JP2002115554A - 可変容量型ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機関過渡状態でも適切にノズルベーンの開度を
制御して、スモーク発生等、排気エミッションの悪化を
抑制する。 【解決手段】内燃機関１の運転状態における推定スモー
ク濃度を検出する推定スモーク濃度検出手段と、内燃機
関１の運転状態に応じて予め算出した目標スモーク濃度
の記憶手段と、推定スモーク濃度検出手段が検出した推
定スモーク濃度と目標スモーク濃度とを比較し、推定ス
モーク濃度が目標スモーク濃度以下となるように可変容
量型ターボチャージャ７のノズルベーン７４の開度を制
御するノズルベーン開度制御手段と、を備える。現在の
空燃比に基づいて推定スモーク濃度を検出し、この推定
スモーク濃度が目標スモーク濃度以下になるように実際
のノズルベーン７４の開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量型ターボ
チャージャの制御装置に関し、特に機関運転状態に応じ
て可変ノズルの開度を目標スモーク濃度以下になるよう
に制御するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、吸入空気を圧縮す
るターボチャージャを設け、燃焼室の充填効率を向上さ
せて機関出力を向上させる技術が知られている。このよ
うなターボチャージャとしては、内燃機関から排出され
る排気のエネルギを利用して駆動される遠心ターボチャ
ージャが知られている。

【０００３】遠心ターボチャージャは、排気通路の途中
に設けられたタービンハウジングと吸気通路の途中に設
けられたコンプレッサハウジングとをセンタハウジング
を介して連結するとともに、タービンハウジング内に回
転自在に支持されたタービンホイールとコンプレッサハ
ウジング内に回転自在に支持されたコンプレッサホイー
ルとをセンタハウジング内に回転自在に支持されたロー
タシャフトを介して同軸上に連結して構成されている。

【０００４】上記した遠心ターボチャージャでは、内燃
機関から排出された排気が排気取入口からタービンハウ
ジング内に流れ込む。タービンハウジング内に流れ込ん
だ排気は、スクロール通路に沿って渦巻き状に流れ、次
いでスクロール通路からノズル通路を経てタービンホイ
ールに吹き付けられ、タービンホイールを回転させる。
タービンホイールに吹き付けられた排気は、タービンホ
イールの表面に形成されたタービンインペラに沿って流
れ、排気排出口へ導かれる。

【０００５】このようにタービンホイールが排気エネル
ギによって回転されると、タービンホイールの回転力が
ロータシャフトを介してコンプレッサホイールに伝達さ
れ、コンプレッサホイールがタービンホイールと同期し
て回転する。すると吸気取入口近傍の吸気は、コンプレ
ッサホイールの回転によって発生する吸引力によってコ
ンプレッサハウジング内に吸い込まれ、送出通路及びス
クロール通路を経て吸気排出口へ圧送される。

【０００６】このような遠心ターボチャージャによれ
ば、コンプレッサハウジング内で圧縮された吸気が強制
的に燃焼室に供給されるため、吸入空気の充填効率が向
上する。その際、吸入空気量の増加に応じて燃料噴射量
を増加させることにより、より大きな燃焼力及び爆発力
を得ることができ、機関出力を高めることが可能とな
る。内燃機関がディーゼルエンジンである場合は、ター
ボチャージャの作用によって混合気中の吸入空気濃度が
高められるので、混合気の空燃比が過剰なリッチ状態に
なることが防止され、スモーク等の発生を抑制すること
もできる。

【０００７】ところで、遠心ターボチャージャは、排気
エネルギを利用して吸気を圧縮するため、内燃機関が高
回転運転状態にあるときのように排気量が多く且つ排気
圧力が高いときは、タービンホイールの回転速度及び回
転力を増加させることができ、十分な過給効果を得るこ
とができるが、内燃機関が低回転運転状態にあるときの
ように排気量が少なく且つ排気圧力が低いときは、ター
ビンホイールの回転速度及び回転力を増加させることが
できず、所望の過給効果を得ることができないという欠
点がある。

【０００８】このような問題に対し、可変ジオメトリタ
ーボチャージャ、あるいは可変ノズル型ターボチャージ
ャと呼ばれる遠心ターボチャージャの開発が進められて
いる。可変ノズル型ターボチャージャは、タービンハウ
ジング内のノズル通路に、タービンホイールの軸線を中
心として等角度毎に設けられた複数のノズルベーンを備
えている。これらのノズルベーンは、タービンハウジン
グに回動自在に支持されたリング状のリングプレートと
リンク機構等を介して接続され、リングプレートの回動
によって全てのノズルベーンが同期して回動するように
なっている。

【０００９】可変ノズル型ターボチャージャは、例え
ば、内燃機関の低回転運転領域のように排気量が少ない
ときに、ノズルベーンにおいてリングプレートの円心側
に位置する端部をその円心から離脱する方向に回動させ
るべくリングプレートを回転させる。このとき、隣接す
るノズルベーン間の隙間が狭められ、ノズルベーン間を
通過する排気の流速が高まるとともに、ノズルベーン間
を経てタービンホイールのインペラに衝突する排気の衝
突角度が垂直に近づくため、少ない排気量でタービンホ
イールの回転速度及び回転力を増加させることが可能と
なる。これにより、コンプレッサホイールの回転速度及
び回転力が増加し、コンプレッサハウジングにおける吸
気の圧縮率が向上する。

【００１０】リングプレートの回転駆動は、可変ノズル
型ターボチャージャに併設されるＶＮＴアクチュエータ
によって行われ、ＶＮＴアクチュエータの制御は、機関
制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって行われ
る。

【００１１】具体的には、ＥＣＵは、内燃機関の運転状
態（機関回転数と機関負荷等）を判別し、判別された運
転状態に応じた目標過給圧を算出する。次いで、ＥＣＵ
は、インテーク・マニホールド等に取り付けられた圧力
センサの出力信号値（実際の過給圧）を参照しつつ、実
際の過給圧が目標過給圧となるようにＶＮＴアクチュエ
ータをフィードバック制御する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、過渡運
転時（加速時等）には、前記可変ノズル型ターボチャー
ジャのノズルベーンの開度を閉じすぎる傾向になる。こ
れはノズルベーンの開度と過給圧との関係が、内燃機関
が高回転及び高負荷になることで変化するためである。
すなわち高回転及び高負荷時には排ガス量が増加するの
で、ノズルベーンの開度を小さくしてもそれが排気抵抗
の増大となり、タービンホイールを回転させる排ガスの
流速を高めることにならない。したがって回転数や負荷
が高いときにはノズルベーンの開度を開き側に移行させ
て排ガスの抵抗を低減させ、回転数や負荷が低くなった
ときにはノズルベーンの開度を閉じ側に移行させてター
ビンホイールを回転させる排ガスの流速を高める必要が
ある。

【００１３】ところがノズルベーンの開度が全閉から半
開の間の位置にあるとき、急激に内燃機関の回転数が上
昇すると、実際の過給圧が目標過給圧よりも小さくなる
ので過給圧を上昇させるようにノズルベーンは閉じ側に
制御され、ノズルベーンが閉じすぎになる。

【００１４】このような場合は、排圧が上昇し内燃機関
の気筒内からの排ガスが排出されにくくなり、吸入空気
量が減少するので、スモークの発生及び燃費が悪化する
虞がある。

【００１５】また排気再循環装置（ＥＧＲ装置）を稼働
させている場合に前記ノズルベーンの開度が小さすぎる
と、 排圧が上昇して内燃機関の吸入側に送られて再循
環する排ガス量が増大し、結果として吸入空気量が減り
スモークが発生し易くなる。

【００１６】したがって機関過渡状態においても適切な
ノズルベーンの開度が得られるように制御することが望
まれる。本発明は、上記したような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、可変容量型ターボチャージャを備えた
内燃機関において、特に機関過渡状態でも適切にノズル
ベーンの開度を制御して、スモーク発生等の排気エミッ
ションの悪化を抑制することができる技術を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明における第１の発
明は、上記した課題を解決するために以下のような手段
を採用した。

【００１８】すなわち、吸気の過給圧を所望の圧力とす
べく、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を
可変とする可変容量型ターボチャージャを制御する装置
において、内燃機関の運転状態における推定スモーク濃
度を検出する推定スモーク濃度検出手段と、内燃機関の
運転状態に応じて予め算出した目標スモーク濃度の記憶
手段と、前記推定スモーク濃度検出手段が検出した推定
スモーク濃度と前記目標スモーク濃度とを比較し、推定
スモーク濃度が目標スモーク濃度以下となるように前記
可変容量型ターボチャージャのノズルベーン開度を制御
するノズルベーン開度制御手段と、を備えることを特徴
とする。

【００１９】このように構成された可変容量型ターボチ
ャージャの制御装置では、内燃機関の現在の運転状態に
おける空燃比を求め、この空燃比に基づいて推定スモー
ク濃度を検出し、この推定スモーク濃度が目標スモーク
濃度以下になるように実際のノズルベーンの開度を制御
する。よってノズルベーンを、機関回転数と機関負荷の
みをパラメータとして予め求めた開度に制御する場合に
比べ、実際のスモーク濃度が目標スモーク濃度以下にな
るように制御されるので、過渡運転時等のスモークの発
生が抑制できる。

【００２０】前記推定スモーク濃度検出手段は、指令燃
料噴射量及び測定空気量を検出し、前記指令燃料噴射量
及び測定空気量から空燃比を求め、この空燃比に基づい
て推定スモーク濃度を検出するように制御することがで
きる。このとき測定空気量の変化に基づいてノズルベー
ンの開度のフィードバック制御を実施して、推定スモー
ク濃度が目標スモーク濃度以下になるようにノズルベー
ンの開度を調整することができる。

【００２１】また、この場合はノズルベーンの開度が、
機関回転数と機関負荷に基づいて決定される基本開度よ
りも小さい場合にのみ、開度を大きくする制御が実施さ
れる。このような制御によればスモークの発生を抑制し
つつ、過給圧の上昇度を最大にすることができる。

【００２２】本発明における第２の発明は、吸気の過給
圧を所望の圧力とすべく、タービンホイールに吹き付け
られる排気の流速を可変とする可変容量型ターボチャー
ジャを制御する装置において、空燃比に応じてノズルベ
ーン開度開き領域、或いはノズル開度閉じ領域を定めた
マップと、空燃比を算出する手段と、前記マップと算出
された前記空燃比の値に基づきノズル開度を制御するノ
ズル開度制御手段と、を設けたことを特徴とする。

【００２３】内燃機関の現在の運転状態における空燃比
は、指令燃料噴射量及び測定空気量を検出し、前記指令
燃料噴射量及び測定空気量から求めることができる。こ
の空燃比に基づいてノズルベーンの開度を調整すること
で所定の範囲に保持し、目標スモーク濃度を超えるよう
な空燃比の領域に達しないように、実際のノズルベーン
の開度を制御する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる可変容量型
ターボチャージャの制御装置の実施の形態について図面
に基づいて説明する。

【００２５】図１は、本発明の制御装置を適用する内燃
機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１
は、可変ノズル型ターボチャージャが併設された直噴式
ディーゼルエンジンである。

【００２６】内燃機関１は、１番気筒（＃１）から４番
気筒（＃４）までの４つの気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
を備えている。内燃機関１は、その噴孔が各気筒１ａ、
１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に臨むように取り付けられた
燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを備えてい
る。

【００２７】各燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄは、蓄圧室（コモンレール）１４と連通し、コモン
レール１４は、燃料通路１５を介して燃料ポンプ１６と
連通している。そして、コモンレール１４は、燃料ポン
プ１６から圧送されてくる燃料を一旦貯留して所定の圧
力まで蓄圧し、蓄圧された所定圧の燃料を各燃料噴射弁
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに分配する。コモンレ
ール１４には、コモンレール１４内の燃料圧力に対応し
た電気信号を出力するコモンレール圧センサ１７が取り
付けられている。

【００２８】また、内燃機関１には、吸気枝管２が接続
され、吸気枝管２の各枝管がそれぞれ各気筒１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、１３ｄの燃焼室に連通している。吸気枝
管２は、吸気管３を介してエアクリーナボックス４に接
続されている。エアクリーナボックス４には、新気をエ
アクリーナボックス４内に取り込むための吸気ダクト５
が接続されている。

【００２９】エアクリーナボックス４より下流の吸気管
３には、吸気管３内を流れる新気の質量に対応した電気
信号を出力するエアフローメータ６が設けられている。
エアフローメータ６より下流の吸気管３には、可変ノズ
ル型ターボチャージャ７のコンプレッサハウジング７ａ
が設けられている。さらに、コンプレッサハウジング７
ａより下流の吸気管３にはインタークーラ８が配置さ
れ、インタークーラ８下流の吸気管３には吸気絞り弁
（スロットル弁）９が設けられている。

【００３０】一方、内燃機関１には、排気枝管１０が接
続され、排気枝管１０の各枝管がそれぞれ各気筒１ａ、
１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に連通している。排気枝管１
０は、可変ノズル型ターボチャージャ７のタービンハウ
ジング７ｂを介して排気管１１と連通し、排気管１１
は、図示しないマフラーへ接続されている。排気管１１
の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化するための排
気浄化触媒１２が設けられている。

【００３１】このように構成された内燃機関１では、吸
気ダクト５から吸入された新気がエアクリーナボックス
４で埃や塵等を取り除かれてコンプレッサハウジング７
ａに導入され、コンプレッサハウジング７ａで圧縮され
た後にインタークーラ８で冷却され、次いで吸気枝管２
を介して各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に供給
される。

【００３２】各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に
供給された新気は、圧縮行程において圧縮され、圧縮行
程後半に燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄか
ら噴射された燃料を着火源として燃焼及び爆発し、その
燃焼力及び爆発力によって図示しないピストンを下降さ
せ、機関出力軸（クランクシャフト）を回転させる。

【００３３】各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室で
燃焼及び爆発した既燃ガスは、排気行程において燃焼室
から排気枝管１０へ排出される。排気枝管１０に排出さ
れた既燃ガス（排気）は、排気枝管１０からタービンハ
ウジング７ｂに流れ込み、タービンハウジング７ｂ内の
タービンホイールを回転させた後に排気管１１へ排出さ
れ、次いで排気浄化触媒１２にて排気中の有害ガス成分
を浄化された後に大気中に放出される。

【００３４】続いて、内燃機関１には、排気再循環（Ｅ
ＧＲ）機構が併設されている。このＥＧＲ機構は、４番
気筒（＃４）１ｄの図示しない排気ポートと吸気枝管２
とを連通させる排気再循環通路１８、及び排気再循環通
路１８内の排気流量を調節する流量制御弁（ＥＧＲ弁）
１９から構成されている。ＥＧＲ弁１９は、ステップモ
ータ等の電気式アクチュエータ、あるいは負圧の度合い
によって可動するダイヤフラムを備えた負圧式のアクチ
ュエータ等によって駆動される。

【００３５】このように構成されたＥＧＲ機構では、Ｅ
ＧＲ弁１９が開弁されると、４番気筒（＃４）１ｄから
排出された排気の一部が排気再循環通路１８を経て吸気
枝管２へ流れ、吸気系の上流から流れてきた新気ととも
に各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に供給され
る。このとき、燃焼室内の新気の量は、吸気系に再循環
された排気（ＥＧＲガス）の分だけ減少する。そして、
ＥＧＲ弁１９の開度量を制御してＥＧＲガス量を調節す
ることにより、燃焼室内に供給される新気の量を調節す
ることができる。また、上記した排気の再循環を実行す
ることにより、燃焼室内に排気中の不活性ガス成分が供
給されることになるため、混合気の燃焼温度を低下さ
せ、ＮＯ_X等の排出量を低減させることも可能となる。

【００３６】次に、可変ノズル型ターボチャージャ７の
具体的な構成について図２及び図３に基づいて説明す
る。可変ノズル型ターボチャージャ７は、図２に示すよ
うに、コンプレッサハウジング７ａとタービンハウジン
グ７ｂとをセンタハウジング７ｃを介して連結して構成
されている。

【００３７】センタハウジング７ｃには、ロータシャフ
ト３８がその軸線Ｌを中心に回転自在に支持されてい
る。ロータシャフト３８の一端は、コンプレッサハウジ
ング７ａ内に突出し、その突出部分には、複数のコンプ
レッサインペラ３６ａを備えたコンプレッサホイール３
６が取り付けられている。

【００３８】ロータシャフト３８の他端は、タービンハ
ウジング７ｂ内に突出し、その突出部分には、複数のタ
ービンインペラ３７ａを備えたタービンホイール３７が
取り付けられている。

【００３９】コンプレッサハウジング７ａにおいてセン
タハウジング７ｃと反対側に位置する部分には、コンプ
レッサハウジング７ａ内に吸気を取り入れるための吸気
取入口６２ａが形成されている。コンプレッサハウジン
グ７ａ内には、コンプレッサホイール３６の外周を包囲
する渦巻き状のコンプレッサ通路６４が形成されるとと
もに、コンプレッサホイール３６の内装部分とコンプレ
ッサ通路６４とを連通する環状の送出通路６５が形成さ
れている。コンプレッサ通路６４の終端部には、コンプ
レッサハウジング７ａ内で圧縮された吸気を排出するた
めの吸気排出口（図示せず）が形成されている。

【００４０】一方、タービンハウジング７ｂ内には、タ
ービンホイール３７の外周を包囲する渦巻き状のスクロ
ール通路６６が形成されるとともに、タービンホイール
３７の内装部分とスクロール通路６６とを連通する環状
のノズル通路６７が形成されている。スクロール通路６
６の基端部には、タービンハウジング７ｂ内に排気を取
り入れるための排気取入口（図示せず）が形成されてい
る。タービンハウジング７ｂにおいてセンタハウジング
７ｃと反対側に位置する部分には、タービンハウジング
７ｂ内の排気を排出するための排気排出口６３ａが設け
られている。

【００４１】さらに、タービンハウジング７ｂのセンタ
ハウジング７ｃ側には、可変ノズル機構７１が内装され
ている。この可変ノズル機構７１は、図３（ａ）、
（ｂ）に示すように、リング状に形成されたノズルバッ
クプレート７２を備えている。このノズルバックプレー
ト７２は、図示しないボルトによってタービンハウジン
グ７ｂに固定されている。続いて、ノズルバックプレー
ト７２には、複数の軸７３が同プレート７２の円心を中
心として等角度毎に設けられている。

【００４２】各軸７３は、ノズルバックプレート７２を
その厚さ方向に貫通して回動可能に支持されている。各
軸７３の一端部（図３（ａ）中の左端部）には、ノズル
ベーン７４が固定されている。一方、軸７３の他端部
（図３（ａ）中の右端部）には、軸７３と直交してノズ
ルバックプレート７２の外縁部へ延びる開閉レバー７５
が固定され、軸７３と開閉レバー７５とが一体で回動可
能になっている。開閉レバー７５の先端には、二股に分
岐した一対の挟持部７５ａが設けられている。

【００４３】各開閉レバー７５とノズルバックプレート
７２との間には、ノズルバックプレート７２と重なり合
うように環状のリングプレート７６が設けられている。
このリングプレート７６は、その円心を中心に周方向へ
回動可能となっている。また、リングプレート７６には
その円心を中心として等角度毎に複数のピン７７が設け
られており、それらピン７７が各開閉レバー７５の挟持
部７５ａ間に回動可能な状態で挟持されている。

【００４４】このように構成された可変ノズル機構７１
では、上記したリングプレート７６がその円心を中心に
回動されると、各ピン７７が各開閉レバー７５の挟持部
７５ａをリングプレート７６の回動方向と同方向に押す
ことになる。その結果、開閉レバー７５が軸７３を回動
させ、軸７３の回動に同期してノズルベーン７４が軸７
３を中心に回動することになる。

【００４５】例えば、ノズルベーン７４においてリング
プレート７６の円心側に位置する端部をその円心から離
脱させる方向に回動させるべくリングプレート７６が回
動すると、隣接するノズルベーン７４間の隙間が狭くな
り、ノズルベーン７４間の流路が閉じられることにな
る。

【００４６】一方、ノズルベーン７４においてリングプ
レート７６の円心側に位置する端部をその円心に接近さ
せる方向に回動させるべくリングプレート７６が回動す
ると、隣接するノズルベーン７４間の隙間が広くなり、
ノズルベーン７４間の流路が開かれることになる。

【００４７】続いて、可変ノズル機構７１の駆動、即ち
リングプレート７６の回動駆動を行う機構について述べ
る。図２及び図３に示すように、リングプレート７６の
外縁の一部には、軸線Ｌと同方向に延びるピン８６が取
り付けられ、そのピン８６に駆動機構８２が連結されて
いる。

【００４８】駆動機構８２は、センタハウジング７ｃに
ピン８６と平行にコンプレッサハウジング７ａ側に延び
た状態で回動自在に支持された支軸８３を備えている。
この支軸８３のタービンハウジング７ｂ側の端部（図２
中の左側端部）には、ピン８６に対して回動可能に連結
された駆動レバー８４が固定されている。支軸８３のコ
ンプレッサハウジング７ａ側の端部（図２中の右側端
部）には、支軸８３を中心にして回動可能な操作片８５
が取り付けられている。操作片８５は、負圧式のＶＮＴ
アクチュエータ８７に連結されている。

【００４９】ＶＮＴアクチュエータ８７は、図４に示す
ように、ダイヤフラム８８によって負圧室８７ａと大気
室８７ｂとに区画されている。負圧室８７ａには、ダイ
ヤフラム８８と直交する方向に伸縮動作するコイルスプ
リング８８ａが内装されている。さらに、負圧室８７ａ
には、負圧通路８９が接続されており、負圧通路８９
は、内燃機関１のクランクシャフトに駆動連結されたバ
キュームポンプ９１に接続されている。負圧通路８９の
途中には、エレクトリック・バキューム・レギュレーテ
ィング・バルブ（ＥＶＲＶ）９０が設けられているＥＶ
ＲＶ９０は、大気中に開口された大気導入口（図示せ
ず）を備えており、ＥＶＲＶ９０よりＶＮＴアクチュエ
ータ８７側に位置する負圧通路８９ａと大気導入口の導
通と、ＥＶＲＶ９０よりバキュームポンプ９１側に位置
する負圧通路８９ｂとＶＮＴアクチュエータ８７側の負
圧通路８９ａの導通と、を切り換える。

【００５０】尚、ＥＶＲＶ９０は、電磁ソレノイドを備
えており、電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは負
圧通路８９ａと大気導入口を導通状態に保持し、電磁ソ
レノイドが励磁状態にあるときは負圧通路８７ａと負圧
通路８９ｂを導通状態に保持する。一方、ＶＮＴアクチ
ュエータ８７の大気室８７ｂは、ＶＮＴアクチュエータ
８７の外部（大気中）と連通し、大気室８７ａ内の圧力
が常に大気圧となるようになっている。

【００５１】ダイヤフラム８８の大気室８７ｂ側には、
コイルスプリング８８ａの伸長方向に延出したロッド８
８ｂが突設されている。このロッド８８ｂは、大気室８
７ｂを貫通してＶＮＴアクチュエータ８７の外部まで突
出しており、その先端部が前記操作片８５に連結されて
いる。

【００５２】このように構成されたＶＮＴアクチュエー
タ８７では、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが非励磁状
態にあるときは、負圧通路８９ａと大気導入口とが導通
状態となり、負圧室８７ａ内が大気圧となる。この場
合、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂは、コイ
ルスプリング８８ａの付勢力によって最も進出した状態
に保持される。

【００５３】また、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが励
磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと負圧通路８９ｂ
とが導通状態になり、ＶＮＴアクチュエータ８７の負圧
室８７ａ内が負圧となる。この場合、ダイヤフラム８８
がコイルスプリング８８ａの付勢力に抗して変位し、そ
れに伴ってロッド８８ｂが最も退行した状態に保持され
る。

【００５４】さらに、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドの
励磁と非励磁とをデューティ制御することにより、ロッ
ド８８ｂの進退量を調節することが可能となる。上記し
たようなＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂの進
退動作により、前記操作片８５が回動される。操作片８
５が回動されると、それに同期して支軸８３が回転し、
支軸８３の回転に伴って駆動レバー８４が支軸８３を中
心に回動する。その結果、駆動レバー８４がピン８６を
介してリングプレート７６を周方向に押し、軸線Ｌを中
心にリングプレート７６を回動させることになる。

【００５５】以上述べた可変ノズル型ターボチャージャ
７では、駆動機構８２によってノズルベーン７４の回動
方向と回動量とを調節することにより、ノズルベーン７
４間の流路の向き、及びノズルベーン７４間の隙間を変
更することが可能となる。すなわち、ノズルベーン７４
の回動方向と回動量とを制御することにより、スクロー
ル通路６６からタービンホイール３７に吹き付けられる
排気の方向と流速が調節されることになる。

【００５６】例えば、内燃機関１からの排気の量が少な
い場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を閉
じるべく駆動機構８２を動作させることにより、タービ
ンホイール３７に吹き付けられる排気の流速が高まると
ともに、排気とタービンインペラ３７ａとの衝突角度が
より垂直に近づくため、少ない排気量でもタービンホイ
ール３７の回転速度及び回転力を高めることが可能とな
る。

【００５７】逆に、内燃機関１からの排気の量が十分に
多い場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を
開くべく駆動機構８２を動作させることにより、タービ
ンホイール３７に吹き付けられる排気の流速の過剰な上
昇が抑制され、タービンホイール３７の回転速度及び回
転力の過剰な上昇を抑えることが可能となる。

【００５８】尚、本実施の形態では、ＥＶＲＶ９０の電
磁ソレノイドが非励磁状態にあって、ＶＮＴアクチュエ
ータ８７のロッド８８ｂが最も進出した状態のときに、
ノズルベーン７４が最も開いた状態に保持され、ＥＶＲ
Ｖ９０の電磁ソレノイドが励磁状態にあって、ＶＮＴア
クチュエータ８７のロッド８８ｂが最も退行した状態の
ときに、ノズルベーン７４が最も閉じた状態に保持され
るものとする。

【００５９】ここで図１に戻り、内燃機関１には、クラ
ンクシャフトの回転位置に対応した電気信号を出力する
クランクポジションセンサ２２と、機関冷却水の温度に
対応した電気信号を出力する水温センサ２１とが取り付
けられている。また、吸気枝管２には、吸気枝管２内の
圧力（過給圧）に対応した電気信号を出力する吸気圧力
センサ２０が取り付けられている。さらに、内燃機関１
を搭載する車両には、図示しないアクセルペダルの踏み
込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ
２３が取り付けられている。これらクランクポジション
センサ２２、水温センサ２１、吸気圧力センサ２０、ア
クセル開度センサ２３、及び、前述したエアフローメー
タ６やコモンレール圧センサ１７等の各種センサ類は、
それぞれ電気配線を介して機関制御用の電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ：Electronic ControlUnit）１００に接続さ
れている。

【００６０】ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
等を双方向性バスで相互に接続して構成され、前記各種
センサの出力信号をパラメータとして内燃機関１の運転
状態等を判定し、判定された機関運転状態に応じて燃料
噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、燃料ポンプ１
６、ＥＧＲ弁１９、ＶＮＴアクチュエータ８７等を制御
する。すなわちＥＣＵ１００は、クランクポジションセ
ンサ２２からの検出信号に基づいて機関回転数Ｎｅを演
算する。またアクセル開度センサ２３からの検出信号と
機関回転数Ｎｅに対応する噴射量指令値を算出し、所定
の時期に噴射量指令値に対応した燃料量を噴射する。

【００６１】次いで、ＥＣＵ１００は前記機関回転数Ｎ
ｅと、アクセル開度ｅａｃｃｐとをパラメータとして目
標吸気管圧力、すなわち目標過給圧を算出する。またＥ
ＣＵ１００は、吸気圧力センサ２０の出力信号（実際の
過給圧）を入力する。そして、ＥＣＵ１００は、実際の
過給圧と目標過給圧とを比較して、目標過給圧よりも実
際の過給圧が大きければ、実際の過給圧が目標過給圧と
なるように、すなわちノズルベーンの開度を大きくする
ように可変ノズル型ターボチャージャ７のＶＮＴアクチ
ュエータ８７をフィードバック制御する。ここで、ノズ
ルベーン７４の開度と過給圧ＰＩＭとの関係を図６に示
す。図６（ａ）は、定常走行時におけるノズルベーン７
４の開度変化に対する過給圧ＰＩＭの変化を示してい
る。過給圧ＰＩＭは、ノズルベーン７４の全閉付近で最
大になり、ノズルベーン７４の開度が大きくなる程、低
下することがわかる。

【００６２】したがって実際の過給圧を目標過給圧ＰＩ
ＭＴＲＧに近づけるためには次のような制御が実行され
る。すなわち、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭ
ＴＲＧよりも小さい場合には、ノズルベーン７４の開度
を小さくすることで実際の過給圧ＰＩＭを上昇させ、反
対に、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよ
りも大きい場合は、ノズルベーン７４の開度を大きくす
ることで実際の過給圧ＰＩＭを低下させる。このような
ノズルベーン７４の開度制御に基づく過給圧調整を行う
ことができるのは、ノズルベーン７４の開度範囲のほぼ
全域でこの開度の増大に伴い過給圧ＰＩＭが低下するた
めである。

【００６３】上記目標過給圧は、例えば内燃機関の負荷
及び回転数に基づいて、内燃機関の低回転高負荷時には
高く設定され、高回転低負荷時には低く設定される。こ
れは低回転時高負荷時には内燃機関の過給圧を高めて出
力向上を図り、高回転低負荷時には内燃機関の過給圧を
低くすべくノズルベーン７４の開度を大きくするこで排
ガスの排出抵抗を低減するためである。

【００６４】以上のように、実際の過給圧ＰＩＭが目標
過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも大きい場合は、ＥＣＵ１００
は、ノズル用のＶＮＴアクチュエータ８７を駆動する
ためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮを例えば大きくし
て、実際の過給圧ＰＩＭを低下させる。

【００６５】一方、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧Ｐ
ＩＭＴＲＧよりも小さい場合は、ＥＣＵ１００は、ノズ
ル用のＶＮＴアクチュエータ８７を駆動するためのデュ
ーティ比指令値ＤＮＦＩＮを例えば小さくする。しか
し、ここでは直ちに実際の過給圧ＰＩＭを上昇させ、こ
れを目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに一致させるような制御を
実行するのではなく、限界スモーク濃度を超えない範囲
において、実際の過給圧ＰＩＭを上昇させる。ここで限
界スモーク濃度とは、機関運転時において許容され得る
最大のスモーク濃度である。

【００６６】このような実際の過給圧ＰＩＭが目標過給
圧ＰＩＭＴＲＧよりも小さい場合には機関過渡状態が含
まれるが、このような場合は、後述するようにノズルベ
ーンが閉じ過ぎになる傾向があり、スモークの発生が特
に問題となるため、以下のような制御を実行する。

【００６７】ＥＣＵ１００は、クランクポジションセン
サ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信号とを
パラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を算出す
る。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入空気量
から空燃比を演算する。

【００６８】この空燃比と排ガス中のスモーク濃度（黒
煙濃度）の関係は、図５に示すようになり、これをマッ
プとして予め実験により求めて、ＥＣＵ１００のＲＯＭ
に記憶しておく。ＥＣＵ１００は、このマップに基づい
て空燃比から推定スモーク濃度ＳＣを求める。

【００６９】または空燃比とスモーク濃度の関係は次式
によって求めることができる。空気過剰率(1ストロークあた
りの噴射量／1回転あたりの吸入空気量)-エンシ゛ン係数×1
回転あたりの吸入空気量=スモーク濃度ここで「エンジン係
数」とは、エンジンの排気量、緒元、仕向地等によって
決まる係数である。

【００７０】一方、ＥＣＵ１００は、所定の空燃比にお
ける限界スモーク濃度である目標スモーク濃度ＳＣＴＲ
Ｇを予め実験により求め、これをＲＯＭに記憶してお
く。ＥＣＵ１００は、前記推定スモーク濃度ＳＣと目標
スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較し、推定スモーク濃度Ｓ
Ｃが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小さければノズ
ルベーン７４の開度を小さくして、過給圧を上昇させて
実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づく
ようにする。

【００７１】一方、前記推定スモーク濃度ＳＣと目標ス
モーク濃度ＳＣＴＲＧを比較し、推定スモーク濃度ＳＣ
が目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも大きければ、現状
のノズルベーン７４の開度とノズルベーンの基本開度を
比較する。基本開度とは、目標過給圧におけるノズルベ
ーンの開度である。そして現状のノズルベーン７４の開
度が基本開度よりも小さいか、もしくはこれらが等しい
場合はノズルの開度を大きくする。ここではＥＶＲＶ９
０を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮｉ−
１を、今回のＥＶＲＶ９０を駆動するためのデューティ
比指令値ＤＮＦＩＮとして設定し直す。

【００７２】このようにデューティ比指令値ＤＮＦＩＮ
が設定されると、ＥＣＵ１００はノズルベーン７４の開
度調節を実施すべく、前記デューティ比指令値ＤＮＦＩ
Ｎに対応した駆動信号に基づいてＥＶＲＶ９０の電磁ソ
レノイドへの印加電圧をデューティ制御する。今回のデ
ューティ制御指令値ＤＮＦＩＮは、前回のデューティ比
指令値ＤＮＦＩＮｉ−１よりも大きいために、ノズルベ
ーン７４は開き側に制御される。これにより排ガスの排
出抵抗が低減され吸入空気量が増えるので、スモーク量
が減少する。

【００７３】またＥＣＵ１００は、冷却水温、機関回転
数Ｎｅ、及び吸入空気圧等の機関運転状態に応じてＥＧ
Ｒを実行する。ＥＧＲは内燃機関１の運転状態によって
これを行うか否かが決定され、内燃機関１の運転が不安
定になる虞があるときはＥＧＲは実行されない。

【００７４】ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態に
基づきＥＧＲ用ＥＶＲＶ（図示せず）を駆動するための
デューティー比指令値を算出し、同指令値に基づきＥＧ
Ｒ用ＥＶＲＶの電磁ソレノイドに対する印加電圧のデュ
ーティー制御を行う。この制御によってＥＧＲバブルの
開閉度が調整されて、ＥＧＲ量が非アイドル状態である
内燃機関１の運転状態に応じた値となり、内燃機関１か
ら排出される排ガスのエミッション悪化が抑制される。

【００７５】前記のＥＧＲ制御が実行されているとき
は、ＥＣＵ１００はターボチャージャ７のノズルベーン
７４の開度を固定すべく、ノズル用のＥＶＲＶ９０の電
磁ソレノイドに対する印加電圧をデューティー制御す
る。これによりノズルベーン７４の開度が固定され、排
気管１１内の圧力変動によってＥＧＲ量が頻繁に変化す
ることが防止される。

【００７６】ところで、通常はノズルベーン７４の開度
変化と過給圧ＰＩＭとの関係は、図６（ａ）に示される
ようにノズルベーン７４が全閉の付近の過給圧ＰＩＭが
最も高くなり、ノズルベーン７４の開度が大きくなるに
したがって徐々に過給圧ＰＩＭは低くなり、またノズル
ベーン７４の開度が小さくなるにしたがって徐々に過給
圧ＰＩＭは高くなる。しかし、内燃機関１の回転数が高
くなると、ノズルベーン７４の開度変化と過給圧ＰＩＭ
との関係が図６（ｂ）に示すようなものに変化する。こ
こではノズルベーン７４の半開付近で過給圧が最大にな
り、またノズルベーン７４が全閉から半開に至る領域Ａ
では、ノズルベーン７４の開度の増大に伴って過給圧Ｐ
ＩＭが徐々に高くなり、またノズルベーン７４が半開か
ら全開に至る領域Ｂではその開度増大に伴って過給圧Ｐ
ＩＭが徐々に低下する。

【００７７】したがってノズルベーン７４の開度が図６
（ａ）において全閉から半開の間に位置するとき、過渡
時（加速時）等で機関回転Ｎｅが急上昇した場合は、ノ
ズルベーン７４の開度が図６（ａ）の領域内に位置す
る。この状態では実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩ
ＭＴＲＧよりも小さくなるが、ノズルベーン７４の開度
を閉じ側に制御すると、ノズルベーン７４の閉じすぎと
なって排ガスの排出抵抗が増大し、スモークの発生や燃
費の低下が起こり得る。

【００７８】本実施の形態ではこのようなノズルベーン
７４の閉じ過ぎに対応するために、スモーク濃度ＳＣを
目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧ以下とするようなノズルベ
ーン７４の開度を設定するようにした。ここでは前述し
たように推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣ
ＴＲＧを比較し、推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク
濃度ＳＣＴＲＧよりも大きければ、現状のノズルベーン
の開度とノズルベーンの基本開度を比較する。ノズルベ
ーンの開度が基本開度以下のときはノズルベーン７４の
開度を大きくする制御が実行される。

【００７９】次に、前記ＥＣＵ１００によって実行され
る制御の流れを、図７を参照して説明する。ＥＣＵ１０
０は、内燃機関１の運転状態に応じて、図７に示すよう
なスモーク濃度に応じたノズル開度制御ルーチンを実行
する。このノズル開度制御ルーチンは、所定時間毎（例
えば、クランクポジションセンサ２２がパルス信号を出
力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。

【００８０】（ステップ１０１）クランクポジションセ
ンサ２２の出力信号に基づいて機関回転数Ｎｅを算出す
るとともに、アクセル開度センサ２３の出力信号（アク
セル開度ｅａｃｃｐ）を入力する。次いで、ＥＣＵ１０
０は、機関回転数Ｎｅとアクセル開度ｅａｃｃｐとをパ
ラメータとして目標吸気管圧力、すなわち目標過給圧を
算出する。

【００８１】続いてＥＣＵ１００は、吸気圧力センサ２
０の出力信号（実際の過給圧）を入力する。そして、Ｅ
ＣＵ１００は、実際の過給圧と目標過給圧とを比較し、
目標過給圧よりも実際の過給圧（実過給圧）が大きけれ
ば、ステップ１０６に進む。

【００８２】一方、実際の過給圧（実過給圧）が目標過
給圧よりも小さければ、ステップ１０２に進む。 （ステップ１０２）ＥＣＵ１００は、クランクポジショ
ンセンサ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信
号とをパラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を
算出する。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入
空気量から空燃比を演算する。 （ステップ１０３）ＥＣＵ１００は、ステップ１０２で
求めた空燃比と、所定空燃比における排ガス中のスモー
ク濃度（黒煙濃度）の関係から推定スモーク濃度ＳＣを
求める。 （ステップ１０４）ＥＣＵ１００は、ステップ１０３で
求めた推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴ
ＲＧを比較する。これらの推定スモーク濃度ＳＣと目標
スモーク濃度ＳＣＴＲＧの値が互いに等しければ、ノズ
ルベーン７４の開度を変化させることなく、このルーチ
ンを一旦終了する。これらが等しくなければ、ステップ
１０５に進む。 （ステップ１０５）ＥＣＵ１００は、前記推定スモーク
濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較する。推
定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧより
も大きければ、ステップ１０６に進み、反対に、推定ス
モーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小
さければ、ステップ１０８に進み、ノズルベーン７４を
閉じる方向にこれを制御する。 （ステップ１０６）ＥＣＵ１００は、現状のノズルベー
ン７４の開度とノズルベーンの基本開度を比較する。現
状のノズルベーン７４の開度が基本開度よりも小さい
か、もしくはこれらが等しい場合は、ステップ１０７に
進む。

【００８３】一方、現状のノズルベーン７４の開度がノ
ズルベーンの基本開度よりも大きいと判定した場合は、
ＥＣＵ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノ
ズルベーン７４の開度を補正することは不可能であると
みなし、ノズルベーンに異常があると判断して警告灯を
点灯させ、運転者に注意を促す。 （ステップ１０７）前記ステップ１０６において現状の
ノズルベーンの開度がノズルベーンの基本開度よりも小
さいか、これらが互いに等しいと判定した場合は、ＥＣ
Ｕ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノズル
ベーン７４を開方向に制御する。

【００８４】ステップ１０７の処理を実行し終えたＥＣ
Ｕ１００は、ステップ１０７においてノズルベーンの開
度を大きくするように補正した後、本ルーチンの実行を
一旦終了する。 （ステップ１０８）ステップ１０５で、推定スモーク濃
度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小さいとき
は、ＥＣＵ１００は、ノズルベーン７４の開度を閉じる
方向に制御する。

【００８５】ステップ１０８の処理を実行し終えたＥＣ
Ｕ１００は、ステップ１０８においてノズルベーン７４
の開度を変化させる処理を実行した後に、本ルーチンの
実行を一旦終了する。

【００８６】以上述べたように本実施の形態によれば、
可変ノズル型ターボチャージャとを備える内燃機関にお
いて、特に機関が加速等の過渡状態にあるときの空燃比
を指令噴射量及び測定空気量により求め、その値により
スモーク濃度を推定し、排気エミッション悪化防止と過
給圧上昇の双方に対して最も有利なノズル開度に制御し
てスモーク濃度の上昇を抑制することができる。したが
ってＮＯｘ、スモークの排出量を低レベルに抑えつつ、
過給圧の上昇度を最大に設定することが可能となり、機
関性能の向上を図ることができる。

【００８７】また、この制御は実空気質量に基づくもの
であるので、気圧、気温等の気象条件の影響を受けにく
い利点がある。さらにこの制御は、基本的に指令噴射量
と測定空気量の二つを基礎として実行するので、ばらつ
きが少なく正確なものとなる。 （第２の実施の形態）この実施の形態では、第１の実施
の形態のように推定スモーク濃度と目標スモーク濃度を
比較するのではなく、これらのスモーク濃度を決定する
空燃比自体に着目して、空燃比の変化によりノズルベー
ンの開度を制御するものである。その他、第１の実施の
形態と同様の部分は説明を省略する。

【００８８】ＥＣＵ１００は、クランクポジションセン
サ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信号とを
パラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を算出す
る。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入空気量
から空燃比を演算する。

【００８９】この空燃比とノズルベーンの開度との関係
は、図９に示すようになる。図中、ａはノズルベーン７
４の最適な開度を示し、空燃比が高ければノズルベーン
７４の開度は閉じ側に制御でき、空燃比が低ければこれ
を開き側に制御可能となる。これをマップとして予め実
験により求めて、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶してお
く。ＥＣＵ１００は、このマップに基づいて空燃比から
最適なノズル開度を求める。

【００９０】一方、ＥＣＵ１００は、限界スモーク濃度
に対応する所定の空燃比を予め実験により求め、これを
ＲＯＭに記憶しておく。すなわち、限界スモーク濃度に
達するこれに対応する空燃比（以下、限界空燃比ＡＦ
Ｌ）を求めておき、他方、実空燃比ＡＦと限界空燃比Ａ
ＦＬとを比較し、この実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬ
よりも大きければ、ノズルベーン７４の開度を小さくし
て（閉じ側に制御して）、過給圧を上昇させて実際の過
給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づくようにす
る。

【００９１】また前記実空燃比ＡＦと限界空燃比ＡＦＬ
とを比較したとき、実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬよ
りも小さければ、現状のノズルベーンの開度とノズルベ
ーンの基本開度を比較する。そして現状のノズルベーン
の開度が基本開度よりも小さいか、もしくはこれらが等
しい場合はノズルの開度を大きくする。これにより排ガ
スの排出抵抗が低減され吸入空気量が増えるので、空燃
比が高くなりスモーク量が減少する。

【００９２】次に、前記ＥＣＵ１００によって実行され
るこの実施の形態における制御の流れを、図９を参照し
て説明する。ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態に
応じて、図９に示すようなスモーク濃度に応じたノズル
開度制御ルーチンを実行する。このノズル開度制御ルー
チンは、所定時間毎（例えば、クランクポジションセン
サ２２がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行され
るルーチンである。 （ステップ２０１）クランクポジションセンサ２２の出
力信号に基づいて機関回転数Ｎｅを算出するとともに、
アクセル開度センサ２３の出力信号（アクセル開度ｅａ
ｃｃｐ）を入力する。次いで、ＥＣＵ１００は、機関回
転数Ｎｅとアクセル開度ｅａｃｃｐとをパラメータとし
て目標吸気管圧力、すなわち目標過給圧を算出する。

【００９３】続いてＥＣＵ１００は、吸気圧力センサ２
０の出力信号（実際の過給圧）を入力する。そして、Ｅ
ＣＵ１００は、実際の過給圧と目標過給圧とを比較し、
目標過給圧よりも実際の過給圧（実過給圧）が大きけれ
ば、ステップ２０６に進む。

【００９４】一方、実際の過給圧（実過給圧）が目標過
給圧よりも小さければ、ステップ２０２に進む。 （ステップ２０２）ＥＣＵ１００は、クランクポジショ
ンセンサ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信
号とをパラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を
算出する。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入
空気量から実空燃比を演算する。 （ステップ２０３）ＥＣＵ１００は、排ガス中のスモー
ク濃度（黒煙濃度）が限界に達するときの限界空燃比Ａ
ＦＬを求める。 （ステップ２０４）ＥＣＵ１００は、ステップ２０２で
求めた実空燃比ＡＦと、ステップ２０３で求めた限界空
燃比ＡＦＬとを比較する。これらの実空燃比ＡＦと限界
空燃比ＡＦＬの値が互いに等しければ、ノズルベーン７
４の現在の開度を保持して、このルーチンを一旦終了す
る。これらが等しくなければ、ステップ２０５に進む。 （ステップ２０５）ＥＣＵ１００は、前記推定スモーク
濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較する。推
定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧより
も大きければ、ステップ２０６に進み、反対に、推定ス
モーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小
さければ、ステップ２０８に進み、ノズルベーンを閉じ
る方向にこれを制御する。 （ステップ２０６）ＥＣＵ１００は、現状のノズルベー
ンの開度とノズルベーンの基本開度（ここでは限界空燃
比におけるノズルベーンの開度）を比較する。現状のノ
ズルベーンの開度が基本開度よりも小さいか、もしくは
これらが等しい場合は、ステップ２０７に進む。

【００９５】一方、現状のノズルベーンの開度がノズル
ベーンの基本開度よりも大きいと判定した場合は、ＥＣ
Ｕ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノズル
ベーン７４の開度を補正することは不可能であるとみな
し、ノズルベーンに異常があると判断して警告灯を点灯
させ、運転者に注意を促す。（ステップ２０７）前記ス
テップ２０６において現状のノズルベーンの開度がノズ
ルベーンの基本開度よりも小さいか、これらが互いに等
しいと判定した場合は、ＥＣＵ１００は、可変ノズル型
ターボチャージャ７のノズルベーン７４を開方向に制御
する。

【００９６】ステップ２０７の処理を実行し終えたＥＣ
Ｕ１００は、ステップ２０７においてノズルベーンの開
度を大きくするように補正した後、本ルーチンの実行を
一旦終了する。 （ステップ２０８）ステップ２０５で、実空燃比ＡＦが
限界空燃比ＡＦＬよりも小さいときは、ＥＣＵ１００
は、ノズルベーン７４の開度を閉じる方向に制御する。

【００９７】ステップ２０８の処理を実行し終えたＥＣ
Ｕ１００は、ステップ２０８においてノズルベーン７４
の開度を変化させる処理を実行した後に、本ルーチンの
実行を一旦終了する。

【００９８】以上述べたように本実施の形態によれば、
可変ノズル型ターボチャージャとを備える内燃機関にお
いて、特に機関が加速等の過渡状態にあるときの空燃比
を指令噴射量及び測定空気量に基づいて求め、その空燃
比が限界空燃比以下になるようにノズルベーンの開度を
調整してスモーク濃度が所定値以上にならないようにこ
れを抑制する。よって排気エミッション悪化防止と過給
圧上昇の双方に対して最も有利なノズル開度に制御され
るので、ＮＯｘ、スモークの排出量を低レベルに抑えつ
つ、過給圧の上昇度を最大に設定することが可能とな
り、機関性能の向上を図ることができる。 （他の実施の形態）前記の実施の形態では、可変容量機
構として多数のノズルベーン７４を設けた可変容量型タ
ーボチャージャ７の制御について述べたが、これをター
ビンホイールにより上流にて排ガスの通路を複数に分割
し、これらの通路に開閉弁を設けて排ガスの流通面積を
可変とするもの、または排ガスの入口にフラップを設け
て排ガスの流通面積を可変とするものであってもよい。

【００９９】また前記の実施の形態では、ＥＧＲ装置を
設けた内燃機関について述べたが、これを設けていない
内燃機関に対しても本発明を適用することができる。さ
らに内燃機関はディーゼルエンジンの他、ガソリンエン
ジンであってもよい。

【０１００】

【発明の効果】本発明にかかる可変容量型ターボチャー
ジャの制御装置では、特に機関過渡状態においてもノズ
ルベーンの開度を適切に制御することで、スモークの発
生の抑制と燃費悪化を低減させつつ、過給圧を上昇させ
ることができるので、機関の性能向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す
図

【図２】 可変ノズル型ターボチャージャの構成を示す
断面図

【図３】 可変ノズル型ターボチャージャの可変ノズル
機構の構成を示す図

【図４】 可変ノズル型ターボチャージャのＶＮＴアク
チュエータの構成を示す図

【図５】 スモーク濃度と空燃比との関係を示すマップ
の一例を示す図

【図６】 ノズルベーンの開度と過給圧との関係を示す
図

【図７】 本発明のノズルベーン制御ルーチンを示すフ
ローチャート図

【図８】 ノズルベーンの開度と空燃比との関係を示す
図

【図９】 本発明の他のノズルベーン制御ルーチンを示
すフローチャート図

【符号の説明】 １・・・・内燃機関 ２・・・・吸気枝管 ６・・・・エアフローメータ ７・・・・可変ノズル型ターボチャージャ １０・・・排気枝管 １８・・・排気再循環通路 １９・・・ＥＧＲ弁 ２０・・・吸気圧力センサ ２２・・・クランクポジションセンサ ２３・・・アクセル開度センサ １００・・ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 晃 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 高橋 宜之 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA04 EA15 EA16 FA35 GA04 GB02 GC05 GD13 GD14 GE01 GE09 HA12 JA00 JA24 JA35 JA39 JA42 JA45 JB02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気の過給圧を所望の圧力とすべく、ター
   ビンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする
   可変容量型ターボチャージャを制御する装置において、 内燃機関の運転状態における推定スモーク濃度を検出す
   る推定スモーク濃度検出手段と、 内燃機関の運転状態に応じた目標スモーク濃度の記憶手
   段と、 前記推定スモーク濃度検出手段が検出した推定スモーク
   濃度と前記目標スモーク濃度とを比較し、推定スモーク
   濃度が目標スモーク濃度以下となるように前記可変容量
   型ターボチャージャのノズルベーン開度を制御するノズ
   ルベーン開度制御手段と、を備えることを特徴とする可
   変容量型ターボチャージャの制御装置。
2. 【請求項２】前記推定スモーク濃度検出手段は、指令燃
   料噴射量及び測定空気量を検出し、推定スモーク濃度を
   前記指令燃料噴射量及び測定空気量に基づいて推定する
   ことを特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装
   置。
3. 【請求項３】吸気の過給圧を所望の圧力とすべく、ター
   ビンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする
   可変容量型ターボチャージャを制御する装置において、 空燃比に応じてノズルベーン開度開き領域、或いはノズ
   ル開度閉じ領域を定めたマップと、 空燃比を算出する手段と、 前記マップと算出された前記空燃比の値に基づきノズル
   開度を制御するノズル開度制御手段と、を設けたことを
   特徴とする可変容量型ターボチャージャの制御装置。