベーン
２４…２４の固着等に起因してＶＧＴ過給圧が急激に上
昇したときでも、過給圧が過大になることを未然に防止
することができる。

【００８４】しかも、前記第１減量補正制御は単に過給
圧が第１設定圧を超えただけでは行わす、その過給圧の
上昇変化率が設定値以上のとき、即ち、可動ベーン２４
…２４の初期セットばらつきや固着等に起因して過給圧
が過大になる虞れがあると判断した場合にのみ、可動ベ
ーン２４…２４を開き側に作動させるようにしたので、
過給圧が過大に至らない場合であるにも拘わらず、不要
に過給圧が低下されることを減らして、この不要の過給
圧低下による走行性の悪化を抑制することができる。

【００８５】また、ＶＧＴ過給圧が許容上限値である第
３設定圧を超えたときには、負圧アクチュエータ３０の
制御目標負圧を零にするとともに、燃料カット制御によ
りエンジンへ１の燃料供給を中止させるようにしてお
り、これにより、負圧アクチュエータ３０やセンサ異常
による可動ベーン２４…２４の完全固着異常であって
も、過給圧が過大になることを確実に防止することがで
きる。

【００８６】さらに、この実施形態では、エンジン１の
アイドル運転時には可動ベーン２４…２４が全閉状態に
されて、ストッパ部材に当接保持されるようになってい
る。このため、エンジン１のアイドル運転時に可動ベー
ン２４…２４の開度が安定した状態になり、該可動ベー
ン２４…２４よりも上流側の排気圧が安定し、そこから
吸気系に還流される排気の還流量も安定するので、その
ことによってエミッションのばらつきを抑制できる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係るエンジンの過給圧制御装置によると、エンジンの過
給機による吸気の過給圧が所定の第１設定圧以上になっ
たとき、第１過給圧低下制御手段により過給圧が低下す
るように過給機の可動ベーンを開き側に作動させ、それ
でもなお過給圧が上昇して第２設定圧以上になれば、前
記可動ベーンを第２過給圧低下制御手段によりさらに大
きく開き側に作動させるようにしたので、該可動ベーン
の固着等を解消して、過給圧が過大になることを未然に
防止することができる。

【００８８】請求項２の発明によると、過給機の可動ベ
ーンを負圧式アクチュエータにより駆動する場合に、該
可動ベーンの作動量を相対的に大きくすることで、可動
ベーンに作用する駆動力そのものを大きくすることがで
きるので、請求項１の発明の効果を十分に得ることがで
きる。

【００８９】請求項３の発明によると、第１過給圧低下
制御手段を、過給圧の上昇変化率が設定値以上のときに
のみ可動ベーンの作動制御を行うものとしたので、不要
な過給圧の低下制御を減らして、走行性の悪化を抑制で
きる。

【００９０】請求項４の発明によると、過給圧が第３設
定圧以上のときにはエンジンへの燃料供給を中止させる
ようにしたので、アクチュエータやセンサ異常による可
動ベーンの完全固着異常であっても、過給圧が過大にな
ることを確実に防止できる。

【００９１】請求項５の発明によると、第１又は第２過
給圧低下制御手段の制御により過給圧を低下させた後の
所定期間、過給圧の上昇側への制御ゲインを増大補正す
ることで、過給圧低下制御後に過給圧を速やかに上昇さ
せて、走行性の悪化を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の全体構成図である。

【図２】過給圧可変機構の概略構成を一部省略して示す
ＶＧＴのタービン室の拡大縦断面図である。

【図３】図２のIII-III線によるタービン室の断面図で
ある。

【図４】負圧アクチュエータの概略構成を示す拡大断面
図である。

【図５】ＥＧＲ弁の概略構成を示す拡大断面図である。

【図６】ＶＧＴのノズル開度とエンジン運転領域との関
係を表わすマップ図である。

【図７】ＶＧＴ制御の具体的な手順の一例を示すフロー
チャート図である。

【図８】同フローチャートの後半部分である。

【図９】燃料カット制御の具体的な手順の一例を示すフ
ローチャート図である。

【図１０】車両の発進加速時のＶＧＴ制御により、負圧
アクチュエータの目標負圧とＶＧＴ過給圧とが変化する
様子を互いに対応付けて示すタイムチャート図である。

【符号の説明】

Ａ 過給圧制御装置 １ エンジン ７ 吸気通路 ９ 排気通路 ２０ ターボ過給機（ＶＧＴ） 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 ８１ 過給圧センサ（過給圧検出手段） １００ コントロールユニット １００ａ 基本過給圧制御手段 １００ｂ 第１過給圧低下制御手段 １００ｃ 第２過給圧低下制御手段 １００ｄ ゲイン補正手段 １００ｅ 燃料カット制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重田 剛 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 FA23 GA04 GB24 GB36 GB79 GC05 GD28 GE02 GE03 GE07 GE08 GE09 HA05 HA12 JA01 JA24 JA39 JB02 JB24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気により吸気を過給する過
   給機と、 前記過給機により吸気通路に生成される過給圧を変更調
   節する過給圧可変機構と、 前記過給圧可変機構をエンジンの運転状態に応じて作動
   制御する基本過給圧制御手段とを備えたエンジンの過給
   圧制御装置において、 前記過給圧可変機構は、過給機の排気タービンへの排気
   流速を調節する可動ベーンを有するものであり、 前記吸気通路の過給圧を検出する過給圧検出手段と、 前記過給圧検出手段による検出値が第１設定圧以上のと
   き、過給圧が低下するように前記可動ベーンを開き側に
   作動させる第１過給圧低下制御手段と、 前記過給圧検出手段による検出値が前記第１設定圧より
   も高い第２設定圧以上のとき、可動ベーンを前記第１過
   給圧低下制御手段よりも大きく開き側に作動させる第２
   過給圧低下制御手段とを備え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】 請求項１において、 過給圧可変機構は、可動ベーンを開閉作動させる負圧式
   アクチュエータを有し、 基本過給圧制御手段は、エンジンがアイドル運転状態の
   ときには前記アクチュエータにより可動ベーンを全閉状
   態にさせるものであり、 第１過給圧低下制御手段は、前記アクチュエータへ供給
   する負圧を第１設定量だけ変化させるものであり、 第２過給圧低下制御手段は、前記アクチュエータへ供給
   する負圧を前記第１設定量よりも大きな第２設定量だけ
   変化させるものであることを特徴とするエンジンの過給
   圧制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 第１過給圧低下制御手段は、過給圧の上昇変化率が設定
   値以上のときにのみ、可動ベーンの作動制御を行うよう
   に構成されていることを特徴とするエンジンの過給圧制
   御装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 過給圧検出手段による検出値が第２設定圧よりも高い第
   ３設定圧以上のとき、エンジンへの燃料供給を中止させ
   る燃料カット制御手段が設け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。
5. 【請求項５】 請求項１において、 第１又は第２過給圧低下制御手段の少なくとも一方の制
   御によって過給圧が低下した後の所定期間、基本過給圧
   制御手段による過給圧の上昇側への制御ゲインを増大補
   正するゲイン補正手段が設け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。