JP2002256875A - 排気ターボ過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速運転状態から加速運転状態に移行した際
のターボラグが低減される排気ターボ過給装置を提供す
るものである。 【解決手段】排気ターボ過給機のタービン上流側の排気
通路面積を可変とする排気通路面積可変手段と、エンジ
ン負荷に基づいて目標排気通路面積を決定し、低負荷領
域の目標排気通路面積が低中速高負荷領域の目標排気通
路面積よりも広くなるように制御するコントローラとを
具備する排気ターボ過給装置において、コントローラは
エンジン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷
の変化量に基づいてエンジンが減速運転状態か否かを判
定し、減速運転状態と判定した場合に該目標排気通路面
積を保持する保持手段を備え、保持手段は減速運転状態
と判定した後の所定時間、目標排気通路面積を縮小する
ように保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の排気ターボ過給装置、 特にタービン上流側の排気通路
面積を可変にしてタービンの回転速度をエンジンの運転
状態に応じて制御する排気ターボ過給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの出力や燃費を向上させるた
め、エンジンのシリンダ内に空気を強制的に送り込む過
給機が知られている。過給機には、排気エネルギーによ
って駆動されるもの（以下、排気ターボ過給機）や、エ
ンジンのクランク軸出力によって駆動されるものがあ
り、これらは、エンジンに要求される性能・重量・コス
ト等によって選択される。排気ターボ過給機は、排気通
路に配設されたタービンが排気エネルギーによって駆動
され、吸気通路に配設されタービンによって駆動される
コンプレッサが吸入空気を圧縮してこれをシリンダ内に
供給するものである。タービンを駆動する排気エネルギ
ーは、エンジンの運転状態に応じて変化するため、排気
ターボ過給機は、幅広い運転領域で安定した過給効果が
得られない欠点を有する。そこで、タービンの回転速度
を制御するために、 タービン上流側の排気通路面積を可
変にする、いわゆる可変容量型の排気ターボ過給装置が
提案されている。可変容量型の排気ターボ過給装置は、
タービン上流側の排気通路を２つに分割して、分割した
一方の排気通路に配設したバルブの開閉によって排気通
路面積を２段階に可変制御する、いわゆる可変スクロー
ル型と、タービンのハウジング内に配設した可変翼の開
閉によって排気通路面積を連続的に可変制御する、いわ
ゆる可変翼型とに分かれており、タービン上流側の排気
通路面積を変えて、 タービンに衝突する排気ガス流の速
度を変えることによってタービンの回転速度が制御され
る。このように、タービンの回転速度の制御が可能にな
ると、エンジン低回転域でもタービン回転速度をある程
度高く維持できるので、エンジン低回転域でタービンの
立ち上がりに時間遅れが生じる、いわゆるターボラグの
問題も解消できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、タービ
ンの回転速度を制御できる排気ターボ過給装置が装着さ
れた車両用エンジンであっても、アクセルペダルを踏込
んだ状態から一旦戻して減速運転状態に移行して、すぐ
にアクセルペダルを踏込んで再び加速運転状態に移行す
る場合に、ターボラグが生じてしまうことがあり、特に
ディーゼルエンジンにおいてその問題は顕著である。こ
の原因について、従来例の図４、図５を用いて詳しく説
明する。

【０００４】図４は本従来例における可変翼として可変
ノズルベーンを備えた可変容量型の排気ターボ過給装置
が装着された車両用ディーゼルエンジンの可変翼による
排気通路面積マップの例である。このマップではエンジ
ンの負荷とエンジン回転速度をパラメータにとり、低速
高負荷領域では排気通路面積が最小になるように目標排
気通路面積が選択され、中速高負荷領域では目標排気通
路面積が中程度になるように選択され、また高速高負荷
領域及び低負荷領域では目標排気通路面積が最大になる
ように選択される。このようなマップに基づき制御する
ことで、以下に記載するような作用をもたらす。

【０００５】高負荷領域においては燃料噴射量が多く、
エンジン回転速度が上がるほどエンジン回転速度に比例
してタービンを流れる流量が増大するので、低回転速度
領域では排気通路面積を狭くして燃料に対する吸入空気
量を増大させ、また中速回転速度、高速回転速度領域で
は回転速度に比例して排気通路面積を広くし、ポンピン
グ損失を低減する。また、低負荷領域では燃料噴射量が
少なく燃料に対する吸気量がもともと多いため燃焼は良
好に行われるので、排気通路面積を広くしてポンピング
損失を低減する。ちなみに上述した可変容量過給装置の
制御はディーゼルエンジン特有の制御であり、吸入空気
量に対して燃料噴射量が制御されるガソリンエンジンで
は全く異なる制御となる。

【０００６】図５は、減速運転から加速運転に移行した
ときの燃料噴射量、可変ノズルベーン、さらにブースト
圧の変化を示している。図５には、アクセルペダルが一
定の開度で踏込まれた状態から、アクセルペダルが戻さ
れて時間ｔ１において燃料噴射量が減量され、ディーゼ
ルエンジンが減速運転状態に移行し、再びアクセルペダ
ルが踏込まれて時間ｔｎで燃料噴射量が増量され、ディ
ーゼルエンジンが加速運転状態に移行する状態が示され
ている。時間ｔ１前、及び時間ｔｎ以降の燃料噴射量が
多くなるエンジン高負荷状態では、特にエンジンが低回
転速度が低い場合は吸入空気量を増やす必要があること
から、タービン上流側の排気通路面積を狭くしてタービ
ンの回転速度を高くするために、可変ノズルベーンの目
標開度は小さな開度Ａに設定される。時間ｔ１から時間
ｔｎまでの間の燃料噴射量が少なくなるエンジン低負荷
状態では、吸入空気量を増やす必要はないことから、タ
ービン上流側の排気通路面積を広くしてタービンの回転
速度を低くするために、可変ノズルベーンの目標開度は
大きな開度Ｂに設定される。従って、時間ｔ１以降、実
際の可変ノズルベーンの開度は、図５の一点鎖線で示す
ように変化し、タービンの回転速度も変化する。しか
し、時間ｔ１から時間ｔｎまでの間で可変ノズルベーン
の開度が大きくなり、タービン上流側の排気通路面積が
広くなることによって、加速運転状態に移行する時間ｔ
ｎまでにタービン回転速度が低下してブースト圧が低下
すると、 加速運転状態に移行してそこから再びタービン
の回転速度を高くさせるには時間を要してしまい、 ブー
スト圧の上昇が遅れて（図５のブースト圧の一点鎖線）
ターボラグが生じてしまう。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
その主たる技術的課題は、減速運転状態から加速運転状
態に移行する際のターボラグの発生を低減することがで
きるディーゼルエンジンの排気ターボ過給装置を提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記主
たる技術的課題を解決するために、ディーゼルエンジン
の排気通路に配設され排気エネルギーによって回転駆動
されるタービン、及び該エンジンの吸気通路に配設され
該タービンによって回転駆動されるコンプレッサを備え
た排気ターボ過給機と、該タービン上流側の排気通路面
積を可変とする排気通路面積可変手段と、該エンジンの
負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン回転
速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、少なくと
もエンジン回転速度が低中速領域において低負荷領域の
目標排気通路面積が高負荷領域の目標排気通路面積より
も広くなるように設定された排気通路面積マップと、少
なくとも該負荷検出手段により検出された負荷をパラメ
ータとして該排気通路面積マップにより目標排気通路面
積を決定し、該目標排気通路面積に基づき該排気通路面
積可変手段を制御するコントローラとを具備する排気タ
ーボ過給装置において、 該コントローラは、該エンジ
ン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷の変化
量に基づいて該エンジンが減速運転状態か否かを判定
し、減速運転状態と判定した場合は、減速運転状態と判
定した後の所定時間、該目標排気通路面積を減速運転状
態前の目標排気通路面積、又は減速運転状態前の目標排
気通路面積と減速運転状態判定時の目標排気通路面積と
の間に保持する、保持手段を備えたことを特徴とする排
気ターボ過給装置が提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の排気ターボ過給装
置を車両に搭載するディーゼルエンジンに適用した一実
施形態を示す構成図、図２は図１の排気ターボ過給装置
を構成する可変ノズルベーン及び可変ノズルベーンを開
閉するアクチュエータの概略正面図である。本発明によ
る排気ターボ過給装置３０を適用するディーゼルエンジ
ン１は、シリンダブロック２、及びシリンダヘッド３を
備えている。シリンダブロック２は、図示の実施形態に
おいては左右一対のバンク２ａ、２ｂが互いに対向して
Ｖバンクが形成されたＶ型のシリンダブロックである。
左右バンク２ａ、２ｂの上面にはシリンダヘッド３ａ、
３ｂがそれぞれ載置されている。シリンダブロック２に
形成されたシリンダ内にはピストン４が配設されてお
り、 ピストン４の頂面には燃焼室５が形成されている。
シリンダヘッド３ａ、３ｂには、各シリンダに対応して
インジェクタ７、及びグロープラグ８が配設されてい
る。インジェクタ７は、図示しない燃料供給ポンプから
供給される高圧燃料を燃焼室５に噴射する。グロープラ
グ８は、シリンダ内の空気を暖めて、エンジン始動時に
おける圧縮着火の補助を行う。シリンダヘッド３ａ、３
ｂの互いに対向する内側に形成された吸気ポート９には
吸気通路１１が接続されており、シリンダヘッド３ａ、
３ｂのそれぞれ外側に形成された排気ポート１０には排
気通路１２が接続されている。

【００１０】ディーゼルエンジン１に適用される排気タ
ーボ過給装置３０は、 排気通路１２に配設されるタービ
ン２１、吸気通路１１に配設されるコンプレッサ２２、
及びタービン２１とコンプレッサ２２を連結するシャフ
ト２３によって構成された排気ターボ過給機２０を備え
ている。タービン２１はディーゼルエンジン１から排出
される排気ガス流によって回転駆動され、タービン２１
によって回転駆動されるコンプレッサ２２は吸入空気を
圧縮して過給を行う。なお、コンプレッサ２２下流側の
吸気通路１１にはインタークーラー１３が設けられてお
り、インタークーラー１３はコンプレッサ２２によって
圧縮された吸入空気を冷却してシリンダ内に吸入する空
気の充填効率を高める。

【００１１】図示の実施形態の排気ターボ過給装置３０
は、タービン２１上流側の排気通路面積を可変にしてタ
ービン２１の回転速度を制御する可変ノズルベーンを備
えている。可変ノズルベーンの構造とその作動機構につ
いて図２を参照しながら説明する。図２に示すように、
タービン２１の周囲には周方向に所定間隔を隔てて複数
の可変ノズルベーン３２が配置されている。各可変ノズ
ルベーン３２は、ノズルベーンシャフト３３、レバー３
４、スライダ３５、及びピン３６（いずれも図２では２
箇所のみ図示）を介して、可変ノズルベーン３２を囲う
リング３８と連結されている。このリング３８が周方向
に回転すると、可変ノズルベーン３２は、ノズルベーン
シャフト３３を軸にして回動して、その傾き角度が変化
する。従って、リング３８の回転によって可変ノズルベ
ーン３２の開度が調節され、可変ノズルベーン３２の開
閉に伴ってタービン２１上流側の排気通路面積が連続的
に変化する。図２においては、リング３８が時計回り方
向（矢印方向）に回転すると、可変ノズルベーン３２の
開度は二点鎖線に示すように小さくなるので、タービン
２１上流側の排気通路面積は狭くなる。このように、可
変ノズルベーン３２の開閉によってタービン２１上流側
の排気通路面積が連続的に変わると、タービン２１に衝
突する排気ガス流の速度が変わるので、タービン２１の
回転速度の制御が可能になる。このように、図示の実施
形態では、可変ノズルベーン３２はタービン２１上流側
の排気通路面積を可変にする排気通路面積可変手段とし
て機能する。

【００１２】可変ノズルベーン３２の開度を調節するリ
ング３８は、コネクトプレート３９を介してダイヤフラ
ム式のアクチュエータ４０によって回転される。アクチ
ュエータ４０を構成する負圧室４１には、図１に示すよ
うに、負圧導入通路４７を介して真空ポンプ４５から負
圧が導入される。真空ポンプ４５から負圧室４１に導入
する負圧の割合は、負圧導入通路４７に設けられた電磁
制御弁４６によって調節され、電磁制御弁４６に通電さ
れるデューティ比によって電磁制御弁４６の開度が制御
される。アクチュエータ４０は、図２に示すように、通
常は、負圧室４１に設けられたスプリング４２によって
コネクトプレート３９と連結するロッド４３が右方向に
付勢されてリング３８を時計回り方向に回転させてお
り、電磁制御弁４６の作動によって負圧室４１の内圧が
低下すると、スプリング４２の付勢力に打ち勝ってロッ
ドが左方向に移動してリング３８を反時計回り方向に回
転させる。従って、電磁制御弁４６に通電するデューテ
ィ比によって負圧室４１の内圧が調節され、アクチュエ
ータ４０の駆動とリング３８の回転を介して、可変ノズ
ルベーン３２の開度が調節される。なお、可変ノズルベ
ーン３２は、デューティ比が大きいほどその開度が小さ
くなるように、逆に、デューティ比が小さいほどその開
度が大きくなるように調節される。

【００１３】図示の実施形態における排気ターボ過給装
置３０は、ディーゼルエンジン１の出力軸であるクラン
ク軸６の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１
５と、吸気通路１１に流通される吸入空気の圧力を検出
するブースト圧センサ１６と、ディーゼルエンジン１の
負荷を調整するアクセルペダルの踏込み量を検出するア
クセルセンサ１７を具備しており、これら各センサはそ
の検出信号を後述するコントローラ２５に送出する。な
お、図示の実施形態においては、アクセルセンサ１７は
ディーゼルエンジン１の負荷を検出するエンジン負荷検
出手段として機能する。

【００１４】また、図示の実施形態における排気ターボ
過給装置３０は、ディーゼルエンジン１の運転状態に基
づいて、可変ノズルベーン３２を制御するコントローラ
２５を備えている。コントローラ２５は、 各種の演算プ
ログラムを実行する中央処理装置（以下、ＣＰＵ）２５
ａ、ＣＰＵ２５ａで実行する各種演算プログラムやマッ
プデータを記憶した読み出し専用メモリ（以下、 ＲＯ
Ｍ）２５ｂ、ＣＰＵ２５ａ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ランダムアクセス
メモリ（以下、ＲＡＭ）２５ｃ、及び計時を行うタイマ
ー２５ｄを備えている。コントローラ２５は、上記各セ
ンサからの検出信号に基づき、エンジンの運転状態に対
応した最適な過給を行うために、可変ノズルベーン３２
の目標開度を後述するフローチャートに従って演算す
る。ただし、基本的な可変ノズルベーンの開度は従来例
の図４で示した排気通路面積マップにより決定される。
そしてコントローラ２５は、可変ノズルベーン３２をそ
の目標開度に位置させるため、電磁制御弁４６に通電す
るデューティ比を演算し、演算結果に従って、電磁制御
弁４６にデューティ信号を出力する。なお、図示の実施
形態におけるコントローラ２５は、インジェクタ７やグ
ロープラグ８の制御も同時に行っており、上記各センサ
からの検出信号に基づいて、インジェクタ７の燃料噴射
条件やグロープラグ８の予熱条件を演算し、その演算結
果に基づいてインジェクタ７やグロープラグ８に制御信
号を出力する。

【００１５】次に、図３、図４、図５に基づき、 コント
ローラ２５による可変ノズルベーン３２の制御について
説明する。図３はコントローラ２５で実行される可変ノ
ズルベーン３２の開度、及び電磁制御弁４６のデューテ
ィ比決定ルーチンのフローチャート、図４は図３で示す
フローチャートのステップＳ１２において使用されるエ
ンジンの負荷と回転速度をパラメータとする可変ノズル
ベーン３２の排気通路面積マップである。図５はディー
ゼルエンジン１が定常運転から減速運転及び加速運転に
移行した時の可変ノズルベーン３２、及びブースト圧の
推移を示すグラフである。図３のルーチンは、 コントロ
ーラ２５のＲＯＭ２５ｂに予め記憶されており、 ＣＰＵ
２５ａで所定時間毎に繰り返し実行される。

【００１６】ＣＰＵ２５ａで図３のルーチンがスタート
すると、ステップＳ１１では、エンジン回転速度センサ
１５によって検出されたエンジン回転速度ＮＥと、アク
セルセンサ１７によって検出されたアクセルペダル踏込
み量ＡＣに基づいて燃料噴射量Ｑを決定する。ＲＯＭ２
５ｂには、エンジン回転速度ＮＥとアクセルペダル踏込
み量ＡＣと燃料噴射量Ｑとの関係を定めたマップが予め
記憶されており、このマップに基づいて燃料噴射量Ｑが
求められる。

【００１７】次に、ステップＳ１２では、エンジン回転
速度センサ１５によって検出されたエンジン回転速度Ｎ
Ｅと、ステップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑをパラメー
タとする排気通路面積マップに基づいて目標排気通路面
積、即ち可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＢを決定
する。マップ上で表される目標開度値ＶＮＢは面積に相
当する可変ノズルベーンの指示値であり、必ずしも面積
そのものである必要はないのは言うまでもない。このよ
うに可変ノズルベーン３２の開度を決定するにはディー
ゼルエンジン１の負荷状態を必要とするが、図３のルー
チンでは、アクセルペダル踏込み量ＡＣとエンジン回転
速度ＮＥから求められる燃料噴射量Ｑをディーゼルエン
ジン１の負荷としており、可変ノズルベーン３２の開度
の決定には燃料噴射量Ｑが使用される。可変ノズルベー
ン３２の目標開度ＶＮＢは、図４に示すようにに設定さ
れ、逆に、エンジン低回転領域で燃料噴射量Ｑの多いエ
ンジン高負荷領域では、タービン２１上流側の排気通路
面積を狭くするため小さな開度に設定される。ＲＯＭ２
５ｂには、上記したエンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量
Ｑと可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＢとの関係を
定めた図４に示す排気通路面積マップが予め記憶されて
おり、このマップに基づいて可変ノズルベーン３２の目
標開度ＶＮＢが求められる。

【００１８】さらにステップＳ１３において、前回ルー
チンのステップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑと今回ルー
チンのステップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑとの差分が
所定の判定値より小さい場合は、ディーゼルエンジン１
の運転状態は減速運転状態ではない、即ち定常運転状態
か加速運転状態であると判定して、ステップＳ１４へ進
む。なお、本フローチャートにおいてエンジン起動時
（最初にフローチャートを実行する時）は初期値として
Ｑ＝０が規定されているので減速とは判定されない。

【００１９】ステップＳ１４では、Ｆｌａｇが“１”に
セットされているか否かを判定する。エンジン起動時は
Ｆｌａｇ＝０に設定されているのでＳ１５へ進む。後述
するがこのＦｌａｇは前回ルーチンの実行時に減速運転
状態であった場合にＦｌａｇ＝１とされるものである。

【００２０】ステップＳ１５においてはステップＳ１２
で求めた可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＢを最終
的な可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦとして決定
する。ステップＳ１６ではステップＳ１５で決定したＶ
ＮＦを後述する減速運転状態時に使用するためＶＮＦｏ
ｌｄとして保存する。ステップＳ１７ではステップＳ１
５で決定した最終的な可変ノズルベーン３２の目標開度
ＶＮＦを可変ノズルベーン３２の具体的な指示値として
のデューティー比ＶＮＤに変換して出力する。ＲＯＭ２
５ｂには、可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦとデ
ューティ比ＶＮＤとの関係を定めた２次元マップが予め
記憶されており、このマップに基づいてデューティ比Ｖ
ＮＤが求められる。

【００２１】ディーゼルエンジン１が図５のｔ１以前に
あるような定常運転状態（この場合は高負荷状態）にお
いては、ステップＳ１１からステップＳ１７において説
明したような制御がＣＰＵ２５ａにおいて実行される。

【００２２】図３のルーチンの説明に戻り、ＣＰＵ２５
ａは、 上記したようにステップＳ１３ではディーゼル
エンジン１の運転状態が減速運転状態であるか否かを判
定する。即ち、ステップＳ１３では、前回ルーチンのス
テップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑと今回ルーチンのス
テップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑとの差分が所定の判
定値以上の場合は、ディーゼルエンジン１は減速運転状
態であると判定する。ステップＳ１３においてディーゼ
ルエンジン１が減速運転状態であると判定した場合に
は、ステップＳ１８へ進む。

【００２３】ステップＳ１８では、ＣＰＵ２５ａはＦｌ
ａｇを初期値として入力されている“０”から“１”に
セットする。Ｆｌａｇは、ディーゼルエンジン１が減速
運転状態に移行したときに、移行後の本来のタービン２
１上流側の排気通路面積に対して、その面積を狭い値に
保持させる必要がある場合に表示される。このような排
気通路面積の保持を具体的に実行するために、後述する
ステップにて、ステップＳ１２で求めた可変ノズルベー
ン３２の目標開度ＶＮＢを減速運転状態に移行する前の
目標開度に保持するように作動する。ステップ１８の
後、ステップＳ１９では、ディーゼルエンジン１が減速
運転状態に移行した後の経過時間Ｔを計時するために、
タイマー２５ｄがスタートする。

【００２４】次に、ステップＳ２０では、ステップＳ１
２で求めた目標排気通路面積、即ち可変ノズルベーン３
２の目標開度ＶＮＢを使用しないで、減速運転状態移行
前、すなわち上述したステップＳ１６に保存しておいた
目標開度ＶＮＦの前回値であるＶＮＦｏｌｄをＶＮＦと
して決定する。

【００２５】次に、ステップＳ１７では、ステップＳ２
０で求めた可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦに基
づいて電磁制御弁４６に通電するデューティ比ＶＮＤを
決定する。前述したとおり、ＲＯＭ２５ｂには、可変ノ
ズルベーン３２の目標開度ＶＮＦとデューティ比ＶＮＤ
との関係を定めた２次元マップが予め記憶されており、
このマップに基づいてデューティ比ＶＮＤが求められ
る。

【００２６】以上、ディーゼルエンジン１が減速運転状
態に移行したときに、ステップＳ１１からステップＳ１
８を経てステップＳ１７まで実行されるルーチンによっ
て決定される可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦに
ついて説明したが、更に図５を参照しながら説明する。
なお、図示の実施形態も、上述した従来技術の場合と同
様、時間ｔ１でディーゼルエンジン１が減速運転状態に
移行し、時間ｔｎで加速運転状態に移行している。可変
ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦは、時間ｔ１前で
は、ディーゼルエンジン１が高負荷状態のため、小さな
開度Ａに設定され、時間ｔ１では、本来であれば、ディ
ーゼルエンジン１が低負荷状態に変わっているため、大
きな開度Ｂ（ステップＳ１２で求められる目標開度ＶＮ
Ｂ）に設定される。しかし、図示の実施形態では、減速
運転状態移行前のＶＮＦｏｌｄがＶＮＦとして決定され
る。つまり時間ｔ１における可変ノズルベーン３２の目
標開度ＶＮＦは、引き続き開度Ａ（図５可変ノズルベー
ン開度の実線（ａ））に設定され保持される。以上のよ
うな、ディーゼルエンジン１が減速運転状態に移行した
ときの可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦの設定に
よって、タービン２１上流側の排気通路面積は、減速運
転状態に移行する前のまま排気通路面積が保持される。
このように、コントローラ２５は、ステップＳ１１から
ステップＳ１３、及びステップＳ１８、ステップＳ１
９、ステップＳ２０、ステップＳ１７にて実行される通
り、ディーゼルエンジン１が減速運転状態に移行したと
きには、エンジン負荷（燃料噴射量Ｑ）に基づいて決め
られたタービン２１上流側の目標排気通路面積に対し、
その目標排気通路面積を減速運転状態前の目標排気通路
面積に保持するよう排気通路面積可変手段（可変ノズル
ベーン３２）を制御する保持手段を具備している。

【００２７】なお、ステップＳ２０において減速運転状
態移行時には、減速運転状態移行前の目標排気通路面積
に保持する例を示したが、その時のエンジン回転速度と
エンジン負荷により求められる本来の目標排気通路面積
との中間位置に保持することも可能である（図５の可変
ノズルベーン開度実線（Ｃ））。その時のステップＳ２
０における目標排気通路面積は、ＶＮＦ＝ＶＮＢ＋（Ｖ
ＮＢ−ＶＮＦｏｌｄ）／２と演算される。ここでの中間
位置とは必ずしも中央位置とは限らず、１／３位置でも
良いし任意に設定することが可能である。可変ノズルベ
ーン開度３２は燃費率にも影響してくるのでこの時の開
度は燃費率を考慮して任意に決めることが出来る。

【００２８】図３のルーチンの説明に戻り、ＣＰＵ２５
ａは、上記ステップＳ１３において、前回ルーチンのス
テップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑと今回ルーチンのス
テップＳ１１で求めた燃料噴射量Ｑとの差分が所定の判
定値より小さい場合は、ディーゼルエンジン１の運転状
態は減速運転状態ではない、即ち定常運転状態か加速運
転状態であると判定して、ステップＳ１４へ進む。ステ
ップＳ１４では、Ｆｌａｇが“１”にセットされている
か否かを判定する。ステップＳ１４において、ディーゼ
ルエンジン１が前述したような減速運転状態から定常運
転状態、あるいは加速運転状態に移行した直後のルーチ
ンでは、Ｆｌａｇは“１”にセットされているので、Ｃ
ＰＵ２５ａは、ステップＳ２１へ進む。

【００２９】ステップＳ２１では、ディーゼルエンジン
１の運転状態が加速運転状態であるか否かを判定する。
即ち、ステップＳ２１では、ステップＳ１１で求めた燃
料噴射量Ｑと前回ルーチンのステップＳ１１で求めた燃
料噴射量Ｑとの差分が所定の判定値以上の場合は、ディ
ーゼルエンジン１は加速運転状態であると判定する。ス
テップＳ２１においてディーゼルエンジン１は加速運転
状態ではない、即ち定常運転状態であると判定した場合
には、ＣＰＵ２５ａはステップＳ２２へ進む。ステップ
Ｓ２２では、ステップＳ１９で計時をスタートした経過
時間Ｔが所定時間Ｔｋに達したか否かを判定する。所定
時間Ｔｋは、ディーゼルエンジン１が減速運転状態に移
行したときに、可変ノズルベーン３２の開度保持を実行
する時間を表している。ＣＰＵ２５ａは、ステップＳ２
２において、経過時間Ｔが所定時間Ｔｋに達していない
場合はステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、タ
イマー２５ｄによって引き続き経過時間Ｔを計時する。
次に、ＣＰＵ２５ａは、ステップＳ２０、ステップＳ１
７へ進み、各ステップ可変ノズルベーン３２の目標開度
ＶＮＦ、及びデューティ比ＶＮＤを決定する。

【００３０】以上のステップＳ１１、ステップＳ１２、
ステップＳ１３、ステップＳ１９、ステップＳ２１、ス
テップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２０、ステ
ップＳ１７までのルーチンは、図５では時間ｔ１以降で
実行され、ステップＳ２０において、ディーゼルエンジ
ン１が加速運転状態ではないと判定され、ステップＳ２
１において、経過時間Ｔが所定時間Ｔｋに達していない
と判定され続ける限り、上記ルーチンが繰り返し実行さ
れる。従って、時間ｔ１以降の可変ノズルベーン３２の
目標開度ＶＮＦは、ディーゼルエンジン１の運転状態が
変わらなければ、時間ｔ１と同様、開度Ａに設定され
る。よって、時間ｔ１以降、実際の可変ノズルベーン３
２は、図５の実線（ａ）で示すように開度Ａに保持され
る。なお、可変ノズルベーン３２の開度を中間点のＣで
保持する場合は一点鎖線および実線（ｂ）のように変化
する。なお、可変ノズルベーン開度Ａから開度Ｃへの時
間経過は可変ノズルベーンの機械作動遅れ時間である。

【００３１】一方、ＣＰＵ２５ａは、上記ステップＳ２
１で、ディーゼルエンジン１が加速運転状態に移行した
か、あるいは上記ステップＳ２２で、経過時間Ｔが所定
時間Ｔｋを経過したと判定した場合は、ステップＳ２４
へ進む。ステップＳ２４では、ＣＰＵ２５ａはＦｌａｇ
を“０”にセットする。さらに、ステップＳ２５に進ん
で、タイマー２５ｄをストップするとともに、経過時間
Ｔをクリアする。次に、ＣＰＵ２５ａはステップＳ１５
へ進み、ステップＳ１２で求めた目標排気通路面積、即
ち可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＢを可変ノズル
ベーン３２の目標開度ＶＮＦに設定する。次に、ステッ
プＳ１６に進みステップＳ１５で決定したＶＮＦを次回
の減速運転状態に備えてＶＮＦｏｌｄに保存する。次
に、ＣＰＵ２５ａはステップＳ１７へ進み、ステップＳ
１５で求めた可変ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＦに
基づいて電磁制御弁４６に通電するデューティ比ＶＮＤ
を決定する。

【００３２】このように、ディーゼルエンジン１が減速
運転状態に移行した後に、加速運転状態に移行するか、
あるいは経過時間Ｔが所定時間Ｔｋを経過するかのいず
れかの条件が満たされた場合には、可変ノズルベーン３
２の開度保持は中止され、ステップＳ１２で求めた可変
ノズルベーン３２の目標開度ＶＮＢがそのまま目標開度
ＶＮＦに設定される。図５では、経過時間Ｔが所定時間
Ｔｋを経過する前の時間ｔｎでディーゼルエンジン１が
加速運転状態に移行していることから、時間ｔｎでステ
ップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステッ
プＳ１４、ステップＳ２１、ステップＳ２４、ステップ
Ｓ２５、ステップＳ１５、ステップＳ１６及びステップ
Ｓ１７が実行され、可変ノズルベーン３２の目標開度Ｖ
ＮＦは開度Ａに設定される。また、減速運転状態時に可
変ノズルベーン開度が中間位置開度Ｃに保持されていた
場合は、時間ｔｎ以降、実際の可変ノズルベーン３２の
開度は、図５の実線（ｂ）で示すように、時間の経過と
ともに開度Ａに向けて小さくなる。なお、ディーゼルエ
ンジン１が減速運転状態に移行した後に、図５に示すよ
うな加速運転状態がなかった場合、可変ノズルベーン３
２の目標開度ＶＮＦは、経過時間Ｔが所定時間Ｔｋを経
過するまでは開度Ａに保持され、経過時間Ｔが所定時間
Ｔｋを経過した後は開度Ｂに設定される。

【００３３】図示の実施形態による排気ターボ過給装置
３０は以上のように構成され、ディーゼルエンジン１が
減速運転状態に移行すると、可変ノズルベーン３２の目
標開度ＶＮＦは、本来の目標開度である開度Ｂに対し
て、開度が大きくならないように開度Ａに保持される。
よって、ディーゼルエンジン１が減速運転状態に移行し
ても、実際の可変ノズルベーン３２は、図５の一点鎖線
で示すように一気にその開度が大きくはならず、しばら
くは、実線で示すように開度Ａのまま或いは中間開度Ｃ
に保持される。従って、ディーゼルエンジン１が減速運
転状態に移行しても、タービン２１上流側の排気通路面
積は大きく広がることがなく、タービン２１の回転速度
は、しばらくは減速運転状態に移行した後に本来低下す
る回転速度に対して高回転側に維持され、ブースト圧も
減速運転状態に移行した後に本来低下するブースト圧に
対して高圧側に維持される。よって、ブースト圧が高圧
側に維持されている間にディーゼルエンジン１が加速運
転状態に移行すれば、タービンの回転速度はすぐに上が
って、 ブースト圧は図５の実線で示すように素早く上昇
するので、ターボラグは低減される。なお、ブースト圧
（ａ）は可変ノズルベーン開度の実線（ａ）に対応して
おり、ブースト圧（ｂ）は可変ノズルベーン開度の実線
（ｂ）に対応している。

【００３４】以上、本発明を図示の実施形態に基づいて
説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるもので
はない。例えば、排気ターボ過給装置は、 可変ノズルベ
ーンではなく、同じ可変翼型として、タービン流入部に
配設する一枚の可変フラップベーン（所謂ジェットター
ボ）、あるいは、タービン周囲に配設する固定ウイング
と可動ウイング（所謂ウイングターボ）によって構成し
てもよい。また、排気ターボ過給装置として他段の可変
スクロール型を適用してもよい。また、排気通路面積の
設定や減速運転状態の判定は、燃料噴射量ではなくアク
セルペダル踏込み量を使用してもよいし、一方を燃料噴
射量で判定し他方をアクセルペダル踏込み量で判定する
など自由に選択できる。さらに、排気通路面積マップに
ついては３段階に開度を制御するように構成したが、更
に多くの多段階に開度制御することも可能である。つま
り、本発明を構成する各要件を備え、同様な作用を奏す
るものであればどのような実施の形態でもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、 排気ターボ過給機のタ
ービン上流側の排気通路面積を可変とする排気通路面積
可変手段と、エンジン負荷に基づいて目標排気通路面積
を決定し、少なくとも低負荷領域の目標排気通路面積が
低速高負荷領域の目標排気通路面積よりも広くなるよう
に設定された排気通路面積マップと、少なくとも該負荷
検出手段により検出された負荷をパラメータとして目標
排気通路面積を決定し、該目標排気通路面積に基づき該
排気通路面積可変手段を制御するコントローラとを具備
する排気ターボ過給装置において、コントローラはエン
ジン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷の変
化量に基づいてエンジンが減速運転状態か否かを判定
し、減速運転状態と判定した場合に該目標排気通路面積
を保持する保持手段を備え、保持手段は減速運転状態と
判定した後の所定時間、目標排気通路面積を保持するよ
うに構成されているので、所定時間内に減速運転状態か
ら再度加速運転状態に移行した際のターボラグが低減さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ターボ過給装置を車両に搭載する
ディーゼルエンジンに適用した一実施形態を示す構成
図。

【図２】図１の排気ターボ過給装置を構成する可変ノズ
ルベーン、及びアクチュエータの概略正面図。

【図３】図１の排気ターボ過給装置を構成する可変ノズ
ルベーンの開度、及び電磁制御弁のデューティ比決定ル
ーチンのフローチャート。

【図４】図１の排気ターボ過給装置のコントローラが有
する排気通路面積マップ。

【図５】図１のディーゼルエンジンが減速運転から加速
運転に移行した時の可変ノズルベーン、及びブースト圧
の推移を示すグラフ。

【符号の説明】

１：ディーゼルエンジン １１：吸気通路 １２：排気通路 １５：エンジン回転速度センサ １６：ブースト圧センサ １７：アクセルセンサ ２０：排気ターボ過給機 ２１：タービン ２２：コンプレッサ ２５：コントローラ ３０：排気ターボ過給装置 ３２：可変ノズルベーン ４０：アクチュエータ ４６：電磁制御弁

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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路に配設さ
   れ排気エネルギーによって回転駆動されるタービン及び
   該エンジンの吸気通路に配設され該タービンによって回
   転駆動されるコンプレッサを備えた排気ターボ過給機
   と、該タービン上流側の排気通路面積を可変とする排気
   通路面積可変手段と、該エンジンの負荷を検出するエン
   ジン負荷検出手段と、エンジン回転速度を検出するエン
   ジン回転速度検出手段と、少なくともエンジン回転速度
   が低中速領域において低負荷領域の目標排気通路面積が
   高負荷領域の目標排気通路面積よりも広くなるように設
   定された排気通路面積マップと、少なくとも該負荷検出
   手段により検出されたエンジン負荷をパラメータとして
   該排気通路面積マップにより目標排気通路面積を決定
   し、該目標排気通路面積に基づき該排気通路面積可変手
   段を制御するコントローラとを具備する排気ターボ過給
   装置において、該コントローラは、該エンジン負荷検出
   手段によって検出されたエンジン負荷の変化量に基づい
   て該エンジンが減速運転状態か否かを判定し、減速運転
   状態と判定した場合は、減速運転状態と判定した後の所
   定時間、該目標排気通路面積を減速運転状態前の目標排
   気通路面積、又は減速運転状態前の目標排気通路面積と
   減速運転状態判定時の目標排気通路面積との間に保持す
   る、保持手段を備えたことを特徴とする排気ターボ過給
   装置。