JP3237565B2 - 過給機制御装置 - Google Patents
過給機制御装置Info
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- Japan
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- engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンの暖
機性能を高めるべく、排気タービンの入口面積を可変制
御する過給機制御装置に関する。
機性能を高めるべく、排気タービンの入口面積を可変制
御する過給機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン（内燃エンジン）を
搭載したトラック（車両）では、エンジン始動後の暖機
運転の促進化を図るために、アクセルがオフ（アクセル
開度０）、アイドル状態のとき、エンジンの排気管内に
設けたエキゾーストブレーキ装置のバタフライバルブを
閉じることが行われている。
搭載したトラック（車両）では、エンジン始動後の暖機
運転の促進化を図るために、アクセルがオフ（アクセル
開度０）、アイドル状態のとき、エンジンの排気管内に
設けたエキゾーストブレーキ装置のバタフライバルブを
閉じることが行われている。
【０００３】これは、エキゾーストブレーキ装置のバタ
フライバルブを閉じると、エンジンの排気抵抗が増大し
てエンジン負荷が増すために、ディーゼルエンジンの各
気筒に噴射している燃料の噴射量が増して（アイドル回
転数を一定に保とうすることによる）、暖機の進行が早
くなるからである。
フライバルブを閉じると、エンジンの排気抵抗が増大し
てエンジン負荷が増すために、ディーゼルエンジンの各
気筒に噴射している燃料の噴射量が増して（アイドル回
転数を一定に保とうすることによる）、暖機の進行が早
くなるからである。
【０００４】ところが、エキゾーストブレーキ装置をそ
のまま利用している都合上、ディーゼルエンジンの吸入
空気量の低下から黒煙が発生しやすくなるといった問題
や、全閉したバタフライバルブと排気管の内面とのかな
り狭い隙間を排ガスが抜けるときの音が発生することが
ある。
のまま利用している都合上、ディーゼルエンジンの吸入
空気量の低下から黒煙が発生しやすくなるといった問題
や、全閉したバタフライバルブと排気管の内面とのかな
り狭い隙間を排ガスが抜けるときの音が発生することが
ある。
【０００５】そこで、高出力化のためにディーゼルエン
ジンに設けたターボチャージャ（過給機）、具体的には
低回転数からの過給を実現する可変ノズル（排気ガス導
入口の通路面積をエンジン状態に応じて可変するもの）
を排気導入口にもつターボチャージャ（過給機）を用い
て、暖機の促進を図ることが提案されている。
ジンに設けたターボチャージャ（過給機）、具体的には
低回転数からの過給を実現する可変ノズル（排気ガス導
入口の通路面積をエンジン状態に応じて可変するもの）
を排気導入口にもつターボチャージャ（過給機）を用い
て、暖機の促進を図ることが提案されている。
【０００６】これは、可変ノズルの絞りを利用して、ア
イドル状態のときに、先のエキゾーストブレーキ装置と
同様、排気管の排気抵抗を増大（排気圧の上昇）させる
ようとするものである。
イドル状態のときに、先のエキゾーストブレーキ装置と
同様、排気管の排気抵抗を増大（排気圧の上昇）させる
ようとするものである。
【０００７】具体的には、実公平４−３３３８４号公報
に示されるようにエンジンが所定温度（エンジンの冷間
時と温間時とを分ける温度）以下、例えば２０℃以下
で、軽負荷領域のときには、通常、自動車（車両）が走
行するときに用いる複数の可変ノズルのノズル開度のう
ちから、最も狭いノズル開度を選んで、同ノズル開度に
なるよう可変ノズルを制御し、それ以外のときはエンジ
ンの運転状態に応じたノズル開度を選択して可変ノズル
を制御することが提案されている。
に示されるようにエンジンが所定温度（エンジンの冷間
時と温間時とを分ける温度）以下、例えば２０℃以下
で、軽負荷領域のときには、通常、自動車（車両）が走
行するときに用いる複数の可変ノズルのノズル開度のう
ちから、最も狭いノズル開度を選んで、同ノズル開度に
なるよう可変ノズルを制御し、それ以外のときはエンジ
ンの運転状態に応じたノズル開度を選択して可変ノズル
を制御することが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
暖機は、暖機完了後、直ちに自動車の走行に入ることを
考えると、できるだけ短い時間の間に十分な暖機が行わ
れることが求められる。ところが、走行するときに用い
る複数のノズル開度は、走行状態に応じた過給が行える
よう、通常、エンジン回転数に応じた開度、すなわちエ
ンジン回転数の低回転数域、中回転数域、高回転数域な
ど各種回転域で適正な過給圧が得られるノズル開度で定
めてある。
暖機は、暖機完了後、直ちに自動車の走行に入ることを
考えると、できるだけ短い時間の間に十分な暖機が行わ
れることが求められる。ところが、走行するときに用い
る複数のノズル開度は、走行状態に応じた過給が行える
よう、通常、エンジン回転数に応じた開度、すなわちエ
ンジン回転数の低回転数域、中回転数域、高回転数域な
ど各種回転域で適正な過給圧が得られるノズル開度で定
めてある。
【０００９】このため、最も狭いノズル開度に可変ノズ
ルの開度を制御したとしても、アイドリング状態のとき
のような極低回転数域に適したノズル開度ではないの
で、十分な暖房促進効果が期待できない。
ルの開度を制御したとしても、アイドリング状態のとき
のような極低回転数域に適したノズル開度ではないの
で、十分な暖房促進効果が期待できない。
【００１０】すなわち、暖機時に定められる可変ノズル
の通路面積が、低エンジン回転数域のときの排ガス流量
に適した面積に絞られるだけで、アイドリング回転数の
ような極低回転数のときの排ガス流量に適した面積に絞
られていないので、排気管の排気抵抗（排気圧）が十分
に高められない。またターボチャージャの過給効果も不
十分なので、シリンダへの吸入空気は少なく、エンジン
の発熱量の増加も期待できず、十分な暖房促進効果が得
られない。
の通路面積が、低エンジン回転数域のときの排ガス流量
に適した面積に絞られるだけで、アイドリング回転数の
ような極低回転数のときの排ガス流量に適した面積に絞
られていないので、排気管の排気抵抗（排気圧）が十分
に高められない。またターボチャージャの過給効果も不
十分なので、シリンダへの吸入空気は少なく、エンジン
の発熱量の増加も期待できず、十分な暖房促進効果が得
られない。
【００１１】トラックの乗員は、アイドリング運転でエ
ンジンを作動させておき、暖房を利かせたまま、仮眠を
行うこともあるが、このようにアイドリング状態のとき
におけるエンジンの発熱量が少ないと、エンジン冷却水
温を所定温度以上に保つのが難しく、十分な暖房能力も
確保できないこともある。
ンジンを作動させておき、暖房を利かせたまま、仮眠を
行うこともあるが、このようにアイドリング状態のとき
におけるエンジンの発熱量が少ないと、エンジン冷却水
温を所定温度以上に保つのが難しく、十分な暖房能力も
確保できないこともある。
【００１２】そこで、低エンジン回転数に適したノズル
開度を、それより一層、絞った小さなアイドリング回転
数に適したノズル開度に設定することが考えられる。と
ころが、このようにノズル開度を設定すると、確かに十
分な暖房促進効果が期待できるものの、今度は、エンジ
ンが、暖機後、自動車が走行するようになると、すなわ
ちアクセルペダルが踏まれエンジンが有負荷状態となる
と、排ガスの流量が増加するにも関わらず、軽負荷域の
間、排気タービンの可変ノズルは、アイドリング回転数
に適したノズル開度がそのまま継続されるので、排気タ
ービンが過剰回転を起こしやすくなる。
開度を、それより一層、絞った小さなアイドリング回転
数に適したノズル開度に設定することが考えられる。と
ころが、このようにノズル開度を設定すると、確かに十
分な暖房促進効果が期待できるものの、今度は、エンジ
ンが、暖機後、自動車が走行するようになると、すなわ
ちアクセルペダルが踏まれエンジンが有負荷状態となる
と、排ガスの流量が増加するにも関わらず、軽負荷域の
間、排気タービンの可変ノズルは、アイドリング回転数
に適したノズル開度がそのまま継続されるので、排気タ
ービンが過剰回転を起こしやすくなる。
【００１３】このために、暖機促進はできても、ターボ
チャージャーの耐久性が損なわれたり、排気タービンの
過剰回転で、不必要にシリンダ内へ吸入空気が流入し
て、燃費の悪化をきたしたりする問題が発生する。
チャージャーの耐久性が損なわれたり、排気タービンの
過剰回転で、不必要にシリンダ内へ吸入空気が流入し
て、燃費の悪化をきたしたりする問題が発生する。
【００１４】それ故、ターボチャージャーを用いても、
簡単にはエンジン始動後の暖機促進が図れるものでなか
った。本発明は上記事情に着目してなされたもので、そ
の目的とするところは、通常運転に適した過給運転モー
ドを損なわずに、十分な暖機促進効果を得ることができ
る過給機制御装置を提供することにある。
簡単にはエンジン始動後の暖機促進が図れるものでなか
った。本発明は上記事情に着目してなされたもので、そ
の目的とするところは、通常運転に適した過給運転モー
ドを損なわずに、十分な暖機促進効果を得ることができ
る過給機制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した過給機制御装置では、内燃エンジ
ンが有負荷状態のときは排気タービンの可変ノズルの開
度をエンジンの運転状態に応じて定めた通常運転の開度
設定にしたがって調節し、内燃エンジンが暖機完了前の
アイドリング状態のときだけ、通常運転の開度設定より
小さく定めた専用の暖機促進用ノズル開度で調節する制
御手段を設けて、暖機時には、通常運転で用いるノズル
開度でなく、それより小さい暖機促進用のノズル開度
で、排気タービンの可変ノズルを調節するようにした。
に請求項１に記載した過給機制御装置では、内燃エンジ
ンが有負荷状態のときは排気タービンの可変ノズルの開
度をエンジンの運転状態に応じて定めた通常運転の開度
設定にしたがって調節し、内燃エンジンが暖機完了前の
アイドリング状態のときだけ、通常運転の開度設定より
小さく定めた専用の暖機促進用ノズル開度で調節する制
御手段を設けて、暖機時には、通常運転で用いるノズル
開度でなく、それより小さい暖機促進用のノズル開度
で、排気タービンの可変ノズルを調節するようにした。
【００１６】これにより、無負荷状態でアイドル状態の
とき、すなわち暖機時は、排気タービンの可変ノズル
が、通常の運転より絞られたアイドリング状態のときに
適したノズル開度に調節されるので、十分に排気抵抗
（排気圧）が高められる上、吸入空気量の増加が期待で
き、黒煙の発生を抑制しつつ、十分な暖機促進効果が得
られる。しかも、調節された可変ノズルは、エキゾース
トブレーキ装置のバタフライバルブを閉じたときときは
異なり、必要な通路面積が確保されているから、排ガス
が通過するときの音は小さい。
とき、すなわち暖機時は、排気タービンの可変ノズル
が、通常の運転より絞られたアイドリング状態のときに
適したノズル開度に調節されるので、十分に排気抵抗
（排気圧）が高められる上、吸入空気量の増加が期待で
き、黒煙の発生を抑制しつつ、十分な暖機促進効果が得
られる。しかも、調節された可変ノズルは、エキゾース
トブレーキ装置のバタフライバルブを閉じたときときは
異なり、必要な通路面積が確保されているから、排ガス
が通過するときの音は小さい。
【００１７】また有負荷状態になると、排気タービンの
可変ノズルは、暖機促進用の開度から、通常運転に適し
たノズル開度に制御されるので、排気タービンが過剰に
回転したり、同回転により不必要に吸入空気がシリンダ
内へ流入することがない。
可変ノズルは、暖機促進用の開度から、通常運転に適し
たノズル開度に制御されるので、排気タービンが過剰に
回転したり、同回転により不必要に吸入空気がシリンダ
内へ流入することがない。
【００１８】請求項２の過給機制御装置では、内燃エン
ジンの暖機を終えると、可変ノズルを暖機促進用ノズル
開度から通常運転の開度設定に切換わるように構成され
るので、アイドリング領域のままで、暖機を終えても、
排気タービンが過剰回転したり、同回転により吸入空気
が不必要にシリンダ内へ流入することがない。
ジンの暖機を終えると、可変ノズルを暖機促進用ノズル
開度から通常運転の開度設定に切換わるように構成され
るので、アイドリング領域のままで、暖機を終えても、
排気タービンが過剰回転したり、同回転により吸入空気
が不必要にシリンダ内へ流入することがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図４に
示す一実施形態にもとづいて説明する。図１は、本発明
を適用した車両、例えばトラック等の自動車（車両）に
搭載された複数気筒（１つしか図示せず）の高出力ディ
ーゼルエンジン（内燃エンジンに相当）の一部分を示
し、図中１は内部にピストン２が嵌挿されたシリンダ、
３はシリンダ１の頭部に設けられたシリンダヘッド、４
は燃焼室である。
示す一実施形態にもとづいて説明する。図１は、本発明
を適用した車両、例えばトラック等の自動車（車両）に
搭載された複数気筒（１つしか図示せず）の高出力ディ
ーゼルエンジン（内燃エンジンに相当）の一部分を示
し、図中１は内部にピストン２が嵌挿されたシリンダ、
３はシリンダ１の頭部に設けられたシリンダヘッド、４
は燃焼室である。
【００２０】シリンダヘッド３には、各気筒毎に、複
数、２つの吸気弁（図示しない）と、複数、例えば２つ
の排気弁５と、燃料噴射ノズル（図示しない）が設けら
れている。吸・排気弁は、いずれも例えばバルブブリッ
ジ６、ロッカアーム７、プッシュロッド８を介して、カ
ムシャフト（図示しない）に接続されていて、カムシャ
フトの吸・排気カム（いずれも図示しない）で設定され
た開閉タイミング，リフト量にしたがって開閉動される
ようにしてある（排気側だけ図示）。
数、２つの吸気弁（図示しない）と、複数、例えば２つ
の排気弁５と、燃料噴射ノズル（図示しない）が設けら
れている。吸・排気弁は、いずれも例えばバルブブリッ
ジ６、ロッカアーム７、プッシュロッド８を介して、カ
ムシャフト（図示しない）に接続されていて、カムシャ
フトの吸・排気カム（いずれも図示しない）で設定され
た開閉タイミング，リフト量にしたがって開閉動される
ようにしてある（排気側だけ図示）。
【００２１】図中１０は、ターボチャージャー（本願の
過給機に相当）、例えばバリアブルジオメトリックター
ボチャージャー（以下、ＶＧターボという）である。Ｖ
Ｇターボ１０は、シャフト１１の両端部に固定されたコ
ンプレッサホイール１２ａおよび排気タービンホイール
１３ａと、これらホイール１２ａ，１３ａを回転自在に
収めるコンプレッサハウジング１２ｂおよびタービンハ
ウジング１３ｂとを有している。そして、コンプレッサ
ホイール１２ａとコンプレッサハウジング１２ｂとの組
み合わせから吸気コンプレッサ１２を構成し、排気ター
ビンホイール１３ａとタービンハウジング１３ｂとの組
み合わせから排気タービン１３を構成している。
過給機に相当）、例えばバリアブルジオメトリックター
ボチャージャー（以下、ＶＧターボという）である。Ｖ
Ｇターボ１０は、シャフト１１の両端部に固定されたコ
ンプレッサホイール１２ａおよび排気タービンホイール
１３ａと、これらホイール１２ａ，１３ａを回転自在に
収めるコンプレッサハウジング１２ｂおよびタービンハ
ウジング１３ｂとを有している。そして、コンプレッサ
ホイール１２ａとコンプレッサハウジング１２ｂとの組
み合わせから吸気コンプレッサ１２を構成し、排気ター
ビンホイール１３ａとタービンハウジング１３ｂとの組
み合わせから排気タービン１３を構成している。
【００２２】タービンハウジング１３ｂの排気ガス導入
口１３ｃ、排気ガス導出口（図示しない）は、シリンダ
ヘッド３の排気出口１４から延びている排気系、例えば
排気マニホールド、排気管などから構成された排気路１
５に介装されていて、排気ガス導入口１３ｃからタービ
ンハウジング１３ｂ内へ導入される排ガスのエネルギー
により、排気タービンホイール１３ａを回転させるよう
にしてある。
口１３ｃ、排気ガス導出口（図示しない）は、シリンダ
ヘッド３の排気出口１４から延びている排気系、例えば
排気マニホールド、排気管などから構成された排気路１
５に介装されていて、排気ガス導入口１３ｃからタービ
ンハウジング１３ｂ内へ導入される排ガスのエネルギー
により、排気タービンホイール１３ａを回転させるよう
にしてある。
【００２３】コンプレッサハウジング１２ｂの吸気導入
口（図示しない）、吸気導出口１２ｄは、シリンダヘッ
ド３の吸気入口１６から延びている吸気系、例えば吸気
マニホールド、吸気管などから構成された吸気路１７に
介装されていて、排気タービンホイール１３ａによって
回転駆動されるコンプレッサホイール１２ａにより、エ
アークリーナー（図示しない）から導入される空気を過
給して、吸気弁（図示しない）を通じ、燃焼室４内へ押
し込めるようにしてある。
口（図示しない）、吸気導出口１２ｄは、シリンダヘッ
ド３の吸気入口１６から延びている吸気系、例えば吸気
マニホールド、吸気管などから構成された吸気路１７に
介装されていて、排気タービンホイール１３ａによって
回転駆動されるコンプレッサホイール１２ａにより、エ
アークリーナー（図示しない）から導入される空気を過
給して、吸気弁（図示しない）を通じ、燃焼室４内へ押
し込めるようにしてある。
【００２４】またタービンハウジング１３ｂの排気ガス
導入口１３ｃには、図１中に拡大しして示されるように
可変ノズル１８が設けられている。可変ノズル１８は、
例えばタービンホイール１３ａを環状に囲むように所定
の間隔で配設した角度変位可能な複数のノズルベーン１
８ａと、これらノズルベーン１８ａを傾き角を操作する
ノズル駆動アクチュエータ１８ｂ（例えばエアタンクか
らのエア圧で作動するエアシリンダなどで構成されるも
の）とを有して構成される。そして、ノズル駆動アクチ
ュエータ１８ｂにて、ノズルベーン１８をベーン間の間
隔が狭くなる方向あるいは間隔を拡げる方向に複数段
階、駆動することにより、ノズルベーン１８間で形成さ
れる可変ノズル１８の通路面積１９を可変できるように
してある。
導入口１３ｃには、図１中に拡大しして示されるように
可変ノズル１８が設けられている。可変ノズル１８は、
例えばタービンホイール１３ａを環状に囲むように所定
の間隔で配設した角度変位可能な複数のノズルベーン１
８ａと、これらノズルベーン１８ａを傾き角を操作する
ノズル駆動アクチュエータ１８ｂ（例えばエアタンクか
らのエア圧で作動するエアシリンダなどで構成されるも
の）とを有して構成される。そして、ノズル駆動アクチ
ュエータ１８ｂにて、ノズルベーン１８をベーン間の間
隔が狭くなる方向あるいは間隔を拡げる方向に複数段
階、駆動することにより、ノズルベーン１８間で形成さ
れる可変ノズル１８の通路面積１９を可変できるように
してある。
【００２５】一方、ノズル駆動アクチュエータ１８ｂに
つながるＥＣＵ２０（例えばマイクロコンピュータより
構成されるもので、制御手段に相当）には、各種のセン
サ、例えば車速を検出する車速センサ２１、エンジンの
負荷を検出するアクセル開度センサ２２（エンジン負荷
検出手段に相当）、エンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ２３（暖機完了検出手段に相当）、エンジン回転数
を検出するエンジン回転数センサ２４（エンジン回転数
検出手段に相当）、トランスミッションのシフトレバー
（いずれも図示しない）の位置を検出するシフトポジシ
ョンセンサ２５が接続されている。なお、ＥＣＵ２０に
はエキゾーストブレーキをオンオフ操作するためのエキ
ゾーストブレーキスイッチ２６も接続してある。
つながるＥＣＵ２０（例えばマイクロコンピュータより
構成されるもので、制御手段に相当）には、各種のセン
サ、例えば車速を検出する車速センサ２１、エンジンの
負荷を検出するアクセル開度センサ２２（エンジン負荷
検出手段に相当）、エンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ２３（暖機完了検出手段に相当）、エンジン回転数
を検出するエンジン回転数センサ２４（エンジン回転数
検出手段に相当）、トランスミッションのシフトレバー
（いずれも図示しない）の位置を検出するシフトポジシ
ョンセンサ２５が接続されている。なお、ＥＣＵ２０に
はエキゾーストブレーキをオンオフ操作するためのエキ
ゾーストブレーキスイッチ２６も接続してある。
【００２６】このうち水温センサ２３およびエンジン回
転数センサ２４の出力から、暖機完了前のアイドル状態
を検出、具体的には所定冷却水温以下（例えば８２℃以
下）の水温でかつ所定エンジン回転数（例えば９００rp
m)以下のときのエンジン回転数からアイドル状態が検出
されるようにしてある。つまり、水温センサ２３および
エンジン回転数センサ２４から暖機完了前のアイドル状
態を検出する検出機器を構成している（アイドル状態検
出手段に相当）。
転数センサ２４の出力から、暖機完了前のアイドル状態
を検出、具体的には所定冷却水温以下（例えば８２℃以
下）の水温でかつ所定エンジン回転数（例えば９００rp
m)以下のときのエンジン回転数からアイドル状態が検出
されるようにしてある。つまり、水温センサ２３および
エンジン回転数センサ２４から暖機完了前のアイドル状
態を検出する検出機器を構成している（アイドル状態検
出手段に相当）。
【００２７】ＥＣＵ２０には、図２に示されるような自
動車の通常走行で用いられる通常マップ、すなわち運転
状態に応じた過給を行うべく可変ノズル１８の開度を所
定開度以上の領域で調整するマップが格納されている。
この通常マップには、所定開度以上の領域として、例え
ば「３」から「８」までの順次、開度が大きくなる６段
階のノズル開度が、エンジンの運転状態、具体的にはエ
ンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度θにしたがって設
定してある。なお、Ｎｅ0 はアイドリング領域を規定す
る、所定回転数、例えば９００rpm の地点を示し、θ0
は同じくアイドリング領域を規定するアクセルペダルが
オフ（開度０）の地点を示す。
動車の通常走行で用いられる通常マップ、すなわち運転
状態に応じた過給を行うべく可変ノズル１８の開度を所
定開度以上の領域で調整するマップが格納されている。
この通常マップには、所定開度以上の領域として、例え
ば「３」から「８」までの順次、開度が大きくなる６段
階のノズル開度が、エンジンの運転状態、具体的にはエ
ンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度θにしたがって設
定してある。なお、Ｎｅ0 はアイドリング領域を規定す
る、所定回転数、例えば９００rpm の地点を示し、θ0
は同じくアイドリング領域を規定するアクセルペダルが
オフ（開度０）の地点を示す。
【００２８】さらにＥＣＵ２０には、図３に示されるよ
うな暖機で用いられる暖機マップが格納されている。こ
の暖機マップは、上記通常マップのうちのθ0 とＮｅ0
と延長した線で囲まれるアイドリング領域（斜線部分）
に、上記所定開度となる「３」より小さい領域のノズル
開度、例えばアイドリング状態に適したノズル開度とし
て最も狭い「１」なるノズル開度が設定してある。つま
り、暖機時には、通常、用いられるノズル開度「３」〜
「８」とは違う、専用の小さい暖機促進用のノズル開度
「１」に調節できるようにしてある。
うな暖機で用いられる暖機マップが格納されている。こ
の暖機マップは、上記通常マップのうちのθ0 とＮｅ0
と延長した線で囲まれるアイドリング領域（斜線部分）
に、上記所定開度となる「３」より小さい領域のノズル
開度、例えばアイドリング状態に適したノズル開度とし
て最も狭い「１」なるノズル開度が設定してある。つま
り、暖機時には、通常、用いられるノズル開度「３」〜
「８」とは違う、専用の小さい暖機促進用のノズル開度
「１」に調節できるようにしてある。
【００２９】なお、通常マップおよび暖機マップには、
それぞれ点線で示されるアクセル開度が「０」、エンジ
ン回転数が中回転数領域と高回転領域とになる各部分に
位置して、それぞれエキゾーストブレーキを発揮するＶ
Ｇターボ１０の絞り開度が設定してある。具体的には、
中回転数領域にはノズル開度を最も狭くする開度、例え
ばノズル開度「１」が設定され、中回転数領域にはその
ノズル開度「１」に続く開度、例えばノズル開度「２」
が設定されている。
それぞれ点線で示されるアクセル開度が「０」、エンジ
ン回転数が中回転数領域と高回転領域とになる各部分に
位置して、それぞれエキゾーストブレーキを発揮するＶ
Ｇターボ１０の絞り開度が設定してある。具体的には、
中回転数領域にはノズル開度を最も狭くする開度、例え
ばノズル開度「１」が設定され、中回転数領域にはその
ノズル開度「１」に続く開度、例えばノズル開度「２」
が設定されている。
【００３０】またＥＣＵ２０には、つぎのような機能が
設定されている。 （１）アクセルペダルが踏まれた状態、すなわち有負荷
状態が検出されたときには、通常マップの「３」〜
「８」にしたがって、可変ノズル１８のノズル開度を制
御する機能。
設定されている。 （１）アクセルペダルが踏まれた状態、すなわち有負荷
状態が検出されたときには、通常マップの「３」〜
「８」にしたがって、可変ノズル１８のノズル開度を制
御する機能。
【００３１】（２）アクセルペダルがオフされた状態、
すなわち無負荷状態が検出され、かつエンジン回転数が
所定回転数以下（例えば９００rpm 以下）のアイドル状
態を検出したときには、暖機マップの「１」にしたがっ
て、可変ノズル１８のノズル開度を制御する機能。
すなわち無負荷状態が検出され、かつエンジン回転数が
所定回転数以下（例えば９００rpm 以下）のアイドル状
態を検出したときには、暖機マップの「１」にしたがっ
て、可変ノズル１８のノズル開度を制御する機能。
【００３２】（３）エンジン回転数が所定回転数以下
（例えば９００rpm 以下）のアイドル状態が検出され、
暖機完了が検出、すなわちエンジン冷却水温が所定水温
（例えば８２℃）を越える温度を検出されたときには、
可変ノズル１８のノズル開度を制御を「１」から、所定
開度以上に調節、具体的にはノズル開度「３」に調節す
る機能。
（例えば９００rpm 以下）のアイドル状態が検出され、
暖機完了が検出、すなわちエンジン冷却水温が所定水温
（例えば８２℃）を越える温度を検出されたときには、
可変ノズル１８のノズル開度を制御を「１」から、所定
開度以上に調節、具体的にはノズル開度「３」に調節す
る機能。
【００３３】（４）自動車が走行状態か否かをトランス
ミッションのニュートラルか否から検出する機能。 （５）この他、エキゾーストブレーキスイッチ２６がオ
ンのとき、アクセルペダルがオフ（開度０）で、エンジ
ン回転数が中回転数領域であるときには、可変ノズル１
８のノズル開度を制御を点線で示す「１」に切り換えた
り、同じくエンジン回転数が高回転数領域であるときに
は、可変ノズル１８のノズル開度を制御を点線で示す
「２」に切り換える機能（制動機能）。
ミッションのニュートラルか否から検出する機能。 （５）この他、エキゾーストブレーキスイッチ２６がオ
ンのとき、アクセルペダルがオフ（開度０）で、エンジ
ン回転数が中回転数領域であるときには、可変ノズル１
８のノズル開度を制御を点線で示す「１」に切り換えた
り、同じくエンジン回転数が高回転数領域であるときに
は、可変ノズル１８のノズル開度を制御を点線で示す
「２」に切り換える機能（制動機能）。
【００３４】これらＥＣＵ２０に設定された機能によっ
て、通常運転に適した過給運転モードと十分な暖機促進
効果を得る暖機モードとを両立させている。これらモー
ドを両立させた制御が図４のフローチャートに示されて
いる。
て、通常運転に適した過給運転モードと十分な暖機促進
効果を得る暖機モードとを両立させている。これらモー
ドを両立させた制御が図４のフローチャートに示されて
いる。
【００３５】このフローチャートを説明すれば、今、例
えば冷間状態から自動車に搭載されているディーゼルエ
ンジンを始動したとする。なお、始動はシフトレバーが
ニュートラル位置で行われる。
えば冷間状態から自動車に搭載されているディーゼルエ
ンジンを始動したとする。なお、始動はシフトレバーが
ニュートラル位置で行われる。
【００３６】すると、ＥＣＵ２０は、まず、各種センサ
ーからの出力を受けて、各出力信号からエンジンの状態
を検出していく。具体的には、エキゾーストスイッチ２
６がオフ、アクセルペダルがオフで自動車が駐車してい
るとすると、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１のアクセル開
度の判定から、ステップＳ２を経て、ステップＳ３に進
む。
ーからの出力を受けて、各出力信号からエンジンの状態
を検出していく。具体的には、エキゾーストスイッチ２
６がオフ、アクセルペダルがオフで自動車が駐車してい
るとすると、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１のアクセル開
度の判定から、ステップＳ２を経て、ステップＳ３に進
む。
【００３７】ここで、ディーゼルエンジンは所定回転数
（Ｎｅ0 ：９００rpm)以下、すなわちアイドリング回転
数で回転しており、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）はニ
ュートラルポジションであり、自動車は駐車している状
態であるから、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３のアイドリ
ング状態の判定から、ステップＳ５を経て、ステップＳ
６に進む。
（Ｎｅ0 ：９００rpm)以下、すなわちアイドリング回転
数で回転しており、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）はニ
ュートラルポジションであり、自動車は駐車している状
態であるから、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３のアイドリ
ング状態の判定から、ステップＳ５を経て、ステップＳ
６に進む。
【００３８】このとき、冷却水温は所定温度（８２℃）
に到達していないから（冷間状態のため）、ＥＣＵ２０
は、ディーゼルエンジンが無負荷状態でかつ暖気完了前
のアイドル状態の運転状態であると判定して、ステップ
Ｓ６からステップＳ７へ至る。
に到達していないから（冷間状態のため）、ＥＣＵ２０
は、ディーゼルエンジンが無負荷状態でかつ暖気完了前
のアイドル状態の運転状態であると判定して、ステップ
Ｓ６からステップＳ７へ至る。
【００３９】すると、ＥＣＵ２０は、暖機マップにした
がい排気ガス導入口１３ｃの可変ノズル１８を絞り制御
していく。具体的には、ＥＣＵ２０は、図３に示される
斜線部分を読取り、ノズル駆動アクチュエアータ１８ｂ
を駆動して、可変ノズル１８を暖機に適した専用のノズ
ル開度、すなわち「１」なる最も狭い開度に絞る。
がい排気ガス導入口１３ｃの可変ノズル１８を絞り制御
していく。具体的には、ＥＣＵ２０は、図３に示される
斜線部分を読取り、ノズル駆動アクチュエアータ１８ｂ
を駆動して、可変ノズル１８を暖機に適した専用のノズ
ル開度、すなわち「１」なる最も狭い開度に絞る。
【００４０】これによりディーゼルエンジンの暖機時
は、排気タービン１３の可変ノズル１８が、通常運転よ
り絞られたアイドリング状態のときに適した暖機促進用
開度、すなわちノズル開度「１」に調節されるので、十
分にディーゼルエンジの排気抵抗（排気圧）が高められ
る。と共に小排ガス流量で排気タービン１３を高回転さ
せる。
は、排気タービン１３の可変ノズル１８が、通常運転よ
り絞られたアイドリング状態のときに適した暖機促進用
開度、すなわちノズル開度「１」に調節されるので、十
分にディーゼルエンジの排気抵抗（排気圧）が高められ
る。と共に小排ガス流量で排気タービン１３を高回転さ
せる。
【００４１】このとき、排気抵抗の増大によりエンジン
負荷が増すことで、燃料噴射ノズルから噴射している燃
料の噴射量が増していく（アイドル回転数を一定に保と
うすることによる）。
負荷が増すことで、燃料噴射ノズルから噴射している燃
料の噴射量が増していく（アイドル回転数を一定に保と
うすることによる）。
【００４２】また排気タービン１３の高回転により吸気
コンプレッサ１２が高回転駆動され、シリンダ１への吸
入空気量を増加させていく。これにより、エンジンの発
熱量が増加するので、暖機が促進され、十分な暖機促進
効果が得られる。むろん、黒煙の発生は抑制される。
コンプレッサ１２が高回転駆動され、シリンダ１への吸
入空気量を増加させていく。これにより、エンジンの発
熱量が増加するので、暖機が促進され、十分な暖機促進
効果が得られる。むろん、黒煙の発生は抑制される。
【００４３】しかも、ノズル開度「１」に調節された可
変ノズル１８は、エキゾーストブレーキ装置のバタフラ
イバルブを閉じたときに比べ、必要な通路面積１９が確
保されているから、排ガスが通過するときの音は極めて
小さい。
変ノズル１８は、エキゾーストブレーキ装置のバタフラ
イバルブを閉じたときに比べ、必要な通路面積１９が確
保されているから、排ガスが通過するときの音は極めて
小さい。
【００４４】一方、この暖機運転の途中で、例えばシフ
トレバーをニュートラルポジションから走行ポジション
にシフトし、アクセルペダルが踏み込まれて、自動車が
走行したとする。
トレバーをニュートラルポジションから走行ポジション
にシフトし、アクセルペダルが踏み込まれて、自動車が
走行したとする。
【００４５】すると、ＥＣＵ２０は、無負荷状態から有
負荷状態に変わったと判定して、ステップＳ１あるいは
ステップＳ５からステップＳ８へ進み、暖機マップによ
る可変ノズル１８の制御から図２に示される通常マップ
による可変ノズル１８の制御に切換わる。
負荷状態に変わったと判定して、ステップＳ１あるいは
ステップＳ５からステップＳ８へ進み、暖機マップによ
る可変ノズル１８の制御から図２に示される通常マップ
による可変ノズル１８の制御に切換わる。
【００４６】すなわち、可変ノズル１８は、暖機促進用
開度から、通常運転に適したノズル開度、すなわち
「３」〜「８」までの自動車の走行状態に応じた６段階
のノズル開度に調節され、走行状態に応じた適正な過給
運転が行われる。
開度から、通常運転に適したノズル開度、すなわち
「３」〜「８」までの自動車の走行状態に応じた６段階
のノズル開度に調節され、走行状態に応じた適正な過給
運転が行われる。
【００４７】これにより、有負荷状態になっても、不必
要に吸入空気がシリンダ１内へ流入することがないの
で、絞り過ぎによる排気タービン１３の過剰回転は発生
することはない。
要に吸入空気がシリンダ１内へ流入することがないの
で、絞り過ぎによる排気タービン１３の過剰回転は発生
することはない。
【００４８】なお、自動車が降坂などを走行するとき、
エキゾーストブレーキスイッチ２６をオンすれば、ＥＣ
Ｕ２０は制動力が必要な状態であると判定して、ステッ
プＳ２からステップＳ９へ進み、同自動車のエンジン回
転数域に応じ、可変ノズル１８をノズル開度「１」ある
いはノズル開度「２」に絞り、エンジンの排気圧上昇を
利用して、制動力を発生させていく。
エキゾーストブレーキスイッチ２６をオンすれば、ＥＣ
Ｕ２０は制動力が必要な状態であると判定して、ステッ
プＳ２からステップＳ９へ進み、同自動車のエンジン回
転数域に応じ、可変ノズル１８をノズル開度「１」ある
いはノズル開度「２」に絞り、エンジンの排気圧上昇を
利用して、制動力を発生させていく。
【００４９】他方、暖機運転が進み、アイドリング状態
のままで［所定エンジン回転数以下（９００rpm 以下
)］、暖機完了の有無を検出する冷却水温が所定水温
（例えば８２℃）を越えると、ＥＣＵ２０は暖機を完了
したと判定して、ステップＳ６からステップＳ８へ進
み、暖機マップによる可変ノズル１８の制御から通常マ
ップによる可変ノズル１８の制御に切換わり、可変ノズ
ル１８は、暖機促進用開度から、通常運転に適したノズ
ル開度、すなわち「３」のノズル開度に調節する。
のままで［所定エンジン回転数以下（９００rpm 以下
)］、暖機完了の有無を検出する冷却水温が所定水温
（例えば８２℃）を越えると、ＥＣＵ２０は暖機を完了
したと判定して、ステップＳ６からステップＳ８へ進
み、暖機マップによる可変ノズル１８の制御から通常マ
ップによる可変ノズル１８の制御に切換わり、可変ノズ
ル１８は、暖機促進用開度から、通常運転に適したノズ
ル開度、すなわち「３」のノズル開度に調節する。
【００５０】これにより、アイドリング領域のままで、
暖機を終えても、排気タービン１３が過剰回転したり、
同回転により不必要に吸入空気がシリンダ１内へ流入す
ることがない。
暖機を終えても、排気タービン１３が過剰回転したり、
同回転により不必要に吸入空気がシリンダ１内へ流入す
ることがない。
【００５１】このように通常運転に適した過給運転モー
ドと、暖機促進効果を得る暖機モードとは両立されるの
で、通常運転に適した過給運転モードを損なわずに、十
分な暖機促進効果を得ることができる。しかも、アイド
リング領域のままで暖機を終えても、排気タービン１３
が過剰回転しないようにしてあるので、無用な燃費の悪
化を防止できる。
ドと、暖機促進効果を得る暖機モードとは両立されるの
で、通常運転に適した過給運転モードを損なわずに、十
分な暖機促進効果を得ることができる。しかも、アイド
リング領域のままで暖機を終えても、排気タービン１３
が過剰回転しないようにしてあるので、無用な燃費の悪
化を防止できる。
【００５２】特に暖機促進効果は、暖機を促進するだけ
でなく、トラックにおいて行われる仮眠にとっても十分
な効果をもたらす。すなわち、トラックでは、アイドリ
ング運転でエンジンを作動させておき、暖房を利かせた
まま、仮眠を行うが、エンジンの発熱量の確保によって
冷却水温が所定温度以上に一定に維持できるので、十分
な暖房能力が確保できる。
でなく、トラックにおいて行われる仮眠にとっても十分
な効果をもたらす。すなわち、トラックでは、アイドリ
ング運転でエンジンを作動させておき、暖房を利かせた
まま、仮眠を行うが、エンジンの発熱量の確保によって
冷却水温が所定温度以上に一定に維持できるので、十分
な暖房能力が確保できる。
【００５３】なお、一実施形態では、トラックに搭載さ
れるディーゼルエンジンに例に挙げたが、これに限ら
ず、他の車両に搭載されるディーゼルエンジンに本発明
を適用しても、ディーゼルエンジン以外の他の内燃エン
ジンに適用してもよい。
れるディーゼルエンジンに例に挙げたが、これに限ら
ず、他の車両に搭載されるディーゼルエンジンに本発明
を適用しても、ディーゼルエンジン以外の他の内燃エン
ジンに適用してもよい。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、通常運転に適した過給運転モードと暖機促
進効果を得る暖機モードとの双方を両立させることがで
き、通常運転に適した過給運転モードを損なわずに、十
分な暖機促進効果を得ることができる。
明によれば、通常運転に適した過給運転モードと暖機促
進効果を得る暖機モードとの双方を両立させることがで
き、通常運転に適した過給運転モードを損なわずに、十
分な暖機促進効果を得ることができる。
【００５５】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、アイドリング領域のままで
暖機を終えても、排気タービンが過剰回転しないので、
不必要に吸入空気がシリンダ内へ流入することはなく、
無用な燃費の悪化を防止できる。
に記載の発明の効果に加え、アイドリング領域のままで
暖機を終えても、排気タービンが過剰回転しないので、
不必要に吸入空気がシリンダ内へ流入することはなく、
無用な燃費の悪化を防止できる。
【図１】本発明の−実施形態の過給機制御装置を説明す
るための図。
るための図。
【図２】同装置における排気タービンの可変ノズルを通
常運転のときに制御する通常マップを示す図。
常運転のときに制御する通常マップを示す図。
【図３】同装置における排気タービンの可変ノズルを暖
機運転のときに制御する暖機マップを示す図。
機運転のときに制御する暖機マップを示す図。
【図４】同装置の制御を説明するためのフローチャー
ト。
ト。
１０…ＶＧターボ（ターボチャージャー） １２…吸気コンプレッサ １３…排気タービン １３ａ…排気タービンホイール １３ｂ…タービンハウンジング １３ｃ…排気ガス導入口 １５…排気路（排気系） １８…可変ノズル １８ｂ…ノズル駆動アクチュエータ １９…通路面積 ２０…ＥＣＵ（制御手段） ２２…アクセル開度センサ（エンジン負荷検出手段） ２３…水温センサ（暖機完了検出手段，アイドル状態検
出手段） ２４…エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手
段，アイドル状態検出手段）。
出手段） ２４…エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手
段，アイドル状態検出手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 37/12 302 F02B 37/24
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃エンジンの排気系からの排気ガスが
導入される排気ガス導入口を有するとともに同排気ガス
導入口には通路面積が開度調節によって可変される可変
ノズルを有し、該可変ノズルを通じて導入される排ガス
により駆動される排気タービンと、 前記内燃エンジンが有負荷状態のとき、前記可変ノズル
の開度を、エンジンの運転状態に応じて定めた通常運転
の開度設定にしたがって調節する制御手段とを備え、 前記制御手段が、前記通常運転の開度設定より小さく定
めた専用の暖機促進用ノズル開度を有し、前記内燃エン
ジンが暖機完了前のアイドリング状態のときだけ、前記
可変ノズルの開度を前記暖機促進用のノズル開度に調節
するように構成されている ことを特徴とする過給機制御
装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、さらに内燃エンジンの
暖機を終えると、前記可変ノズルを前記暖機促進用ノズ
ル開度から前記通常運転の開度設定に切換わるように構
成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機
制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08386697A JP3237565B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 過給機制御装置 |
| KR1019980009572A KR100331156B1 (ko) | 1997-04-02 | 1998-03-20 | 과급기제어장치 |
| US09/050,430 US6067798A (en) | 1997-04-02 | 1998-03-31 | Turbocharger control apparatus and a control method of turbocharger with a variable nozzle |
| DE19814894A DE19814894B4 (de) | 1997-04-02 | 1998-04-02 | Turbolader-Steuervorrichtung und Steuerverfahren für einen Turbolader mit verstellbarer Düse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08386697A JP3237565B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 過給機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10280969A JPH10280969A (ja) | 1998-10-20 |
| JP3237565B2 true JP3237565B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=13814599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08386697A Expired - Fee Related JP3237565B2 (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 過給機制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6067798A (ja) |
| JP (1) | JP3237565B2 (ja) |
| KR (1) | KR100331156B1 (ja) |
| DE (1) | DE19814894B4 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19858293C1 (de) * | 1998-12-17 | 2000-03-09 | Daimler Chrysler Ag | Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie |
| JP3633343B2 (ja) * | 1999-02-23 | 2005-03-30 | 日産自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの制御装置 |
| DE10035762A1 (de) * | 2000-07-22 | 2002-01-31 | Daimler Chrysler Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines Abgasturboladers |
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| JP3873742B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2007-01-24 | いすゞ自動車株式会社 | 可変容量ターボチャージャの制御装置 |
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| US6928817B2 (en) * | 2002-06-28 | 2005-08-16 | Honeywell International, Inc. | Control system for improved transient response in a variable-geometry turbocharger |
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| US6637205B1 (en) | 2002-07-30 | 2003-10-28 | Honeywell International Inc. | Electric assist and variable geometry turbocharger |
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