JP3835380B2 - 回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に係り、特に排気により吸気を加圧する過給機を備えた内燃機関であって、更に該過給機が可変ノズル型であり且つ電動機または電動発電機（ここでは両者を総称して回転電機という）を組み込んだものである内燃機関の改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１１−１８２２５６号公報
【特許文献２】
特開２０００−４５８１２号公報
【特許文献３】
特開平１０−１９６３８１号公報
内燃機関に排気タービンと圧縮機とを組み合わせた過給機を組み込み、吸気を排気により加圧することにより内燃機関の出力を静的排気量に比して増大させる過給技術は知られており、またそのような過給機に更に電動機または電動発電機を組み込み、機関冷温始動時等に過給を電気的に助けて機関の暖機を促進し、また電動発電機を組み込んだときには機関暖機後の適時を選んで排気に含まれるエネルギの一部を電機エネルギとして回収することも、例えば特開平１１−１８２２５６、特開２０００−４５８１２に記載されている通り知られている。
【０００３】
一方、特開平１０‐１９６３８１には、タービンが可変ノズル型とされている過給機を備えた内燃機関に於いて可変ノズル装置が閉側にスティックしたとき、燃料噴射量を低減することによりそれに対処する内燃機関の制御方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、内燃機関が可変ノズル型タービンによる過給機を備えており、かつ該過給機に電動機または電動発電機が組み込まれている場合に、可変ノズル装置がスティック等により可変ノズル制御装置からの開度制御指令に対し対応する動作をしなくなったときにも過給度を目標値に維持するように対処する機能を有する内燃機関を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、タービンロータに対して可変ノズル装置が配置され該タービンロータと圧縮機インペラとが連結された過給機ロータに回転電機が組み込まれている回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関にして、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったとき、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことによる過給吸気圧の制御を補うよう前記回転電機の制御態様を切り換える回転電機制御手段を有することを特徴とする内燃機関を提供するものである。
【０００６】
上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以下に下がらないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を発電機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【０００７】
或いはまた、上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても前記可変ノズル装置の開度が所定値以上増大しないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を発電機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【０００８】
或いはまた、上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以上に上がらないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を電動機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【０００９】
或いはまた、上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても前記可変ノズル装置の開度が所定値以上減小しないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を電動機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記の如く内燃機関に設けられた過給機がタービンロータに対して可変ノズル装置を配置したものであり、また該タービンロータと圧縮機インペラとが連結された過給機ロータに回転電機（即ち電動機または電動発電機）が組み込まれている回転電機付き可変ノズル型過給機であって、可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったとき可変ノズル装置の開度変化による過給吸気圧の変化を補うよう回転電機の作動を制御する回転電機制御手段が設けられていれば、可変ノズル装置がスティック等により動かなくなることによって目標値に比して過剰な過給が生じたときには、過給機ロータの過剰エネルギを電動発電機により電気エネルギに変換して吸収し、過給機ロータの回転数を下げて過給を適正化すると同時に、過給機ロータより取り去った過剰運動エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができ、また可変ノズル装置がスティック等により動かなくなることによって目標値に至るまでの過給が行われないときには、過給機ロータの回転を電動機により助けて過給度を上げ、過給により得られるべき機関の出力性能を確保することができる。
【００１１】
また上記の可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことが、可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間経過しても吸気圧が所定値以下に下がらないこと或いは可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以上に上がらないことにより判断されるようになっていれば、可変ノズル装置の制御に関連してある所定の短い時間差をおいて吸気圧力を２度チェックするという簡単な操作により、可変ノズル装置にスティック等が生じたときにそれを早期に感知して的確な対処を行うことができる。
【００１２】
また可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことが、可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても可変ノズル装置の開度が所定値以上増大しないこと或いは可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても可変ノズル装置の開度が所定値以上減小しないことにより判断されようになっていれば、可変ノズル装置の制御に関連してある所定の短い時間差をおいて可変ノズル装置の開閉位置をチェックするという簡単な操作により、可変ノズル装置にスティック等が生じたときにそれを早期に感知して的確な対処を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付の図１は本発明による回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関の一つの実施例をその要部の構成について示す概略図である。図に於いて、１０は内燃機関のシリンダ室であり、１２は該シリンダ室内にて往復動するピストンであり、１４はピストンロッドである。シリンダ室１０の頂部には吸気ポート１６および排気ポート１８が設けられており、それぞれ吸気弁２０および排気弁２２により開閉制御されるようになっている。２４は燃料噴射弁であり、２６は点火栓である。
【００１４】
排気ポート１８は排気管２８を経て過給機３０のタービン部の蝸牛状室３２に連結されている。過給機のタービン部はこの蝸牛状室３２の内周面に沿って設けられた一連の可変ノズル装置３４を有し、蝸牛状室３２内へ導入された内燃機関の排気は該可変ノズル装置を経てその可変に調節された入射角にてタービンロータ３６の周りに吹きつけられ、その放射状ベーン３８の間を通ってタービン出口ポート４０へ流れる間にタービンロータに対し周方向の力を及ぼしてこれを回転駆動するようになっている。排気はこれより触媒コンバータ４２を経て大気へ排出される。
【００１５】
タービンロータ３６はロータ軸４４により支持されており、ロータ軸４４は図には示されていない軸受により過給機の枠体より支持されている。ロータ軸４４の他端には圧縮機インペラ４６が担持されている。圧縮機インペラ４６はタービンロータ３６により駆動されるときエアクリーナ４８を経て吸気管５０内に吸引された空気を圧縮機吸入ポート５２より吸い込み、半径方向に付勢して圧縮機の蝸牛状室５４へ送り込むことにより圧縮し、加圧された吸気として吸気管５６を経て吸気ポート１６へ送り込む。吸気管５６には途中にインタークーラ５８およびスロットル弁６０が設けられている。６２は排気ガス再循環通路であり、排気ガス再循環制御弁６４の制御の下に排気管２８の途中から排気の一部を抽出し、これを吸気管５６の途中に導入するようになっている。
【００１６】
過給機３０のロータ軸４４にはこの実施例では電動発電機として構成された回転電機６６の回転子６８が装着されており、その回りに配置された固定子７０と共働して、ロータ軸４４を電動駆動する電動機としても、またロータ軸４４がタービンロータ３６により駆動されることにより電力を発生する発電機としても作動し得るようになっている。
【００１７】
７２はマイクロコンピュータを組み込んだ電子制御装置（ＥＣＵ）であり、図には示されていない各種センサより機関回転速度、アクセルペダル踏み込み量、機関温度、車速、その他の機関の運転制御に必要な一連の信号Ｓを与えられると共に、吸気圧センサ７４より圧縮機出口の吸気圧に関する信号を、また必要に応じて可変ノズル開度センサは７６より可変ノズル装置の開度に関する信号を与えられ、内燃機関の全体的運転を制御すると共に、本発明による回転電機（この実施例では電動発電機）６６の制御を行うようになっている。
【００１８】
図２は図１に示す内燃機関をその過給制御に関して一つの実施例について示すフローチャートである。
【００１９】
電子制御装置７２による内燃機関の運転制御の一環として過給制御が開始されると、ステップ１にてその時の内燃機関の実際の運転状態および目標とすべき運転状態に応じて過給機の出口に於ける目標吸気圧Ｐintが計算される。次いで制御はステップ２へ進み、吸気圧センサ７４にて検出された実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより或る所定の偏差Ａ以上大きいか否かが判断される。答がイエスであれば制御はステップ３へ進み、電子制御装置７２を構成するマイクロコンピュータの一部により構成されたカウンタのカウント値Ｃがある所定のしきい値Ｃa以上になったか否かが判断される。当初は当然答はノーであり、その間制御はステップ４へ進み、カウント値Ｃが１ずつ増大される。そしてステップ５にて可変ノズル装置３４を開く制御が行われる。こうして可変ノズル装置を開く制御が行われている間、ステップ６にてフラグＦ１が１にセットされる。
【００２０】
これより制御はステップ２へ戻り、吸気圧ＰinがＰintより尚まだ偏差Ａ以上大きいか否かがチェックされる。そして答がイエスである間、制御はステップ２〜６を経て循環し、可変ノズルを開く作動が続けられる。こうして可変ノズル装置を開く制御が続けられると、タービンロータ３６に与えられる排気流による回転付勢力は下がるので、吸気圧Ｐinは低下してゆき、ある時間経過後にはステップ２の答はイエスよりノーに転ずる筈であるが、もし可変ノズル装置がスティック等により動かなくなり、電子制御装置７２からの開指令にも拘らず開動作を行わないような事態が生じたときには、可変ノズル装置を開く制御指令が発せられているにも拘らず吸気圧Ｐinは下がらず、そのうちカウント値Ｃがしきい値Ｃaを越え、ステップ３の答はノーからイエスに転ずる。このときには制御はステップ７
へ進み、電動発電機６６を発電機として作動させる制御が行われ、これによって過給機ロータの回転に制動をかけ、過給機ロータの回転速度が低減される。このときにはステップ８にて警報ランプを点灯する等の適当な警報が行われてよい。
【００２１】
こうして、可変ノズル装置が正常に開作動するときには勿論のこと、可変ノズル装置が正常に開作動せず、発電電動機６６が発電機として作動されることにより過給機ロータが制動されるときにも、過給機出口の吸気圧Ｐinは次第に低下し、やがてステップ２の答はイエスからノーに転ずる。ここで制御はステップ９へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。この種のフラグは制御の開始時に０にリセットされるものであり、フラグＦ１は制御が一度ステップ６を通ったとき１にセットされるので、制御が一度吸気圧低減制御に進んだときにはフラグＦ１は１になっているものであり、そうでないときには０になっているものである。そこでステップ９の答がイエスのときには、制御はステップ１０へ進み、カウント値Ｃを０にリセットし、またフラグＦ１も０にリセットすることが行われ、これにて１回の過給制御は終了する。尚、かかる過給制御は数秒程度の適当な周期にて繰り返し行われてよい。
【００２２】
ステップ９の答がノーであるとき、即ち、過給制御が開始され、ステップ２の判断がノーであるままステップ９に至ったときには、制御はステップ１１へ進み、目標吸気圧Ｐintと実際の吸気圧Ｐinの差が所定の偏差Ｂ以上であるか否か、即ち、実際の吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintよりもある所定の偏差Ｂ以上低いか否かが判断される。そして答がイエスであれば、制御はステップ１２へ進み、カウント値Ｃがある所定のしきい値Ｃb以上であるか否かが判断される。答がノーであれば制御はステップ１３へ進み、カウント値Ｃが１だけ増大される。次いでステップ１４にて可変ノズル装置を閉じる作動が行われる。次いでステップ１５にてフラグＦ２が１にセットされる。
【００２３】
この場合にも、可変ノズル装置が閉指令に応答して正常に作動していれば、ステップ１２の答がノーからイエスに転ずる前にステップ１１の答がイエスからノーに転ずる筈であるが、可変ノズル装置がスティック等により動かなくなっていると、吸気圧Ｐinが上がらないので、制御開始からある時間が経つとステップ１１の答がイエスのままステップ１２の答がノーよりイエスに転ずる。そうなると制御はステップ１６へ進み、電動発電機６６が電動機として作動され、過給機ロータの回転を電動機により助勢する作動が行われる。このときにもステップ１７にて警報ランプを点灯する等の適当な警報がなされるようになっていてよい。
【００２４】
こうして、可変ノズル装置が正常に閉作動するときには勿論のこと、可変ノズル装置が正常に閉作動せず、発電電動機６６が電動機として作動されることにより過給機出口の吸気圧Ｐinの増大が助成されるときにも、やがてステップ１１の答はイエスからノーに転ずる。そこで制御はステップ１８へ進み、フラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２は制御が一度吸気圧増大制御に進んだときには１になっているものであり、そうでないときには０になっているものである。そこでステップ１８の答がイエスのときには、制御はステップ１９へ進み、カウント値Ｃを０にリセットし、またフラグＦ２も０にリセットすることが行われ、これにて１回の過給制御は終了する。
【００２５】
ステップ１８の答がノーであることは、始めからステップ２の答がノーであり、かつステップ１１の答もノーであることを意味する。これは即ち、過給機出口の吸気圧Ｐinがステップ１にて計算された目標吸気圧Ｐintより所定偏差Ａ以上高くなくまたこれより所定偏差Ｂ以上低くない状態にあることを意味する。ここでＡおよびＢの値を、吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintに対して高い側および低い側にこの範囲内にあれば、格別に可変ノズル装置の開度を制御して変更するには及ばない限界値として設定しておけば、ステップ１８の答がノーであるときにはそのまま１回の過給制御を終了してよい。
【００２６】
図３は図１に示す内燃機関をその過給制御に関して他の一つの実施例について示す図２と同様のフローチャートである。
【００２７】
この場合にも電子制御装置７２による内燃機関の運転制御の一環として過給制御が開始されると、ステップ１０１にてその時の内燃機関の実際の運転状態および目標とすべき運転状態に応じて過給機の出口に於ける目標吸気圧Ｐintが計算される。次いで制御はステップ１０２へ進み、吸気圧センサ７４にて検出された実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより或る所定の偏差Ａ以上大きいか否かが判断される。答がイエスであれば制御はステップ１０３へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。当初はフラグＦ１は０にリセットされているので答はノーであり、制御はステップ１０４へ進み，可変ノズル装置を開く作動が行われる。次いで制御はステップ１０５へ進み、フラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２も制御開始時に０にリセットされているので当初０であり、制御はステップ１０６へ進む。
【００２８】
ステップ１０６に於いては、現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(１)として記録される。次いで制御はステップ１０７へ進み、０．５〜１秒程度の或る適当な時間取りが行われる。次いで制御はステップ１０８へ進み、再び現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(２)として記録される。そしてステップ１０９にてＳvn(２)とＳvn(１)
の差がある所定の偏差ΔＳ以上であるか否かが判断される。答がイエスであれば制御はそのままステップ１１０ へ進み、フラグＦ２が１にセットされる。一方、ステップ１０９の答がノーであれば、制御はステップ１１１へ進み、フラグＦ１が１にセットされ、その後ステップ１１０はパイパスされる。こうしてステップ１０７にてある所定時間をとってその前後に於ける可変ノズル装置の開度を比較し、その増大値が所定値ΔＳを越えているか否かによって可変ノズル装置が開指令に対し正常に作動しているか否かがチェックされる。可変ノズル装置が正常に作動していればフラグＦ１は０に保たれるが、可変ノズル装置が正常に作動していなければフラグＦ１は１にセットされる。ステップ１１０またはステップ１１１より制御はステップ１０２へ戻り、再度実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより偏差Ａ以上大きいか否かが判断される。
【００２９】
ステップ１０７に於ける時間取りはごく短時間であるため、制御がステップ１０２〜１１０または１１１を経てステップ１０２へ戻っても、ステップ１０２の答は通常未だイエスである。そこで制御は再びステップ１０３へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。ここで、可変ノズル装置が正常に作動していれば答はノーであり、制御はステップ１０４へ進み、可変ノズル装置を開く作動が続けられる。次いで制御はステップ１０５へ進むが、今やフラグＦ２は１にセットされているので、これより制御直ちにステップ１０２へ戻り、こうして制御がステップ１０２〜１０５を巡って循環しているうちに可変ノズル装置が開かれることにより過給機出口吸気圧は低下し、ステップ１０２の答はイエスよりノーに転じる。
【００３０】
しかし可変ノズル装置がスティック等により開指令に対応して正常に作動しない場合には、ステップ１１１にてフラグＦ１が１にセットされるので、そのとき制御はステップ１０３よりステップ１１２へ進み、電動発電機６６を発電機として作動させ、過給機ロータの回転に制動をかけ、吸気圧Ｐinを目標吸気圧Ｐintへ向けて下げる制御が行われる。このときにはステップ１１３にて警報ランプを点灯する等の適当な警報が行われてよい。
【００３１】
以上いずれの場合にもそのうちに過給機出口吸気圧Ｐinは低下し、ステップ１０２の答はイエスからノーに転じるので、それより制御はステップ１１４へ進み、フラグF２が１であるか否かが判断される。フラグF２が１であれば、過給機出口吸気圧を目標吸気圧に下げる制御が完了したとして、制御はステップ１１５へ進み、フラグF１およびF２が０にリセットされ、制御は終了する。これに対しステップ１１４の答がノーであるときには、制御はステップ１１６へ進む。
【００３２】
ステップ１１６に於いては、目標吸気圧Ｐintと実際の吸気圧Ｐinの差が所定の偏差Ｂ以上であるか否か、即ち、実際の吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintよりもある所定の偏差Ｂ以上低いか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ１１７へ進み、フラグＦ３が１であるか否かが判断される。当初はフラグＦ３は０にリセットされているので答はノーであり、制御はステップ１１８へ進み，可変ノズル装置を閉じる作動が行われる。次いで制御はステップ１１９へ進み、フラグＦ４が１であるか否かが判断される。フラグＦ４の制御開始時に０にリセットされているので当初０であり、制御はステップ１２０へ進む。
【００３３】
ステップ１２０に於いては、現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(１)として記録される。次いで制御はステップ１２１へ進み、０．５〜１秒程度の適当な時間取りが行われる。次いで制御はステップ１２２へ進み、再び現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(２)として記録される。そしてステップ１２３にてＳvn(１)とＳvn(２)
の差がある所定の偏差ΔＳ以上であるか否かが判断される。答がイエスであれば制御はそのままステップ１２４ へ進み、フラグＦ４が１にセットされる。一方、ステップ１２３の答がノーであれば、制御はステップ１２５へ進み、フラグＦ３が１にセットされ、その後ステップ１２４はバイパスされる。こうしてステップ１２１にてある所定時間をとってその前後に於ける可変ノズル装置の開度を比較し、その減小値が所定値ΔＳを越えているか否かによって可変ノズル装置が閉指令に対し正常に作動しているか否かがチェックされる。可変ノズル装置が正常に作動していればフラッグＦ３は０に保たれるが、可変ノズル装置が正常に作動していなければフラグＦ３は１にセットされる。ステップ１２４またはステップ１２５より制御はステップ１１６へ戻り、再度実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより偏差Ｂ以上小さいか否かが判断される。
【００３４】
ステップ１２１に於ける時間取りはごく短時間であるため、制御がステップ１１６〜１２４または１２５を経てステップ１１６へ戻っても、ステップ１１６の答は通常未だイエスである。そこで制御は再びステップ１１７へ進み、フラグＦ３が１であるか否かが判断される。可変ノズル装置が正常に作動していれば答はノーであり、制御はステップ１１８へ進み、可変ノズル装置を閉じる作動が続けられる。次いで制御はステップ１１９へ進むが、今やフラグＦ４は１にセットされているので、これより制御直ちにステップ１１６へ戻り、こうして制御がステップ１１６〜１１９を巡って循環しているうちに可変ノズル装置が閉じられることにより過給機出口吸気圧は上昇し、ステップ１１６の答はイエスよりノーに転じる。
【００３５】
しかし可変ノズル装置がスティック等により閉指令に対応して正常に作動しない場合には、ステップ１２５にてフラグＦ３が１にセットされるので、そのときには制御はステップ１１７よりステップ１２６へ進み、電動発電機６６を電動機として作動させ、過給機ロータの回転を電動により付勢し、吸気圧Ｐinを目標吸気圧Ｐintへ向けて上げる制御が行われる。このときにはステップ１２７にて警報ランプを点灯する等の適当な警報が行われてよい。
【００３６】
こうして、可変ノズル装置が正常に閉作動するときには勿論のこと、可変ノズル装置が正常に閉作動せず、発電電動機６６が電動機として作動されることにより過給機出口の吸気圧Ｐinを助成したときにも、やがてステップ１１６の答はイエスからノーに転ずる。そこで制御はステップ１２８へ進み、フラグＦ４が１であるか否かが判断される。フラグＦ４は制御が１度吸気圧増大制御に進んだときには１になっているものであり、そうでないときには０になっているものである。そこでステップ１２８の答がイエスのときには、制御はステップ１２９へ進み、フラグＦ３およびＦ４を０にリセットすることが行われ、これにて１回の過給制御は終了する。
【００３７】
ステップ１２８の答がノーであることは、始めからステップ１０２の答がノーであり、かつステップ１１６の答もノーであることを意味する。これは即ち、過給機出口の吸気圧Ｐinがステップ１０１にて計算された目標吸気圧Ｐintより所定値Ａ以上高くなくまたこれより所定値Ｂ以上低くない状態にあることを意味する。ＡおよびＢの値は、図２の場合と同様に吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintに対して高い側および低い側にこの範囲内にあれば、格別に可変ノズル装置の開度を制御して変更するには及ばない限界値として設定される値である。
【００３８】
尚、図２および図３のいずれの実施例に於いても、回転電機は電動発電機として構成され、可変ノズル装置にスティック等による作動不良が生じたとき、過給吸気圧が目標値を越えて高くなり過ぎるときには回転電機を発電機として作動させ、過給吸気圧が目標値まで上がらないときには回転電機を電動機として作動させるようになっているが、回転電機が電動機のみの機能を有するよう構成されているときには、過給吸気圧が目標値まで上がらないときの制御のみ行うようになっていてよい。また回転電機が電動発電機として構成される場合にも、設計その他の都合により上記のフローチャートの前半による制御のみ或いは後半による制御のみが行われるようになっていてもよい。これらいずれの場合にも、ステップ８または１７あるいはステップ１１１または１２７が設けられていれば、可変ノズル装置は常時開閉されるので、可変ノズル装置にスティック等による作動不良が生じたときには、間もなく最初の開作動時または閉作動時にそのことが警報され、修理が促される。
【００３９】
以上に於いては本発明を実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関の一つの実施例をその要部の構成について示す概略図。
【図２】図１に示す内燃機関をその過給制御に関して一つの実施例について示すフローチャート。
【図３】図１に示す内燃機関をその過給制御に関して他の一つの実施例について示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…シリンダ室
１２…ピストン
１４…ピストンロッド
１６…吸気ポート
１８…排気ポート
２０…吸気弁
２２…排気弁
２４…燃料噴射弁
２６…点火栓
２８…排気管
３０…過給機
３２…タービン部の蝸牛状室
３４…可変ノズル装置
３６…タービンロータ
３８…放射状ベーン
４０…タービン出口ポート
４２…触媒コンバータ
４４…ロータ軸
４６…圧縮機インペラ
４８…エアクリーナ
５０…吸気管
５２…圧縮機吸入ポート
５４…圧縮機の蝸牛状室
５６…吸気管
５８…インタークーラ
６０…スロットル弁
６２…排気ガス再循環通路
６４…排気ガス再循環制御弁
６６…回転電機
６８…回転子
７０…固定子
７２…電子制御装置
７４…吸気圧センサ
７６…可変ノズル開度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に係り、特に排気により吸気を加圧する過給機を備えた内燃機関であって、更に該過給機が可変ノズル型であり且つ電動機または電動発電機（ここでは両者を総称して回転電機という）を組み込んだものである内燃機関の改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１１−１８２２５６号公報
【特許文献２】
特開２０００−４５８１２号公報
【特許文献３】
特開平１０−１９６３８１号公報
内燃機関に排気タービンと圧縮機とを組み合わせた過給機を組み込み、吸気を排気により加圧することにより内燃機関の出力を静的排気量に比して増大させる過給技術は知られており、またそのような過給機に更に電動機または電動発電機を組み込み、機関冷温始動時等に過給を電気的に助けて機関の暖機を促進し、また電動発電機を組み込んだときには機関暖機後の適時を選んで排気に含まれるエネルギの一部を電機エネルギとして回収することも、例えば特開平１１−１８２２５６、特開２０００−４５８１２に記載されている通り知られている。
【０００３】
一方、特開平１０‐１９６３８１には、タービンが可変ノズル型とされている過給機を備えた内燃機関に於いて可変ノズル装置が閉側にスティックしたとき、燃料噴射量を低減することによりそれに対処する内燃機関の制御方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、内燃機関が可変ノズル型タービンによる過給機を備えており、かつ該過給機に電動機または電動発電機が組み込まれている場合に、可変ノズル装置がスティック等により可変ノズル制御装置からの開度制御指令に対し対応する動作をしなくなったときにも過給度を目標値に維持するように対処する機能を有する内燃機関を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、タービンロータに対して可変ノズル装置が配置され該タービンロータと圧縮機インペラとが連結された過給機ロータに回転電機が組み込まれている回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関にして、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったとき、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことによる過給吸気圧の制御を補うよう前記回転電機の制御態様を切り換える回転電機制御手段を有することを特徴とする内燃機関を提供するものである。
【０００６】
上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以下に下がらないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を発電機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【０００７】
或いはまた、上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても前記可変ノズル装置の開度が所定値以上増大しないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を発電機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【０００８】
或いはまた、上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以上に上がらないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を電動機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【０００９】
或いはまた、上記の如き内燃機関に於いて、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても前記可変ノズル装置の開度が所定値以上減小しないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を電動機として作動させる制御を行うようになっていてよい。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記の如く内燃機関に設けられた過給機がタービンロータに対して可変ノズル装置を配置したものであり、また該タービンロータと圧縮機インペラとが連結された過給機ロータに回転電機（即ち電動機または電動発電機）が組み込まれている回転電機付き可変ノズル型過給機であって、可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったとき可変ノズル装置の開度変化による過給吸気圧の変化を補うよう回転電機の作動を制御する回転電機制御手段が設けられていれば、可変ノズル装置がスティック等により動かなくなることによって目標値に比して過剰な過給が生じたときには、過給機ロータの過剰エネルギを電動発電機により電気エネルギに変換して吸収し、過給機ロータの回転数を下げて過給を適正化すると同時に、過給機ロータより取り去った過剰運動エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができ、また可変ノズル装置がスティック等により動かなくなることによって目標値に至るまでの過給が行われないときには、過給機ロータの回転を電動機により助けて過給度を上げ、過給により得られるべき機関の出力性能を確保することができる。
【００１１】
また上記の可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことが、可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間経過しても吸気圧が所定値以下に下がらないこと或いは可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以上に上がらないことにより判断されるようになっていれば、可変ノズル装置の制御に関連してある所定の短い時間差をおいて吸気圧力を２度チェックするという簡単な操作により、可変ノズル装置にスティック等が生じたときにそれを早期に感知して的確な対処を行うことができる。
【００１２】
また可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことが、可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても可変ノズル装置の開度が所定値以上増大しないこと或いは可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても可変ノズル装置の開度が所定値以上減小しないことにより判断されようになっていれば、可変ノズル装置の制御に関連してある所定の短い時間差をおいて可変ノズル装置の開閉位置をチェックするという簡単な操作により、可変ノズル装置にスティック等が生じたときにそれを早期に感知して的確な対処を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付の図１は本発明による回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関の一つの実施例をその要部の構成について示す概略図である。図に於いて、１０は内燃機関のシリンダ室であり、１２は該シリンダ室内にて往復動するピストンであり、１４はピストンロッドである。シリンダ室１０の頂部には吸気ポート１６および排気ポート１８が設けられており、それぞれ吸気弁２０および排気弁２２により開閉制御されるようになっている。２４は燃料噴射弁であり、２６は点火栓である。
【００１４】
排気ポート１８は排気管２８を経て過給機３０のタービン部の蝸牛状室３２に連結されている。過給機のタービン部はこの蝸牛状室３２の内周面に沿って設けられた一連の可変ノズル装置３４を有し、蝸牛状室３２内へ導入された内燃機関の排気は該可変ノズル装置を経てその可変に調節された入射角にてタービンロータ３６の周りに吹きつけられ、その放射状ベーン３８の間を通ってタービン出口ポート４０へ流れる間にタービンロータに対し周方向の力を及ぼしてこれを回転駆動するようになっている。排気はこれより触媒コンバータ４２を経て大気へ排出される。
【００１５】
タービンロータ３６はロータ軸４４により支持されており、ロータ軸４４は図には示されていない軸受により過給機の枠体より支持されている。ロータ軸４４の他端には圧縮機インペラ４６が担持されている。圧縮機インペラ４６はタービンロータ３６により駆動されるときエアクリーナ４８を経て吸気管５０内に吸引された空気を圧縮機吸入ポート５２より吸い込み、半径方向に付勢して圧縮機の蝸牛状室５４へ送り込むことにより圧縮し、加圧された吸気として吸気管５６を経て吸気ポート１６へ送り込む。吸気管５６には途中にインタークーラ５８およびスロットル弁６０が設けられている。６２は排気ガス再循環通路であり、排気ガス再循環制御弁６４の制御の下に排気管２８の途中から排気の一部を抽出し、これを吸気管５６の途中に導入するようになっている。
【００１６】
過給機３０のロータ軸４４にはこの実施例では電動発電機として構成された回転電機６６の回転子６８が装着されており、その回りに配置された固定子７０と共働して、ロータ軸４４を電動駆動する電動機としても、またロータ軸４４がタービンロータ３６により駆動されることにより電力を発生する発電機としても作動し得るようになっている。
【００１７】
７２はマイクロコンピュータを組み込んだ電子制御装置（ＥＣＵ）であり、図には示されていない各種センサより機関回転速度、アクセルペダル踏み込み量、機関温度、車速、その他の機関の運転制御に必要な一連の信号Ｓを与えられると共に、吸気圧センサ７４より圧縮機出口の吸気圧に関する信号を、また必要に応じて可変ノズル開度センサは７６より可変ノズル装置の開度に関する信号を与えられ、内燃機関の全体的運転を制御すると共に、本発明による回転電機（この実施例では電動発電機）６６の制御を行うようになっている。
【００１８】
図２は図１に示す内燃機関をその過給制御に関して一つの実施例について示すフローチャートである。
【００１９】
電子制御装置７２による内燃機関の運転制御の一環として過給制御が開始されると、ステップ１にてその時の内燃機関の実際の運転状態および目標とすべき運転状態に応じて過給機の出口に於ける目標吸気圧Ｐintが計算される。次いで制御はステップ２へ進み、吸気圧センサ７４にて検出された実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより或る所定の偏差Ａ以上大きいか否かが判断される。答がイエスであれば制御はステップ３へ進み、電子制御装置７２を構成するマイクロコンピュータの一部により構成されたカウンタのカウント値Ｃがある所定のしきい値Ｃa以上になったか否かが判断される。当初は当然答はノーであり、その間制御はステップ４へ進み、カウント値Ｃが１ずつ増大される。そしてステップ５にて可変ノズル装置３４を開く制御が行われる。こうして可変ノズル装置を開く制御が行われている間、ステップ６にてフラグＦ１が１にセットされる。
【００２０】
これより制御はステップ２へ戻り、吸気圧ＰinがＰintより尚まだ偏差Ａ以上大きいか否かがチェックされる。そして答がイエスである間、制御はステップ２〜６を経て循環し、可変ノズルを開く作動が続けられる。こうして可変ノズル装置を開く制御が続けられると、タービンロータ３６に与えられる排気流による回転付勢力は下がるので、吸気圧Ｐinは低下してゆき、ある時間経過後にはステップ２の答はイエスよりノーに転ずる筈であるが、もし可変ノズル装置がスティック等により動かなくなり、電子制御装置７２からの開指令にも拘らず開動作を行わないような事態が生じたときには、可変ノズル装置を開く制御指令が発せられているにも拘らず吸気圧Ｐinは下がらず、そのうちカウント値Ｃがしきい値Ｃaを越え、ステップ３の答はノーからイエスに転ずる。このときには制御はステップ７
へ進み、電動発電機６６を発電機として作動させる制御が行われ、これによって過給機ロータの回転に制動をかけ、過給機ロータの回転速度が低減される。このときにはステップ８にて警報ランプを点灯する等の適当な警報が行われてよい。
【００２１】
こうして、可変ノズル装置が正常に開作動するときには勿論のこと、可変ノズル装置が正常に開作動せず、発電電動機６６が発電機として作動されることにより過給機ロータが制動されるときにも、過給機出口の吸気圧Ｐinは次第に低下し、やがてステップ２の答はイエスからノーに転ずる。ここで制御はステップ９へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。この種のフラグは制御の開始時に０にリセットされるものであり、フラグＦ１は制御が一度ステップ６を通ったとき１にセットされるので、制御が一度吸気圧低減制御に進んだときにはフラグＦ１は１になっているものであり、そうでないときには０になっているものである。そこでステップ９の答がイエスのときには、制御はステップ１０へ進み、カウント値Ｃを０にリセットし、またフラグＦ１も０にリセットすることが行われ、これにて１回の過給制御は終了する。尚、かかる過給制御は数秒程度の適当な周期にて繰り返し行われてよい。
【００２２】
ステップ９の答がノーであるとき、即ち、過給制御が開始され、ステップ２の判断がノーであるままステップ９に至ったときには、制御はステップ１１へ進み、目標吸気圧Ｐintと実際の吸気圧Ｐinの差が所定の偏差Ｂ以上であるか否か、即ち、実際の吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintよりもある所定の偏差Ｂ以上低いか否かが判断される。そして答がイエスであれば、制御はステップ１２へ進み、カウント値Ｃがある所定のしきい値Ｃb以上であるか否かが判断される。答がノーであれば制御はステップ１３へ進み、カウント値Ｃが１だけ増大される。次いでステップ１４にて可変ノズル装置を閉じる作動が行われる。次いでステップ１５にてフラグＦ２が１にセットされる。
【００２３】
この場合にも、可変ノズル装置が閉指令に応答して正常に作動していれば、ステップ１２の答がノーからイエスに転ずる前にステップ１１の答がイエスからノーに転ずる筈であるが、可変ノズル装置がスティック等により動かなくなっていると、吸気圧Ｐinが上がらないので、制御開始からある時間が経つとステップ１１の答がイエスのままステップ１２の答がノーよりイエスに転ずる。そうなると制御はステップ１６へ進み、電動発電機６６が電動機として作動され、過給機ロータの回転を電動機により助勢する作動が行われる。このときにもステップ１７にて警報ランプを点灯する等の適当な警報がなされるようになっていてよい。
【００２４】
こうして、可変ノズル装置が正常に閉作動するときには勿論のこと、可変ノズル装置が正常に閉作動せず、発電電動機６６が電動機として作動されることにより過給機出口の吸気圧Ｐinの増大が助成されるときにも、やがてステップ１１の答はイエスからノーに転ずる。そこで制御はステップ１８へ進み、フラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２は制御が一度吸気圧増大制御に進んだときには１になっているものであり、そうでないときには０になっているものである。そこでステップ１８の答がイエスのときには、制御はステップ１９へ進み、カウント値Ｃを０にリセットし、またフラグＦ２も０にリセットすることが行われ、これにて１回の過給制御は終了する。
【００２５】
ステップ１８の答がノーであることは、始めからステップ２の答がノーであり、かつステップ１１の答もノーであることを意味する。これは即ち、過給機出口の吸気圧Ｐinがステップ１にて計算された目標吸気圧Ｐintより所定偏差Ａ以上高くなくまたこれより所定偏差Ｂ以上低くない状態にあることを意味する。ここでＡおよびＢの値を、吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintに対して高い側および低い側にこの範囲内にあれば、格別に可変ノズル装置の開度を制御して変更するには及ばない限界値として設定しておけば、ステップ１８の答がノーであるときにはそのまま１回の過給制御を終了してよい。
【００２６】
図３は図１に示す内燃機関をその過給制御に関して他の一つの実施例について示す図２と同様のフローチャートである。
【００２７】
この場合にも電子制御装置７２による内燃機関の運転制御の一環として過給制御が開始されると、ステップ１０１にてその時の内燃機関の実際の運転状態および目標とすべき運転状態に応じて過給機の出口に於ける目標吸気圧Ｐintが計算される。次いで制御はステップ１０２へ進み、吸気圧センサ７４にて検出された実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより或る所定の偏差Ａ以上大きいか否かが判断される。答がイエスであれば制御はステップ１０３へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。当初はフラグＦ１は０にリセットされているので答はノーであり、制御はステップ１０４へ進み，可変ノズル装置を開く作動が行われる。次いで制御はステップ１０５へ進み、フラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２も制御開始時に０にリセットされているので当初０であり、制御はステップ１０６へ進む。
【００２８】
ステップ１０６に於いては、現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(１)として記録される。次いで制御はステップ１０７へ進み、０．５〜１秒程度の或る適当な時間取りが行われる。次いで制御はステップ１０８へ進み、再び現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(２)として記録される。そしてステップ１０９にてＳvn(２)とＳvn(１)
の差がある所定の偏差ΔＳ以上であるか否かが判断される。答がイエスであれば制御はそのままステップ１１０ へ進み、フラグＦ２が１にセットされる。一方、ステップ１０９の答がノーであれば、制御はステップ１１１へ進み、フラグＦ１が１にセットされ、その後ステップ１１０はパイパスされる。こうしてステップ１０７にてある所定時間をとってその前後に於ける可変ノズル装置の開度を比較し、その増大値が所定値ΔＳを越えているか否かによって可変ノズル装置が開指令に対し正常に作動しているか否かがチェックされる。可変ノズル装置が正常に作動していればフラグＦ１は０に保たれるが、可変ノズル装置が正常に作動していなければフラグＦ１は１にセットされる。ステップ１１０またはステップ１１１より制御はステップ１０２へ戻り、再度実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより偏差Ａ以上大きいか否かが判断される。
【００２９】
ステップ１０７に於ける時間取りはごく短時間であるため、制御がステップ１０２〜１１０または１１１を経てステップ１０２へ戻っても、ステップ１０２の答は通常未だイエスである。そこで制御は再びステップ１０３へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。ここで、可変ノズル装置が正常に作動していれば答はノーであり、制御はステップ１０４へ進み、可変ノズル装置を開く作動が続けられる。次いで制御はステップ１０５へ進むが、今やフラグＦ２は１にセットされているので、これより制御直ちにステップ１０２へ戻り、こうして制御がステップ１０２〜１０５を巡って循環しているうちに可変ノズル装置が開かれることにより過給機出口吸気圧は低下し、ステップ１０２の答はイエスよりノーに転じる。
【００３０】
しかし可変ノズル装置がスティック等により開指令に対応して正常に作動しない場合には、ステップ１１１にてフラグＦ１が１にセットされるので、そのとき制御はステップ１０３よりステップ１１２へ進み、電動発電機６６を発電機として作動させ、過給機ロータの回転に制動をかけ、吸気圧Ｐinを目標吸気圧Ｐintへ向けて下げる制御が行われる。このときにはステップ１１３にて警報ランプを点灯する等の適当な警報が行われてよい。
【００３１】
以上いずれの場合にもそのうちに過給機出口吸気圧Ｐinは低下し、ステップ１０２の答はイエスからノーに転じるので、それより制御はステップ１１４へ進み、フラグF２が１であるか否かが判断される。フラグF２が１であれば、過給機出口吸気圧を目標吸気圧に下げる制御が完了したとして、制御はステップ１１５へ進み、フラグF１およびF２が０にリセットされ、制御は終了する。これに対しステップ１１４の答がノーであるときには、制御はステップ１１６へ進む。
【００３２】
ステップ１１６に於いては、目標吸気圧Ｐintと実際の吸気圧Ｐinの差が所定の偏差Ｂ以上であるか否か、即ち、実際の吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintよりもある所定の偏差Ｂ以上低いか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ１１７へ進み、フラグＦ３が１であるか否かが判断される。当初はフラグＦ３は０にリセットされているので答はノーであり、制御はステップ１１８へ進み，可変ノズル装置を閉じる作動が行われる。次いで制御はステップ１１９へ進み、フラグＦ４が１であるか否かが判断される。フラグＦ４の制御開始時に０にリセットされているので当初０であり、制御はステップ１２０へ進む。
【００３３】
ステップ１２０に於いては、現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(１)として記録される。次いで制御はステップ１２１へ進み、０．５〜１秒程度の適当な時間取りが行われる。次いで制御はステップ１２２へ進み、再び現在の可変ノズル装置の開閉位置ＳvnがＳvn(２)として記録される。そしてステップ１２３にてＳvn(１)とＳvn(２)
の差がある所定の偏差ΔＳ以上であるか否かが判断される。答がイエスであれば制御はそのままステップ１２４ へ進み、フラグＦ４が１にセットされる。一方、ステップ１２３の答がノーであれば、制御はステップ１２５へ進み、フラグＦ３が１にセットされ、その後ステップ１２４はバイパスされる。こうしてステップ１２１にてある所定時間をとってその前後に於ける可変ノズル装置の開度を比較し、その減小値が所定値ΔＳを越えているか否かによって可変ノズル装置が閉指令に対し正常に作動しているか否かがチェックされる。可変ノズル装置が正常に作動していればフラッグＦ３は０に保たれるが、可変ノズル装置が正常に作動していなければフラグＦ３は１にセットされる。ステップ１２４またはステップ１２５より制御はステップ１１６へ戻り、再度実際の過給機出口吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintより偏差Ｂ以上小さいか否かが判断される。
【００３４】
ステップ１２１に於ける時間取りはごく短時間であるため、制御がステップ１１６〜１２４または１２５を経てステップ１１６へ戻っても、ステップ１１６の答は通常未だイエスである。そこで制御は再びステップ１１７へ進み、フラグＦ３が１であるか否かが判断される。可変ノズル装置が正常に作動していれば答はノーであり、制御はステップ１１８へ進み、可変ノズル装置を閉じる作動が続けられる。次いで制御はステップ１１９へ進むが、今やフラグＦ４は１にセットされているので、これより制御直ちにステップ１１６へ戻り、こうして制御がステップ１１６〜１１９を巡って循環しているうちに可変ノズル装置が閉じられることにより過給機出口吸気圧は上昇し、ステップ１１６の答はイエスよりノーに転じる。
【００３５】
しかし可変ノズル装置がスティック等により閉指令に対応して正常に作動しない場合には、ステップ１２５にてフラグＦ３が１にセットされるので、そのときには制御はステップ１１７よりステップ１２６へ進み、電動発電機６６を電動機として作動させ、過給機ロータの回転を電動により付勢し、吸気圧Ｐinを目標吸気圧Ｐintへ向けて上げる制御が行われる。このときにはステップ１２７にて警報ランプを点灯する等の適当な警報が行われてよい。
【００３６】
こうして、可変ノズル装置が正常に閉作動するときには勿論のこと、可変ノズル装置が正常に閉作動せず、発電電動機６６が電動機として作動されることにより過給機出口の吸気圧Ｐinを助成したときにも、やがてステップ１１６の答はイエスからノーに転ずる。そこで制御はステップ１２８へ進み、フラグＦ４が１であるか否かが判断される。フラグＦ４は制御が１度吸気圧増大制御に進んだときには１になっているものであり、そうでないときには０になっているものである。そこでステップ１２８の答がイエスのときには、制御はステップ１２９へ進み、フラグＦ３およびＦ４を０にリセットすることが行われ、これにて１回の過給制御は終了する。
【００３７】
ステップ１２８の答がノーであることは、始めからステップ１０２の答がノーであり、かつステップ１１６の答もノーであることを意味する。これは即ち、過給機出口の吸気圧Ｐinがステップ１０１にて計算された目標吸気圧Ｐintより所定値Ａ以上高くなくまたこれより所定値Ｂ以上低くない状態にあることを意味する。ＡおよびＢの値は、図２の場合と同様に吸気圧Ｐinが目標吸気圧Ｐintに対して高い側および低い側にこの範囲内にあれば、格別に可変ノズル装置の開度を制御して変更するには及ばない限界値として設定される値である。
【００３８】
尚、図２および図３のいずれの実施例に於いても、回転電機は電動発電機として構成され、可変ノズル装置にスティック等による作動不良が生じたとき、過給吸気圧が目標値を越えて高くなり過ぎるときには回転電機を発電機として作動させ、過給吸気圧が目標値まで上がらないときには回転電機を電動機として作動させるようになっているが、回転電機が電動機のみの機能を有するよう構成されているときには、過給吸気圧が目標値まで上がらないときの制御のみ行うようになっていてよい。また回転電機が電動発電機として構成される場合にも、設計その他の都合により上記のフローチャートの前半による制御のみ或いは後半による制御のみが行われるようになっていてもよい。これらいずれの場合にも、ステップ８または１７あるいはステップ１１１または１２７が設けられていれば、可変ノズル装置は常時開閉されるので、可変ノズル装置にスティック等による作動不良が生じたときには、間もなく最初の開作動時または閉作動時にそのことが警報され、修理が促される。
【００３９】
以上に於いては本発明を実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関の一つの実施例をその要部の構成について示す概略図。
【図２】図１に示す内燃機関をその過給制御に関して一つの実施例について示すフローチャート。
【図３】図１に示す内燃機関をその過給制御に関して他の一つの実施例について示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…シリンダ室
１２…ピストン
１４…ピストンロッド
１６…吸気ポート
１８…排気ポート
２０…吸気弁
２２…排気弁
２４…燃料噴射弁
２６…点火栓
２８…排気管
３０…過給機
３２…タービン部の蝸牛状室
３４…可変ノズル装置
３６…タービンロータ
３８…放射状ベーン
４０…タービン出口ポート
４２…触媒コンバータ
４４…ロータ軸
４６…圧縮機インペラ
４８…エアクリーナ
５０…吸気管
５２…圧縮機吸入ポート
５４…圧縮機の蝸牛状室
５６…吸気管
５８…インタークーラ
６０…スロットル弁
６２…排気ガス再循環通路
６４…排気ガス再循環制御弁
６６…回転電機
６８…回転子
７０…固定子
７２…電子制御装置
７４…吸気圧センサ
７６…可変ノズル開度センサ
Claims (5)
- タービンロータに対して可変ノズル装置が配置され該タービンロータと圧縮機インペラとが連結された過給機ロータに回転電機が組み込まれている回転電機付き可変ノズル型過給機を備えた内燃機関にして、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったとき、前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことによる過給吸気圧の制御を補うよう前記回転電機の制御態様を切り換える回転電機制御手段を有することを特徴とする内燃機関。
- 前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以下に下がらないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を発電機として作動させる制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
- 前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ開指令を発してより所定時間が経過しても前記可変ノズル装置の開度が所定値以上増大しないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を発電機として作動させる制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
- 前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても吸気圧が所定値以上に上がらないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を電動機として作動させる制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
- 前記可変ノズル装置が開度制御信号に応答した動作をしなくなったことは、前記可変ノズル装置へ閉指令を発してより所定時間が経過しても前記可変ノズル装置の開度が所定値以上減小しないことにより判断され、このとき前記回転電機制御手段は前記回転電機を電動機として作動させる制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
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