JP2005256724A - 過給機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サージの発生を抑制することのできる過給機の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の機関回転速度が低下するときには、排気駆動式過給機の過給効率が低効率側に制限される（ステップＳ１７０）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、過給効率を可変制御する過給機の制御装置に関する。

内燃機関の過給機は、その排気通路を流れる排気の流動力を利用して吸気通路内の空気を燃焼室へ強制的に導入する、即ち過給することにより、吸入空気量の充填率を向上させるようにしている。

そして近年においては、例えば特許文献１に示されるように、その過給機の過給効率を可変制御することで、内燃機関の運転状態に応じて過給圧を最適なものとする過給機が実用されるに至っている。
特開平１１−６２６０２号公報

ところで、こうした過給機を備える内燃機関にあっては吸入空気の充填効率を向上させる上では有効であるものの、以下のような不都合の生じるおそれがある。
例えば、アクセルオフ等による機関回転速度の低下時には、機関ピストンの往復動速度が低下するのに伴って機関燃焼室内に吸入空気を吸引する際の吸引力、即ちポンピング力が低下する。一方、過給機は機関燃焼室から排出された排気を利用して駆動されるという構成上、機関回転速度の低下に対してその吐出量の低下が遅れる傾向にある。従って、機関回転速度の低下時には、過給機から吐出された吸入空気が機関燃焼室に導入されないまま、吸気通路に滞留する現象が一時的に発生する。こうした現象が発生すると、過給機の吸込側と吐出側との圧力差が増大し、吸気通路の吸入空気が過給機側に逆流することにより、吸入空気の脈動現象、いわゆるサージが発生して異音の発生を招くこととなる。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サージの発生を抑制することのできる過給機の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、過給効率を変更可能な可変機構を備える内燃機関の排気駆動式過給機についてその過給効率を前記可変機構を通じて制御する制御手段を備えた過給機の制御装置において、前記内燃機関の機関回転速度が低下するときに前記過給効率を低効率側に制限する制限手段を備えることをその要旨とする。

機関回転速度が低下すると、過給機によって過給された吸入空気が機関燃焼室に導入され難くなるため、過給機の吸入空気吸込側と吐出側との圧力差が増大するようになる。上記構成によれば、機関回転速度が低下するときに可変機構を通じて過給効率を低効率側に制限するようにしているため、上記吸込側と吐出側との圧力差の増大を抑えることができ、こうした圧力差に起因するサージの発生を好適に抑制することができるようになる。

過給効率を低効率側に制限する態様としては、機関回転速度が低下するときに可変機構を通じて過給効率を直ぐに低下させるといった態様の他、例えば請求項２記載の発明によるように、前記制御手段は実過給圧が機関運転状態に基づいて設定される過給圧の目標値と一致するように前記可変機構の動作状態の制御を通じて前記過給効率をフィードバック制御し、前記過給効率を低効率側に変更する際にはそのフィードバック制御量について上限値を設定するものであり、前記制限手段は前記設定される上限値を更に大きい上限値に変更することにより前記過給効率を低効率側に制限する、といったものを採用することができる。同構成によれば、フィードバック制御量の上限値が更に大きいものに変更されるため、より迅速に過給効率を低効率側に変更することができるようになる。

こうしたフィードバック制御においてその制御量を大きく設定することは、過給効率についてその単位時間あたりの変化量を大きくすることができるようになる反面、その収束性が悪化する懸念がある。但し、機関回転速度の低下に基づくサージの発生を抑制する上では過給効率を速やかに低下させるのが望ましい。即ち本発明によれば、こうした収束性の悪化を極力回避しながらサージの発生をより好適に抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記制限手段は機関燃焼室への燃料供給量が減少することに基づき前記機関回転速度の低下を判断することをその要旨とする。

燃料供給量が減少するのに伴って、機関回転速度は徐々に低下する。このため、こうした燃料供給量の減少に基づいて上記過給効率が低効率側に制限されることで、サージの発生が早期に抑制されるようになる。

こうした燃料供給量の低下には、例えば請求項４記載の発明によるように、燃料供給の停止が含まれる。こうした燃料供給の停止は、例えば、アクセルオフに基づき行われる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記制限手段は、前記内燃機関から出力される回転出力の変速を行うための変速機におけるシフトチェンジが実行されることに基づき前記機関回転速度の低下を判断することをその要旨とする。

シフトチェンジが実行される際には、アクセルの戻し動作等に伴い機関回転速度が低下する。また、クラッチ操作を通じて内燃機関の出力軸と動力伝達系が断接される車両にあっては、シフトチェンジの実行時に内燃機関と駆動輪側との間の動力伝達が一時的に遮断される。このように動力伝達が遮断された場合には、内燃機関の出力軸を回転させる回転力が動力伝達系から伝達されなくなるため、機関回転速度が急激に低下する傾向がある。このように、シフトチェンジが実行される際には、機関回転速度の低下度合がより急激なものとなり易く、サージが発生し易くなる懸念が生じる。

この点、本発明によれば、シフトチェンジが実行されるときこれに応じて上記過給効率を低効率側に制限することで、上記のような懸念が生じる場合であってもサージの発生が好適に抑制されるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記内燃機関は前記過給機の排気系下流側に設けられた排気浄化触媒が所定温度以上となるように排気再循環率を増大させる排気再循環装置を有するものであることをその要旨とする。

上記構成では、例えば、機関回転速度が低下した場合に、これに伴う排気流量の減少等に起因して排気浄化触媒の温度が下がるを抑制すべく、排気再循環率が増大される。その結果、排気浄化触媒の温度が所定以上に維持され、排気の浄化性能を好適に維持することができるようになる。但し、このように排気再循環率を増大させることにより、機関燃焼室に吸入される空気量、即ち過給機に吸い込まれる空気の量が減少するため、サージについていえばこれが発生し易くなる傾向がある。

この点、本発明によれば、こうした排気再循環装置を有する内燃機関であっても、そのサージの発生を好適に抑制することができるようになる。
上記した可変機構及び制御手段としては、例えば請求項７に記載されるように、前記可変機構は前記過給機を駆動するための排気の流路における流路面積を可変とするものであり、前記制御手段は同流路面積を調整することで前記過給効率を制御するものである、といった態様を採用することができる。

こうした態様においては、上記流路面積の調整を通じて、例えば、過給機のタービンホイールに吹き付けられる排気の流速が調整される。こうして排気の流速調整が行われることでタービンホイールの回転速度が調整され、内燃機関の過給圧が調整される、即ち過給効率が制御されるようになる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１は、過給機の制御装置を示す概略構成図である。ディーゼル式内燃機関２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる気筒群を有している。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気マニホールド６を介してサージタンク８に連結されている。そしてサージタンク８は、吸気通路１０を介して、インタークーラ１２、及び排気駆動式過給機ＶＮＴにおけるコンプレッサ６５の吐出側に連結されている。コンプレッサ６５における吸入空気の吸込側はエアクリーナ１４に連結されている。過給機ＶＮＴにおいては、吸気通路１０を介してエアクリーナ１４側から同過給機ＶＮＴ内に吸い込まれた吸入空気がコンプレッサ６５により昇圧されてインタークーラ１２側に吐出される。

なお、吸気通路１０のうち上記サージタンク８とインタークーラ１２との間には、モータ１５ａによって駆動されるスロットルバルブ１５が設けられており、このスロットルバルブ１５の近傍には同スロットルバルブ１５の開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられている。また、吸気通路１０のうち吸気マニホールド６とサージタンク８との間には、同吸気通路１０内の圧力を検出する吸気圧センサ１８が設けられている。過給機ＶＮＴの吐出圧即ち過給圧は、この吸気圧センサ１８によって検出されることとなる。更に、吸気通路１０における過給機ＶＮＴとエアクリーナ１４との間の部分には吸入空気量を検出する吸気量センサ１９が設けられている。

また、上記各気筒＃１〜＃４の燃焼室４はディーゼル式内燃機関２の排気系を構成する排気マニホールド２０及び排気通路２２を介して過給機ＶＮＴにおけるタービン６１の入口側に連結され、タービン６１の出口側には、排気を浄化する３つの排気浄化触媒が設けられている。

即ち、これら３つの排気浄化触媒からなる触媒装置３７においてその最上流には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０が設けられている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒３０ではＮＯｘの浄化が行われる。そして触媒装置３７におけるその中間には、排気フィルタ３２が設けられている。この排気フィルタ３２は、モノリス構造に形成された壁部を有するフィルタであって、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。この排気フィルタ３２の表面にはＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元触媒がコーティングされている。更に、排気フィルタ３２の表面には排気中のＰＭ（パティキュレートマター：微粒子）が捕捉されるようになっており、ＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素等によりＰＭが酸化されることで、ＮＯｘの浄化とともにＰＭの浄化も併せて行われる。因みにこの排気フィルタ３２の目詰まりは同排気フィルタ３２の上下流側を連通する配管に設けられた差圧センサ３６の検出結果に基づいて把握される。

更に、触媒装置３７におけるその最下流には酸化触媒３４が設けられており、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
一方、上記排気通路２２とサージタンク８との間には、排気通路２２からサージタンク８へと排気を再循環させるための排気再循環装置４５が設けられている。排気再循環装置４５には排気通路２２とサージタンク８とを連通するためのＥＧＲ通路４０が設けられ、このＥＧＲ通路４０には、同通路４０を介してサージタンク８側へと再循環される排気、即ちＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４２や、ＥＧＲ弁４４が配置されている。このＥＧＲ弁４４の開度調節を通じて排気通路２２側からサージタンク８側へのＥＧＲガス供給量の制御、即ち排気再循環率の制御が行われる。

本実施形態においては、こうした排気再循環率の制御を通じて、触媒装置３７における浄化性能を維持すべくその活性温度の維持が図られるようになっている。即ち、例えば、排気通路２２を介して触媒装置３７に導入される排気の温度や量が低下すること等により触媒温度が低下されるとき、これが活性温度を下回ることのないように、排気再循環率を増大（高率側に変更）することでＥＧＲガス量を増加させる。なお、上記した触媒装置３７に導入される排気の温度や量の低下は、機関回転速度の低下等により生じる。

上記各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５０は、燃料供給管を介してコモンレールに連結されている。このコモンレール内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプから燃料が供給され、この吐出量可変燃料ポンプからコモンレール内に供給された高圧燃料は各燃料供給管を介して各燃料噴射弁５０に分配供給される。

上記内燃機関２は、同機関２を搭載する車両の駆動輪（図示なし）と同機関２との間の動力伝達を断接可能なクラッチ機構９１を備えている。このクラッチ機構９１には、これが接続状態とされ上記動力伝達が可能な状態にあるか否かを検出するためのクラッチセンサ８５が設けられている。また、このクラッチ機構９１と上記駆動輪との間には、内燃機関２から出力される回転出力の変速を行うための変速機９２が配設されている。なお本実施形態においてこの変速機９２は、車両運転者による図示しないシフトレバーの手動操作によって同変速機９２におけるシフトチェンジが行われる、いわゆるマニュアル式の変速機である。

次に、上記排気駆動式過給機ＶＮＴについて更に説明する。
この過給機ＶＮＴは、排気通路２２を流れる排気によって回転するタービンホイール６０と、吸気通路１０に配置され、且つロータシャフト６２を介してタービンホイール６０に一体回転可能に連結されたコンプレッサホイール（インペラ）６４とを備えている。この過給機ＶＮＴでは、タービンホイール６０に排気が吹付けられて同ホイール６０が回転する。この回転は、ロータシャフト６２を介してコンプレッサホイール６４に伝達される。その結果、内燃機関２では、ピストンの移動に伴って燃焼室４内に発生する負圧によって空気が燃焼室４に送り込まれるだけでなく、その空気が過給機ＶＮＴのコンプレッサホイール６４の回転によって強制的に燃焼室４に送り込まれる（過給される）。このようにして、燃焼室４への空気の充填効率が高められる。

また、過給機ＶＮＴでは、タービンホイール６０の外周を囲うように、タービンホイール６０の回転方向に沿って排気流路が形成されている。このため、排気は排気流路を通過し、タービンホイール６０に向かって吹付けられる。排気流路には、弁機構からなる可変ノズル機構７１が設けられている。可変ノズル機構７１は開閉動作することで、排気流路における排気の流路面積を変更し、タービンホイール６０に吹付けられる排気の流速を可変とする。このように排気の流速を可変とすることで、タービンホイール６０の回転速度が調整され、ひいては燃焼室４に強制的に送り込まれる空気の量が調整される。

ここで、可変ノズル機構７１の構造について図２を用いて説明する。
図２（ａ）は可変ノズル機構７１の側断面構造を、図２（ｂ）は可変ノズル機構７１の正面構造を示している。図２（ａ）に示されるように、可変ノズル機構７１はリング形状をし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には、複数の軸７３がノズルバックプレート７２の円心を中心とした等角度ごとに設けられている。これらの軸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。また、これら軸７３の一端（図２（ａ）中の左側端）には、ノズルベーン７４が固定されている。また、軸７３の他端には、同軸と直交してノズルバックプレート７２外縁方向に延びる開閉レバー７５が設けられている。この開閉レバー７５の先端は、二股に分岐した一対の狭持部７５ａが形成されている。

各開閉レバー７５とノズルバックプレート７２との間に狭持されるように、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、円心を中心として回転可能となっている。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ごとに複数のピン７７が設けられている。これらピン７７は、上記開閉レバー７５の狭持部７５ａの間に挟み込まれており、同開閉レバー７５を回動可能に支持している。

このリングプレート７６が先の図１に示すアクチュエータ６８によって円心を中心として回動されると、各ピン７７は狭持部７５ａをその回動方向へ押す。その結果、開閉レバー７５は軸７３を回動させることとなる。この軸７３の回動に伴い各ノズルベーン７４も同軸７３の軸線を中心として回動する。こうした機構により、各ノズルベーン７４をそれぞれ同期した状態で回動させることができる。また、こうしたノズルベーン７４の回動によって、隣り合うノズルベーン７４間の隙間の大きさが調整される。

そして、例えばノズルベーン７４間の隙間が狭められるほど、即ちノズル開度が小さく設定されるほど、上記排気の流路面積が縮小され、タービンホイール６０に吹き付けられる排気の流速が高くなる。このタービンホイール６０に吹き付けられる排気の流速が高いほど同タービンホイール６０の回転速度が高くなる、即ち過給機ＶＮＴの過給効率が高くなる。また、例えばノズルベーン７４間の隙間が拡大されるほど、即ちノズル開度が大きく設定されるほど、上記排気の流路面積が拡大され、タービンホイール６０に吹き付けられる排気の流速が低くなる。このタービンホイール６０に吹き付けられる排気の流速が低いほど同タービンホイール６０の回転速度が低くなる、即ち過給機ＶＮＴの過給効率が高くなる。このようにして可変ノズル機構７１は、過給機ＶＮＴの過給効率を変更するための可変機構として機能している。

次に、上記過給機ＶＮＴの制御装置について説明する。
ＥＣＵ（電子制御ユニット）８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ８０は、上記クラッチセンサ８５やスロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１８、吸気量センサ１９、差圧センサ３６をはじめ、回転速度センサ８２やアクセルセンサ８４等、様々なセンサの検出信号を読み込んでいる。なお、上述した回転速度センサ８２は内燃機関２のクランク軸の回転速度即ち機関回転速度を検出するためのものであり、アクセルセンサ８４はアクセルペダルの開度を検出するためのものである。

そしてこれらの信号から得られる内燃機関２の運転状態に基づいて、ＥＣＵ８０は燃料噴射弁５０による燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御（燃料供給量制御）を実行し、更に排気再循環装置４５における排気再循環率の制御、モータ１５ａによるスロットルバルブ１５の開度制御、アクチュエータ６８を操作する処理等を実行する。

例えば、上記燃料噴射量制御においては、アクセルオフがなされたとき（アクセル開度が「０」に変更されたとき）の燃料噴射量の急減によるエンジンストール等を防止すべく、上記アクセルオフに応じて、この燃料噴射量を徐々に減少させる制御、いわゆる、なまし制御を行うようにしている。

また例えば、排気再循環装置４５については、上記した触媒装置３７における触媒温度の維持を目的とする制御の他、排気再循環率を機関負荷（又は燃料噴射量）と機関回転速度とに基づいて設定される目標排気再循環率と一致させるための制御などが行われる。更に機関負荷（又は燃料噴射量）と機関回転速度とに基づいて設定される目標吸入空気量（内燃機関２の１回転当たりの目標値）となるようにＥＧＲ弁４４の開度が調節される吸入空気量制御が行われる。

ここで、上記ＥＣＵ８０によって行われる過給機ＶＮＴの制御について説明する。具体的には、図３に示すように、過給機ＶＮＴにおける実際の過給圧を目標となる過給圧に一致させるべく行われる可変ノズル機構７１のノズル開度についてのフィードバック制御、即ち過給機ＶＮＴにおける過給効率のフィードバック制御に関しそのフィードバック制御量の設定にかかる処理の手順を説明する。なお、図３に示す処理手順は、実際の過給圧が目標となる過給圧よりも高い状態にあるがためにこれを低下させるべく過給効率を低効率側に変更する際のフィードバック制御に関するものである。この処理は、上記ＥＣＵ８０によって所定の周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１００において、吸気圧センサ１８によって検出される実際の過給圧（実過給圧）と、目標となる過給圧（目標過給圧）との偏差が算出される。即ち実過給圧が目標過給圧に対してどれだけ高いかが算出される。なお目標過給圧の算出は、例えば、回転速度センサ８２によって検出される機関回転速度と、燃料噴射量（燃料供給量）とに基づいて算出される。

そしてステップＳ１１０では、ステップＳ１００において算出された上記偏差に基づき、可変ノズル機構７１における現在のノズル開度からこの開度をどれだけ変化させるかを反映するフィードバック制御量についてその仮の値（仮制御量）が算出される。この仮制御量は、上記偏差が大きいほど大きい値が算出され、逆に上記偏差が小さいほど小さい値が算出される。

続くステップＳ１２０〜Ｓ１７０においては、変速機９２におけるシフトチェンジの実行（シフトチェンジが実行されること）に応じて上記フィードバック制御量の上限値を変更する処理等が行われる。

シフトチェンジ時には、いわゆるターボサージの発生要因となる機関回転速度の低下が生じがちとなるため、こうしたシフトチェンジの実行に応じて上記フィードバック制御量の上限値を変更することで過給機ＶＮＴの過給効率の低下の迅速化を図ることが望ましい。こうして過給効率の低下が迅速化されることで実際の過給圧が早期に低下され、サージの発生が好適に抑制されるようになる。

こうした過給効率の制御についての一連の処理において、具体的には先ず、ステップＳ１２０においてシフトチェンジ中でないと判定された場合には、上記ステップＳ１１０にて算出された仮制御量が、予め設定された上限値Ａよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１３０）。この上限値Ａは、シフトチェンジが実行されていないときの上記フィードバック制御量の上限値である。

そしてこの判定結果がＮＯ、即ち上記仮制御量が上限値Ａ以下であると判定された場合には、実際に過給効率の制御に用いられるフィードバック制御量、即ちアクチュエータ６８に対する出力信号に対応するフィードバック制御量としてこの仮制御量が採用される（ステップＳ１４０）。一方、ステップＳ１３０において上記仮制御量が上限値Ａより大きいと判定された場合には、上限値Ａを超えたフィードバック制御量の設定を回避すべくこの上限値Ａがフィードバック制御量に採用される（ステップＳ１５０）。

他方、ステップＳ１２０においてシフトチェンジ中であると判定された場合には、上記ステップＳ１１０にて算出された仮制御量が、予め設定された上限値Ｂよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１６０）。この上限値Ｂは、上記した上限値Ａよりも大きな値とされており、シフトチェンジ中にあるときのフィードバック制御量の上限値である。

そしてこの判定結果がＮＯ、即ち上記仮制御量が上限値Ｂ以下であると判定された場合には、フィードバック制御量としてこの仮制御量が採用される（ステップＳ１４０）。一方、ステップＳ１６０において上記仮制御量が上限値Ｂより大きいと判定された場合には、上限値Ｂを超えたフィードバック制御量の設定を回避すべくこの上限値Ｂがフィードバック制御量に採用される（ステップＳ１７０）。

即ち、上記一連の処理によれば、シフトチェンジが実行されていないときに比べて、シフトチェンジが実行されているときには過給効率に関するフィードバック制御量の上限値がより大きなものに設定される。これにより、過給効率における低効率側への変更についてその変更度合をより大きなものとすることができるようになり、ひいては、過給圧の迅速な低下を実現し得るようになる。その結果、サージの発生を好適に抑制できるようになる。

上述したようにサージは機関回転速度の低下が要因となって発生しがちとなるが、本実施形態では、こうした機関回転速度の低下要因となり易い、シフトチェンジの実行を検出し、これによって機関回転速度の低下を判断するようにしている。こうすることにより、過給効率ひいては過給圧を早期に低下させることができるようになる。

シフトチェンジの態様には、より高速側への変速を行うためのシフトアップと、より低速側への変速を行うためのシフトダウンとがある。シフトアップ時には、変速機９２において使用されるギヤが高速側に変更されることからこのシフトチェンジによって機関回転速度が低下し易くなる。一方、シフトダウン時には、変速機９２において使用されるギヤが低速側に変更されるものの、その変更が行われる直前に機関回転速度の低下が生じ易くなる。即ち、例えば、車両の走行速度をエンジンブレーキによって低下させるとき等、いわゆる等速シフトを行う場合には、低速側へのギヤ変更後にクラッチを接続するその直前において、アクセルオンにより機関回転速度を一端上昇させた後アクセルオフによってこれを低下させることが一般に行われる。上記クラッチの接続は、この機関回転速度の低下中に行われる。即ち、シフトダウン時にあってもこうして機関回転速度が低下する状態が生じ易くなる。

また、シフトチェンジの実行時には、クラッチ機構９１での動力伝達の遮断、即ち、いわゆるクラッチ切断が行われる。そしてこのクラッチ切断が行われているときには、車両の駆動輪と内燃機関２との間での動力伝達がなされないことから、上記クラッチが接続された状態と比べて、駆動輪側から内燃機関２の出力軸を回転させる回転力が伝達されなくなる。そのため、シフトチェンジが実行される際には、機関回転速度の低下度合がより急激なものとなり易く、サージが発生し易くなる懸念が生じる。

また、本実施形態では、シフトチェンジを実行するに際してアクセルオフがなされたときには、これに応じて燃料噴射量制御における上記なまし制御が禁止されるとともに、燃料噴射が停止されるようになっている。これにより、上記シフトチェンジを実行するに際してのクラッチ切断時において、これに伴う内燃機関２の負荷の急減に起因した機関回転速度の急上昇が回避されるようになる。しかし一方では、こうした上記なまし制御の禁止や燃料噴射の停止に伴い、上記クラッチ切断時に機関回転速度の低下度合がより急激なものになることとなる。

このように、シフトチェンジの実行時にはこうした機関回転速度の低下が生じ易くなるとともにその低下度合も急激なものとなり易く、よりサージの発生が生じ易い状態となる。その点、本実施形態では、サージの発生を抑制するための過給効率の制御をシフトチェンジの実行に応じて行うようにしたため、サージの発生をより確実に抑制できるようになる。

なお本実施形態では、シフトチェンジ中であるか否かを、アクセルセンサ８４、及びクラッチセンサ８５等からの検出信号に基づき判断するようにしている。即ち、車両の走行速度が「０」以外であるときに、アクセルオフ（アクセル開度が「０」）がなされており、且つクラッチ切断がなされた状態にあることを以てこれをシフトチェンジ中であると判断し、上記以外の状態にあるときこれをシフトチェンジ中ではないと判断する。

また本実施形態では、実過給圧が目標過給圧よりも低い状態にあるがためにこれを上昇させるべく過給効率を高効率側に変更する際には、上述したようなフィードバック制御量の上限値についての変更を行わない。但し、本発明はこうした変更の実施を阻むものではなく、例えば、シフトチェンジ中であると判定した場合に、過給効率を高効率側に変更する際のフィードバック制御量についてその上限値をより小さい上限値に変更するようにしてもよい。これにより過給効率が低効率側に制限されることとなる。即ち、過給効率の高効率側への変更度合を小さくすることができ、ひいては、過給圧の上昇を抑制することができ、これに伴いサージの発生を抑制できるようになる。

なお、本実施形態においてＥＣＵ８０は、過給効率を可変ノズル機構７１を通じて制御する制御手段、及び過給効率を低効率側に制限する制限手段を構成するものである。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

（１）変速機９２におけるシフトチェンジが実行されることに基づき機関回転速度の低下を判断するとともに、この機関回転速度が低下するときに過給機ＶＮＴの過給効率を低効率側に制限するようにした。

機関回転速度が低下すると、過給機ＶＮＴによって過給された吸入空気が燃焼室４に導入され難くなるため、過給機ＶＮＴの吸入空気吸込側と吐出側との圧力差が増大するようになる。本実施形態では、過給効率を低効率側に制限することにより、上記吸込側と吐出側との圧力差の増大を抑えることができ、こうした圧力差に起因するサージの発生を好適に抑制することができるようになる。また、シフトチェンジの実行に基づき機関回転速度の低下を判断する上記態様は、こうしたサージ発生の抑制についてこれをより確実且つ早期に実現することを可能とする。

（２）本実施形態では、過給効率を低効率側に変更する際のフィードバック制御量についてその上限値が更に大きいものに変更されるため、より迅速に過給効率を低効率側に変更することができるようになる。

こうしたフィードバック制御においてその制御量を一律大きく設定することは、過給効率についてその単位時間あたりの変化量を大きくすることができるようになる反面、目標値に向けての収束性等の制御性が問題となる懸念がある。この点、本実施形態によれば、こうした制御性の悪化を極力回避しながらサージの発生をより好適に抑制することができるようになる。

（３）本実施形態では、排気の浄化性能を好適に維持すべく排気再循環装置４５によって触媒温度を所定以上に維持するに際し、機関回転速度が低下した場合には、これに伴う排気流量の減少等に起因して触媒温度が下げられるのを防止すべく、排気再循環率が増大される。しかしこうした態様においては、この排気再循環率の増大に伴って、燃焼室４に吸入される空気量、即ち過給機ＶＮＴに吸い込まれる空気量が減少されることとなり、サージが発生し易くなるといった懸念が生じる。

この点、本実施形態によれば、上記の懸念を有する場合であっても、機関回転速度の低下要因となるシフトチェンジの実行に応じて過給効率を低効率側に制限することで、排気の浄化性能を好適に維持しつつサージの発生をも好適に抑制することができるようになる。

なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・上記実施形態では、目標過給圧に関しこれを機関回転速度及び燃料噴射量に基づいて算出される、即ちこれらに基づいて変動し得るものとしたが、これに限らず、例えば一定値に固定されてもよい。この場合であっても、実過給圧と目標過給圧との偏差が大きく、算出される仮制御量が上記上限値Ａよりも大きければ、過給効率のフィードバック制御量に関してその上限値が更に大きな値に変更されることの効果は得られる。

・シフトチェンジの実行に応じて、目標過給圧が低圧側に変更されるようにしてもよい。これにより、実過給圧と目標過給圧との偏差が、過給効率におけるその低効率側への変更度合を大きくし得るものに変更され得るようになる。

・上記実施形態では、シフトチェンジの実行に応じて、過給効率についてそのフィードバック制御量の上限値を変更するようにしたが、この上限値の変更を行なわないようにしてもよい。この場合、例えば、実過給圧が目標過給圧に対して高いほど、ノズル開度を大きく、即ち過給効率を低く設定するようにする。そしてシフトチェンジの実行に応じて過給効率を上記設定された過給効率よりも低くする。

・実過給圧と目標過給圧との偏差に応じたフィードバック制御を行うことなく、例えば、実過給圧が目標過給圧よりも高いときに過給効率を低効率側に一定の度合で推移させるようにし、シフトチェンジの実行に応じて、この度合を大きくしたり過給効率を徐変させることなく更に低い値に切り替えるようにしてもよい。

・上記実施形態では、過給効率を低効率側に変更するに際して同過給効率を低効率側に制限するようにしたが、高効率側に変更するに際して、同過給効率を低効率側に制限するようにしてもよい。即ち、例えば、過給効率を高効率側に変更する際のフィードバック制御量についてその上限値を、シフトチェンジの実行に応じて小さな値に変更する。なお、過給効率の高効率側への変更がなされているときにこれを低効率側に変更するようにしてもよい。また、例えば、実過給圧が目標過給圧よりも低いときに、シフトチェンジの実行に応じてこの目標過給圧をより低い値に変更することで過給効率を低効率側に制限することもできる。

・上記実施形態では、シフトチェンジの実行の判断においてクラッチが接続されているか否かをその判断基準に含めたが、これを含めないようにしてもよい。即ち、車両の走行速度が「０」以外であるときに、アクセルオフがなされた状態にあることを以てこれをシフトチェンジ中であると判断し、上記以外の状態にあるときこれをシフトチェンジ中ではないと判断する。アクセルオフによって燃料噴射を停止させることができるようになるため、そうした意味では、この上記判断において、アクセルオフに代えて燃料噴射（燃料供給）の停止を採用してもよい。

・変速機９２のシフトレバーの位置を検出可能なシフト位置センサを設け、その検出結果に基づきシフトチェンジ中であるか否かを判断するようにしてもよい。
・上記ターボサージは過給効率が高いときに発生し易い傾向にある。従って、そもそも過給効率が低いときに更にこれを低下させる必要性は、上記ターボサージの発生を抑制する上では低いものであるといえる。従って、過給効率が高いときにこれを低効率側に制限し、低いときには制限しないようにしてもよい。

・シフトチェンジの実行に応じて排気再循環装置４５における排気再循環率を高率側に変更するようにしてもよく、こうした変更を行わないようにしてもよい。
・燃料噴射の停止のみに応じて過給効率を低効率側に制限するようにしてもよい。また、停止にまで至らなくても、燃料噴射量の減少がなされればこれに応じて上述のように制限するようにしてもよい。

・回転速度センサ８２による機関回転速度の検出結果に基づきその低下に応じて過給効率を低効率側に制限するようにしてもよい。
・例えば吸気量センサ１９による吸入空気量の検出結果に基づきその減少に応じて過給効率を低効率側に制限するようにしてもよい。

・例えば図１において別例として示すように、排気通路２２においてタービン６１の入口側と出口側とを連通するバイパス通路９５を設け、この通路９５の途中に設けた開閉弁装置９６におけるその開度調節に基づき、上述同様の過給効率の制御を行うようにしてもよい。この場合、開閉弁装置９６の開度が大きいほど過給効率は低効率となり、上記開度が小さいほど高効率となる。

・例えば、コンプレッサ６５の吸込側や吐出側における吸入空気の流路面積の調整を通じて過給効率を制御するようにしてもよい。
・オートマチック式の変速機を採用してもよい。

・ガソリン内燃機関に対して本発明を適用してもよい。

過給機の制御装置の概要を示す構成図。 （ａ）（ｂ）可変ノズル機構の構成を示す図。 過給効率のフィードバック制御における処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

２…ディーゼル式内燃機関、４…燃焼室、１０…吸気通路、２２…排気通路、３７…触媒装置、４５…排気再循環装置、７１…可変ノズル機構、８０…ＥＣＵ、９１…クラッチ機構、９２…変速機、ＶＮＴ…排気駆動式過給機。

Claims (7)

1. 過給効率を変更可能な可変機構を備える内燃機関の排気駆動式過給機についてその過給効率を前記可変機構を通じて制御する制御手段を備えた過給機の制御装置において、
   前記内燃機関の機関回転速度が低下するときに前記過給効率を低効率側に制限する制限手段を備える
   ことを特徴とする過給機の制御装置。
2. 請求項１記載の過給機の制御装置において、
   前記制御手段は実過給圧が機関運転状態に基づいて設定される過給圧の目標値と一致するように前記可変機構の動作状態の制御を通じて前記過給効率をフィードバック制御し、前記過給効率を低効率側に変更する際にはそのフィードバック制御量について上限値を設定するものであり、
   前記制限手段は前記設定される上限値を更に大きい上限値に変更することにより前記過給効率を低効率側に制限する
   過給機の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の過給機の制御装置において、
   前記制限手段は機関燃焼室への燃料供給量が減少することに基づき前記機関回転速度の低下を判断する
   過給機の制御装置。
4. 請求項３記載の過給機の制御装置において、
   前記制限手段は前記機関燃焼室への燃料供給が停止されることに基づき前記機関回転速度の低下を判断する
   過給機の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の過給機の制御装置において、
   前記制限手段は、前記内燃機関から出力される回転出力の変速を行うための変速機におけるシフトチェンジが実行されることに基づき前記機関回転速度の低下を判断する
   過給機の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の過給機の制御装置において、
   前記内燃機関は前記過給機の排気系下流側に設けられた排気浄化触媒が所定温度以上となるように排気再循環率を増大させる排気再循環装置を有するものである
   過給機の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の過給機の制御装置において、
   前記可変機構は前記過給機を駆動するための排気の流路における流路面積を可変とするものであり、前記制御手段は同流路面積を調整することで前記過給効率を制御するものである
   過給機の制御装置。

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