(57)【要約】 【課題】    過給機の焼付を確実に防止できるとともに、コストパフォーマンスや使い勝手を良好にできる過給機焼付防止装置を提供すること。【解決手段】過給機焼付防止装置のノズル開度コントローラ５０は、過給機の潤滑油入口での圧力に基づいて、潤滑油が過給機まで達していないと判断した場合には、過給機の可変ノズルのノズル開度を１００％に制御してタービン流量を大きくし、流速を下げて過給機の回転速度が上昇するのを抑制する。このため、エンジン始動時直後にエンジン回転速度を上げても過給機の焼付が発生しない。また、過給機が焼き付くおそれがなく、エンジン回転速度を上げることが可能であるから、暖機運転にかかる時間も短縮できる。しかも、可変ノズルを駆動する機構やノズル開度コントローラ５０は、可変ターボに通常設けられている構成であるため、構造の複雑化や大幅なコスト上昇を招く心配もない。【選択図】 図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン流量特性可変機構（６０）を有した過給機（１０）の焼付を防止するための過給機焼付防止装置（７０）であって、
前記タービン流量特性可変機構（６０）と、
エンジン（１）の潤滑回路（３０）に組み込まれている油圧ポンプ（２Ｂ）の潤滑油出口（２Ｊ）から前記過給機（１０）の潤滑油入口（１０Ａ）までの間に設けられた圧力検出手段（３７）と、
この圧力検出手段（３７）からの信号を受けて、前記潤滑油入口（１０Ａ）の油圧（Ｐ）が所定圧力（Ｐ０）以上に達したと判断されるまでの間は、前記過給機（１０）の回転が抑制される方向に前記タービン流量特性可変機構（６０）を制御する制御手段（５０）とを備えている
ことを特徴とする過給機焼付防止装置（７０）。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機焼付防止装置（７０）において、
前記制御手段（５０）は、前記圧力検出手段（３７）で前記所定圧力（Ｐ０）に達してから当該潤滑油入口（１０Ａ）での圧力が前記所定圧力（Ｐ０）以上になるまでの遅れ時間（ＤＴ）を決定し、この遅れ時間（ＤＴ）が経過するまでの間は、前記タービン流量を大きくする方向への制御を維持する
ことを特徴とする過給機焼付防止装置（７０）。
【請求項３】
タービン流量特性可変機構（６０）を有した過給機（１０）の焼付を防止するための過給機焼付防止装置（７０）であって、
前記タービン流量特性可変機構（６０）と、
エンジン（１）の始動後からの経過時間（ＰＴ）を計時する計時部（５５）と、
前記経過時間（ＰＴ）が所定の到達時間（ＡＴ）以上に達するまでの間は、前記過給機（１０）の回転が抑制される方向に前記タービン流量特性可変機構（６０）を制御する制御手段（５０）とを備えている
ことを特徴とする過給機焼付防止装置（７０）。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の過給機焼付防止装置（７０）において、
前記制御手段（５０）は、前記遅れ時間（ＤＴ）または前記到達時間（ＡＴ）を、
油圧ポンプ（２Ｂ）の潤滑油出口（２Ｊ）から前記過給機（１０）の潤滑油入口（１０Ａ）までの長さ（ＬＬ）、
前記圧力検出手段（３７）で圧力（Ｐ）を検出する位置から前記過給機（１０）の潤滑油入口（１０Ａ）までの長さ（ＬＳ）、
潤滑油の油種（Ａ１，Ａ２，Ａ３）、
潤滑油の油温（Ｔ）、
エンジン冷却水の水温、
および大気温度のうち、
少なくともいずれかに基づいて決定する制御時間決定手段（５７）を備えている
ことを特徴とする過給機焼付防止装置（７０）。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の過給機焼付防止装置（７０）において、
前記タービン流量特性可変機構（６０）は、ノズル開度が調整可能なバリアブルジオメタリタービンノズル（８０）を備えて構成され、
前記制御手段（５０）は、ノズル開度を大きくする方向に制御することで前記過給機（１０）の回転を抑制するように構成されている
ことを特徴とする過給機焼付防止装置（７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン流量特性可変機構を有した過給機に用いられる過給機焼付防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン出力を向上させるために排気タービン過給機が多用されている。このような過給機は、エンジンの潤滑回路の中でも比較的隔離した位置に配置されているため、エンジン始動直後においては、過給機の軸受に対して潤滑油が遅れて供給される。従って、潤滑油の供給が十分でない状況でエンジンを高回転で運転すると、過給機の回転速度の上昇により、軸受が焼き付いてしまうという問題が生じる。
特に寒冷地で使用される建設機械などにおいては、潤滑油の粘度が大きくなっていることでより供給が遅れるにもかかわらず、エンジンの暖機運転を早急に行おうとするあまりに、エンジン回転速度を低温始動時から即座にハイアイドルにしたり、高回転で空ぶかしする傾向にあり、そのような問題が生じやすい。
【０００３】
この問題を解決するために、第１には、過給機の排気ガス入口に三方弁を設け、エンジン始動直後、潤滑油が軸受に十分に行き渡るまでの間は、排気ガスを過給機に供給せずに三方弁から排気マフラ側へバイパスさせ、エンジンを高回転で運転しても過給機を回転させないようにして、軸受の焼付を防止することが提案されている（特許文献１）。
第２には、エンジン始動直後、潤滑油が軸受に十分に行き渡るまでの間、燃料噴射量を強制的に抑えてエンジンが高回転になるのを抑制し、よって軸受の焼付を防止することが提案されている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３０３１２８号公報
【特許文献２】特開平９−２２８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、過給機の軸受が焼き付くのを防止する目的だけで三方弁を設けており、構造が複雑な上に、使用目的が限定されており、コストパフォーマンスが悪い。
また、特許文献２では、エンジン始動時には必然的に燃料噴射量が制限されるため、暖機運転を短時間で行うことができず、使い勝手に問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、過給機の焼付を確実に防止できるとともに、コストパフォーマンスや使い勝手を良好にできる過給機焼付防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る過給機焼付防止装置は、タービン流量特性可変機構を有した過給機の焼付を防止するための過給機焼付防止装置であって、前記タービン流量特性可変機構と、エンジンの潤滑回路に組み込まれている油圧ポンプの潤滑油出口から前記過給機の潤滑油入口までの間に設けられた圧力検出手段と、この圧力検出手段からの信号を受けて、前記潤滑油入口の油圧が所定圧力以上に達したと判断されるまでの間は、前記過給機の回転が抑制される方向に前記タービン流量特性可変機構を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る過給機焼付防止装置は、請求項１に記載の過給機焼付防止装置において、前記制御手段は、前記圧力検出手段で前記所定圧力に達してから当該潤滑油入口での圧力が前記所定圧力以上になるまでの遅れ時間を決定し、この遅れ時間が経過するまでの間は、前記タービン流量を大きくする方向への制御を維持することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の過給機焼付防止装置は、タービン流量特性可変機構を有した過給機の焼付を防止するための過給機焼付防止装置であって、前記タービン流量特性可変機構と、エンジンの始動後からの経過時間を計時する計時部と、前記経過時間が所定の到達時間以上に達するまでの間は、前記過給機の回転が抑制される方向に前記タービン流量特性可変機構を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る過給機焼付防止装置は、請求項２または請求項３に記載の過給機焼付防止装置において、前記制御手段は、前記遅れ時間または前記到達時間を、油圧ポンプの潤滑油出口から前記過給機の潤滑油入口までの長さ、前記圧力検出手段で圧力を検出する位置から前記過給機の潤滑油入口までの長さ、潤滑油の油種、潤滑油の油温、エンジン冷却水の水温、および大気温度のうち、少なくともいずれかに基づいて決定する制御時間決定手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る過給機焼付防止装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の過給機焼付防止装置において、前記タービン流量特性可変機構は、ノズル開度が調整可能なバリアブルジオメタリタービンノズルを備えて構成され、前記制御手段は、ノズル開度を大きくする方向に制御することで前記過給機の回転を抑制するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上において、請求項１および請求項３の発明によれば、制御手段は、過給機の潤滑油入口での圧力や、エンジン始動後の経過時間に基づいて、潤滑油が過給機まで達していないと判断した場合、タービン流量特性可変機構を制御して過給機の回転速度が上昇するのを抑制するため、エンジン始動時直後にエンジン回転速度を上げても過給機の焼付が発生しない。従って、過給機が焼き付くおそれがないうえ、エンジン回転速度を上げることが可能であるから、暖機運転にかかる時間も短縮されて使い勝手も良好である。しかも、タービン流量特性可変機構や制御手段は、いわゆる可変ターボなどに可変ノズル駆動装置やこれを制御するノズル開度コントローラとして通常設けられている構成であるため、新たに付加する構成は少なく、構造の複雑化や大幅なコスト上昇を招く心配もない。
【００１３】
なお、過給機の排気ガス入口に一般的に設けられるウエストゲートバルブは、ブースト圧が所定圧力以上に達した時に、排気ガスの一部をバイパスさせて排気し、これによりタービン流量を変更してブースト圧を下げる構造であるから、このウエストゲートバルブも、本願発明に係るタービン流量特性可変機構に含まれる。従って、このようなウエストゲートバルブを大きく開放できる制御手段を用いることで、本発明の目的を達成してもよい。
そして、ウエストゲートバルブは、過給機の焼付を防止するためだけに設けられる訳ではないから、この点でウエストゲートバルブと前記特許文献１に記載の三方弁とは構成が異なるといえる。
【００１４】
請求項１において、圧力検出手段は油圧ポンプの潤滑油出口と過給機の潤滑油入口との間に設けられるが、圧力検出手段が設けられる位置によっては、圧力検出手段で所定圧力に達したことが即座に、潤滑油が過給機に実際に達したことを意味しない場合が考えられる。例えば、圧力検出手段から過給機の潤滑油入口までの長さが長かったり、潤滑油の粘性が高く、潤滑油が潤滑油入口に到達するまで時間がかかる場合等である。
従って、請求項２の発明のように、潤滑油が潤滑油入口に実際に達するまでの遅れ時間を決定し、この遅れ時間が経過する間も過給機の回転が抑制されるように制御すれば、過給機の焼付がより確実に防止されるようになる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項２あるいは請求項３の遅れ時間や到達時間が、油圧ポンプの潤滑油出口から過給機の潤滑油入口までの長さ、圧力検出手段から過給機の潤滑油入口までの長さ、潤滑油の油種、潤滑油の油種、潤滑油の油温、エンジン冷却水の水温、および大気温度などのパラメータに基づいて決定されるため、それらの時間がより正確に決定されるようになる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、タービン流量特性可変機構は可変ターボに用いられるバリアブルジオメタリタービンノズルで構成されるから、制御手段での制御用のソフトウェアを変更するだけで、既設の可変ターボにも好適に用いられるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態に係る過給機焼付防止装置７０が搭載されたディーゼルエンジン１全体が示されている。
【００１８】
図１において、ディーゼルエンジン１は、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイルローダ、ダンプトラック、その他の建設機械に搭載されるものであって、内部に複数の燃焼室が形成されたエンジン本体２と、燃焼室に吸気を導入する吸気管路３と、外部へ排気ガスを排出する排気管路４と、ディーゼルエンジン１を冷却するための冷却機構５と、過給を行うために吸気を圧縮する過給機１０と、過給機１０に設けられた可変ノズル８０（図２、図３）の開度を調節する可変ノズル駆動装置２０と、ディーゼルエンジン１の各駆動部位を潤滑する潤滑回路３０（図４）と、ディーゼルエンジン１の動作を制御するエンジンコントローラ４０と、可変ノズル駆動装置２０の動作を制御するノズル開度コントローラ５０（制御手段）とを備えている。
【００１９】
そして、本実施形態では、過給機１０の可変ノズル８０および可変ノズル駆動装置２０を備えてタービン流量特性可変機構６０が構成されている。
また、潤滑回路３０中に設けられる圧力検出手段３７（図４）、ノズル開度コントローラ５０、およびタービン流量特性可変機構６０を備えて過給機焼付防止装置７０が構成されている。すなわち、過給機焼付防止装置７０としては、いわゆる可変ターボとして通常設けられているノズル開度コントローラ５０およびタービン流量特性可変機構６０の他、圧力検出手段３７を加えただけの構成であり、構成が複雑にならず、大幅なコスト上昇を招く心配もない。
【００２０】
これらのうち、冷却機構５は、ディーゼルエンジン１の動力により駆動される冷却水ポンプ８を備え、冷却水ポンプ８によって圧送された冷却水は、エンジン本体２、過給機１０、オイルクーラ等の冷却必要部位を冷却した後、冷却機構５に設けられたラジエータ６で熱交換されるようになっている。また、吸気管路３の途中には、排気タービン過給機１０で圧縮された空気を冷却するためのアフタークーラ７が設けられている。このラジエータ６およびアフタークーラ７は、回転駆動されるファン９によって冷却作用が促進されるようになっている。
【００２１】
過給機１０は、吸気管路３の途中に設けられた圧縮機１１と、排気管路４の途中に設けられた排気タービン１２とを備える。図２に示されるように、圧縮機１１は、回転することで外部からの吸気を圧縮するインペラ１３を有している。排気タービン１２は、流入する排気ガスによって回転するタービンホイール１４を有している。これらのタービンホイール１４とインペラ１３とはシャフト１５で連結されており、シャフト１５はハウジング１６によって回転可能に支持されている。この際、排気タービン１２側には、タービンホイール１４の外周に沿った複数の可変ノズル８０が設けられている。これらの可変ノズル８０は、排気ガス導入用のノズル部１７の入口面積を調節するものであって、可変ノズル駆動装置２０によってノズル部の入口面積を調節できるように設けられている。
【００２２】
図２、図３において、具体的に可変ノズル８０は、バリアブルジオメタリタービンノズルであって、タービンホイール１４の外周に沿って等間隔に設置されており、これら可変ノズル８０の回動軸８１が、ノズル部１７の一部を形成するプレート１８を貫通して回動可能に支持されている。円周上に配置された各回動軸８１で囲まれた領域の内側には、シャフト１５と同心円上で回動可能な連結リング８２が設けられている。この連結リング８２の外周には半長孔状の係合孔８３が形成されており、この係合孔８３には、平板で瓢箪形状のレバー８４の一端が回動可能に、かつ摺動可能に係合されている。各レバー８４の他端は各回動軸８１に固定されており、これらのレバー８４を介して連結リング８２が回動軸８１に支持されている。複数の回動軸８１のうちの一本は、ハウジング１６をも貫通した回動駆動軸８１Ａとなっている。また、レバー８４のうち、回動駆動軸８１Ａに結合されたものは、駆動用レバー８４Ａとなっている。
【００２３】
そして、回動駆動軸８１Ａは、ハウジング１６を貫通して回動可能に軸支され、貫通部分は簡易なリング状のシール部材により密封されている。また、回動駆動軸８１Ａは、他の回動軸８１よりも径寸法が大きく、高剛性に形成されている。これにより、回動駆動軸８１Ａは、すべての回動軸８１が連結された連結リング８２を、駆動用レバー８４Ａを介して回動させるのに十分な剛性を有する。さらに、駆動用レバー８４Ａは、回動駆動軸８１Ａからの回動駆動力を連結リング８２に伝達するのに十分な剛性を有するように、他のレバー８４よりも太く、高剛性になっている。このような回動駆動軸８１Ａは、ハウジング１６の外部に配置された可変ノズル駆動装置２０（図１）に接続され、回動駆動される。
【００２４】
なお、ノズル部１７の入口面積可変範囲は、可変ノズル８０の回動範囲によって決定されるが、この回動範囲は排気タービン過給機１０の過給能力範囲や、ディーゼルエンジン１の使用運転範囲などを勘案して予め適宜設定されている。本実施形態での可変ノズル８０の回動範囲としては、ノズル部１７の入口面積が最大となるような角度を全開（１００％）に、また、ディーゼルエンジン１の運転範囲や排気タービン過給機１０の過給能力範囲のうち取りうる最小の入口面積となる角度を全閉（０％）と設定している。従って、本実施形態では、可変ノズル８０の開度を０％としても、ノズル部１７の実質的な入口面積は０とはならない。
【００２５】
可変ノズル駆動装置２０は、ノズル開度コントローラ５０からの指示に従って回動駆動軸８１Ａを駆動するように設けられている。ここで、可変ノズル駆動装置２０は、本実施形態では、油圧を利用したものである。すなわち、可変ノズル駆動装置２０には油圧回路２１が接続されており、この油圧回路２１中の油圧ポンプ２２によって油圧が供給される。油圧回路２１は、比例電磁弁等で構成された圧力調整弁２３を備えており、この圧力調整弁２３に燃料噴射量（エンジン負荷）およびエンジン回転速度に基づいた電流Ｉをノズル開度コントローラ５０から入力することで、この電流Ｉの値に応じた油圧を可変ノズル駆動装置２０に供給し、油圧で回転するロータを介して回動駆動軸８１Ａが回動し、可変ノズル８０の開度が調整されるようになっている。ただし、可変の油圧ポンプ２２を用い、その斜板をコントロールすることで油圧の大きさを変えてもよい。また、油圧によらず、電気モータや過給圧を用いて可変ノズル８０を駆動させてもよい。
【００２６】
潤滑回路３０は、図４に示すように、オイルパン２Ａ内の潤滑油を油圧ポンプ２Ｂで汲み上げて、オイルクーラ２Ｃおよびオイルフィルタ２Ｄを介してメインギャラリ３１に供給するように形成されている。このメインギャラリ３１からの潤滑油では主に、クランクシャフト２Ｅおよびカムシャフト２Ｆが潤滑される。また、潤滑回路３０には、メインギャラリ３１から分岐して燃料噴射装置４２内のカム駆動部等を潤滑する噴射装置側回路３２と、タイミングギアを含む動力伝達機構２Ｇを潤滑する伝達機構側回路３３と、ロッカアーム２Ｈを潤滑するロッカアーム側回路３４と、過給機１０のシャフト１５を支持する軸受部分を潤滑する過給機側回路３５と、過給機１０および燃料噴射装置４２から潤滑油をオイルパン２Ａに戻すためのドレイン回路３６とが設けられている。
【００２７】
このうちの過給機側回路３５の途中であって、過給機１０の潤滑油入口１０Ａから手前側（上流側）の長さＬＳの位置には、潤滑油の圧力を検出する圧力センサや圧力スイッチで構成された圧力検出手段３７が設けられている。この圧力検出手段３７で検出された潤滑油の圧力Ｐは、圧力信号としてノズル開度コントローラ５０に出力される。また、オイルパン２Ａには、油温センサ等の油温検出手段３８が設けられており、油温検出手段３８で検出された潤滑油の油度Ｔは、油温信号としてやはりノズル開度コントローラ５０に出力される。
【００２８】
エンジンコントローラ４０は、エンジン本体２の燃料噴射量などを制御するために設けられ、図１に示すように、ディーゼルエンジン１の回転速度を検出する回転速度検出センサ４１から得た回転速度Ｎや、燃料噴射装置４２に設けられたラック電圧検出センサ４３からの燃料噴射量Ｆなどの信号を受信している。エンジンコントローラ４０は、これらの信号によりディーゼルエンジン１の運転状態を把握し、状態に応じて燃料噴射量の調整などの制御を行っている。また、エンジンコントローラ４０には、ノズル開度コントローラ５０が電気的に接続されており、ノズル開度コントローラ５０へ回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｆの信号を送信している。ただし、これらの信号を各センサ４１，４３から各コントローラ４０，５０に直接送信してもよい。
【００２９】
ノズル開度コントローラ５０は、図５に示すように、エンジンコントローラ４０からの各信号および各検出手段３７，３８からの信号を受信するとともに、圧力調整弁２３への電流Ｉを出力する入出力部５１と、各信号に基づいて適切な電流Ｉの値を演算する演算部５２と、種々の制御マップや制御テーブルが記憶された記憶部５３と、オペレータにより種々のパラメータ入力が行えるように設けられた操作パネル５４と、タイマ等で構成された計時部５５とを備えている。
【００３０】
このうちの演算部５２は、ＭＰＵ等を備えたコンピュータから構成され、コンピュータプログラム（ソフトウェア）であるノズル開度決定手段５６および制御時間決定手段５７を実行可能である。
【００３１】
ここで、ノズル開度決定手段５６は、潤滑油が過給機１０に十分に行き渡った後の通常制御時においては、ディーゼルエンジン１の運転域の各作動点における可変ノズル８０の最適な開度、つまり任意の燃料噴射量およびエンジン回転速度で作動しているときの最適なノズル開度を決定する機能を有している。最適なノズル開度（０〜１００％）は、図５に示すように、燃料噴射量とエンジン回転速度との関数で定義されており、この関係が第１のマップＭＰ１として記憶部５３に記憶されている。このため、ノズル開度決定手段５６は、このマップＭＰ１を呼び出すことで、燃料噴射量Ｆおよび回転速度Ｎから最適なノズル開度を決定し、これに応じた電流Ｉを演算することが可能である。
【００３２】
一方、ディーゼルエンジン１の始動直後においてノズル開度決定手段５６は、過給機側回路３５の圧力検出手段３７で検出される圧力Ｐが、予め設定された所定の圧力Ｐ０以上になるまでの間、および圧力Ｐ０以上になったと判断した時点から所定の遅れ時間ＤＴが経過するまでの間は、可変ノズル８０の開度を１００％に維持するように電流Ｉを算出し、遅れ時間ＤＴ経過後に通常制御に戻す機能を有している。そして、このような制御は、図示しないエンジンスタートスイッチからのエンジンスタート信号Ｋをトリガーにして行われる。このように、本実施形態では、始動直後にノズル開度を１００％にしてタービン流量を大きくすることにより、過給機１０の回転速度が上昇するのを抑制して焼付を防止するのであり、既設のノズル開度コントローラ５０を用いた場合でも、制御プログラムを変更するのみで対応可能である。
【００３３】
制御時間決定手段５７は、遅れ時間ＤＴを決定する機能を有している。遅れ時間ＤＴは、圧力検出手段３７での圧力が所定の圧力Ｐ０に達した後、潤滑油入口１０Ａでの圧力が前記所定圧力Ｐ０以上に達するまでの時間であり、換言すれば、潤滑油が過給機１０に確実に達するのに要する時間である。このような遅れ時間ＤＴは、ディーゼルエンジン１のモデル毎に既知とされた過給機側回路３５中の前記長さＬＳと、潤滑油の粘度との関数によって定義される。この関係がテーブルＴＢＬとして記憶部５３に記憶されている。また、潤滑油の粘度は、使用される潤滑油の油種Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に、その油温Ｔによって決定される。この関係が第２のマップＭＰ２として記憶部５３に記憶されている。そして、使用中の潤滑油の油種Ａ１，Ａ２，Ａ３は、操作パネル５４から予め選択的に入力されるものであり、油温Ｔは、前記油温検出手段３８で検出された値である。従って、これらの関係からすれば、マップＭＰ２およびテーブルＴＢＬを用いることにより、遅れ時間ＤＴを潤滑油の油温Ｔから容易に求めることが可能である。そして、遅れ時間ＤＴに達するまでの経過時間ＰＴは、計時部５５によって計時されることになる。
【００３４】
以下には、図６のフローチャートを参照し、過給機１０の焼付防止のための制御について説明する。  
先ず、ディーゼルエンジン１の始動時にスタートスイッチを操作すると、スタートスイッチからのスタート信号Ｋをトリガーとしてノズル開度コントローラ５０が起動する（Ｓ１）。次いで、ノズル開度コントローラ５０に設けられた演算部５２のノズル開度決定手段５６は、エンジン始動直後に可変ノズル８０の開度を１００％にしてタービン流量を大きくし、可変ノズル８０から噴出される排気ガスの流速を落として過給機１０の回転速度が上昇するのを抑制する（Ｓ２）。この後、ノズル開度決定手段５６は、圧力検出手段３７での圧力Ｐが所定の圧力Ｐ０に達したか否かを監視し、達するまでの間は、可変ノズル８０の開度を１００％に維持する（Ｓ３）。従って、始動時直後にハイアイドル等にしてエンジン回転速度を上げても、過給機１０の回転速度は上昇しないために、過給機１０の焼付が発生しない。また、過給機１０の焼付を気にせずにエンジン回転速度を上げることが可能であるから、暖機運転にかかる時間を短縮できる。
【００３５】
そして、検出圧力Ｐが所定圧力Ｐ０以上になったと判断されると、演算部５２の制御時間決定手段５７は、潤滑油の油温Ｔに基づき、マップＭＰ２およびテーブルＴＢＬを参照して遅れ時間ＤＴを決定する。そして、計時部５５が起動し、経過時間ＰＴの計時を開始する（Ｓ４）。さらに、経過時間ＰＴが遅れ時間ＤＴに達したかをノズル開度決定手段５６が監視し、達するまでの間は、可変ノズル８０のノズル開度をやはり１００％に維持し、達した時点で通常の制御に戻す。つまりマップＭＰ１を用いた制御に切り換えるのである（Ｓ５，Ｓ６）。このことによれば、遅れ時間ＤＴを採用してノズル開度を１００％に維持するため、圧力検出手段３７から過給機１０の潤滑油入口１０Ａまでの長さＬＳが長かったり、寒冷地での低温始動時のように、潤滑油の粘性が高く、潤滑油が潤滑油入口に到達するまで時間がかかる場合等でも、潤滑油が潤滑油入口１０Ａに達するまでは、過給機１０の回転を確実に抑えることができ、過給機１０の焼付をより確実に防止できる。特に、本実施形態での遅れ時間ＤＴは、油種Ａ１，Ａ２，Ａ３、その時々の潤滑油の油温Ｔ（すなわち潤滑油の粘度）、および過給機側回路３５中の長さＬＳといったパラメータに基づいて決定されるため、遅れ時間ＤＴの信憑性が高い。
【００３６】
なお、運転が十分継続されたディーゼルエンジン１を一旦停止し、さほど時間が経過せずに再始動するような場合には、潤滑油の油温は比較的高く、流動性が良好であると考えられるため、始動直後であっても、潤滑油が短時間で潤滑油入口１０Ａに達することとなり、過給機１０での焼付は生じにくい。このような状況において本実施形態では、ディーゼルエンジン１を再始動すると、ノズル開度は一旦１００％に制御されるものの、流動性が良好なことにより圧力Ｐが即座に所定圧力Ｐ０に達し、また高い油温Ｔから求められる遅れ時間ＤＴは非常に短い時間となるから、ノズル開度が１００％に維持される時間は極僅かであり、始動直後から数秒程度で通常の制御に切り換わることになる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
図７には、本発明の第２実施形態に係るノズル開度コントローラ５０の記憶部５３に記憶されたテーブルＴＢＬが示されている。つまり本実施形態では、図５に示す前記第１実施形でのテーブルＴＢＬの代わりに、図７に示すテーブルＴＢＬを用いて実施される。また、本実施形態では、第１実施形態で用いられた圧力検出手段３７は不要である。他の構成は、第１実施形態と同じである。
なお、本実施形態の説明において、図示しない各部の構成も、第１実施形態と同じ符号を用いることとする。
【００３８】
図７において、テーブルＴＢＬで用いられる「潤滑油出口から入口までの長さＬＬ」とは、図４を参照して説明すると、油圧ポンプ２Ｂの潤滑油出口２Ｊから過給機１０の潤滑油入口１０Ａまでの長さのことである。「到達時間ＡＴ」とは、潤滑油の粘度によって決定される時間であり、潤滑油が潤滑油出口２Ｊから潤滑油入口１０Ａに到達するまでの時間である。そして、到達時間ＡＴは、長さＬＬの他、第１実施形態と同様に、その時々の潤滑油の油温Ｔ（すなわち潤滑油の粘度）といったパラメータに基づいて決定される。このような本実施形態によれば、エンジン始動直後（すなわち油圧ポンプ始動直後）からの経過時間ＰＴを計時し、経過時間ＰＴが到達時間ＡＴに達するまでの間、ノズル開度が１００％に維持される。
【００３９】
以下に、図８のフローチャートを参照して、本実施形態をより具体的に説明する。
先ず、エンジン始動時にスタートスイッチを操作すると、スタート信号Ｋによりノズル開度コントローラ５０が起動する（Ｓ１）。次いで、演算部５２のノズル開度決定手段５６は、エンジン始動直後に可変ノズル８０の開度を１００％にし、可変ノズル８０から噴出される排気ガスの流速を落として過給機１０の回転速度が上昇するのを抑制する（Ｓ２）。この後、演算部５２の制御時間決定手段５７は、潤滑油の油温Ｔに基づき、マップＭＰ２およびテーブルＴＢＬを参照して到達時間ＡＴを決定する。そして、計時部５５が起動し、経過時間ＰＴの計時を開始する（Ｓ３）。さらに、経過時間ＰＴが到達時間ＡＴに達したかをノズル開度決定手段５６が監視し、達するまでの間は、可変ノズル８０のノズル開度を１００％に維持し、達した時点で通常の制御に戻す（Ｓ５）。
【００４０】
本実施形態によれば、到達時間ＡＴを採用してノズル開度を１００％に維持するため、エンジン始動後、潤滑油が潤滑油出口２Ｊから潤滑油入口１０Ａまで到達せず、過給機１０が潤滑されてない状態では、過給機１０の回転速度を抑制でき、やはり過給機１０の焼付を防止できる。
また、本実施形態では、第１実施形態のような圧力検出手段３７は不要であるから、従来の可変ターボで用いられている構成以外に付加するものがなく、構成をより簡素化でき、一層経済的である。
しかも、圧力検出手段３７からの圧力Ｐを用いた制御も不要であるため、制御ステップも簡略化できる。
【００４１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態では、遅れ時間ＤＴや到達時間ＡＴを決定するのに、油種Ａ１，Ａ２，Ａ３、潤滑回路３０での長さＬＳ，ＬＬ、および潤滑油の油温Ｔが用いられていたが、本発明ではこれに限定されるものではなく、油種Ａ１，Ａ２，Ａ３、長さＬＳ，ＬＬ、油温Ｔ、ディーゼルエンジン１の冷却水の水温、および大気温度のうち、少なくとも一つのパラメータが用いられていればよい。また、これらのパラメータを任意に組み合わせて用いてもよい。
【００４２】
前記第１実施形態では、圧力検出手段３７の圧力Ｐを検出した後、所定の遅れ時間ＤＴを経過するまでの間、ノズル開度を１００％にしていたが、例えば、圧力検出手段３７が潤滑油入口１０Ａに極めて近い位置に設けられ、この位置から潤滑油が潤滑油入口１０Ａに達するまでの時間を殆ど無視できると考えられる場合には、遅れ時間ＤＴを用いたステップを省略してもよい。すなわち、圧力Ｐが所定の圧力Ｐ０に達するまでの間、ノズル開度を１００％にするだけで十分である。
【００４３】
前記各実施形態では、過給機１０の焼付を防止するためにノズル開度を１００％に制御していたが、実質的に焼付が生じない回転速度までの上昇であればよく、ノズル開度は１００％よりも小さい値であってもよい。
【００４４】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、方法、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンに設けられた過給機の焼付を防止するために用いられ、特に寒冷地で運転されるエンジンの過給機に好適である。また、このようなエンジンが搭載されるものとしては、建設機械の他、自動車や運送用トラック等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過給機焼付防止装置が搭載されたエンジン全体を示す構成図。
【図２】過給機を示す断面図。
【図３】過給機の構成部品を示す正面図。
【図４】エンジンの潤滑回路を示す模式図。
【図５】制御手段を示すブロック図。
【図６】第１実施形態での制御方法を説明するためのフローチャート。
【図７】本発明の第２実施形態で用いられる制御テーブルを示す図。
【図８】第２実施形態での制御方法を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１…エンジン、２Ｂ…油圧ポンプ、２Ｊ…潤滑油出口、１０…過給機、１０Ａ…潤滑油入口、３０…潤滑回路、３７…圧力検出手段、５０…ノズル開度コントローラ（制御手段）、５５…計時部、５７…制御時間決定手段、６０…タービン流量特性可変機構、７０…過給機焼付防止装置、８０…可変ノズル（バリアブルジオメタリタービンノズル）、Ａ１，Ａ２，Ａ３…油種、ＡＴ…到達時間、ＤＴ…遅れ時間、ＰＴ…経過時間、ＬＬ，ＬＳ…長さ、Ｐ…圧力、Ｔ…油温。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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