(57)【要約】  コンプレッサ（６ａ）にベーン（１８、５４）の位置を変化させることによりコンプレッサホイール（１２）から送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構（１７）が設けられたターボ過給機（６）と、排気通路（４）と吸気通路（３）のコンプレッサ（６ａ）よりも上流の区間とを接続する低圧ＥＧＲ通路（７）と、ＥＧＲ通路（７）を開閉する低圧ＥＧＲ弁（８）とを備えた内燃機関（１）に適用される制御装置において、ベーン（１８）が固着したか否かを判定し、ベーン（１８）が固着したと判定した場合には、内燃機関（１）の運転状態を内燃機関（１）の機関出力が制限される退避運転状態に切り替えるとともに、低圧ＥＧＲ通路（７）を介して吸気通路（３）に還流される排気の量が増加するように低圧ＥＧＲ弁（８）を開き側に制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、前記排気通路と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流の区間とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関に適用され、
前記可動ベーンが固着したか否かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記内燃機関の機関出力が制限される退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御する制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態が前記退避運転状態に切り替えられると前記コンプレッサの入口の圧力と出口の圧力との圧力比及び前記コンプレッサに流入するガス流量にて特定される前記コンプレッサの作動点が前記可動ベーンが固着しているコンプレッサでサージングが発生するサージング領域内に移行するか否かを判定するサージ判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行すると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸気通路に還流される排気の量が前記内燃機関の失火が回避される流量範囲内に抑えられるように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記可動ベーン機構は、前記可動ベーンに動力を出力するための出力部材を有するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するベーン制御手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記可動ベーンの位置を変化させるべく前記ベーン制御手段が前記アクチュエータに動作を指示したときの前記出力部材の変位及び前記可動ベーンの変位の少なくともいずれか一方に基づいて前記可動ベーンが固着したか否か判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記コンプレッサには、前記コンプレッサにてサージングが発生した場合に生じる所定の現象を検出するための検出手段が設けられ、
前記異常判定手段は、前記検出手段が前記所定の現象を検出した場合に前記可動ベーンが固着していると判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記所定の現象は、前記コンプレッサの振動、前記コンプレッサの入口の圧力の脈動、及び前記コンプレッサの入口の温度の脈動の少なくともいずれか１つである請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサに可動ベーンが設けられた過給機を有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に使用される過給機として、コンプレッサのディフューザ部に複数の可動ベーンを設け、それらの可動ベーンを操作することにより過給効率を変化させる過給機が知られている。このような過給機の制御装置として、内燃機関の回転数及び過給圧と可動ベーンの開度との関係を定めたマップに基づいてコンプレッサのサージ限界を超えない範囲内で可動ベーンの目標開度を設定し、可動ベーンの開度をその目標開度に操作する制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３２２３２号公報
【特許文献２】特開２００９−０６２８５１号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関として、排気通路と吸気通路のうちコンプレッサよりも上流側の区間とをＥＧＲ通路で接続し、コンプレッサの上流に排気を導入可能にした内燃機関が知られている。このような内燃機関では、排気中のカーボン微粒子等の異物がコンプレッサに流入する。可動ベーンが設けられたコンプレッサでは、内部に流入した異物が可動ベーン等に付着して可動ベーンが固着するおそれがある。可動ベーンが固着するとコンプレッサに流入する空気量に応じて可動ベーンの位置を変化させることができないので、コンプレッサでサージングが発生し易くなるおそれがある。特許文献１の制御装置は、可動ベーンが正常に動作する場合が対象であり、このように可動ベーンが固着した場合は対象としていない。内燃機関の制御方法として、内燃機関の運転に支障が生じる故障が発生した場合は、内燃機関の機関出力が制限されるように内燃機関の運転状態を制御する制御方法が知られている。可動ベーンが固着するとその固着した位置によっては、このように内燃機関の機関出力を制限すべく吸入空気量を減少させた際にコンプレッサでサージングが発生するおそれもある。【０００５】
そこで、本発明は、可動ベーンが固着した場合でも、内燃機関の機関出力を制限しつつコンプレッサでサージングが発生することを抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の制御装置は、排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、前記排気通路と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流の区間とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関に適用され、前記可動ベーンが固着したか否かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記内燃機関の機関出力が制限される退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御する制御手段と、を備えている。【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置では、可動ベーンが固着した場合はコンプレッサよりも上流側に還流される排気の量を増加させるので、コンプレッサに流入するガス量を増加させることができる。コンプレッサのサージングはコンプレッサに流入するガス量が少ない場合に発生し易くなるので、このようにガス量を増加させることによりサージングの発生を抑制できる。また、この場合、内燃機関に吸入される空気の量を増加させることなくコンプレッサに流入するガス量を増加させることができるので、内燃機関の機関出力を低く抑えることができる。このように本発明の制御装置によれば、可動ベーンが固着した場合でも、内燃機関の機関出力を制限しつつコンプレッサでサージングが発生することを抑制できる。【０００８】
本発明の制御装置の一形態において、前記内燃機関の運転状態が前記退避運転状態に切り替えられると前記コンプレッサの入口の圧力と出口の圧力との圧力比及び前記コンプレッサに流入するガス流量にて特定される前記コンプレッサの作動点が前記可動ベーンが固着しているコンプレッサでサージングが発生するサージング領域内に移行するか否かを判定するサージ判定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行すると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御してもよい。この形態によれば、可動ベーンが固着し、かつコンプレッサの作動点がサージング領域内に移行する場合にのみＥＧＲ弁が開き側に制御されるので、内燃機関を退避運転状態で運転する際に吸気通路に無駄に排気が還流されることを防止できる。【０００９】
本発明の制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記吸気通路に還流される排気の量が前記内燃機関の失火が回避される流量範囲内に抑えられるように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御してもよい。この場合、吸気通路に排気を還流し過ぎて内燃機関が失火することを防止できる。【００１０】
本発明の制御装置の一形態において、前記可動ベーン機構は、前記可動ベーンに動力を出力するための出力部材を有するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するベーン制御手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記可動ベーンの位置を変化させるべく前記ベーン制御手段が前記アクチュエータに動作を指示したときの前記出力部材の変位及び前記可動ベーンの変位の少なくともいずれか一方に基づいて前記可動ベーンが固着したか否か判定してもよい。可動ベーンが固着した場合はベーン制御手段からアクチュエータに指示が出力されても出力部材及び可動ベーンを殆ど動かすことができない。そのため、アクチュエータの指示が出力されたときのこれらの部分の変位に基づいて可動ベーンが固着しているか否か判定することができる。【００１１】
本発明の制御装置の一形態において、前記コンプレッサには、前記コンプレッサにてサージングが発生した場合に生じる所定の現象を検出するための検出手段が設けられ、前記異常判定手段は、前記検出手段が前記所定の現象を検出した場合に前記可動ベーンが固着していると判定してもよい。可動ベーンが固着した場合はコンプレッサに流入するガスの流量が変化しても可動ベーンを動かすことができないので、コンプレッサでサージングが発生するおそれがある。そのため、コンプレッサのサージングに伴って発生する所定の現象が検出された場合に可動ベーンが固着していると判定することができる。前記所定の現象は、前記コンプレッサの振動、前記コンプレッサの入口の圧力の脈動、及び前記コンプレッサの入口の温度の脈動の少なくともいずれか１つであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示す図。
【図２】ターボ過給機のコンプレッサの断面を示す図。
【図３】コンプレッサの一部を図２の矢印III方向から見た図。
【図４】図１のＥＣＵが実行する退避運転制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】図２のコンプレッサの特性曲線を示す図。
【図６】本発明の制御装置が適用される他の内燃機関を示す図。
【図７】本発明の制御装置が適用される内燃機関が有するターボ過給機のコンプレッサの他の例を示す図。
【図８】図７のコンプレッサの特性曲線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示している。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒（不図示）が設けられた機関本体２を備えている。各気筒には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、スロットルバルブ５と、ターボ過給機６のコンプレッサ６ａが設けられている。排気通路４には、ターボ過給機６のタービン６ｂが設けられている。エンジン１は、排気の一部をＥＧＲガスとして還流させるための低圧ＥＧＲ通路７を備えている。この図に示すように低圧ＥＧＲ通路７は、吸気通路３のうちコンプレッサ６ａよりも上流側の区間と排気通路４のうちタービン６ｂよりも下流側の区間とを接続している。低圧ＥＧＲ通路７には、この通路７を開閉するための低圧ＥＧＲ弁８が設けられている。
【００１４】
図２及び図３を参照してターボ過給機６のコンプレッサ６ａについて説明する。図２はコンプレッサ６ａの断面図を示し、図３はコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図を示している。図２に示すようにコンプレッサ６ａは、コンプレッサハウジング１１と、コンプレッサハウジング１１内に収容されたコンプレッサホイール１２とを備えている。コンプレッサハウジング１１は、コンプレッサホイール１２が配置されるホイール室１３と、ホイール室１３の外周に設けられ、ホイール室１３の出口と通じているディフューザ部１４と、ディフューザ部１４の外周に設けられてディフューザ部１４と通じている渦巻き状のスクロール室１５とを備えている。コンプレッサホイール１２は、軸線Ａｘ回りに回転可能に設けられた回転軸１６の一端に取り付けられている。回転軸１６の他端にはタービン６ｂのタービンホイール（不図示）が取り付けられている。タービンホイールが排気によって駆動されると、これによりコンプレッサホイール１２が駆動される。
【００１５】
コンプレッサ６ａには、可動ベーン機構１７が設けられている。可動ベーン機構１７は、ディフューザ部１４に配置された複数のディフューザベーン（以下、ベーンと略称することがある。）１８と、これら複数のベーン１８が軸部としてのピン１９を軸として回転可能なように取り付けられたベースプレート２０と、ベースプレート２０の裏面側に配置されたベーン操作機構２１とを備えている。ベーン１８は、吸気の流れを方向付ける周知の翼型形状の部品である。コンプレッサホイール１２から送り出された吸気は、各ベーン１８間に流入する。そのため、ベーン１８間の隙間が吸気の流路となる。各ベーン１８はピン１９の一端部に一体回転可能に取り付けられている。図３に示したようにピン１９は、周方向に一定のピッチで配置されている。それらのピン１９を軸としてベーン１８が回転することにより、ベーン１８がそれらの間の吸気の流路を開閉するように回転する。そして、これにより吸気の流路の絞り量を変更する。
【００１６】
ベーン操作機構２１は、出力部材としての出力軸２２ａを有するアクチュエータ２２と、出力軸２２ａから出力された動力を各ベーン１８に伝達する動力伝達機構２３とを備えている。動力伝達機構２３は、アクチュエータ２２によって軸線Ａｘ回りに回転駆動される不図示の駆動リングを備え、その駆動リングの回転運動を各ベーン１８がピン１９を軸として回転する回転運動に変換する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。アクチュエータ２２は、動力伝達機構２３を介して各ベーン１８を図３に実線で示した閉位置Ｐｃと破線で示した開位置Ｐｏとの間で駆動する。閉位置Ｐｃは各ベーン１８間の隙間が最小になる位置であり、開位置Ｐｏは各ベーン１８間の隙間が最大になる位置である。アクチュエータ２２には、出力軸２２ａの変位に対応した信号を出力する変位センサ２２ｂが設けられている。
【００１７】
低圧ＥＧＲ弁８の動作は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットであり、所定の制御プログラムに従ってスロットルバルブ５及びアクチュエータ２２等を制御することにより、エンジン１を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ３０は、例えば吸入空気量が多くなるほど各ベーン１８の位置が開位置Ｐｏ側に変更されるようにアクチュエータ２２の動作を制御する。このようにアクチュエータ２２の動作を制御することにより、ＥＣＵ３０が本発明のベーン制御手段として機能する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転に支障が生じる故障が発生した場合、エンジン１の運転状態がエンジン１の機関出力が制限される退避運転状態に切り替わるようにスロットルバルブ５を閉じ側に制御する。図示は省略したがＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を判別するための種々のセンサが接続されている。また、ＥＣＵ３０には、上述した変位センサ２２ｂが接続されている。
【００１８】
図４は、ＥＣＵ３０がエンジン１の運転状態を制御すべくエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する退避運転制御ルーチンを示している。この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えば過給圧を取得する。また、ＥＣＵ３０は、この処理においてアクチュエータ２２の出力軸２２ａの変位を取得する。
【００１９】
次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、ベーン１８が固着しているか否か判断する。ベーン１８が固着するとベーン１８と動力伝達機構２３を介して連結されている出力軸２２ａもほぼ動作不能となる。そこで、ベーン１８が固着しているか否かの判断は、例えば各ベーン１８の位置を変化させるべくＥＣＵ３０がアクチュエータ２２に動作を指示したときの出力軸２２ａの変位に基づいて行えばよい。そして、この際の出力軸２２ａの変位が予め設定した所定値以下の場合にベーン１８が固着していると判断すればよい。ベーン１８が固着していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２０】
一方、ベーン１８が固着していると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替えた場合にコンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行するか否か判断する。図５は、コンプレッサ６ａの特性曲線を示している。この図の圧力比は、コンプレッサ６ａの入口の圧力とコンプレッサ６ａの出口の圧力との比である。また、この図の実線Ｓ１はベーン１８が閉位置Ｐｃにある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示し、実線Ｓ２はベーン１８が開位置Ｐｏにある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示している。すなわち、コンプレッサ６ａでは、ベーン１８の位置を変化させることにより、サージラインを実線Ｓ１と実線Ｓ２との間で変化する。サージ領域は、この図において各サージラインよりも左側の領域である。例えば、ベーン１８が開位置Ｐｏで固着し、エンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替えたときのコンプレッサ６ａの作動点がこの図の位置Ｐ１になる場合、コンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行すると判断する。サージ領域はベーン１８が固着した位置に応じて変化するので、この処理ではまずこの図に基づいてベーン１８が固着したコンプレッサ６ａのサージ領域が特定される。その後、エンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替えた場合にコンプレッサ６ａの作動点が特定したサージ領域内に移行するか否かの判断が行われる。なお、図５に示したコンプレッサ６ａの特性曲線は予め実験などにより求めてＥＣＵ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。
【００２１】
コンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行しないと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替える通常退避運転制御を実行する。この通常退避運転制御では、低圧ＥＧＲ弁８を閉じるとともにスロットルバルブ５を閉じ側に制御してエンジン１の機関出力を制限する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２２】
一方、コンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行すると判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０はＥＧＲ退避運転制御を実行する。このＥＧＲ退避運転制御では、低圧ＥＧＲ弁８を開き側に制御してＥＧＲガスの量を増加させるとともにスロットルバルブ５を閉じ側に制御してエンジン１の機関出力を制限する。この際、ＥＣＵ３０は図５に点Ｐ２で示したようにコンプレッサ６ａに吸入されるガス流量をＥＧＲガスで増加させ、これによりコンプレッサ６ａの作動点がサージ領域外になるように低圧ＥＧＲ弁８の開度を制御する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の失火が回避される流量範囲内でＥＧＲガスが導入されるように低圧ＥＧＲ弁８の開度を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２３】
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、ベーン１８が固着し、かつエンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替えた場合にコンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行する場合には、低圧ＥＧＲ弁８を開けてＥＧＲガス量を増加させるのでコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。また、このようにＥＧＲガス量を増加させることにより、エンジン１に吸入される空気の量を増加させることなくコンプレッサ６ａに吸入されるガス流量を増加させることができる。そのため、エンジン１の機関出力を低く抑えることができる。従って、この制御装置によれば、ベーン１８が固着した場合でもエンジン１の機関出力を制限しつつコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。なお、ＥＣＵ３０は、図４の制御ルーチンのステップＳ１２を実行することにより本発明の異常判定手段として機能し、ステップＳ１５を実行することにより本発明の制御手段として機能する。また、ステップＳ１３を実行することにより本発明のサージ判定手段として機能する。
【００２４】
上述した形態では、ベーン１８が固着し、かつコンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行する場合に、低圧ＥＧＲ弁８を開き側に制御したが、コンプレッサ６ａの作動点がサージ領域に移行するか否かに拘わらず低圧ＥＧＲ弁８を開き側に制御してもよい。この場合においてもコンプレッサ６ａに流入するガス量を増加させてコンプレッサ６ａのサージングを抑制することができる。また、エンジン１に吸入される空気の量が増加することを防止できるので、エンジン１の機関出力を低く抑えることができる。
【００２５】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の制御装置が適用されるエンジンは、図１に示したエンジンに限定されない。本発明の制御装置は、図６に示すように低圧ＥＧＲ通路７の他に吸気通路３のうちコンプレッサ６ａよりも下流側の区間と排気通路４のうちタービン６ｂよりも上流側の区間とを接続する高圧ＥＧＲ通路４１が設けられたエンジン１に適用してもよい。なお、図６において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように高圧ＥＧＲ通路４１には、この通路４１を開閉するための高圧ＥＧＲ弁４２が設けられている。このエンジン１においても、ＥＣＵ３０が上述した図４の制御ルーチンを実行することにより、エンジン１に吸入される空気の量を増加させることなくコンプレッサ６ａに吸入されるガス流量を増加させることができる。そのため、可動ベーンが固着した場合でもエンジン１の機関出力を制限しつつコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。なお、このエンジン１では、ＥＧＲ退避運転制御においてエンジン１の退避運転状態に影響がでない範囲内で、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を閉じ側に制御したりスロットルバルブ５の開度を開き側に制御してもよい。これによりターボ過給機６の回転数が増大し、吸入空気量が増加するので、サージングの発生をさらに抑制することができる。
【００２６】
また、本発明が適用されるエンジン１のターボ過給機６のコンプレッサ６ａには、上述した形態で示したものとは異なる可動ベーン機構が設けられていてもよい。例えば、図７に示す可動ベーン機構５０がコンプレッサ６ａに設けられていてもよい。なお、図７において図２と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この可動ベーン機構５０は、軸線Ａｘ方向に移動可能に設けられた可動部５１と、可動部５１を駆動するアクチュエータ５２とを備えている。可動部５１は、環状のベースプレート５３と、そのベースプレート５３に設けられた複数（図７では１つのみを示す。）のベーン５４とを備えている。複数のベーン５４は、同一円周上に等間隔で並ぶようにベースプレート５３に設けられている。また、この図に示したように各ベーン５４は、ベースプレート５３の同一の面から軸線Ａｘ方向に延びるように設けられている。なお、ベーン５４の形状は上述した形態と同様に翼型形状である。
【００２７】
このコンプレッサ６ａのコンプレッサハウジング１１には、ディフューザ部１４と軸線Ａｘ方向に並ぶように収容室５５が設けられている。ディフューザ部１４と収容室５５とは、ディフューザ部１４の一部を形成する隔壁５６で区分されている。隔壁５６には複数のベーン５４に対応して貫通孔５６ａが設けられ、可動部５１は各ベーン５４がそれぞれ貫通孔５６ａに挿入されるように収容室５５内に収容されている。また、可動部５１は、各ベーン５４が隔壁５６内に収容される格納位置と、各ベーン５４がディフューザ部１４を横切るように隔壁５６から突出する突出位置との間で移動可能なように収容室５５内に収容されている。アクチュエータ５２は、出力部材としてのロッド５２ａを伸縮させることにより可動部５１を格納位置と突出位置との間で駆動する。
【００２８】
図８は、このコンプレッサ６ａの特性曲線を示している。この図の実線Ｓ３はベーン５４が突出位置にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示し、実線Ｓ４はベーン５４が格納位置にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示している。そして、コンプレッサ６ａのサージ領域は、この図において各サージラインより左側の領域である。このコンプレッサ６ａでは、ベーン５４が格納位置において固着するとエンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替えたときにコンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行するおそれがある。このようなコンプレッサ６ａが吸気通路３に設けられたエンジン１においても本発明を適用することにより、エンジン１に吸入される空気の量を増加させることなくコンプレッサ６ａに吸入されるガス流量を増加させることができる。そして、これによりコンプレッサ６ａの作動点をこの図の位置Ｐ４に変化させることができる。そのため、ベーン５４が固着した場合でもエンジン１の機関出力を制限しつつコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。なお、このコンプレッサ６ａでは、アクチュエータ５２にロッド５２ａのストローク量に対応した信号を出力するストロークセンサ設け、このストロークセンサの出力に基づいてベーン５４が固着しているか否かを判定してよい。例えば、ベーン５４の位置を切り替えるべきＥＣＵ３０からアクチュエータ５２に動作が指示されたときのストロークセンサの出力値が殆ど変化しない場合に、ベーン５４が固着していると判断できる。
【００２９】
本発明においてベーンが固着したか否か判定する方法は、アクチュエータの出力軸又はロッドの変位に基づいて判定する方法に限定されない。例えば、ベーンの位置に対応した信号を出力するセンサをコンプレッサに設け、このＥＣＵからアクチュエータに動作が指示されたときのこのセンサの出力値に基づいてベーンが固着しているか否か判断してもよい。また、サージングに伴って発生する所定の現象が検出された場合にベーンが固着していると判断してもよい。所定の現象としては、例えばコンプレッサ６ａの振動、コンプレッサ６ａの入口の圧力の脈動、及びコンプレッサ６ａの入口の温度の脈動等がある。そこで、コンプレッサ６ａに振動センサを設け、この振動センサの出力信号に基づいてベーンが固着しているか否か判定してもよい。また、コンプレッサ６ａの入口に圧力センサを設け、この圧力センサの出力信号に基づいてベーンが固着しているか否か判定してもよい。さらに、コンプレッサ６ａの入口に温度センサを設け、この温度センサの出力信号に基づいてベーンが固着しているか否か判定してもよい。このように所定の現象を検出することにより、振動センサ、圧力センサ、又は温度センサが、本発明の検出手段に相当する。
【図１】
2011108093.tif 000003
【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】
2011108093.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月26日(2010.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、前記排気通路と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流の区間とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関に適用され、
前記可動ベーンが固着したか否かを判定する異常判定手段と、まず前記可動ベーンが固着しているコンプレッサの運転領域のうちサージングが発生するサージング領域を特定し、その後前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関の機関出力が制限される退避運転状態に切り替えられると前記コンプレッサの入口の圧力と出口の圧力との圧力比及び前記コンプレッサに流入するガス流量にて特定される前記コンプレッサの作動点が特定した前記サージング領域内に移行するか否かを判定するサージ判定手段と、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行すると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御し、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行しないと判定した場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じるとともに前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替える制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸気通路に還流される排気の量が前記内燃機関の失火が回避される流量範囲内に抑えられるように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記可動ベーン機構は、前記可動ベーンに動力を出力するための出力部材を有するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するベーン制御手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記可動ベーンの位置を変化させるべく前記ベーン制御手段が前記アクチュエータに動作を指示したときの前記出力部材の変位及び前記可動ベーンの変位の少なくともいずれか一方に基づいて前記可動ベーンが固着したか否か判定する請求項１又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記コンプレッサには、前記コンプレッサにてサージングが発生した場合に生じる所定の現象を検出するための検出手段が設けられ、
前記異常判定手段は、前記検出手段が前記所定の現象を検出した場合に前記可動ベーンが固着していると判定する請求項１又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記所定の現象は、前記コンプレッサの振動、前記コンプレッサの入口の圧力の脈動、及び前記コンプレッサの入口の温度の脈動の少なくともいずれか１つである請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
８の開度を制御する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の失火が回避される流量範囲内でＥＧＲガスが導入されるように低圧ＥＧＲ弁８の開度を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
［００２３］
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、ベーン１８が固着し、かつエンジン１の運転状態を退避運転状態に切り替えた場合にコンプレッサ６ａの作動点がサージ領域内に移行する場合には、低圧ＥＧＲ弁８を開けてＥＧＲガス量を増加させるのでコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。また、このようにＥＧＲガス量を増加させることにより、エンジン１に吸入される空気の量を増加させることなくコンプレッサ６ａに吸入されるガス流量を増加させることができる。そのため、エンジン１の機関出力を低く抑えることができる。従って、この制御装置によれば、ベーン１８が固着した場合でもエンジン１の機関出力を制限しつつコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。なお、ＥＣＵ３０は、図４の制御ルーチンのステップＳ１２を実行することにより本発明の異常判定手段として機能し、ステップＳ１５を実行することにより本発明の制御手段として機能する。また、ステップＳ１３を実行することにより本発明のサージ判定手段として機能する。
［００２４］
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。
［００２５］
例えば、本発明の制御装置が適用されるエンジンは、図１に示したエンジンに限定されない。本発明の制御装置は、図６に示すように低圧ＥＧＲ通路７の他に吸気通路３のうちコンプレッサ６ａよりも下流側の区
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月19日(2011.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、前記排気通路と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流の区間とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関に適用され、
前記可動ベーンが固着したか否かを判定する異常判定手段と、まず前記可動ベーンが固着しているコンプレッサの運転領域のうちサージングが発生するサージング領域を特定し、その後前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関の機関出力が制限される退避運転状態に切り替えられると前記コンプレッサの入口の圧力と出口の圧力との圧力比及び前記コンプレッサに流入するガス流量にて特定される前記コンプレッサの作動点が特定した前記サージング領域内に移行するか否かを判定するサージ判定手段と、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行すると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御し、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行しないと判定した場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じるとともに前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替える制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記吸気通路に還流される排気の量が前記内燃機関の失火が回避される流量範囲内に抑えられるように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可動ベーン機構は、前記可動ベーンに動力を出力するための出力部材を有するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するベーン制御手段と、を備え、
前記異常判定手段は、前記可動ベーンの位置を変化させるべく前記ベーン制御手段が前記アクチュエータに動作を指示したときの前記出力部材の変位及び前記可動ベーンの変位の少なくともいずれか一方に基づいて前記可動ベーンが固着したか否か判定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記コンプレッサには、前記コンプレッサにてサージングが発生した場合に生じる所定の現象を検出するための検出手段が設けられ、
前記異常判定手段は、前記検出手段が前記所定の現象を検出した場合に前記可動ベーンが固着していると判定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記所定の現象は、前記コンプレッサの振動、前記コンプレッサの入口の圧力の脈動、及び前記コンプレッサの入口の温度の脈動の少なくともいずれか１つである請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の内燃機関の制御装置は、排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有し、前記コンプレッサには可動ベーンの位置を変化させることによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の絞り量を変更可能な可動ベーン機構が設けられた過給機と、前記排気通路と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流の区間とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関に適用され、前記可動ベーンが固着したか否かを判定する異常判定手段と、まず前記可動ベーンが固着しているコンプレッサの運転領域のうちサージングが発生するサージング領域を特定し、その後前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関の機関出力が制限される退避運転状態に切り替えられると前記コンプレッサの入口の圧力と出口の圧力との圧力比及び前記コンプレッサに流入するガス流量にて特定される前記コンプレッサの作動点が特定した前記サージング領域内に移行するか否かを判定するサージ判定手段と、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行すると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替えるとともに、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の量が増加するように前記ＥＧＲ弁を開き側に制御し、前記異常判定手段が前記可動ベーンが固着したと判定し、かつ前記サージ判定手段が前記コンプレッサの作動点が前記サージング領域内に移行しないと判定した場合には、前記ＥＧＲ弁を閉じるとともに前記内燃機関の運転状態を前記退避運転状態に切り替える制御手段と、を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の制御装置によれば、可動ベーンが固着し、かつコンプレッサの作動点がサージング領域内に移行する場合にのみＥＧＲ弁が開き側に制御されるので、内燃機関を退避運転状態で運転する際に吸気通路に無駄に排気が還流されることを防止できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
例えば、本発明の制御装置が適用されるエンジンは、図１に示したエンジンに限定されない。本発明の制御装置は、図６に示すように低圧ＥＧＲ通路７の他に吸気通路３のうちコンプレッサ６ａよりも下流側の区間と排気通路４のうちタービン６ｂよりも上流側の区間とを接続する高圧ＥＧＲ通路４１が設けられたエンジン１に適用してもよい。なお、図６において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように高圧ＥＧＲ通路４１には、この通路４１を開閉するための高圧ＥＧＲ弁４２が設けられている。このエンジン１においても、ＥＣＵ３０が上述した図４の制御ルーチンを実行することにより、エンジン１に吸入される空気の量を増加させることなくコンプレッサ６ａに吸入されるガス流量を増加させることができる。そのため、可動ベーンが固着した場合でもエンジン１の機関出力を制限しつつコンプレッサ６ａでサージングが発生することを抑制できる。なお、このエンジン１では、ＥＧＲ退避運転制御においてエンジン１の退避運転状態に影響がでない範囲内で、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を閉じ側に制御したりスロットルバルブ５の開度を開き側に制御してもよい。これによりターボ過給機６の回転数が増大し、吸入空気量が増加するので、サージングの発生をさらに抑制することができる。
【国際調査報告】
2011108093.tif 000011
2011108093.tif 000012
2011108093.tif 000013
2011108093.tif 000014