JP2002317703A

JP2002317703A - 可変容量型ターボチャージャの制御装置

Info

Publication number: JP2002317703A
Application number: JP2001121110A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamoto; 崇山本; Akira Yamashita; 晃山下; Nobuyuki Takahashi; 宜之高橋
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】可変容量型ターボチャージャの制御装置におい
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。【解決手段】ＥＧＲ装置１９と、吸気の量を検出する吸
入空気量検出手段６と、ＥＧＲ弁１９の弁開度を推定す
るＥＧＲ弁開度推定手段６と、ＥＧＲ弁１９の閉弁側の
限界の開度を決定する限界開度決定手段１００と、限界
ＥＧＲ弁開度と実際のＥＧＲ弁開度とが等しくなるよう
に可変容量型ターボチャージャ７のノズルベーン開度を
制御するノズルベーン開度制御手段１００と、を具備し
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、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の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、該内燃機関から排
出される排気のエネルギを利用して駆動される可変ノズ
ル型ターボチャージャを設けると、燃焼室の充填効率を
向上させて機関出力を向上させることができる。

【０００３】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
ときでも、ノズルベーンを閉方向に回動させると、排気
の流速を高め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る。これにより、コンプレッサー
ホイールの回転速度及び回転力が増加し、吸入空気の密
度を高め、燃焼室の充填効率を向上させることができ
る。

【０００４】一方、内燃機関から排出される窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減する方法として、内燃機関の排気
通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路へ再循
環させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculat
ion）装置を利用する方法が提案されている。

【０００５】ＥＧＲ装置は、排気中に含まれる水蒸気
（Ｈ₂Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）
等の不活性ガス成分が持つ不燃性及び吸熱性を利用し
て、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼速度及び燃
焼温度を低下させ、以て燃焼時に発生する窒素酸化物
（ＮＯx）の量を低減させるものである。

【０００６】尚、上記したようなＥＧＲ装置としては、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路
と、ＥＧＲ通路内を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を
調整するＥＧＲ弁とから構成される装置等、種々の構成
の装置が提案されている。

【０００７】前記可変ノズル型ターボチャージャと前記
ＥＧＲ装置とを備えた内燃機関においては、ＥＧＲガス
量は、ＥＧＲ通路を流通する排気の量と、その排気の密
度とによって決まる。従って、ＥＧＲガス量は、ＥＧＲ
通路の両端に生じる圧力差と、排気の圧力、即ち排圧と
の関数となる。

【０００８】更に、内燃機関に要求される出力特性、排
気エミッション等を総合的に最適化するためには、ＥＧ
Ｒガス量は内燃機関の運転状態に対して常に一定量とす
べきではなく、内燃機関の運転状態に応じて適宜設定す
ることが望ましい。

【０００９】そこで、特開平８−２７０４５４号公報で
は、内燃機関の運転状態と最適なＥＧＲガス量を得るた
めに必要なノズルベーンの開度との関係を予め求めてＥ
ＣＵに記憶させている。このため、ノズルベーンの開度
がＥＣＵに記憶されている関係に従って制御されると、
内燃機関に要求される種々の要求を満たすうえで適正な
量のＥＧＲガスが精度良く再循環される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記公報によると、ノ
ズルベーンの開度を制御するのみで、ＥＧＲ量の制御を
実現している。

【００１１】ところが、機関過渡状態（主に加速状態）
のときは、過給圧を上昇させるためにノズルベーンの開
度を小さくする必要がある。しかし、ノズルベーンの開
度が小さすぎると、タービン上流の排気の圧力が上昇す
るため、内燃機関の吸気側に再循環する排気の量が増大
し、空燃比のリッチ化が生じ、結果としてスモークの発
生や燃費の悪化等の虞がある。このようなときには、Ｅ
ＧＲ弁を閉じ側へ動かしてＥＧＲ量を減少させると良
い。しかしながら、ある範囲のＥＧＲ弁開度では、ＥＧ
Ｒ弁を閉じ側へ動かしていくと、タービン上流の排気の
圧力が上昇するためにＥＧＲ量が増加することがある。
そのような状態でＥＧＲ弁を閉じるとＥＧＲ量が増加
し、スモーク発生等の問題が起こる虞がある。

【００１２】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、可変容量型ターボチャージャの制御
装置において、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のできる技術を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に第１の発明に係る可変容量型ターボチャージャの制御
装置は、以下の手段を採用した。即ち、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、車両の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、内燃機関の吸気系と排気系とを連通す
るＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路の通路面積を変更する
ＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、内燃機関に吸入される
吸気の量を検出する吸入空気量検出手段と、前記運転状
態検出手段及び前記吸入空気量検出手段の検出結果に基
づいて前記ＥＧＲ弁の開弁量を決定するＥＧＲ弁開度決
定手段と、前記ＥＧＲ弁開度決定手段が決定した開弁量
に基づいて前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段
と、前記ＥＧＲ弁の弁開度を推定するＥＧＲ弁開度推定
手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて前
記ＥＧＲ弁の閉弁側の限界の開度を決定する限界開度決
定手段と、前記限界開度決定手段が決定した限界のＥＧ
Ｒ弁開度と前記ＥＧＲ弁開度推定手段が推定したＥＧＲ
弁開度とが等しく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、を具備することを特徴とする。

【００１４】本発明においては、前記ノズルベーン開度
制御手段は、前記限界開度決定手段が決定したＥＧＲ弁
開度よりも前記ＥＧＲ弁開度推定手段が推定したＥＧＲ
弁開度が小さいときに、ノズルベーンを開き、前記限界
開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度よりも前記ＥＧＲ
弁開度推定手段が推定したＥＧＲ弁開度が大きいとき
に、ノズルベーンを閉じることができる。

【００１５】本発明においては、前記限界開度決定手段
は、排気中のスモーク濃度が所定値以下となるように限
界のＥＧＲ弁開度を決定することができる。

【００１６】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、吸入空気量検出手段の検出結
果と運転状態検出手段の検出結果に基づいてＥＧＲ弁開
度が決定される。ＥＧＲ弁制御手段は、運転状態をパラ
メータとして内燃機関の目標吸入空気量を決定する。そ
の際、運転状態と目標吸入空気量との関係を予めマップ
化しておき、そのマップと運転状態とから目標吸入空気
量を算出しても良い。目標吸入空気量が決定されると、
吸入空気量検出手段の検出結果に基づいて実際の吸入空
気量が求められ、次に実際の吸入空気量と目標吸入空気
量とが比較される。前記した実際の吸入空気量が前記目
標吸入空気量より少ない場合には、ＥＧＲ弁が所定量閉
弁される。一方、実際の吸入空気量が目標吸入空気量よ
り多い場合には、ＥＧＲ弁が所定量開弁される。

【００１７】前記限界開度決定手段は、内燃機関の運転
状態に基づいて、閉じ側で限界となるＥＧＲ弁開度を決
定する。閉じ側で限界となるＥＧＲ弁開度は、例えば、
スモーク濃度が所定値以下になるようなＥＧＲ弁開度と
して決定することができる。スモークの発生量は、内燃
機関に吸入される新気量とＥＧＲガス量との比率によっ
て変動し、ＥＧＲガスの割合が多くなるほどスモークの
発生量も増加する。スモーク発生量の許容範囲内で、Ｅ
ＧＲ弁開度が最小となるときを限界ＥＧＲ弁開度とする
ことができる。

【００１８】ところで、前記ＥＧＲ弁制御手段がＥＧＲ
弁の制御をしているうちにＥＧＲ弁開度が前記限界ＥＧ
Ｒ弁開度よりも閉弁側へ閉じられてしまうことがある。
これは、内燃機関に吸入されるＥＧＲガスの量が何等か
の要因で増加しすぎて、該内燃機関吸入される新気の量
が減少したために、新気の量を増加させようとしてＥＧ
Ｒ弁が閉弁側へ閉じられたときに生じる。即ち、ＥＧＲ
弁が閉弁方向へ閉じられるほど、必要とされている量よ
りも多いＥＧＲガスが内燃機関に吸入されていることに
なり、スモークの発生量が増加していることになる。

【００１９】また、ある範囲のＥＧＲ弁開度では、ＥＧ
Ｒ弁を閉弁方向に閉じると、タービン上流の排気の圧力
が上昇し、ＥＧＲガス量が増加する。それ以上ＥＧＲ弁
を閉じると、特に過渡時においては内燃機関に吸入され
る新気の量が減少し、従って過給圧が低下してしまう。

【００２０】このような状態のときに、前記ノズルベー
ン開度制御手段は、ノズルベーンを開方向に回転させ
る。すると、タービン前の排気の圧力が低下し、吸気と
排気の圧力差が減少してＥＧＲガスの循環量が低減す
る。するとＥＧＲ制御手段は、ＥＧＲ弁を開いてＥＧＲ
ガスの循環量を増大させるためにＥＧＲ弁を開こうとす
る。このようにして、ＥＧＲ弁の開度が限界ＥＧＲ弁開
度と等しくなるまでノズルベーンが開方向に回動され
る。

【００２１】上記課題を達成するために第２の発明に係
る可変容量型ターボチャージャの制御装置は、以下の手
段を採用した。即ち、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、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
内燃機関の吸気系と排気系とを連通するＥＧＲ通路及び
前記ＥＧＲ通路の通路面積を変更するＥＧＲ弁を有する
ＥＧＲ装置と、内燃機関に吸入される吸気の量を検出す
る吸入空気量検出手段と、前記運転状態検出手段及び前
記吸入空気量検出手段の検出結果に基づいて前記ＥＧＲ
弁の開弁量を決定するＥＧＲ弁開度決定手段と、前記Ｅ
ＧＲ弁開度決定手段が決定した開弁量に基づいて前記Ｅ
ＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、前記運転状態検
出手段の検出結果に基づいてＥＧＲ弁開度の下限値を決
定する限界開度決定手段と、前記限界開度決定手段が決
定したＥＧＲ弁開度と前記ＥＧＲ弁開度決定手段が決定
したＥＧＲ弁開度とが等しく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、を具備することを特徴とする。

【００２２】本発明においては、前記ノズルベーン開度
制御手段は、前記限界開度決定手段が決定したＥＧＲ弁
開度よりも前記ＥＧＲ弁開度決定手段が決定したＥＧＲ
弁開度が小さいときに、ノズルベーンを開き、前記限界
開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度よりも前記ＥＧＲ
弁開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度が大きいとき
に、ノズルベーンを閉じることができる。

【００２３】本発明においては、前記限界開度決定手段
は、排気中のスモーク濃度が所定値以下となるように限
界のＥＧＲ弁開度を決定することができる。

【００２４】上記したような制御によれば、内燃機関の
過渡状態において、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。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の蓄
熱装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明
する。

【００２６】図１は、本発明に係る可変容量型ターボチ
ャージャ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７が併設された直噴式ディーゼルエンジ
ンである。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】また、内燃機関１には、吸気枝管２が接続
され、吸気枝管２の各枝管が夫々各気筒１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄ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。

【００３０】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。更に、コンプレッサハウジング７ａ
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。

【００３１】一方、内燃機関１には、排気枝管１０が接
続され、排気枝管１０の各枝管が夫々各気筒１ａ、１
ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に連通している。排気枝管１０
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に接続され、該排気管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。

【００３２】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。

【００３３】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
程後半に各燃料噴射弁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。

【００３４】各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃料室で
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３７を回転させた後に排気管１１へ排
気され、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。

【００３５】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ＥＧＲ通路１８、及びＥＧＲ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、ＥＣＵ１００からの信号によ
り電磁弁が駆動され、導入された負圧を調整することに
より開閉される。

【００３６】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１ｄから排出され
た排気の一部がＥＧＲ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共に各気筒１
ａ、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１
９の開弁量を調整することにより燃焼室内に供給される
新気の量を調整することができる。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、ＮＯx等の排出量を低減させること
が可能となる。

【００３７】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。

【００３８】ここで、図２は、可変ノズル型ターボチャ
ージャの構成を示す断面図である。

【００３９】また、図３は、可変ノズル型ターボチャー
ジャの可変ノズル機構を示す図である。

【００４０】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
して構成される。

【００４１】センタハウジング７ｃには、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３
６ａを備えたコンプレッサホイール３６が取り付けられ
ている。

【００４２】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。

【００４３】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が形成されると共
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（図示省略）が形成されている。

【００４４】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が形成されると共に、タービンホイール３
７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６６
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（図示省略）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。

【００４５】更に、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。

【００４６】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転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と直行してノズ
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とが一体で回転可
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。

【００４７】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
回転可能となっている。又、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間に回転可能な状態で挟持されている。

【００４８】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
回転されると、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の回転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。

【００４９】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間の間隙が狭くな
り、ノズルベーン７４間の流路が閉じられることにな
る。

【００５０】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間の間隙が広くなり、
ノズルベーン７４間の流路が開かれることになる。

【００５１】次に、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。

【００５２】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。

【００５３】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と直行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。更に、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。

【００５４】ＥＶＲＶ９０は、大気中に開口された大気
導入口（図示省略）を備えており、ＥＶＲＶ９０よりＶ
ＮＴ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。

【００５５】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と大気導入口と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８９ａと
負圧通路８９ｂとを導通常状態に保持する。一方、ＶＮ
Ｔ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８７ｂ
内の圧力が常に大気圧となるようになっている。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】更に、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の進退量を調整することが可能となる。

【００６０】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８５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。

【００６１】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整することにより、ノズルベーン７
４間の流路の向き、及びノズルベーン７４間の間隙を変
更することが可能となる。即ち、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。

【００６２】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
共に、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。

【００６３】反対に、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
上昇が制御され、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制することが可能となる。

【００６４】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。

【００６５】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。又、吸気枝管２には、吸気枝管２内の
圧力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。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、夫々
電気回線を介して機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ：Electronic Control Unit）１００に接続されてい
る。

【００６６】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。即ち、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
応した燃料を噴射する。

【００６７】次いで、ＥＣＵ１００は、前記機関回転数
と、アクセル開度とをパラメータとして目標吸気管圧
力、即ち、目標過給圧を算出する。

【００６８】又、ＥＣＵ１００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、ＥＣ
Ｕ１００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、即ちノズルベーン７４
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。

【００６９】ここで、図６にノズルベーン７４の開度と
過給圧との関係を示す。図６（ａ）は、定常走行時にお
けるノズルベーン７４の開度変化に対する過給圧の変化
を示している。過給圧は、ノズルベーン７４の全閉付近
で最大となり、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。

【００７０】従って、実際の過給圧を目標過給圧に近づ
けるためには、次のような制御が実行される。即ち、実
際の過給圧が目標過給圧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を上
昇させ、反対に、実際の過給圧が目標過給圧よりも大き
い場合には、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が低下するためである。

【００７１】上記目標過給圧は、例えば内燃機関１の負
荷及び回転数に基づいて、内燃機関１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、低回転高負荷時には内燃機関１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１
の過給圧を低くすべくノズルベーン７４の開度を大きく
することで排ガスの排気抵抗を低減するためである。

【００７２】以上のように、実際の過給圧が目標過給圧
よりも大きい場合は、ＥＣＵ１００は、ノズル用のＶＮ
Ｔアクチュエータ８７を駆動するためのデューティ比指
令値を例えば大きくして、実際の過給圧を低下させる。

【００７３】一方、実際の過給圧が目標過給圧よりも小
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を小
さくする。しかし、ここでは直ちに実際の過給圧を上昇
させ、これを目標過給圧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ＥＧＲ弁
１９の開度（限界ＥＧＲ弁開度）となるようにノズルベ
ーン７４を制御する。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。

【００７４】図５は、ＥＧＲ量とスモーク濃度及びＮＯ
x発生量との関係を示す図である。図５によると、ＥＧ
Ｒガス量が多くなるほどスモーク濃度は増大し、ＮＯx
発生量は減少する。限界スモーク濃度は、スモーク濃度
とＮＯx発生量等との関係を考慮して任意の値に設定す
ることができる。

【００７５】上記したような実際の過給圧が目標過給圧
よりも小さい場合には機関過渡状態が含まれるが、この
ような場合には、後述するようにノズルベーン７４が閉
じす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。

【００７６】ＥＣＵ１００は、内燃機関１の吸入空気量
をパラメータとしてＥＧＲ弁１９の開度をフィードバッ
ク制御する、いわゆるＥＧＲ弁フィードバック制御を行
う。

【００７７】ＥＧＲ弁フィードバック制御では、例え
ば、ＥＣＵ１００は、アクセル開度や機関回転数等をパ
ラメータとして内燃機関１の目標吸入空気量を決定す
る。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入空気
量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアク
セル開度と機関回転数とから目標吸入空気量が算出され
る。

【００７８】上記した手順により目標吸入空気量が決定
されると、ＥＣＵ１００は、エアフローメータ６の出力
信号値（実際の吸入空気量）と目標吸入空気量とを比較
する。

【００７９】前記した実際の吸入空気量が前記目標吸入
空気量より少ない場合には、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ弁
１９を所定量閉弁させる。この場合、ＥＧＲ通路１８か
ら吸気枝管２へ流入するＥＧＲガス量が減少し、それに
応じて内燃機関１の各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内に
吸入されるＥＧＲガス量が減少することになる。その結
果、内燃機関１の各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内に吸
入される新気の量は、ＥＧＲガスが減少した分だけ増加
する。

【００８０】一方、実際の吸入空気量が目標吸入空気量
より多い場合には、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ弁１９を所
定量開弁させる。この場合、ＥＧＲ通路１８から吸気枝
管２へ流入するＥＧＲガス量が増加し、それに応じて内
燃機関１の各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内に吸入され
るＥＧＲガス量が増加する。この結果、内燃機関１の各
気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内に吸入される新気の量
は、ＥＧＲガスが増加した分だけ減少することになる。

【００８１】ところで、ＥＧＲ弁フィードバック制御が
行われると、ＥＧＲガス量の増加と共にＥＧＲ弁１９が
閉じ方向に制御される。このときに、ＥＧＲ量が過剰で
あると、ＥＧＲ弁１９の弁開度が前記限界ＥＧＲ弁開度
よりも閉じられる。即ち、ＥＧＲ弁１９の弁開度が限界
ＥＧＲ弁開度よりも閉じ方向にあるときは、ＥＧＲ量が
過剰のため限界スモーク量を超える虞がある。

【００８２】このようなときに、ノズルベーン７４を開
弁させると、排気枝管１０内の排気の圧力を減少させる
ことができ、ＥＧＲ量を減少させることができる。

【００８３】ここで、図８は、ノズルベーン７４の開度
が固定状態でのＥＧＲ弁開度とＥＧＲ割合、ＥＧＲ弁１
９の前後差圧、ターボ効率との関係を示した図である。
この図により、ＥＧＲ割合が同じ値でもＥＧＲ弁開度が
異なる場合があることが分かる。

【００８４】ここで、図８について説明すると、図８中
の領域Ａでは、ＥＧＲ弁１９を閉弁側に動かすと、ＥＧ
Ｒガスの流通量が減少しＥＧＲガス割合が減少する。こ
のときには、排気枝管１０内の排気の圧力が増大し、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
るため、タービンホイール３７の回転速度及び回転力が
高まるので過給圧が増大する。このようにターボ効率が
向上し、排気枝管１０内の排気の圧力と吸気枝管２内の
吸気の圧力との差が小さくなる。即ち、ＥＧＲ弁１９の
前後差圧が小さくなる。

【００８５】図８中の領域Ｂでは、ＥＧＲ弁１９を更に
閉じ側に動かすと、ターボ効率が低下するため、ＥＧＲ
弁１９前後差圧が大きくなる。ＥＧＲ弁１９の開口面積
は、更に低下するが、ＥＧＲ弁１９前後差圧の影響が大
きいためＥＧＲ量は増加する。

【００８６】図８中の領域Ｃでは、ＥＧＲ弁１９を更に
閉じ側に動かすと、ＥＧＲ弁１９の開口面積の低下の影
響がＥＧＲ弁前後差圧の増大による影響よりも大きくな
り、ＥＧＲ量は減少する。

【００８７】本実施の形態においては、前記限界ＥＧＲ
弁開度は、領域Ｂに設定されている。領域ＢにおいてＥ
ＧＲフィードバック制御が行われているときに、新気の
量が減少しているとＥＣＵ１００が判断すると、ＥＧＲ
ガス量を減少させようとしてＥＧＲ弁１９を閉弁側へ動
かす。しかし、ＥＧＲ量は前述のように増加してしまい
逆効果となる。そこで、領域Ｂに限界ＥＧＲ弁開度を設
定し、この開度以上は、ＥＧＲ弁を閉弁しないことと
し、ノズルベーン７４の開度を制御してＥＧＲ量の調整
を図る。

【００８８】ところで、通常はノズルベーン７４の開度
変化と過給圧との関係は、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が最も高くな
り、ノズルベーン７４の開度が大きくなるに従って徐々
に過給圧は低くなり、又、ノズルベーン７４の開度が小
さくなるに従って徐々に過給圧は高くなる。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、又、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
に伴って過給圧が徐々に高くなり、又、ノズルベーン７
４が半開から全開に至る領域Ｂでは、その開度増大に伴
って過給圧が徐々に低下する。

【００８９】従って、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）等で機関回転数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、実際の過給圧が目標過給圧よりも小さく
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気の抵抗が増大
し、ＥＧＲガス量の増加、スモークの発生及び燃費の低
下が起こり得る。

【００９０】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、実際のＥＧＲ弁開
度と限界ＥＧＲ弁開度とが等しくな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
たように実際のＥＧＲ弁開度と限界ＥＧＲ弁開度とを比
較し、実際のＥＧＲ弁開度が限界ＥＧＲ弁開度よりも小
さければノズルベーン７４を開方向に回動させ、実際の
ＥＧＲ弁開度が限界ＥＧＲ弁開度よりも大きければノズ
ルベーン７４を閉方向に回動させる。

【００９１】次に、図７を参照して、前記ＥＣＵ１００
によって実行される制御のフローを説明する。

【００９２】ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態に
応じて、図７に示すようなＥＧＲ弁１９の開度に応じた
ノズル開度制御ルーチンを実行する。

【００９３】ステップＳ１０１では、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を算出す
ると共に、アクセル開度センサ２３の出力信号（アクセ
ル開度）を入力する。次いで、ＥＣＵ１００は、機関回
転数とアクセル開度とをパラメータとして目標吸気管圧
力、即ち目標過給圧を算出する。続いて、ＥＣＵ１００
は、吸気圧力センサ２０の出力信号（実際の過給圧）を
読み込む。そして、ＥＣＵ１００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Ｓ１０６へ進む。
一方、実際の過給圧（実過給圧）が目標過給圧以下であ
れば、ステップＳ１０２へ進む。

【００９４】ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１００は、
実際のＥＧＲ弁開度を算出する。ＥＣＵ１００は、予め
記憶されたエアフローメータ６及びクランクポジション
センサ２２の出力信号、燃料噴射量とＥＧＲ弁開度との
関係を示したマップに基づいてＥＧＲ弁開度を算出す
る。

【００９５】ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１００は、
ＥＧＲ弁１９の限界開度（限界ＥＧＲ弁開度）を算出す
る。この限界ＥＧＲ弁開度は、スモークの発生量及びＮ
Ｏxの発生量を考慮して予め定めたＥＧＲ弁１９の閉じ
側の限界開度で、これ以上ＥＧＲ弁１９が閉じられると
いうことはＥＧＲガス量が増加しすぎていて、スモーク
濃度が許容範囲を超えてしまう虞がある弁開度である。
ＥＣＵ１００は、予め記憶されたクランクポジションセ
ンサ２２の出力信号及び燃料噴射量と限界ＥＧＲ弁開度
との関係を示したマップに基づいて限界ＥＧＲ弁開度を
算出する。

【００９６】ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１００は、
ステップＳ１０２で求めた実ＥＧＲ弁開度とステップＳ
１０３で求めた限界ＥＧＲ弁開度とが等しいか否か判定
する。肯定判定がなされた場合には、ノズルベーン７４
の開度を変更せずにステップＳ１０１へ戻る。一方、否
定判定がなされた場合には、ノズルベーン７４の開度を
変更すべくステップＳ１０５へ進む。

【００９７】ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１００は、
ステップＳ１０２で求めた実ＥＧＲ弁開度が限界ＥＧＲ
弁開度よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１０
４で実ＥＧＲ弁開度と限界ＥＧＲ弁開度とが等しくない
と判定されたので、ここでは、実ＥＧＲ弁開度が限界Ｅ
ＧＲ弁開度よりも小さいのか又は大きいのかを判定す
る。肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ
進む。一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ
１０７へ進む。

【００９８】ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１００は、
ノズルベーン７４を開方向に回動させる。ＥＧＲフィー
ドバック制御においては、ＥＧＲガス割合が多くなる
と、ＥＧＲガス量を減少させるためにＥＧＲ弁１９を閉
弁方向に制御する。即ち、実ＥＧＲ弁開度が限界ＥＧＲ
弁開度よりも小さいときは、吸気側に循環するＥＧＲガ
スが多く、そのために内燃機関１に吸入される新気の量
が減少し、ＥＧＲフィードバック制御においてＥＧＲ弁
１９を閉弁方向に制御されたときである。このようなと
きにノズルベーン７４を開方向に回動させると、排気枝
管１０内の排気の圧力が低下し、排気枝管１０内と吸気
枝管２内との圧力差が小さくなる。すると、ＥＧＲガス
の循環量が減少するので吸入空気量が増大する。吸入空
気量が増大するとエアフローメータ６の出力信号が変化
するため、ＥＣＵ１００はＥＧＲガス割合を増加させる
ためにＥＧＲ弁１９を開弁方向に制御する。このように
して、スモークの発生を抑制しつつＥＧＲ弁１９の開度
が限界ＥＧＲ弁開度に近づいていく。また、ノズルベー
ン７４の開方向の回転を最小限にとどめているので過給
圧の立ち上がりが良い。

【００９９】ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１００は、
ノズルベーン７４を閉方向に回動させる。ＥＧＲフィー
ドバック制御においては、ＥＧＲガス割合が少なくなる
とＥＧＲガス量を増加させるためにＥＧＲ弁１９を開弁
方向に制御する。即ち、実ＥＧＲ弁開度が限界ＥＧＲ弁
開度よりも小さいときは、吸気側に循環するＥＧＲガス
が少なく、そのために内燃機関１に吸入される新気の量
が増加し、ＥＧＲフィードバック制御においてＥＧＲ弁
１９を開弁方向に制御されたときである。このようなと
きにノズルベーン７４を閉方向に回動させると、排気枝
管１０内の排気の圧力が上昇し、排気枝管１０内と吸気
枝管２内との圧力差が大きくなる。すると、ＥＧＲガス
の循環量が増大するので吸入空気量が減少する。吸入空
気量が減少するとエアフローメータ６の出力信号が変化
するため、ＥＣＵ１００はＥＧＲガス割合を減少させる
ためにＥＧＲ弁１９を閉弁方向に制御する。このように
して、スモークの発生を抑制しつつＥＧＲ弁１９の開度
が限界ＥＧＲ弁開度に近づいていく。また、スモークの
発生しない範囲でノズルベーン７４を最大限閉方向に回
転させているので過給圧の立ち上がりが良い。

【０１００】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を備えた内燃機関に
おいて、特に機関が加速等の過渡状態にあるときのＥＧ
Ｒ弁開度を吸入空気量に基づいて算出し、その弁開度が
限界ＥＧＲ弁開度と等しく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とならないよう
にこれを抑制する。よって、排気エミッション悪化防止
と過給圧上昇と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。

【０１０１】尚、本実施の形態によれば、実際に内燃機
関１に吸入される新気の量を計測してＥＧＲ弁開度を制
御しているため、機関回転数及び機関負荷（アクセル開
度や燃料噴射量等）から吸入空気量を推定した場合に比
較して、気圧、気温等の影響を受け難い。

【０１０２】また、内燃機関は、ディーゼル機関の他、
ガソリン機関であっても良い。

【０１０３】更に、本実施の形態では、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
ホイールより上流にて排気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気の流通面積を可変とする
もの、又は排気の入口にフラップを設けて排気の流通面
積を可変とするものであっても良い。

【０１０４】尚、本実施の形態では、ＥＧＲ弁１９は負
圧駆動としたが、これに代えてステップモータ等の電気
式アクチュエータを用いてＥＧＲ弁の開閉制御を行うこ
ともできる。こうすると、ＥＧＲ弁の開度はＥＣＵ１０
０により定められるので、ＥＣＵ１００はＥＧＲ弁開度
を常時把握でき、本実施の形態の図７中ステップＳ１０
２で行うような機関回転数、燃料噴射量、吸入空気量を
入力してＥＧＲ弁開度を算出する必要が無くなる。この
場合、ＥＣＵ１００に予めステップモータ等の制御マッ
プを記憶させておく。

【０１０５】

【発明の効果】本発明に係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、機関性能の向上が図れる。

【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
図である。

【図２】可変ノズル型ターボチャージャの構成を示す
図である。

【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である。

【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である。

【図５】ＥＧＲガス割合とスモーク濃度及びＮＯx発
生量との関係を示す図である。

【図６】ノズルベーンの開度と過給圧との関係を示す
図である。図６（ａ）は、定常走行時を示している。図
６（ｂ）は、内燃機関の回転数が高いときを示してい
る。

【図７】本発明のノズルベーン制御ルーチンを示すフ
ローチャート図である。

【図８】ＥＧＲ弁開度とＥＧＲガス割合、ＥＧＲ弁前
後差圧、ターボ効率との関係を示す図である。

【符号の説明】

１・・・・内燃機関１ａ・・・気筒２・・・・吸気枝管３・・・・吸気管４・・・・エアクリーナボックス５・・・・吸気ダクト６・・・・エアフローメータ７・・・・可変ノズル型ターボチャージャ７ａ・・・コンプレッサハウジング７ｃ・・・センタハウジング７ｂ・・・タービンハウジング８・・・・インタークーラ９・・・・吸気絞り弁（スロットル弁）１０・・・排気枝管１１・・・排気管１２・・・排気浄化触媒１３・・・燃料噴射弁１４・・・コモンレール１５・・・燃料通路１６・・・燃料ポンプ１７・・・コモンレール圧センサ１８・・・ＥＧＲ通路１９・・・ＥＧＲ弁２０・・・吸気圧力センサ２１・・・水温センサ２２・・・クランクポジションセンサ２３・・・アクセル開度センサ３６・・・コンプレッサホイール３６ａ・・コンプレッサインペラ３７・・・タービンホイール３７ａ・・タービンインペラ３８・・・ロータシャフト６２ａ・・吸気取入口６３ａ・・排気排出口６４・・・コンプレッサ通路６５・・・送出通路６６・・・スクロール通路６７・・・ノズル通路７１・・・可変ノズル機構７２・・・ノズルバックプレート７３・・・軸７４・・・ノズルベーン７５・・・開閉レバー７５ａ・・挟持部７６・・・リングプレート７７・・・ピン８２・・・駆動機構８３・・・支軸８４・・・駆動レバー８５・・・操作片８６・・・ピン８７・・・ＶＮＴアクチュエータ８７ａ・・負圧室８７ｂ・・大気室８８・・・ダイヤフラム８８ａ・・コイルスプリング８８ｂ・・ロッド８９・・・負圧通路８９ａ・・負圧通路８９ｂ・・負圧通路９０・・・ＥＶＲＶ９１・・・バキュームポンプ１００・・ＥＣＵＬ・・・・軸線

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ＲＦ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ (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 EA15 EA16 GC05 GE01 GE08 HA05 HA12 JA12 JA23 JA24 JA39 JA45 JB02 JB07 3G062 AA01 AA05 BA02 BA06 CA04 DA02 DA09 FA05 FA13 GA01 GA04 GA06 GA08 GA14 GA15 3G071 AB06 BA09 BA11 DA01 FA05 HA04 JA03 3G084 AA01 BA08 BA20 CA04 DA10 EB08 EB12 EC06 FA07 FA10 FA12 FA13 FA20 FA37 FA38 3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BA02 DB03 DC09 DE05 DG06 EA02 EA09 EC02 EC09 FA18 GA12 HA01Z HA05Z HA06Z HA16X HB03X HD07X HE01Z HE03Z HE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【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、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の吸気系と排気系とを連通するＥＧＲ通路及び
前記ＥＧＲ通路の通路面積を変更するＥＧＲ弁を有する
ＥＧＲ装置と、内燃機関に吸入される吸気の量を検出する吸入空気量検
出手段と、前記運転状態検出手段及び前記吸入空気量検出手段の検
出結果に基づいて前記ＥＧＲ弁の開弁量を決定するＥＧ
Ｒ弁開度決定手段と、前記ＥＧＲ弁開度決定手段が決定した開弁量に基づいて
前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、前記ＥＧＲ弁の弁開度を推定するＥＧＲ弁開度推定手段
と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいてＥＧＲ弁開
度の下限値を決定する限界開度決定手段と、前記限界開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度と前記Ｅ
ＧＲ弁開度推定手段が推定したＥＧＲ弁開度とが等しく
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、を具
備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。
【請求項２】前記ノズルベーン開度制御手段は、前記限
界開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度よりも前記ＥＧ
Ｒ弁開度推定手段が推定したＥＧＲ弁開度が小さいとき
に、ノズルベーンを開き、前記限界開度決定手段が決定
したＥＧＲ弁開度よりも前記ＥＧＲ弁開度推定手段が推
定したＥＧＲ弁開度が大きいときに、ノズルベーンを閉
じることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ター
ボチャージャの制御装置。
【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、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の吸気系と排気系とを連通するＥＧＲ通路及び
前記ＥＧＲ通路の通路面積を変更するＥＧＲ弁を有する
ＥＧＲ装置と、内燃機関に吸入される吸気の量を検出する吸入空気量検
出手段と、前記運転状態検出手段及び前記吸入空気量検出手段の検
出結果に基づいて前記ＥＧＲ弁の開弁量を決定するＥＧ
Ｒ弁開度決定手段と、前記ＥＧＲ弁開度決定手段が決定した開弁量に基づいて
前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいてＥＧＲ弁開
度の下限値を決定する限界開度決定手段と、前記限界開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度と前記Ｅ
ＧＲ弁開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度とが等しく
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、を具
備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。
【請求項４】前記ノズルベーン開度制御手段は、前記限
界開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度よりも前記ＥＧ
Ｒ弁開度決定手段が決定したＥＧＲ弁開度が小さいとき
に、ノズルベーンを開き、前記限界開度決定手段が決定
したＥＧＲ弁開度よりも前記ＥＧＲ弁開度決定手段が決
定したＥＧＲ弁開度が大きいときに、ノズルベーンを閉
じることを特徴とする請求項３に記載の可変容量型ター
ボチャージャの制御装置。
【請求項５】前記限界開度決定手段は、排気中のスモー
ク濃度が所定値以下となるように限界のＥＧＲ弁開度を
決定することを特徴とする請求項１又は３に記載の可変
容量型ターボチャージャの制御装置。