JP2007278145A - ターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変ノズル式ターボチャージャと排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関において、排気エミッションを悪化させることなく燃料消費率を向上させるように、特定機関運転状態の最適な可変ノズル開度を設定する適合方法を提供する。
【解決手段】 良好な排気エミッションを実現するためのスロットル弁３開度及び再循環排気ガス量制御弁６開度を含むエンジン制御パラメータの組み合わせに対して、予め定められた可変ノズル１ｃ開度を閉側及び開側へ変化させると共に、吸気酸素濃度を変化させないように、スロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度を増加させて、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索し、必要に応じてスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度の少なくとも一方を変更すると共に、決定された可変ノズル開度を特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変ノズル式ターボチャージャを備えた内燃機関において、少なくとも特定機関運転状態の最適な可変ノズル開度を設定するための適合方法に関する。

可変ノズル式ターボチャージャ及び排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）等を備えた内燃機関において、回転数及び負荷により定まる機関運転状態毎に、良好な排気エミッションを実現するスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁（ＥＧＲ弁）開度のような各エンジン制御パラメータの組み合わせを、予め定められた各エンジン制御パラメータの優先順位に従って適合試験により設定している。

内燃機関がディーゼルエンジンである場合において、機関運転状態毎に定められた各エンジン制御パラメータの組み合わせにおいて、排気エミッションに余裕があれば、燃料消費率を向上するように、燃料噴射時期を進角側に変更することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２４９３５ 特開２０００−２９７６７３ 特開２０００−２４０４８８ 特開２０００−１７０５８０

前述の背景技術において、可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に関しては詳細に記載されていないが、各機関運転状態の可変ノズル開度は、良好な排気エミッションを実現するスロットル弁開度及びＥＧＲ弁開度を決定する以前に予め定められていると考えられる。それにより、良好な排気エミッションを維持して燃料消費率を向上させるように予め定められた可変ノズル開度を変更する余地がある。

従って、本発明の目的は、可変ノズル式ターボチャージャと排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関において、排気エミッションを悪化させることなく燃料消費率を向上させるように、少なくとも特定機関運転状態の予め定められたターボチャージャの可変ノズル開度を変更して最適な可変ノズル開度を設定する適合方法を提供することである。

本発明による請求項１に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、可変ノズル式ターボチャージャと排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関において、少なくとも特定機関運転状態の前記可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度を設定するための適合方法であって、前記特定機関運転状態における予め定められた前記可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に対して、良好な排気エミッションを実現するための少なくともスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度を含むエンジン制御パラメータの組み合わせを設定し、設定された前記組み合わせに対して、前記予め定められた可変ノズル開度を閉側へ変化させると共に、吸気酸素濃度、排気ガス再循環率、又は、吸気量を変化させないように、前記スロットル弁開度を増加させて、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索する第一試験と、前記予め定められた可変ノズル開度を開側へ変化させると共に、吸気酸素濃度、排気ガス再循環率、又は、吸気量を変化させないように、前記再循環排気ガス量制御弁開度を増加させて、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索する第二試験との少なくとも一方を実施することにより、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を決定し、前記組み合わせにおいて、必要に応じてスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度の少なくとも一方を変更すると共に、決定された可変ノズル開度を前記特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定することを特徴とする。

本発明による請求項２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項１に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験及び前記第二試験は、一方を先に実施した後に他方も実施することを特徴とする。

本発明による請求項３に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験及び前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率に基づき燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索することを特徴とする。

本発明による請求項４に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験及び前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として探索することを特徴とする。

本発明による請求項５に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験及び前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として探索し、前記第一試験及び前記第二試験の一方において燃料消費率を良好にする可変ノズル開度が探索された時に、探索された可変ノズル開度と前記予め定められた可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上である場合には、探索された可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定し、前記第一試験及び前記第二試験の他方を実施しないことを特徴とする。

本発明による請求項６に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験を実施して、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が設定値以上である時には、前記第一試験を中止することを特徴とする。

本発明による請求項７に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記第一試験により探索された可変ノズル開度と、前記第二試験により探索された可変ノズル開度とが異なる場合に、それぞれに対応する燃料消費率の偏差が大きい時には、開側の可変ノズル開度を、前記偏差が小さい時には、閉側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定することを特徴とする。

本発明による請求項８に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法は、請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、前記予め定められた可変ノズル開度が、前記可変ノズル式ターボチャージャの最大効率開度より開側である時には前記第一試験を先に実施し、前記最大効率開度より閉側である時には前記第二試験を先に実施することを特徴とする。

本発明による請求項１に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、特定機関運転状態における予め定められた可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に対して、良好な排気エミッションを実現するための少なくともスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度を含むエンジン制御パラメータの組み合わせを設定し、設定された組み合わせに対して、予め定められた可変ノズル開度を閉側へ変化させる第一試験と、予め定められた可変ノズル開度を開側へ変化させる第二試験との少なくとも一方が実施される。第一試験及び第二試験のいずれにおいても、可変ノズル開度の変化に対して、スロットル弁開度又は再循環排気ガス量制御弁開度を変化させて、排気エミッションに影響する吸気酸素濃度、排気ガス再循環率、又は、吸気量を変化させないようにしており、排気エミッションを悪化させずに燃料消費率を良好にする可変ノズル開度が探索され、こうして決定される可変ノズル開度を特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定することができる。

本発明による請求項２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項１に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験及び第二試験は、一方を先に実施した後に他方も実施するようになっており、それにより、予め定められた可変ノズル開度が燃料消費率を良好にする可変ノズル開度より開側であっても閉側であっても確実に燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索することができる。

本発明による請求項３に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験及び第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率に基づき燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索するようになっている。それにより、例えば、燃料消費率を最も向上させる可変ノズル開度を探索することができる。

本発明による請求項４に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験及び第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として探索するようになっている。一般的に、可変ノズル開度を閉側とすると、燃料消費率が悪化するために、探索される可変ノズル開度は、燃料消費率を良好にする最も閉側の可変ノズル開度となる。このような可変ノズル開度が特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定されていれば、特定機関運転状態における燃料消費率を良好にするだけでなく、特定機関運転状態からの加速時において、可変ノズルを所望開度まで閉じる際の制御時間が短くなり、可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めることができる。

本発明による請求項５に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験及び第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として探索するようになっており、請求項４に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法と同様な効果が得られると共に、第一試験及び第二試験の一方において燃料消費率を良好にする可変ノズル開度が探索された時に、探索された可変ノズル開度と予め定められた可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上である場合には、既に、ある程度の可変ノズル開度範囲を変化させているために、残りの可変ノズル開度範囲には、探索されるべき所望の可変ノズル開度は存在していないと考えられ、探索された可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定し、第一試験及び第二試験の他方を実施せずに適合試験の時間を短縮している。

本発明による請求項６に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験を実施して、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が設定値以上となる時には、探索されるべき所望の可変ノズル開度は、予め定められた可変ノズル開度より開側に存在していると考えられ、第一試験を中止するようになっている。

本発明による請求項７に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、第一試験により探索された可変ノズル開度と、第二試験により探索された可変ノズル開度とが異なる場合に、それぞれに対応する燃料消費率の偏差が大きい時には、開側の可変ノズル開度を、偏差が小さい時には、閉側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定するようになっている。それにより、第一試験及び第二試験において異なる可変ノズル開度が探索された場合に、可変ノズル開度は、燃料消費率の向上を優先して設定され、燃料消費率にそれほどの差がなければ、可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めるように設定される。

本発明による請求項８に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法によれば、請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法において、予め定められた可変ノズル開度が、可変ノズル式ターボチャージャの最大効率開度より開側である時には第一試験を先に実施し、最大効率開度より閉側である時には第二試験を先に実施するようになっている。可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度には最大効率開度が存在し、これが燃料消費率を良好にするものとは限らないが、最大効率開度の近傍に探索されるべき可変ノズル開度が存在することが多い。それにより、予め定められた可変ノズル開度が、最大効率開度より開側である時には、第一試験を先に実施し、最大効率開度より閉側である時には、第二試験を先に実施するようになっており、こうして、第一試験及び第二試験において比較的早期に燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索することができる。

図１は、本発明によるターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法が適用される内燃機関の吸気系及び排気系の一部を示す概略図である。同図において、１は可変ノズル式ターボチャージャ１であり、吸気系２に配置されたコンプレッサ１ａと、排気系４に配置されたタービン１ｂとを有している。また、タービン１ｂ回りには可変ノズル１ｃが配置され、可変ノズル１ｃによってタービン１ｂへ流入する排気ガスの流速を変化させることにより、コンプレッサ１ａによる過給圧を制御することができる。

吸気系２のコンプレッサ１ａより上流側にはスロットル弁３が配置されており、吸気系２のコンプレッサ１ａ下流側は、内燃機関の吸気マニホルドＩＭに接続されている。一方、排気系４のタービン１ｂ上流側は、内燃機関の排気マニホルドＥＭに接続されている。また、排気系４のタービン１ｂの上流側と、吸気系２のスロットル弁３の下流側（図１においてはコンプレッサ１ａの下流側）とは排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）５によって接続され、ＥＧＲ装置５には再循環排気ガス量制御弁（ＥＧＲ弁）６が配置されている。

このように構成された内燃機関において、回転数及び負荷により定まる機関運転状態毎に、良好な排気エミッション及び低騒音を実現するスロットル弁開度、ＥＧＲ弁開度、燃料噴射量、及び、燃料噴射時期（ディーゼルエンジンの場合）又は点火時期（火花点火エンジンの場合）のような各エンジン制御パラメータの組み合わせを、適合試験において設定しておかなければならない。

ここで、可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル１ｃの開度は、機関運転状態毎に経験的に予め定められており、こうして、予め定められた可変ノズル開度に対して、スロットル弁開度及びＥＧＲ弁開度等の各エンジン制御パラメータを順次僅かに変化させて排気エミッション及び騒音を測定するスイープ試験が実施され、各機関運転状態において、良好な排気エミッション及び低騒音を実現する各エンジン制御パラメータの組み合わせが設定される。

しかしながら、こうして設定された機関運転状態毎の各エンジン制御パラメータの組み合わせにおいては、予め定められた可変ノズル開度を変更することにより燃料消費率を向上させる余地が残されている。本実施形態では、図２に示すフローチャートにより可変ノズル開度を変化させるスイープ試験を実施して燃料消費率を良好とする可変ノズル開度を探索して新たに設定するようにしている。

先ず、ステップ１０１において、特定機関運転状態に対して設定された各エンジン制御パラメータでの運転において燃料消費率ＦＣ’を測定する。次いで、ステップ１０２において、特定機関運転状態の可変ノズル開度Ｄ’をステップ１０３において変更される可変ノズル開度Ｄとする。ステップ１０３では、可変ノズル開度Ｄをｄだけ小さく（閉側）する。それにより、コンプレッサ１ａの過給圧が高まるが、可変ノズル１ｃの上流側における排気系４内の排気圧力が高まってＥＧＲ装置５を介して再循環される排気ガス量も増大し、そのままでは、結果として、気筒内へ流入するガス（新気と再循環排気ガスとの混合ガス）中の酸素濃度が可変ノズル開度を小さくする以前に比較して低下することがある。こうして酸素濃度が低下すると、排気エミッションが悪化するために、ステップ１０４では、必要に応じてスロットル弁開度を大きくし、推定又は測定される気筒内へ流入するガス中の酸素濃度が変化しないようにして、排気エミッションの悪化を防止する。もし、スロットル弁開度がほぼ全開となったら、ＥＧＲ弁開度を小さくして再循環排気ガス量を減少させ、気筒内へ流入するガス中の酸素濃度が変化しないようにすれば良い。

次いで、ステップ１０５において、現在の可変ノズル開度Ｄ及び現在のスロットル弁開度（及びＥＧＲ弁開度）（他のエンジン制御パラメータは変更していない）での運転における燃料消費率ＦＣを測定する。ステップ１０６では、現在の可変ノズル開度Ｄが０％（全閉）となったか否かが判断され、この判断が肯定されるまで、ステップ１０３から１０５の処理が繰り返され、各可変ノズル開度Ｄに対する燃料消費率ＦＣが記憶される。

ステップ１０６の判断が肯定されると、可変ノズル開度Ｄは再び特定機関運転状態に対して予め定められた可変ノズル開度Ｄ’とされる。ステップ１０８では、可変ノズル開度Ｄをｄだけ大きく（開側）する。それにより、コンプレッサ１ａの過給圧が低くなると共に、可変ノズル１ｃの上流側における排気系４内の排気圧力も低くなってＥＧＲ装置５を介して再循環される排気ガス量も減少し、そのままでは、結果として、気筒内へ流入するガス（新気と再循環排気ガスとの混合ガス）中の酸素濃度が可変ノズル開度を小さくする以前に比較して増加することがある。こうして酸素濃度が増加しても、排気エミッションが悪化するために、ステップ１０９では、必要に応じてＥＧＲ弁開度を大きくし、推定又は測定される気筒内へ流入するガス中の酸素濃度が変化しないようにして、排気エミッションの悪化を防止する。

次いで、ステップ１１０において、現在の可変ノズル開度Ｄ及び現在のＥＧＲ弁開度（他のエンジン制御パラメータは変更していない）での運転における燃料消費率ＦＣを測定する。ステップ１１１では、現在の可変ノズル開度Ｄが１００％（全開）となったか否かが判断され、この判断が肯定されるまで、ステップ１０８から１１０の処理が繰り返され、各可変ノズル開度Ｄに対する燃料消費率ＦＣが記憶される。

こうして、特定機関運転状態において、可変ノズル開度Ｄは、排気エミッションを悪化させることなく、全閉（０％）から全開（１００％）まで変化させられ、各可変ノズル開度Ｄに対しての燃料消費率ＦＣが記憶される。それにより、記憶された燃料消費率の最小値に対応する可変ノズル開度Ｄを特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定すれば、特定機関運転状態の時の燃料消費率を良好にすることができる。図２のフローチャートにおいて、予め定められた可変ノズル開度の変化は閉側（ステップ１０３から１０５）から先に実施するようにしたが、もちろん、開側（ステップ１０８から１１０）から先に実施するようにしても良い。

また、この時において、燃料消費率の最小値に対応する可変ノズル開度に対して、スロットル弁開度又はＥＧＲ弁開度が、良好な排気エミッションを維持するために変更されている場合には、特定機関運転状態に対して設定された各エンジン制御パラメータの組み合わせにおいて、スロットル弁開度又はＥＧＲ弁開度も変更された値へ置き換えられ、こうして、特定機関運転状態において排気エミッションが悪化することはない。ここで、可変ノズル開度の変化に際して、良好な排気エミッションを維持するために、スロットル弁開度又はＥＧＲ弁開度を変化させて、気筒内へ供給されるガス中の酸素濃度を維持するようにしたが、例えば、再循環排気ガス量と気筒内へ供給されるガス量（再循環排気ガス量と新気量との合計）との比であるＥＧＲ率又は新気量自身が維持されても排気エミッションが悪化することはない。それにより、酸素濃度に代えて、推定又は測定されるＥＧＲ率又は新気量が、可変ノズル開度の変化前後で維持されるように、スロットル弁開度又はＥＧＲ弁開度を制御するようにしても良い。

ところで、燃料消費率ＦＣは、一般的に、図３に示すように、可変ノズル開度Ｄが開側である時にほぼ一定で小さく、可変ノズル開度Ｄが所定値を超えて閉側となると、閉側ほど大きくなるように変化する。このような燃料消費率の変化パターンに対して、予め定められた可変ノズル開度が、例えば、図３のＤ１のように開側であることが分かっているならば、さらに開側には所望の可変ノズル開度は存在しない可能性が高く、図１のステップ１０８から１１０の可変ノズル開度をさらに開側とする試験は省略するようにしても良い。また、予め定められた可変ノズル開度が、例えば、図３のＤ２のように閉側であることが分かっているならば、さらに閉側には所望の可変ノズル開度は存在しない可能性が高く、図１のステップ１０３から１０５の可変ノズル開度をさらに閉側とする試験は省略するようにしても良い。

また、図２のフローチャートのステップ１０５及び１１０において、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率の変化率ΔＦＣ／ｄを算出するようにすれば、例えば、所定値を超えて閉側である図３のＤ２が予め定められた可変ノズル開度である場合において、可変ノズル開度をＤ２からｄだけ小さくすると、その前後における燃料消費率の変化量ΔＦＣは大きくなり、すなわち、算出される燃料消費率の変化率ΔＦＣ／ｄは比較的大きくなる。

実際的に、可変ノズル開度Ｄ２より閉側には、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度は存在せず、それにより、燃料消費率の変化率ΔＦＣ／ｄが設定値より大きい時には、図１のフローチャートのステップ１０３から１０５を繰り返す必要はなく、可変ノズル開度を小さくする側の試験を中止して、適合試験時間を短縮することが好ましい。燃料消費率ではなく燃料消費率相当値が測定される場合において、可変ノズル開度をＤ２からｄだけ小さくした時に、燃料消費率相当値（例えば単位燃料量当りの走行距離）によっては、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率相当値の変化率がマイナス値となることもあり、この場合には、その絶対値が設定値より大きい時に可変ノズル開度を小さくする側の試験を中止するようにすれば良い。

ところで、機関加速時においては、過給圧を高めるために可変ノズル開度は所望開度まで閉じられる。この場合において、新たに設定した可変ノズル開度があまり開側であると、所望開度まで閉じる制御時間が長くなり、可変ノズル式ターボチャージャの応答性が悪化する。それにより、設定される可変ノズル開度は、燃料消費率を良好にする最も閉側の開度として、可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めることが好ましい。すなわち、設定される可変ノズル開度は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度（図３のＤＳ）とすることが好ましい。

具体的には、可変ノズル開度を閉側に小さくする試験において、連続して測定される燃料消費率をＦＣ１，ＦＣ２，ＦＣ３とすると、燃料消費率の第一変化率（ＦＣ２−ＦＣ１）／ｄと第二変化率（ＦＣ３−ＦＣ２）／ｄが算出され、第一変化率が設定値より小さくほぼ０であり、第二変化率が設定値より大きい時には、燃料消費率の変化率が急激に悪化する時であり、この時に、燃料消費率をＦＣ２とする可変ノズル開度が燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定される。

また、可変ノズル開度を開側に大きくする試験においては、第一変化率（ＦＣ２−ＦＣ１）／ｄと第二変化率（ＦＣ３−ＦＣ２）／ｄとはマイナス値となることがあり、第一変化率の絶対値が設定値より大きく第二変化率の絶対値が設定値より小さくほぼ０となる時には、燃料消費率の変化率が急激に悪化する時であり、この時に、燃料消費率をＦＣ２とする可変ノズル開度が燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定される。

可変ノズル開度を閉側へ変化させる試験又は可変ノズルを開側へ変化させる試験の一方において、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度が探索された時に、予め定められた可変ノズル開度と探索された可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上であれば、ある程度の可変ノズル開度範囲内での探索が実施されたこととなり、残りの可変ノズル開度範囲内には、探索されるべき所望の可変ノズル開度が存在していないとして、それ以降の一方の試験を中止すると共に、他方の試験も中止するようにして良い。

また、可変ノズル開度を閉側へ変化させる試験又は可変ノズルを開側へ変化させる試験を両方とも実施した結果として、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度がそれぞれに探索されることがある。この場合には、二つの可変ノズル開度に対応する燃料消費率の偏差が設定値より大きいか否かを判断し、これが肯定される場合、すなわち、二つの燃料消費率には比較的大きな差がある時には、燃料消費率を優先して、燃料消費率が小さい方に対応する可変ノズル開度、すなわち、二つの可変ノズル開度の開側の方を選択して、今回の特定機関運転状態における可変ノズル開度をとして設定する。

一方、二つの可変ノズル開度に対応する燃料消費率の偏差が設定値より小さく、すなわち、二つの燃料消費率にはそれほど差がない時には、二つの可変ノズル開度の閉側の方を選択し、機関加速時の可変ノズル式ターボチャージャの応答性を高めるようにする。

ところで、可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度には、設計的に最大効率を与える開度、すなわち最大効率開度が設定されている。可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度は、この最大効率開度近傍に位置することが多い。すなわち、予め定められた可変ノズル開度が、最大効率開度より開側である時には、可変ノズル開度を閉側に変化させる試験を先に実施し、また、最大効率開度より閉側である時には、可変ノズル開度を開側に変化させる試験を先に実施することが好ましい。それにより、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を探索する場合に、早期に所望可変ノズル開度が探索され、それ以降の試験及び他方の試験を中止すれば、適合試験の工数をかなり低減することができる。

前述の実施形態では、特定機関運転状態に関して説明したが、もちろん、他の機関運転状態に関しても同様であり、こうして、全ての機関運転状態のそれぞれにおいて、予め定められた可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする新たに探索された可変ノズル開度を設定し直すことが好ましい。

本発明によるターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法が適用される内燃機関の吸気系及び排気系の一部を示す概略図である。 可変ノズル開度の適合方法を示すフローチャートである。 可変ノズル開度と燃料消費率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 可変ノズル式ターボチャージャ
１ａ タービン
１ｂ コンプレッサ
１ｃ 可変ノズル
２ 吸気系
３ スロットル弁
４ 排気系
５ ＥＧＲ装置
６ ＥＧＲ弁

Claims (8)

1. 可変ノズル式ターボチャージャと排気ガス再循環装置とを備えた内燃機関において、少なくとも特定機関運転状態の前記可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度を設定するための適合方法であって、前記特定機関運転状態における予め定められた前記可変ノズル式ターボチャージャの可変ノズル開度に対して、良好な排気エミッションを実現するための少なくともスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度を含むエンジン制御パラメータの組み合わせを設定し、設定された前記組み合わせに対して、前記予め定められた可変ノズル開度を閉側へ変化させると共に、吸気酸素濃度、排気ガス再循環率、又は、吸気量を変化させないように、前記スロットル弁開度を増加させて、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索する第一試験と、前記予め定められた可変ノズル開度を開側へ変化させると共に、吸気酸素濃度、排気ガス再循環率、又は、吸気量を変化させないように、前記再循環排気ガス量制御弁開度を増加させて、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索する第二試験との少なくとも一方を実施することにより、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を決定し、前記組み合わせにおいて、必要に応じてスロットル弁開度及び再循環排気ガス量制御弁開度の少なくとも一方を変更すると共に、決定された可変ノズル開度を前記特定機関運転状態の可変ノズル開度として設定することを特徴とするターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
2. 前記第一試験及び前記第二試験は、一方を先に実施した後に他方も実施することを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
3. 前記第一試験及び前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率に基づき燃料消費率を良好にする可変ノズル開度を探索することを特徴とする請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
4. 前記第一試験及び前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として探索することを特徴とする請求項１又は２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
5. 前記第一試験及び前記第二試験は、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が急激に悪化する時の直開側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として探索し、前記第一試験及び前記第二試験の一方において燃料消費率を良好にする可変ノズル開度が探索された時に、探索された可変ノズル開度と前記予め定められた可変ノズル開度との偏差が設定偏差以上である場合には、探索された可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定し、前記第一試験及び前記第二試験の他方を実施しないことを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
6. 前記第一試験を実施して、可変ノズル開度の変化に対する燃料消費率又は燃料消費率相当値の変化率が設定値以上である時には、前記第一試験を中止することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
7. 前記第一試験により探索された可変ノズル開度と、前記第二試験により探索された可変ノズル開度とが異なる場合に、それぞれに対応する燃料消費率の偏差が大きい時には、開側の可変ノズル開度を、前記偏差が小さい時には、閉側の可変ノズル開度を、燃料消費率を良好にする可変ノズル開度として決定することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。
8. 前記予め定められた可変ノズル開度が、前記可変ノズル式ターボチャージャの最大効率開度より開側である時には前記第一試験を先に実施し、前記最大効率開度より閉側である時には前記第二試験を先に実施することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のターボチャージャの可変ノズル開度の適合方法。

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