JPH11132050A - 可変容量型ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変容量機構が過度に内燃機関の排気圧を増大
させる方向に作動していることを迅速に回避することの
できる可変容量型ターボチャージャの制御装置を提供す
る。 【解決手段】ディーゼルエンジン１１の過給圧は、電子
制御ユニットを通じてターボチャージャ３５の可変容量
機構が制御（ノズルベーンの開閉）されることによって
調整される。ノズルベーンの開度調整は、ノズル用エレ
クトリック・バキューム・レギュレーティング・バルブ
の電磁ソレノイドに対する印加電圧をデューティ比指令
値に基づきデューティ制御することによって行われる。
そして、電子制御ユニットは、ノズルベーンの閉じ過ぎ
を防止するためのデューティ比指令値のガード値をエン
ジン回転数に応じて可変設定し、そのガード値と実際の
デューティ比指令値との比較に基づきノズルベーンの閉
じ過ぎ発生を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の過給シ
ステムに用いられる可変容量型ターボチャージャにあっ
て、その可変容量機構の制御を行う可変容量型ターボチ
ャージャの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の内燃機関
においては、その出力を向上させるために燃焼室へ充填
される空気の量を増やすことが好ましい。そこで従来
は、ピストンの移動に伴って燃焼室内に発生する負圧で
空気を燃焼室に充填するだけでなく、その空気を強制的
に燃焼室へ送り込んで、同燃焼室への空気の充填効率を
高める過給システムが提案され、実用されている。こう
した過給システムとしては、例えば可変容量型のターボ
チャージャが知られている。

【０００３】このターボチャージャは、内燃機関の排気
ガスの流入によって回転するタービンホイールと、ター
ビンホイールと一体回転することで燃焼室へ空気を強制
的に送り込むコンプレッサホイールを備えている。ま
た、上記ターボチャージャには、タービンホイールに吹
き付けられる排気ガスの流速を可変とすべく動作する可
変容量機構（ノズルベーン）が設けられている。そし
て、ノズルベーンの開閉によって上記排気ガスの流速を
変化させ、タービンホイール及びコンプレッサホイール
の回転速度を可変とすることで、内燃機関の過給圧、即
ち燃焼室に送り込まれる空気の量が調整される。

【０００４】ここで過給圧とノズルベーンの開度との関
係を図１３（ａ）のグラフに示す。同図から明らかなよ
うに過給圧は、ノズルベーン全閉付近にて最大となり、
ノズルベーンの開度が増大するほど徐々に低下するよう
な推移態様を示す。

【０００５】上記過給圧の調整は、図１３（ａ）に示さ
れるノズルベーンの開度に対する過給圧の推移特性をふ
まえ、実際の過給圧が内燃機関の運転状態に基づき設定
される目標過給圧に近づくようノズルベーンの開度を制
御することによって行われる。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の開度を小
さくすることで実際の過給圧を上昇させ、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、同開度の増大に伴い過給圧が低下す
るノズルベーンの開度領域（図１３（ａ）の領域Ｚ）を
用いて当該開度制御を行うためである。

【０００６】なお、上記目標過給圧は、例えば内燃機関
の負荷及び回転数に基づいて、同機関の低回転高負荷時
に高く設定され、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の過給圧を高めて出
力向上を図り、高回転低負荷時には同機関の過給圧を低
くすべく排気ガス流路のガス流通面積ノズルベーン間の
隙間を大きくすることで排気ガスの排出抵抗を低減する
ためである。

【０００７】上記構成のターボチャージャにおいては、
ノズルベーンの開度と過給圧との関係が、内燃機関が高
回転及び高負荷になることにより、例えば図１３（ａ）
のグラフに示す態様から図１３（ｂ）のグラフに示す態
様へと変化する。この図１３（ｂ）のグラフでは、ノズ
ルベーンの半開付近にて過給圧が最大となる。また、ノ
ズルベーンが全閉から半開に至る領域Ａではノズルベー
ンの開度増大に伴い過給圧が徐々に高くなり、ノズルベ
ーンが半開から全開に至る領域Ｂではノズルベーンの開
度増大に伴い過給圧が徐々に低下する。

【０００８】このようにノズルベーンの開度と過給圧と
の関係が変化するのは、内燃機関が高回転高負荷になる
に従って排気ガス量が増加したときには、ノズルベーン
の開度を小さくしてもそれが排気抵抗の増大に繋がり、
タービンホイールを回転させる排気の流速を高めること
にならないためである。従って、回転数や負荷が高いと
きにはノズルベーンの開度を開き側に移行させて排気抵
抗の低減を図り、回転数や負荷が低くなったときにはノ
ズルベーンの開度を閉じ側に移行させてタービンホイー
ルを回転させる排気ガスの流速を高める必要がある。

【０００９】ところで、ノズルベーンの開度が例えば図
１３（ａ）において全閉から半開の間の状態にあると
き、内燃機関の回転数が急激に高くなると、同ノズルベ
ーンの開度は図１３（ｂ）の領域Ａ内に位置する状態に
なる。この状態にあっては、実際の過給圧が目標過給圧
よりも小さくなってノズルベーンを閉じ側に制御したと
しても、実際の過給圧を上昇させることができない。そ
のため、ノズルベーンは過度に閉じられた状態にまで至
ることとなる。このようにノズルベーンが閉じ過ぎにな
ると、排気ガスの排気効率が低下して内燃機関の出力低
下に繋がることともなる。

【００１０】上記のようなノズルベーンの閉じ過ぎを防
止する装置（方法）としては、例えば特開昭６２−１８
２４３７号公報に記載された制御装置（制御方法）が知
られている。同装置では、排気行程時における排気通路
内の排気圧と、ターボチャージャの駆動により生じる吸
気通路内の過給圧とを減算し、その減算値に基づき上記
ノズルベーンの閉じ過ぎを判断するようにしている。

【００１１】即ち、ノズルベーンの開度が図１３（ｂ）
の領域Ｂ内にある状態では、排気圧が低くなるため、そ
の排気圧と過給圧との減算値が小さくなる。また、ノズ
ルベーンの開度が図１３（ｂ）の領域Ａ内にある状態で
は、排気圧が高くなるため、その排気圧と過給圧との減
算値は大きくなる。同制御装置（制御方法）では、この
ような排気圧と過給圧との関係を考慮して、排気圧と過
給圧との減算値が所定の判定値よりも大きいことに基づ
き上記ノズルベーンの閉じ過ぎを判断する。そして、ノ
ズルベーンが閉じ過ぎの旨判断された場合、ノズルべー
ンを開き側に強制制御して同ベーンの開度を正常に開閉
制御可能な領域Ｂへと移行させる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように内燃機関に
おける過給圧と排気圧との減算値に基づきノズルベーン
が閉じ過ぎである旨判断することはできるが、同ノズル
ベーンが閉じ過ぎの状態になってから実際に排気圧が変
化するまでには、ある程度の時間遅れがある。そのため
上記従来の装置（方法）では、過給圧と排気圧との減算
値に基づくノズルベーンが閉じ過ぎである旨の判断にも
自ずと時間遅れが生じ、ひいてはその閉じ過ぎを回避す
るためのノズルベーンの強制制御も応答性の悪いものと
なっている。

【００１３】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、可変容量機構が過度に内燃
機関の排気圧を増大させる方向に作動していることを迅
速に回避することのできる可変容量型ターボチャージャ
の制御装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１記載の発明では、内燃機関からの排気ガス
流に基づき作動することにより同機関の燃焼室に吸入さ
れる空気の過給を行うとともに、可変容量機構の操作を
通じてその作動量が制御される可変容量型ターボチャー
ジャの制御装置であって、内燃機関の運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、前記燃焼室に吸入される空気の
過給値が前記検出される機関運転状態に基づき求められ
る目標過給値に近づくよう前記可変容量機構を制御する
制御手段と、同検出される機関運転状態に基づき前記可
変容量機構の機関排気圧増大方向への作動をガードする
ためのガード値を設定するガード値設定手段と、この設
定されるガード値と前記可変容量機構の制御量との比較
に基づき同可変容量機構の過度の機関排気圧増大方向へ
の作動を判定する過剰制御状態判定手段とを備えた。

【００１５】同構成によれば、可変容量機構の作動をガ
ードするためのガード値の設定は、内燃機関の運転状態
に応じて迅速に行われるため、そのガード値と可変容量
機構における実際の作動量との比較に基づき、前記可変
容量機構の過度の機関排気圧増大向への作動が迅速に判
定される。従って、その判定に応じて機関排気圧増大の
回避制御などが行われる場合であれ、その回避制御等の
応答性を向上させることができるようになる。

【００１６】請求項２記載の発明では、前記制御手段
は、前記過剰制御状態判定手段による前記可変容量機構
の過度の機関排気圧増大方向への作動が判定されると
き、同可変容量機構の制御量を前記ガード値に強制設定
するものとした。

【００１７】同構成によれば、可変容量機構の過度の機
関排気圧増大方向への作動の判定が迅速に行われるた
め、その判定に基づき行われる可変容量機構の制御量を
ガード値に強制設定することの遅れも防止することがで
きるようになる。従って、機関排気圧増大方向への過剰
な可変容量機構の作動が迅速に回避される。

【００１８】請求項３記載の発明では、前記可変容量機
構の前記ガード値での制御状態において前記燃焼室に吸
入される空気の過給値の理論値と実際値とを比較し、該
比較効果に基づき前記ガード値設定手段にて設定される
ガード値を補正するガード値補正手段を更に備えた。

【００１９】一般に、可変容量機構の作動量に対する燃
焼室への空気の過給値がターボチャージャの寸法公差等
により基準値に対してばらつくと、内燃機関の運転状態
に基づき設定される可変容量機構のためのガード値が不
適正なものとなる。この場合、当該ガード値と可変容量
機構における実際の作動量との比較に基づき行われる、
過度の機関排気圧増大向への可変容量機構の作動の判定
に誤りが生じることとなる。しかし、同構成によれば、
制御手段によって可変容量機構の作動量が上記ガード値
と同じ値にされた状態での前記燃焼室への空気の過給値
の理論値と実際値との比較に基づきガード値が適正な値
へと補正される。即ち、当該ガード値が上記ばらつきに
応じて補正されることとなり、可変容量機構の作動量に
対するガードがターボチャージャの寸法公差等に影響さ
れることなく実行される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用のディー
ゼルエンジンに適用した一実施形態を図１〜図１２に従
って説明する。

【００２１】図１に示すように、ディーゼルエンジン１
１のシリンダブロック１１ａには、ピストン１２が往復
移動可能に設けられている。このピストン１２は、コン
ロッド１３を介してディーゼルエンジン１１の下部に設
けられたクランクシャフト（出力軸）１４に連結されて
いる。そして、ピストン１２の往復移動は、コンロッド
１３によりクランクシャフト１４の回転へと変換される
ようになっている。

【００２２】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１５が取り付けられている。このシグナルロータ１５の
外周面には、複数の突起１５ａがクランクシャフト１４
の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、
シグナルロータ１５の側方には、同ロータ１５の突起１
５ａを検出して検出信号を出力するクランクポジション
センサ１６が設けられている。そして、クランクシャフ
ト１４が回転して、シグナルロータ１５の各突起１５ａ
が順次クランクポジションセンサ１６の側方を通過する
ことにより、同センサ１６からそれら各突起１５ａに対
応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。

【００２３】上記シリンダブロック１１ａには、ディー
ゼルエンジン１１の冷却水温を検出するための水温セン
サ１１ｂが設けられている。また、シリンダブロック１
１ａの上端にはシリンダヘッド１７が設けられている。
そして、シリンダヘッド１７とピストン１２との間には
燃焼室１８が設けられている。シリンダヘッド１７に
は、その燃焼室１８内に燃料を噴射するための噴射ノズ
ル１８ａが設けられるとともに、吸気ポート１９及び排
気ポート２０が同燃焼室１８と連通するように設けられ
ている。そして、それら吸気ポート１９及び排気ポート
２０には、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２
が設けられている。

【００２４】シリンダヘッド１７には、吸気バルブ２１
及び排気バルブ２２を開閉駆動するための吸気カムシャ
フト２３及び排気カムシャフト２４が回転可能に支持さ
れている。これら吸気及び排気カムシャフト２３，２４
はタイミングベルト（図示せず）を介してクランクシャ
フト１４に連結され、同ベルトによりクランクシャフト
１４の回転が吸気及び排気カムシャフト２３，２４へ伝
達されるようになっている。そして、吸気カムシャフト
２３が回転すると、吸気バルブ２１が開閉駆動されて、
吸気ポート１９と燃焼室１８とが連通・遮断されるよう
になる。また、排気カムシャフト２４が回転すると、排
気バルブ２２が開閉駆動されて、排気ポート２０と燃焼
室１８とが連通・遮断されるようになる。

【００２５】その排気カムシャフト２４の外周面には、
一つの突起２５が設けられている。この排気カムシャフ
ト２２の側方には、突起２５を検出して検出信号を出力
するカムポジションセンサ２６が設けられている。そし
て、排気カムシャフト２４が回転して、突起２５が所定
の周期でカムポジションセンサ２４の側方を通過するこ
とにより、同センサ２４から突起２５に対応して検出信
号が所定の周期で出力されるようになる。

【００２６】上記吸気ポート１９及び排気ポート２０に
は、それぞれ吸気管３０及び排気管３１が接続されてい
る。この吸気管３０内及び吸気ポート１９内は吸気通路
３２となっており、排気管３１内及び排気ポート２０内
は排気通路３３となっている。そして、吸気通路３２の
上流部及び排気通路３３の下流部は、それぞれターボチ
ャージャ３５に繋がっている。このターボチャージャ３
５は、吸気通路３２の下流側へ空気を送り出すためのコ
ンプレッサホイール３６と、排気通路３３を通過する排
気ガスによって回転するタービンホイール３７と、それ
らホイール３６，３７を一体回転可能に連結するロータ
シャフト３８とを備えている。

【００２７】また、ターボチャージャ３５よりも下流側
の吸気通路３２及び上流側の排気通路３３は、排気ガス
再循環（ＥＧＲ）通路３９を介して連通している。この
ＥＧＲ通路３９の途中には、ＥＧＲ用エレクトリック・
バキューム・レギュレーティング・バルブ（ＥＶＲＶ）
４０ａによって開度調節されるＥＧＲバルブ４０が設け
られている。そして、ＥＧＲ用ＥＶＲＶ４０ａの電磁ソ
レノイド（図示せず）に対する印加電圧のデューティ制
御に基づきＥＧＲバルブ４０の開度調節が行われる。こ
うしたＥＧＲバルブ４０の開度調節により、排気通路３
３からＥＧＲ通路３９を介して吸気通路３２へ再循環す
る排気ガスの量が調整されるようになる。

【００２８】この吸気通路３２においてＥＧＲ通路３９
と連通する部分よりも上流側には、スロットルバルブ３
４が設けられている。スロットルバルブ３４の開度は自
動車の室内に設けられたアクセルペダル３４ａの踏込量
に基づき調節される。吸気管３０においてスロットルバ
ルブ３４に対応する位置には、同バルブ３４の開度をア
クセルペダル３４ａの踏込量として検出し、その検出さ
れたアクセル踏込量に対応した検出信号を出力するスロ
ットルポジションセンサ２８が設けられている。更に、
吸気管３０において、スロットルバルブ３４よりも下流
側には圧力センサ３０ａが設けられている。この圧力セ
ンサ３０ａは、スロットルバルブ３４よりも下流側に位
置する吸気通路３２内の圧力を検出し、その検出された
圧力に対応した検出信号を出力する。

【００２９】一方、ディーゼルエンジン１１のクランク
シャフト１４は、燃料噴射ポンプ４１のドライブシャフ
ト４１ａと連結されている。この燃料噴射ポンプ４１
は、燃料ライン４２を介してシリンダヘッド１８の噴射
ノズル１８ａに接続されている。そして、燃料噴射ポン
プ４１は、クランクシャフト１４の回転がドライブシャ
フト４１ａに伝達されることによって駆動され、自動車
の燃料タンク（図示せず）から燃料を吸引するとともに
同燃料を噴射ノズル１８ａへ向けて吐出する。噴射ノズ
ル１８ａは、燃料噴射ポンプ４１から送り込まれた燃料
の圧力によって作動し、その燃料を燃焼室１８内へ噴射
する。

【００３０】また、燃料噴射ポンプ４１は、噴射ノズル
１８ａへ向けて吐出される燃料の量を調整する電磁スピ
ル弁４３と、その燃料の吐出開始時期を調整するタイマ
装置４４とを備えている。そして、燃料噴射ポンプ４１
から噴射ノズル１８ａへ向けて吐出される燃料の吐出量
と吐出時期とを上記電磁スピル弁４３及びタイマ装置４
４で調整することによって、噴射ノズル１８ａから燃焼
室１８へ噴射される燃料の噴射量及び噴射時期が調整さ
れる。

【００３１】こうしたディーゼルエンジン１１にあって
は、その吸気行程において、ピストン１２の下降により
燃焼室１８内に負圧が発生し、その負圧により燃焼室１
８へ吸気通路３２を介して空気が吸入される。その後、
圧縮行程において、ピストン１２の上昇により燃焼室１
８内の空気が圧縮された状態で、噴射ノズル１８ａから
アクセルペダル３４ａの踏込量に対応した量の燃料が同
燃焼室１８へ向かって噴射される。その結果、燃焼室１
８内の高圧空気中に噴射された燃料が自己着火して燃焼
し、その燃焼エネルギーによりピストン１２が下降して
爆発行程に移る。この爆発行程によってエンジン１１は
駆動力を得ることとなる。燃焼室１８内で燃料が燃焼す
ることにより発生した排気ガスは、エンジン１１の排気
行程においてピストン１２の上昇により排気通路３３へ
排出される。

【００３２】排気通路３３を通過する排気ガスの一部は
ＥＧＲ通路３９を介して吸気通路３２へ再循環され、こ
の排気ガス再循環量（ＥＧＲ量）の調節はＥＧＲ通路３
９に設けられたＥＧＲバルブ４０の開度調節によって行
われる。なお、こうした排気ガスの再循環を行うのは、
エンジン１１から排出された排気ガス中の窒素酸化物や
一酸化炭素などを低減させ、エンジン１１におけるエミ
ッションの悪化を抑制するためである。

【００３３】更に、排気通路３３から吸気通路３２へ再
循環されなかった排気ガスは、ターボチャージャ３５の
タービンホイール３７に吹き付けられる。タービンホイ
ール３７は排気ガスの吹き付けによって回転し、同ホイ
ール３７の回転はロータシャフト３８を介してコンプレ
ッサホイール３６に伝達される。こうしてコンプレッサ
ホイール３６が回転すると、吸気通路３２の下流側へ向
かって空気が強制的に送り出されて燃焼室１８への吸入
空気量が増加し、エンジン１１の出力が向上するように
なる。

【００３４】このようなディーゼルエンジン１１のクラ
ンクシャフト１４は、例えば自動変速機を介してを自動
車の車輪（共に図示せず）に連結されている。また、自
動車には、停止しているディーゼルエンジン１１のクラ
ンクシャフト１４を強制的に回転させることで同エンジ
ン１１を始動させるスタータ５１が設けられている。こ
のスタータ５１の駆動は、自動車の室内に設けられたイ
グニッションスイッチ５２を操作することによって行わ
れる。

【００３５】次に、上記ターボチャージャ３５の具体的
構成を、図２及び図３に基づいて詳しく説明する。図２
に示すように、ターボチャージャ３５は、センタハウジ
ング６１、コンプレッサハウジング６２及びタービンハ
ウジング６３を備えている。センタハウジング６１に
は、上記ロータシャフト３８がその軸線Ｌを中心に回転
可能に支持されている。このロータシャフト３８の一端
部（図中右端部）には、複数の羽根３６ａを備えた上記
コンプレッサホイール３６が取り付けられている。ま
た、ロータシャフト３８の他端部（図中左端部）には、
同じく複数の羽根３７ａを備えた上記タービンホイール
３７が取り付けられている。

【００３６】センタハウジング６１の一端側には、コン
プレッサホイール３６の外周を囲うように、しかも渦巻
き状に延びるかたちで上記コンプレッサハウジング６２
が取り付けられている。このようなコンプレッサハウジ
ング６２において、センタハウジング６１の反対側に位
置する部分には、エンジン１１の燃焼室１８（図１）に
供給される空気が導入される吸気入口６２ａが設けられ
ている。また、コンプレッサハウジング６２の内部に
は、同ハウジング６２と同じく渦巻き状に延びて吸気通
路３２（図１）と連通するコンプレッサ通路６４が設け
られている。更に、コンプレッサハウジング６２には、
吸気入口６２ａを介して同ハウジング６２内に導入され
た空気をコンプレッサ通路６４へ送り出すための送出通
路６５が設けられている。この送出通路６５は、コンプ
レッサ通路６４に沿って設けられている。そして、ロー
タシャフト３８の回転に基づきコンプレッサホイール３
６が軸線Ｌを中心に回転すると、空気が吸気入口６２
ａ、送出通路６５及びコンプレッサ通路６４を介して吸
気通路３２へ強制的に送り出されるようになる。

【００３７】一方、センタハウジング６１の他端側に
は、タービンホイール３７の外周を囲うように、しかも
渦巻き状に延びるかたちで上記タービンハウジング６３
が取り付けられている。そしてこのタービンハウジング
６３内には、同ハウジング６３と同じく渦巻き状に延び
るスクロール通路６６が設けられている。このスクロー
ル通路６６は、エンジン１１の排気通路３３（図１）と
連通し、燃焼室１８からの排気ガスが同排気通路３３を
介して送り込まれる。

【００３８】また、タービンハウジング６３内には、ス
クロール通路６６内の排気ガスをタービンホイール３７
へ向けて吹き付けるための排気ガス流路６７が、そのス
クロール通路６６に沿って設けられている。この排気ガ
ス流路６７からのタービンホイール３７への排気ガスの
吹き付けによって、タービンホイール３７が軸線Ｌを中
心に回転するようになる。なお、タービンホイール３７
に吹き付けられた後の排気ガスは、タービンハウジング
６３においてセンタハウジング６１と反対側に位置する
部分に設けられた排気出口６３ａを介して触媒（図示せ
ず）へ送り出される。

【００３９】次に、センタハウジング６１とタービンハ
ウジング６３との間に設けられて、上記排気ガス流路６
７を介してタービンホイール３７に吹き付けられる排気
ガスの流速を調整する可変容量機構（可変ノズル機構）
７１について、図３（ａ），（ｂ）を参照して説明す
る。なお、図３（ａ）は同機構７１の側断面図であり、
図３（ｂ）は同機構７１の正面図である。

【００４０】これら図３（ａ），（ｂ）に示すように、
可変ノズル機構７１は、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。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。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動可能
に支持されている。これら軸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。また、軸７３の他端部（図３（ｂ）中の右端部）に
は、同軸７３と直交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。

【００４１】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、その円心を中心に周方向へ回動
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７
５ａ間に回動可能な状態で挟持されている。

【００４２】そして、リングプレート７６がその円心を
中心に回動されると、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の回動方向へ押す。
その結果、それら開閉レバー７５は軸７３を回動させる
こととなり、軸７３の回動に伴い各ノズルベーン７４は
同軸７３を中心にして各々同期した状態で開閉動作す
る。また、隣合うノズルベーン７４間の隙間の大きさ
は、それらノズルベーン７４の同期した開閉動作に基づ
き変化する。

【００４３】上記構成の可変ノズル機構７１は、ノズル
バックプレート７２を図示しないボルトでタービンハウ
ジング６３に固定することで、図２に示すように同ハウ
ジング６３に取り付けられる。こうしてタービンハウジ
ング６３に取り付けられた可変ノズル機構７１は、セン
タハウジング６１とタービンハウジング６３との間に位
置することとなる。この状態において、リングプレート
７６の外縁部（図中下端部）には軸線Ｌと同方向へ延び
るピン８６が設けられ、そのピン８６には可変ノズル機
構７１を駆動するための駆動機構８２が連結される。

【００４４】駆動機構８２は、センタハウジング６１に
上記ピン８６と同方向へ延びた状態で回動可能に支持さ
れた支軸８３を備えている。この支軸８３の一端部（図
中左端部）には、上記ピン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。また、支軸８
３の他端部（図中右端部）には、アクチュエータ８７に
連結された操作片８５が固定されている。

【００４５】そして、アクチュエータ８７の駆動により
操作片８５が操作されて支軸８３が回動すると、支軸８
３の回動に伴い駆動レバー８４が支軸８３を中心に回動
する。その結果、駆動レバー８４によりピン８６を介し
てリングプレート７６が周方向に押され、軸線Ｌを中心
に回動することとなる。このリングプレート７６の回動
により、隣合うノズルベーン７４間の隙間の大きさが調
整され、当該隙間の調整に基づきスクロール通路６６か
ら排気ガス流路６７を介してタービンホイール３７へ吹
き付けられる排気ガスの流速が調節される。

【００４６】更に、タービンホイール３７へ吹き付けら
れる排気ガスの流速を調節することにより、タービンホ
イール３７、ロータシャフト３８及びコンプレッサホイ
ール３６の回転速度が適宜に調節され、ひいては燃焼室
１８（図１）へ強制的に送り込まれる空気の量が調節さ
れる。こうした燃焼室１８への吸入空気量の調整を行う
ことにより、エンジン１１の出力向上と燃焼室１８内の
過剰圧防止との両立が図られるようになる。

【００４７】次に、上記アクチュエータ８７及びその駆
動装置を図５に基づいて詳しく説明する。同図に示され
るように、アクチュエータ８７の内部は、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。この負圧室８７ａには負圧通路８９が接続され
ている。また、大気室８７ｂの内部は、アクチュエータ
８７の外部と連通して大気圧となっている。一方、負圧
室８７ａ内には、ダイヤフラム８８と直交する方向に伸
縮するコイルスプリング８８ａが設けられている。ダイ
ヤフラム８８には、コイルスプリング８８ａの伸縮方向
へ延びてアクチュエータ８７の外部に突出するロッド８
８ｂが設けられている。このロッド８８ｂは、上記ノズ
ルベーン７４を開閉動作させるための駆動機構８２に設
けられた操作片８５（図２）に連結されている。

【００４８】また、アクチュエータ８７の負圧室８７ａ
に接続された負圧通路８９は、エンジン１１のクランク
シャフト１４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。また、負圧通路８９の途中にはノズル
用エレクトリック・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。そして、ク
ランクシャフト１４の回転により駆動される上記バキュ
ームポンプ９１は、ノズル用ＥＶＲＶ９０との間に位置
する負圧通路８９内の負圧が一定値となるように同通路
８９内の空気を吸引する。

【００４９】一方、上記ノズル用ＥＶＲＶ９０は、電磁
ソレノイド（図示せず）を備えている。同電磁ソレノイ
ドの消磁状態においては、ノズル用ＥＶＲＶ９０は負圧
室８７ａとアクチュエータ８７の外部とが連通する状態
に保持される。この状態にあっては、アクチュエータ８
７のロッド８８ｂは、コイルスプリング８８ａの付勢力
により最も突出した状態に保持され、ターボチャージャ
３５のノズルベーン７４は例えば全閉とされるようにな
る。

【００５０】また、ノズル用ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノ
イドの励磁状態においては、ノズル用ＥＶＲＶ９０は負
圧室８７ａとバキュームポンプ９１とを連通する状態に
保持される。この状態にあっては、負圧室８７ａ内の空
気がバキュームポンプ９１へ向けて吸引されることで、
ダイヤフラム８８がコイルスプリング８８ａの付勢力に
抗して変位する。こうしたダイヤフラム８８の変位によ
り、ロッド８８ｂはアクチュエータ８７に対して最も没
入した状態に保持され、ターボチャージャ３５のノズル
ベーン７４は例えば全開とされるようになる。

【００５１】更に、電磁ソレノイドへの印加電圧をデュ
ーティ制御した場合には、負圧室８７ａからバキューム
ポンプ９１へ向けて吸引される空気の量を調節すべくノ
ズル用ＥＶＲＶ９０の開度が調節される。このノズル用
ＥＶＲＶ９０の開度調節により、アクチュエータ８７に
おけるロッド８８ｂの突出位置が適宜に変更され、ター
ボチャージャ３５におけるノズルベーン７４の開度が適
宜に調整される。また、このようにノズルベーン７４の
開度が調節されることで、ターボチャージャ３５により
燃焼室１８（図１）へ強制的に送り込まれる空気の量、
即ち燃焼室１８への空気の過給圧が調節されるようにな
る。

【００５２】次に、本実施形態におけるターボチャージ
ャ３５の制御装置の電気的構成を図４に基づいて説明す
る。この制御装置は、燃料噴射時期制御、燃料噴射量制
御、及びノズベーン７４の開度制御など、エンジン１１
の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下
「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２
は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックア
ップＲＡＭ９６等を備える論理演算回路として構成され
ている。

【００５３】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されるメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バ
ス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路９８及び外部出力回路９９と接続されている。

【００５４】外部入力回路９８には、水温センサ１１
ｂ、クランクポジションセンサ１６、カムポジションセ
ンサ２６、スロットルポジションセンサ２８、圧力セン
サ３０ａ、スタータ５１及びイグニッションスイッチ５
２等が接続されている。一方、外部出力回路９９には、
ＥＧＲ用ＥＶＲＶ４０ａ、電磁スピル弁４３、タイマ装
置４４及びノズル用ＥＶＲＶ９０等が接続されている。

【００５５】このように構成されたＥＣＵ９２は、クラ
ンクポジションセンサ１６及びカムポジションセンサ２
６からの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥやクラン
ク角度を求め、そのエンジン回転数ＮＥやクランク角度
から噴射時期目標値を算出する。また、ＥＣＵ９２は、
上記スロットルポジションセンサ２８からの検出信号に
基づきアクセルペダル３４ａの踏込量を求め、そのアク
セル踏込量及びエンジン回転数ＮＥに対応した噴射量指
令値を算出する。そして、ＥＣＵ９２は、上記求めた噴
射量指令値及び噴射時期目標値に基づき電磁スピル弁４
３及びタイマ装置４４を駆動制御し、上記噴射量指令値
に対応した燃料量を噴射させるとともに、燃料の噴射時
期を上記噴射時期目標値に近づける。このように燃料噴
射量及び燃料噴射時期を制御することで、ディーゼルエ
ンジン１１の運転状態を良好に保つことができるように
なる。

【００５６】また、ＥＣＵ９２は、スロットルポジショ
ンセンサ２８からの検出信号に基づきディーゼルエンジ
ン１１の負荷を求め、その求められた負荷とエンジン回
転数ＮＥとに基づいて図６に示すマップを参照して過給
圧目標値ＰＩＭＴＲＧを算出する。このマップは、予め
実験によって求められてＲＯＭ９３に記憶されている。
ＥＣＵ９２は、圧力センサ３０ａからの検出信号に基づ
き求められる実際の過給圧ＰＩＭを上記過給圧目標値Ｐ
ＩＭＴＲＧに近づけるべく、ターボチャージャ３５にお
けるノズルべーン７４の開度を制御する。

【００５７】即ち、実際の過給圧ＰＩＭが過給圧目標値
ＰＩＭＴＲＧよりも小さい場合、ＥＣＵ９２は、ノズル
用ＥＶＲＶ９０を駆動するためのデューティ比指令値Ｄ
ＮＦＩＮを例えば小さくすることで、ノズルベーン７４
の開度を小さくして実際の過給圧ＰＩＭを上昇させる。
また、実際の過給圧ＰＩＭが過給圧目標値ＰＩＭＴＲＧ
よりも大きい場合、ＥＣＵ９２は、ノズル用ＥＶＲＶ９
０を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮを例
えば大きくすることで、ノズルベーン７４の開度を大き
くして実際の過給圧ＰＩＭを低下させる。

【００５８】こうして実際の過給圧ＰＩＭを過給圧目標
値ＰＩＭＴＲＧに近づけることで、その実際の過給圧Ｐ
ＩＭはディーゼルエンジン１１の低回転高負荷時に大き
くなり、同エンジン１１の高回転低負荷時には小さくな
る。これは低回転高負荷時には過給圧ＰＩＭを高めて出
力向上を図り、高回転低負荷時には過給を低くすべくノ
ズルベーン７４間の隙間を大きくすることで排気ガスの
排出抵抗を低減するためである。そして、このように過
給圧ＰＩＭを制御することによって、ディーゼルエンジ
ン１１の出力向上と燃焼室１８及び排気通路３３内の過
剰圧防止との両立が図られるようになる。

【００５９】また、ＥＣＵ９２は、冷却水温、エンジン
回転数ＮＥ、及び吸入空気圧（負荷）など、ディーゼル
エンジン１１の運転状態に基づきＥＧＲ制御を実行す
る。このＥＧＲ制御は、常時実行されるのではなくエン
ジン１１の運転状態に応じて実行・非実行が決定され
る。このようにＥＧＲ制御を常時実行しないのは、エン
ジン１１の運転状態によってはＥＧＲ制御の実行により
同エンジン１１の運転が不安定になる場合があるためで
ある。

【００６０】ＥＣＵ９２は、上記エンジン１１の運転状
態に基づきＥＧＲ用ＥＶＲＶ４０ａを駆動するためのデ
ューティ比指令値を算出し、同指令値に基づきＥＧＲ用
ＥＶＲＶ４０ａの電磁ソレノイドに対する印加電圧のデ
ューティ制御を行う。このデューティ制御によって、Ｅ
ＧＲバルブ４０の開度調節が行われる。即ち、ＥＧＲバ
ルブ４０は、上記デューティ比指令値の増加により開き
側に制御され、上記デューティ比指令値の減少により閉
じ側に制御される。こうしたＥＧＲバルブ４０の開度調
整によって、ＥＧＲ量が非アイドル状態であるエンジン
１１の運転状態に応じた値に調整され、ディーゼルエン
ジン１１から排出される排気ガスのエミッション悪化が
抑制される。

【００６１】なお、こうしたＥＧＲ制御が実行されてい
るときには、ＥＣＵ９２がターボチャージャ３５におけ
るノズルベーン７４の開度を固定すべくノズル用ＥＶＲ
Ｖ９０の電磁ソレノイドに対する印加電圧をデューティ
制御する。これはノズルベーン７４の開度が変化するこ
とで排気管３１内の圧力が頻繁に変動し、その排気管３
１内の圧力変動によってＥＧＲ量が頻繁に変動してしま
うのを防止するためである。

【００６２】次に、上記ＥＣＵ９２を通じて実行される
制御態様について図７〜図９を参照して説明する。図７
は、本実施形態におけるノズル開度制御のメインルーチ
ンを示すフローチャートである。同メインルーチンは、
ＥＣＵ９２を通じて例えば１００ｍｓ毎の時間割り込み
にて実行される。

【００６３】このメインルーチンにおけるステップＳ１
０１，Ｓ１０２の処理は、ディーゼルエンジン１１が運
転状態にあるか否かを判定するためのものである。同メ
インルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１
の処理で、スタータフラグＸＳＴＡとして「１」がＲＡ
Ｍ９５の所定領域にセットされているか否かを判断す
る。このスタータフラグＸＳＴＡは、スタータ５１が駆
動されたとき同スタータ５１からの信号に基づき、別途
のルーチンによってＥＣＵ９２を通じて「１」にセット
され、エンジン１１が停止したときには「０」にリセッ
トされる。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処
理として、イグニッションスイッチ５２からの信号に基
づき同スイッチ５２がＯＮになっているか否かを判断す
る。

【００６４】上記ステップＳ１０１，Ｓ１０２のいずれ
か一方でＮＯと判断された場合には、ディーゼルエンジ
ン１１が運転状態にない旨の判定がなされ、ＥＣＵ９２
は、このメインルーチンを一旦終了する。また、ステッ
プＳ１０１，Ｓ１０２の両方でＹＥＳと判断された場合
には、ディーゼルエンジン１１が運転状態にある旨の判
定がなされてステップＳ１０３に進む。

【００６５】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理と
して、水温センサ１１ｂ、クランクポジションセンサ１
６、スロットルポジションセンサ２８及び圧力センサ３
０ａ等の各種センサからの検出信号を読み込む。続いて
ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ９２は、ノズルベーン
７４に異常が発生しているか否かを判断する。即ち、Ｅ
ＣＵ９２は、例えば圧力センサ３０ａからの検出信号に
基づき求められる実際の過給圧ＰＩＭと、エンジン１１
の運転状態に基づき算出される目標過給圧ＰＩＭＴＲＧ
との差を計算する。そして、その計算値が所定のしきい
値よりも小さいときにはノズルベーン７４に異常が無い
と判断してステップＳ１０５に進み、同計算値が所定の
しきい値よりも大きいときにはノズルベーン７４に異常
が有ると判断してステップＳ１０７に進む。

【００６６】例えばノズルベーン７４が熱変形などによ
り固着した場合には、実際の過給圧ＰＩＭが変化しなく
なるため、その実際の過給圧ＰＩＭと目標過給圧ＰＩＭ
ＴＲＧとが離れた値になる。従って、上記ステップＳ１
０４の処理を実行することで、ノズルベーン７４の固着
といった異常を的確に判断することができるようにな
る。

【００６７】上記ステップＳ１０４でＹＥＳと判断され
てステップＳ１０７に進むと、ＥＣＵ９２は、ノズルベ
ーン７４に異常が発生したときのフェイルセーフ制御を
実行する。即ち、例えばノズルベーン７４が適正状態よ
りも閉じ側で固着した場合、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲバル
ブ４０を閉じてＥＧＲ量を「０」にするとともに、電磁
スピル弁４３を駆動制御して燃料噴射量を減量補正す
る。このようにＥＧＲ量を「０」にすることで、ノズル
ベーン７４の閉じ過ぎに起因してエンジン１１の排気圧
が過剰に上昇し、ＥＧＲ量が過多になってエミッション
が悪化するのを防止することができるようになる。ま
た、燃料噴射量を減量補正することで、エンジン１１の
出力が低減され、排気通路３３内の過剰圧抑制が図られ
るようになる。こうしてノズルベーン７４異常時のフェ
イルセーフ制御が実行された後、ＥＣＵ９２は、この処
理ルーチンを一旦終了する。

【００６８】一方、上記ステップＳ１０４の処理でＮＯ
と判断された場合、即ちノズルベーン７４に異常の無い
状態である旨の判断がなされた場合にはステップＳ１０
５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処理とし
て、ＥＧＲ制御が実行されて排気通路３３から吸気通路
３２へ排気ガスが再循環されているか否かを判断する。
そして、ＥＧＲ制御実行中である旨判断した場合にはス
テップＳ１０６に進み、ＥＣＵ９２は、ノズル用ＥＶＲ
Ｖ９０を駆動制御してノズルベーン７４の開度を固定す
る。このようにノズルベーン７４の開度を固定するの
は、ＥＧＲ制御中にノズルベーン７４の開度が変更され
てエンジン１１の排気圧が変動し、ＥＧＲ量が変動して
しまうのを防止するためである。このノズル開度固定制
御を実行した後、ＥＣＵ９２は、当該処理ルーチンを一
旦終了する。

【００６９】また、上記ステップＳ１０５の処理で、Ｅ
ＧＲ制御実行中でない旨判断した場合にはステップＳ１
０８に進み、ディーゼルエンジン１１の運転状態に基づ
くノズルベーン７４の開閉制御を実行する。その後、Ｅ
ＣＵ９２は、当該処理ルーチンを一旦終了する。

【００７０】次に、メインルーチンにおけるステップＳ
１０８で実行される処理について、図８及び図９を参照
して詳しく説明する。なお、図８及び図９は、ノズルベ
ーン７４を開閉制御するためのノズル開閉制御ルーチン
を示すフローチャートである。このノズル開閉制御ルー
チンは、上記メインルーチンにおいてステップＳ１０８
に進んだとき、ＥＣＵ９２を通じて実行される。

【００７１】同ノズル開度制御ルーチンにおいてステッ
プＳ２０１〜Ｓ２０５（図８）の処理は、実際の過給圧
ＰＩＭをエンジン１１の運転状態に基づき求められる目
標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づけるためのものである。Ｅ
ＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理として、実際の過
給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも小さいか否
かを判断する。そして、ステップＳ２０１において、
「ＰＩＭ＜ＰＩＭＴＲＧ」でない場合にはステップＳ２
０３に進む。続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３の
処理として、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴ
ＧＲと同じか否かを判断する。

【００７２】そして、ステップＳ２０３において、「Ｐ
ＩＭ＝ＰＩＭＴＲＧ」である場合にはステップＳ２０４
に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理とし
て、前回のノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮi-1
を、今回のノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮとし
て設定し直す。このようにデューティ比指令値ＤＮＦＩ
Ｎの設定が行われると、ＥＣＵ９２は、ノズルベーン７
４の開度調節を行うべく上記デューティ比指令値ＤＮＦ
ＩＮに基づきノズル用ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドへ
の印加電圧をデューティ制御する。今回のデューティ比
指令値ＤＮＦＩＮは、前回のデューティ比指令値ＤＮＦ
ＩＮi-1 と同じであるため、上記デューティ制御の結
果、ノズルベーン７４の開度は変更されず一定状態に保
持される。

【００７３】一方、ステップＳ２０３において、「ＰＩ
Ｍ＝ＩＭＴＲＧ」でない場合にはステップＳ２０５に進
む。このようにステップＳ２０５に進んだ場合には、実
際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧よりも大きくなる（「Ｐ
ＩＭ＞ＰＩＭＴＲＧ」）。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２
０５の処理として、前回のノズル用デューティ比指令値
ＤＮＦＩＮi-1 にデューティ比補正値ＤＮＦＢＩを加算
したものを、今回のノズル用デューティ比指令値ＤＮＦ
ＩＮとして設定し直す。このように新たにデューティ比
指令値ＤＮＦＩＮが設定されると、ＥＣＵ９２は、ノズ
ルベーン７４の開度調節を行うべく上記デューティ比指
令値ＤＮＦＩＮに基づきノズル用ＥＶＲＶ９０の電磁ソ
レノイドへの印加電圧をデューティ制御する。今回のデ
ューティ比指令値ＤＮＦＩＮは、前回のデューティ比指
令値ＤＮＦＩＮi-1 よりも大きくなるため、上記デュー
ティ制御の結果、ノズルベーン７４は開き側に制御され
る。

【００７４】こうしたノズルベーン７４の開度制御量
は、上記デューティ比補正値ＤＮＦＢＩに基づき変化す
る。即ち、デューティ比補正値ＤＮＦＢＩが大きい場合
には上記ノズルベーン７４の開度制御量は大きくなり、
デューティ比補正値ＤＮＦＢＩが小さい場合には上記ノ
ズルベーン７４の開度制御量は小さくなる。なお、本実
施形態のデューティ比補正値ＤＮＦＢＩは、実際の過給
圧ＰＩＭを速やかに目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づける
ことができ、且つ上記ノズルベーン７４の開度制御量が
過度に大きくなることのない値に設定されている。

【００７５】上記ステップＳ２０４，Ｓ２０５のいずれ
か一方の処理を経た後、ＥＣＵ９２は、このノズル開閉
制御ルーチンを一旦終了させる。一方、上記ステップＳ
２０１において、「ＰＩＭ＜ＰＩＭＴＲＧ」である場合
にはステップＳ２０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップ
Ｓ２０２の処理として、前回のノズル用デューティ比指
令値ＤＮＦＩＮi-1 からデューティ比補正値ＤＮＦＢＩ
を減算した値を、今回のノズル用デューティ比指令値Ｄ
ＮＦＩＮとして設定し直す。このように新たにデューテ
ィ比指令値ＤＮＦＩＮが設定されると、ＥＣＵ９２は、
ノズルベーン７４の開度調節を行うべく上記デューティ
比指令値ＤＮＦＩＮに基づきノズル用ＥＶＲＶ９０の電
磁ソレノイドへの印加電圧をデューティ制御する。今回
のデューティ比指令値ＤＮＦＩＮは、前回のデューティ
比指令値ＤＮＦＩＮi-1 よりも小さくなるため、上記デ
ューティ制御の結果、ノズルベーン７４は閉じ側に制御
される。

【００７６】このようにノズルベーン７４が閉じ側に制
御される際には、上記ステップＳ２０２の処理に続いて
ステップＳ２０６（図９）の処理が実行される。このス
テップＳ２０３及びステップＳ２０４の処理は、ノズル
ベーン７４が閉じ側に制御される際のノズル用デューテ
ィ比指令値ＤＮＦＩＮを下限ガードし、同ノズルベーン
７４の閉じ過ぎを防止するためのものである。

【００７７】ここで、エンジン回転数ＮＥを一定とした
条件のもとで、上記デューティ比指令値ＤＮＦＩＮを変
化させた場合における過給圧ＰＩＭの標準的な推移態様
を図１０のグラフに実線で示す。このグラフから明らか
なように、デューティ比指令値ＤＮＦＩＮが小さい領域
（グラフ中左側の領域Ｄ）においては、過給圧ＰＩＭが
同指令値ＤＮＦＩＮの増加（ノズルベーン開）に伴い徐
々に大きくなる。また、デューティ比指令値ＤＮＦＩＮ
が大きい領域（グラフ中右側の領域Ｃ）においては、デ
ューティ比指令値ＤＮＦＩＮの増加（ノズルベーン開）
に伴い徐々に小さくなる。

【００７８】こうした過給圧ＰＩＭとデューティ比指令
値ＤＮＦＩＮとの関係を考慮して、通常はグラフ中右側
の領域Ｃ内のみでデューティ比指令値ＤＮＦＩＮの変更
を行うようにしている。ところで、実線で示される過給
圧ＰＩＭの推移態様は、エンジン回転数ＮＥの上昇に伴
ってグラフ中右方向へ移行し、エンジン回転数ＮＥの下
降に伴ってグラフ中左方向へ移行することとなる。従っ
て、エンジン回転数ＮＥが低回転で且つデューティ比指
令値ＤＮＦＩＮが比較的小さく設定されているときにエ
ンジン回転数ＮＥが急上昇した場合などでは、デューテ
ィ比指令値ＤＮＦＩＮがグラフ中左側の領域Ｄ内に位置
してしまうことがある。

【００７９】この場合、実際の過給圧ＰＩＭを目標過給
値ＰＩＭＴＲＧへ高めようとして、上記ステップＳ２０
２の処理によってデューティ比指令値ＤＮＦＩＮを小さ
くしても過給圧ＰＩＭが低下してしまう。そのため、デ
ューティ指令値ＤＮＦＩＮが最小値にまで小さくなって
行き、ノズルベーン７４が閉じ過ぎになってエンジン１
１における排気ガスの排出効率低下に繋がることとな
る。

【００８０】そこで本実施形態は、このようなノズルベ
ーン７４の閉じ過ぎを防止するために、上記デューティ
比指令値ＤＮＦＩＮをガード値ＤＮＦＩＮＭＮで下限ガ
ードするようにしている。このガード値ＤＮＦＩＮは、
エンジン回転数ＮＥに基づき図１２のマップから算出さ
れる。同図から明らかなように、ガード値ＤＮＦＩＮＭ
Ｎは、エンジン回転数ＮＥが高いほど大きい値として設
定される。これはエンジン回転数ＮＥが高くなるほど、
図１０に実線で示す過給圧ＰＩＭの推移態様が右方向へ
移行するためである。上記のようにガード値ＤＮＦＩＮ
ＭＮが可変設定されることで、図１０に実線で示される
過給圧ＰＩＭの推移態様がエンジン回転数ＮＥの変化に
伴って図中左右方向へ移行したとしても、ガード値ＤＮ
ＦＩＮＭＮが常に領域Ｄ内におけるデューティ比指令値
ＤＮＦＩＮの最大値よりも大きい値に設定される。

【００８１】さて、説明を図８及び図９のノズル開閉制
御ルーチンに戻す。同制御ルーチンにおいてＥＣＵ９２
は、ステップＳ２０６（図９）の処理として、上記ステ
ップＳ２０２の処理で減小側に補正されたノズル用デュ
ーティ比指令値ＤＮＦＩＮが、上記可変設定されるガー
ド値ＤＮＦＩＮＭＮ以下であるか否かを判断する。そし
て、「ＤＮＦＩＮ≦ＤＮＦＩＮＭＮ」でない場合にはノ
ズルベーン７４が閉じ過ぎでない旨の判断がなされ、Ｅ
ＣＵ９２は、このノズル開閉制御ルーチンを一旦終了す
る。また、「ＤＮＦＩＮ≦ＤＮＦＩＮＭＮ」である場合
にはノズルベーン７４が閉じ過ぎである旨の判断がなさ
れてステップＳ２０７に進む。こうしたステップＳ２０
６の判断処理によって、ノズルベーン７４が閉じ過ぎに
なったときには、その閉じ過ぎ発生の旨の判断が迅速に
行われるようになる。

【００８２】ＥＣＵ９２は、続くステップＳ２０７の処
理として、上記ガード値ＤＮＦＩＮＭＮを新たなノズル
用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮとして設定する。上記
ステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理を実行することで、
ノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮが大きくなって
図１０の領域Ｄ内から外れる。その結果、ノズルベーン
７４が開き側に強制制御され、同ノズルベーン７４の閉
じ過ぎが防止されるようになる。以上のガード処理が実
行された後、続くステップＳ２０８に進む。ステップＳ
２０８〜Ｓ２１２の処理は、ターボチャージャ３５の寸
法公差等に起因して、図１０に実線で示される過給圧Ｐ
ＩＭの推移態様がばらついたとき、そのばらつきに応じ
て上記ガード値ＤＮＦＩＮＭＮを補正するためのもので
ある。

【００８３】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０８の処理と
して、実際の過給圧ＰＩＭが過給圧判定値ＰＩＭＭＮよ
りも小さいか否かを判断する。この過給圧判定値ＰＩＭ
ＭＮは固定値であって、上記ステップＳ２０７の処理で
「ＤＮＦＩＮ＝ＤＮＦＩＮＭＮ」としたときの理論上の
過給圧ＰＩＭと同じ値になっている。なお、当該理論上
の過給圧ＰＩＭとは、ノズル用デューティ比指令値ＤＮ
ＦＩＮの変化に対する実際の過給圧ＰＩＭの推移態様が
図１０に実線で示される標準的な状態において、「ＤＮ
ＦＩＮ＝ＤＮＦＩＮＭＮ」としたときの実際の過給圧Ｐ
ＩＭのことである。

【００８４】そして、ステップＳ２０８において「ＰＩ
Ｍ＜ＰＩＭＭＮ」である場合にはステップＳ２０９に進
み、「ＰＩＭ＜ＰＩＭＭＮ」でない場合にはステップＳ
２１０に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１０の処理
として、実際の過給圧ＰＩＭが過給圧判定値ＰＩＭＭＮ
と同じであるか否かを判断する。そして、「ＰＩＭ＝Ｐ
ＩＭＭＮ」でない場合（「ＰＩＭ＞ＰＩＭＭＮ」である
場合）にはステップＳ２１１に進み、「ＰＩＭ＝ＰＩＭ
ＭＮ」である場合にはステップＳ２１２に進む。

【００８５】ところで、ノズル用デューティ比指令値Ｄ
ＮＦＩＮの変化に対する実際の過給圧ＰＩＭの推移態様
がターボチャージャ３５の寸法公差等によってばらつい
ていない場合、その過給圧ＰＩＭの推移態様は図１０に
実線で示すように標準的な状態になる。この場合、上記
ステップＳ２０７の処理で「ＤＮＦＩＮ＝ＤＮＦＩＭ
Ｎ」とされたとき、実際の過給圧ＰＩＭは過給圧判定値
ＰＩＭＭＮと同じになり、ステップＳ２０８，Ｓ２１０
を経てステップＳ２１２に進むこととなる。

【００８６】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１２の処理と
して、前回のガード値ＤＮＦＩＮi-1 にガード値補正量
ＤＮＹを加算したものを、今回のガード値ＤＮＦＩＮＭ
Ｎとして設定し、その後に当該ノズル開閉制御ルーチン
を一旦終了してメインルーチン（図７）に戻る。なお、
上記ガード値補正量ＤＮＹは、学習値としてバックアッ
プＲＡＭ９６に記憶されており、初期状態においては
「０」に設定されている。従って、上記過給圧ＰＩＭの
推移態様にばらつきが生じていないときには、ステップ
Ｓ２１２の処理で「ＤＮＦＩＮＭＮ＝ＤＮＦＩＮＭＮi-
1 」とされ、ガード値ＤＮＦＩＮＭＮの補正が行われる
ことはない。

【００８７】また、ターボチャージャ３５の寸法公差等
によって上記ＰＩＭの推移態様が図１０に二点鎖線で示
す状態へとばらついている場合、ステップＳ２０７の処
理で「ＤＮＦＩＮ＝ＤＮＦＩＭＮ」とされたとき、実際
の過給圧ＰＩＭが過給圧判定値ＰＩＭＭＮよりも小さく
なる。この場合、ステップＳ２０８でＹＥＳと判断され
て、ステップＳ２０９に進むこととなる。ＥＣＵ９２
は、ステップＳ２０９の処理として、前回のガード値補
正量ＤＮＹi-1 に修正値ＤＮＹＩを加算したものを、今
回のガード値補正量ＤＮＹとして新たに設定するととも
に学習値としてバックアップＲＡＭ９６に記憶した後、
ステップＳ２１２に進む。その修正値ＤＮＹは、ガード
値補正量ＤＮＹを調整するためのものであって、本実施
形態ではガード値補正ＤＮＹの調整を過剰に行うことな
く且つ的確に行うことのできる値に設定されている。

【００８８】こうしてステップＳ２０９を経てステップ
Ｓ２１２に進んだ場合、同ステップＳ２１２の処理によ
って設定される今回のガード値ＤＮＦＩＮＭＮが前回の
値よりも大きくなる。その結果、ガード値ＤＮＦＩＮＭ
Ｎは、図１０のグラフ中右方向へ移行して、過給圧判定
値ＰＩＭＭＮに対応するよう増大側へ補正されることと
なる。

【００８９】また、ターボチャージャ３５の寸法公差等
によって上記ＰＩＭの推移態様が図１１に二点鎖線で示
す状態へとばらついている場合、ステップＳ２０７の処
理で「ＤＮＦＩＮ＝ＤＮＦＩＭＮ」とされたとき、実際
の過給圧ＰＩＭが過給圧判定値ＰＩＭＭＮよりも大きく
なる。この場合、ステップＳ２０８，Ｓ２１０で共にＮ
Ｏと判断されて、ステップＳ２１１に進むこととなる。
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１１の処理として、前回の
ガード値補正量ＤＮＹi-1 から修正値ＤＮＹＩを減算し
たものを、今回のガード値補正量ＤＮＹとして新たに設
定するとともに学習値としてバックアップＲＡＭ９６に
記憶した後、ステップＳ２１２に進む。

【００９０】ステップＳ２１１を経てステップＳ２１２
に進んだ場合、同ステップＳ２１２の処理によって設定
される今回のガード値ＤＮＦＩＮＭＮが前回の値よりも
小さくなる。その結果、ガード値ＤＮＦＩＮＭＮは、図
１１のグラフ中左方向へ移行して、過給圧判定値ＰＩＭ
ＭＮに対応するよう減小側へ補正されることとなる。

【００９１】上記のようにガード値ＤＮＦＩＮＭＮを補
正することで、図１０及び図１１に実線で示される過給
圧ＰＩＭの推移態様にターボチャージャ３５の寸法公差
等に起因するばらつきが生じたとしても、そのガード値
ＤＮＦＩＮＭＮによるノズル用デューティ比指令値ＤＮ
ＦＩＮの下限ガードが適正なものとされる。

【００９２】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。・一般
に、ノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮの変化に対
する実際の過給圧ＰＩＭの推移態様（図１０の実線）
は、エンジン回転数ＮＥの変化に応じて図１０中左右方
向に移行することとなる。本実施形態では、ノズル用デ
ューティ比指令値ＤＮＦＩＮのガード値ＤＮＦＩＮＭＮ
が常に領域Ｄ内におけるデューティ比指令値ＤＮＦＩＮ
の最大値よりも大きい値になるよう、そのガード値ＤＮ
ＦＩＮＭＮをエンジン回転数ＮＥに応じて可変設定し
た。そのため、ガード値ＤＮＦＩＮとノズル用デューテ
ィ比指令値ＤＮＦＩＮとの比較に基づき、ノズルベーン
７４が閉じ過ぎになっていることの有無を判断すること
ができるようになる。そして、ノズル用デューティ比指
令値ＤＮＩＦＮの変化とノズルベーン７４の開度変化と
の間には時間差がほとんどないため、ノズルベーン７４
の閉じ過ぎが発生した場合、その発生の旨の判断を迅速
に行うことができる。

【００９３】・ノズルベーン７４の閉じ過ぎ発生の旨の
判断が迅速に行われるため、その閉じ過ぎ発生の旨の判
断がなされた際に行われるノズルベーン７４の開き側へ
の強制制御（ノズルベーン７４閉じ過ぎの回避制御）を
迅速に行うことができる。

【００９４】・ノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮ
の変化に対する実際の過給圧ＰＩＭ（図１０の実線）
は、ターボチャージャ３５の寸法公差等に起因して図１
０中左右方向へばらつくことがある。この場合、標準的
な過給圧ＰＩＭの推移態様（図１０の実線）に合わせて
予め設定されているガード値ＤＮＦＩＮＭＮが不適正な
ものとなる。その結果、ガード値ＤＮＦＩＮＭＮとノズ
ル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮとの比較に基づき行
われるノズルベーン７４の閉じ過ぎ発生の旨の判断に誤
りが生じることとなる。しかし、本実施形態では、ノズ
ルベーン７４の閉じ過ぎ発生の旨の判断がなされ、上記
ガード値ＤＮＦＩＮＭＮによってノズル用デューテイ比
指令値ＤＮＦＩＮが下限ガードされた際、そのときの理
論上の過給圧ＰＩＭと同じ値となる過給圧判定値ＰＩＭ
ＭＮと実際の過給圧ＰＩＭとの比較に基づきガード値Ｄ
ＮＦＩＮＭＮを適正値へと補正した。そのため、ガード
値ＤＮＦＩＮＭＮが上記ばらつきに応じて適正に補正さ
れ、ノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮの下限ガー
ドをターボチャージャ３５の寸法公差等に影響されるこ
となく適正に実行することができるようになる。

【００９５】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・ノズル開閉制御ルーチンにおけるステップＳ２０８〜
Ｓ２１２（図９）の処理を省略してもよい。この場合、
ガード値ＤＮＦＩＮＭＮの補正は行われなくなるが、ス
テップＳ２０８〜Ｓ２１２の処理を行わない分だけＥＣ
Ｕ９２の制御負荷が低減する。

【００９６】・上記ステップステップＳ２０８〜Ｓ２１
２の処理を省略するのに加えステップＳ２０７の処理を
省略し、ノズルベーン７４の閉じ過ぎ発生の旨の判定が
なされたとき、ステップＳ２０７の処理の代わりに警告
等などによって異常発生を知らせるようにしてもよい。

【００９７】・本実施形態形態では、ステップＳ２０７
の処理として、デューティ比指令値ＤＮＦＩＮをガード
値ＤＮＦＩＮＭＮと同じ値に設定したが、これに代えて
デューティ比指令値ＤＮＦＩＮをガード値ＤＮＦＩＮＭ
Ｎよりも大きい値としてもよい。

【００９８】・本実施形態では、可変容量機構として多
数のノズルベーン７４を備えたいわゆる可変ノズル型タ
ーボチャージャを例示したが、本発明はこれに限定され
ない。即ち、可変容量機構としては、タービンホイール
より上流にて排気ガスの通路を複数に分割し、該通路に
開閉弁を設けて排気ガス流通面積を可変とするものや、
ターボチャージャにおける排気ガスの入り口にフラップ
を設けて排気ガス流通面積を可変とするものであっても
よい。

【００９９】・本実施形態では、ＥＧＲ機構が設けられ
たエンジン１１に本発明を適用したが、ＥＧＲ機構が設
けられていないエンジンに本発明を適用してもよい。 ・本実施形態では、ディーゼルエンジン１１に本発明適
用したが、これに代えてガソリンエンジンに本発明を適
用してもよい。

【０１００】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、可変容量
機構の作動をガードするためのガード値の設定が内燃機
関の運転状態に応じて迅速に行われる。そのため、その
ガード値と可変容量機構における実際の作動量との比較
に基づき、前記可変容量機構の過度の機関排気圧増大方
向への作動を迅速に判定することができる。従って、そ
の判定に応じて機関排気圧増大の回避制御などが行われ
る場合であれ、その回避制御等の応答性を向上させるこ
とができる。

【０１０１】請求項２記載の発明によれば、可変容量機
構の過度の機関排気圧増大方向への作動が迅速に判定さ
れるため、その判定に基づき行われる可変容量機構の制
御量をガード値に強制設定することの遅れも防止するこ
とができる。従って、機関排気圧増大方向への過剰な可
変容量機構の作動が迅速に回避されるようになる。

【０１０２】請求項３記載の発明によれば、制御手段に
よって可変容量機構の作動量がガード値と同じ値にされ
た状態での前記燃焼室への空気の過給値の理論値と実際
値との比較に基づきガード値が適正な値へと補正され
る。一般に、可変容量機構の作動量に対する燃焼室への
空気の過給値がターボチャージャの寸法公差等により基
準値に対してばらつくと、内燃機関の運転状態に基づき
設定される可変容量機構のためのガード値が不適正なも
のとなる。この場合、当該ガード値と可変容量機構にお
ける実際の作動量との比較に基づく過度の機関排気圧増
大方向への可変容量機構の作動の判定に誤りが生じ、可
変容量機構の作動に対するガードも誤って行われること
となる。しかし、上記ばらつきに応じたガード値の補正
を実行することで、可変容量機構の作動に対するガード
をターボチャージャの寸法公差等の影響を受けることな
く的確に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の制御装置が適用されたディーゼル
エンジン全体を示す概略一部断面図。

【図２】同エンジンに設けられたターボチャージャを示
す断面図。

【図３】同ターボチャージャにおけるノズルベーンを開
閉動作させるための可変ノズル機構を示す断面図及び正
面図。

【図４】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。

【図５】上記可変ノズル機構を駆動する装置を示す概略
図。

【図６】過給圧目標値を算出する際に参照されるマッ
プ。

【図７】本実施形態の制御手順全体を示すフローチャー
ト。

【図８】ノズルベーンの開閉制御手順を示すフローチャ
ート。

【図９】ノズルベーンの開閉制御手順を示すフローチャ
ート。

【図１０】ノズル用デューティ比指令値の変化に対する
実際の過給圧の推移態様を示すグラフ。

【図１１】ノズル用デューティ比指令値の変化に対する
実際の過給圧の推移態様を示すグラフ。

【図１２】ノズル用デューティ比指令値を下限ガードす
るためのガード値を算出する際に参照されるマップ。

【図１３】ノズルベーンの開度と過給圧との関係を示す
グラフ。

【符号の説明】 １１…ディーゼルエンジン、１６…クランクポジション
センサ、１８…燃焼室、２６…カムポジションセンサ、
２８…スロットルポジションセンサ、３０ａ…圧力セン
サ、３５…ターボチャージャ、７１…可変容量機構（可
変ノズル機構）、８７…アクチュエータ、９０…ノズル
用エレクトリック・バキュームレギュレーティング・バ
ルブ（ＥＶＲＶ）、９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ９
２）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関からの排気ガス流に基づき作動す
   ることにより同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を
   行うとともに、可変容量機構の操作を通じてその作動量
   が制御される可変容量型ターボチャージャの制御装置で
   あって、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記燃焼室に吸入される空気の過給値が前記検出される
   機関運転状態に基づき求められる目標過給値に近づくよ
   う前記可変容量機構を制御する制御手段と、 同検出される機関運転状態に基づき前記可変容量機構の
   機関排気圧増大方向への作動をガードするためのガード
   値を設定するガード値設定手段と、 この設定されるガード値と前記可変容量機構の制御量と
   の比較に基づき同可変容量機構の過度の機関排気圧増大
   方向への作動を判定する過剰制御状態判定手段と、 を備え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。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記過剰制御状態判定手
   段による前記可変容量機構の過度の機関排気圧増大方向
   への作動が判定されるとき、同可変容量機構の制御量を
   前記ガード値に強制設定するものである請求項１記載の
   可変容量型ターボチャージャの制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の可変容量型ターボチャージ
   ャの制御装置において、 前記可変容量機構の前記ガード値での制御状態において
   前記燃焼室に吸入される空気の過給値の理論値と実際値
   とを比較し、該比較効果に基づき前記ガード値設定手段
   にて設定されるガード値を補正するガード値補正手段を
   更に備えることを特徴とする可変容量型ターボチャージ
   ャ。