(57)【要約】【課題】ディフューザ翼の開度を精度良く制御する。【解決手段】ディフューザ翼の開度をアクチュエータにより変更する可変ディフューザを有する遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置において、ディフューザ翼が所定開度よりも閉側とならないように、該ディフューザ翼が所定開度となったときに可変ディフューザの一部に当接するストッパーと、可変ディフューザの一部がストッパーに当接したときのアクチュエータの制御量を学習して学習値を得る学習部と、学習値に基づいてディフューザ翼の目標開度までの制御量を決定する制御部と、を備える。【選択図】図１６
2011252417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサのディフューザ部に備わるディフューザ翼の開度をアクチュエータにより変更することで該ディフューザ部の流路面積を変更可能とする可変ディフューザを有する遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置において、
前記ディフューザ翼が所定開度よりも閉側とならないように、該ディフューザ翼が所定開度となったときに前記可変ディフューザの一部に当接するストッパーと、
前記可変ディフューザの一部が前記ストッパーに当接したときの前記アクチュエータの制御量を学習して学習値を得る学習部と、
前記学習値に基づいて、前記ディフューザ翼の目標となる開度までの制御量を決定する制御部と、
を備えることを特徴とする遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ストッパーは、内燃機関の作動中であって前記学習部による学習を行なわないときに前記可変ディフューザの一部が移動する範囲よりも外側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記学習部において前記アクチュエータの制御量を学習するときに、前記可変ディフューザの一部を前記ストッパーに当接させるときの該可変ディフューザの一部の移動速度を、内燃機関の作動中であって前記学習部による学習を行なわないときよりも遅くすることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記学習部における学習が完了した後において、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第１規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差と、
前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第２規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差と、
に基づいて、前記可変ディフューザの故障判定を行う判定部を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記学習部における学習が完了した後において、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つ吸入空気量が第１規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差と、
前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つ吸入空気量が第２規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差と、
に基づいて、前記可変ディフューザの故障判定を行う判定部を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記判定部は、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第１規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が正の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第２規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するとき
の吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が正の値のときに、前記ディフューザ翼が目標値よりも開き側にずれていると判定し、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第１規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が負の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第２規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が負の値のときに、前記ディフューザ翼が欠損していると判定することを特徴とする請求項４に記載の遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記判定部は、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つ吸入空気量が第１規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が負の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つ吸入空気量が第２規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が負の値のときに、前記ディフューザ翼が目標値よりも開き側にずれていると判定し、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つ吸入空気量が第１規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が正の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つ吸入空気量が第２規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が負の値のときに、前記ディフューザ翼が欠損していると判定することを特徴とする請求項５に記載の遠心圧縮機を備えた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、遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、該内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して駆動されるターボチャージャを設けると、燃焼室の充填効率を高めて機関出力をより大きくすることができる。
【０００３】
ここで、ターボチャージャのコンプレッサのディフューザ部にディフューザ翼を配置し、該ディフューザ翼の開度（ＶＧＤ開度ともいう。）を変更することにより、ディフューザ部の流路面積を変更することで、低回転域における過給圧を高める可変ディフューザを有する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、駆動モータが正転または逆転することにより、リンク機構を介してユニゾンリングを回動させて、各ディフューザ翼を一斉に同角度ずつ回動させることができる。
【０００４】
ところで、製造時の公差や経年変化により、駆動モータの制御量と、実際のディフューザ翼の開度と、の関係にずれが生じることがある。このようにして、実際のＶＧＤ開度（以下、実ＶＧＤ開度ともいう。）が目標のＶＧＤ開度（以下、目標ＶＧＤ開度ともいう。）からずれると、過給圧やコンプレッサ効率が所望の値とならない虞がある。たとえば、ディフューザ翼の開度をセンサにより検出して、駆動モータの制御量を決定することも考えられるが、センサを追加することによりコスト高となる。また、センサ自体に異常が生じると、過給圧の制御が困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６９９８５号公報
【特許文献２】特許第４３８２５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディフューザ翼の開度を精度良く制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置は、
コンプレッサのディフューザ部に備わるディフューザ翼の開度をアクチュエータにより変更することで該ディフューザ部の流路面積を変更可能とする可変ディフューザを有する遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置において、
前記ディフューザ翼が所定開度よりも閉側とならないように、該ディフューザ翼が所定開度となったときに前記可変ディフューザの一部に当接するストッパーと、
前記可変ディフューザの一部が前記ストッパーに当接したときの前記アクチュエータの制御量を学習して学習値を得る学習部と、
前記学習値に基づいて、前記ディフューザ翼の目標となる開度までの制御量を決定する制御部と、
を備える。
【０００８】
ディフューザ翼は、所定開度のときが最も閉じ側の開度となる。そして、可変ディフュ
ーザの一部をストッパーに当接させることにより、ディフューザ翼を所定の開度に合わせることができる。ここで、ディフューザ翼の開度の変化量を積算して現時点での開度を算出する場合には、誤差が蓄積されるため、算出される開度と実際の開度との差が次第に大きくなっていく。これに対し、ディフューザ翼を所定開度としたときのアクチュエータの制御量（位置としてもよい）を学習すれば、その後は、学習したアクチュエータの制御量を基準として開度の変化量を積算すれば良い。すなわち、ディフューザ翼を所定開度としてその位置を記憶した後は、それまでに蓄積された誤差の影響を受けずに開度を算出することができるため、ディフューザ翼の実際の開度を目標の開度に合わせることができる。このように、センサなどを設けることなく、ディフューザ翼の学習制御が可能となる。また、ディフューザ翼は所定開度よりも閉じ側とならないため、故障によりディフューザ翼の開度が閉じ側にずれたとしても、所定開度は確保されるので、最低限の吸気の通路は確保することができる。
【０００９】
本発明においては、前記ストッパーは、内燃機関の作動中であって前記学習部による学習を行なわないときに前記可変ディフューザの一部が移動する範囲よりも外側に設けられていてもよい。
【００１０】
すなわち、学習が行なわれないときには、可変ディフューザの一部がストッパーに当接することがないため、当接する箇所の磨耗や破損を抑制することができる。また、可変ディフューザに過剰な力が働くことが抑制されるため、故障を抑制することができる。
【００１１】
本発明においては、前記学習部において前記アクチュエータの制御量を学習するときに、前記可変ディフューザの一部を前記ストッパーに当接させるときの該可変ディフューザの一部の移動速度を、内燃機関の作動中であって前記学習部による学習を行なわないときよりも遅くすることができる。
【００１２】
このようにすることで、学習時に当接する箇所の磨耗や破損を抑制することができる。また、学習時以外では、ディフューザ翼の開度を速やかに変更することができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記学習部における学習が完了した後において、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第１規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差と、
前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第２規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差と、
に基づいて、前記可変ディフューザの故障判定を行う判定部を備えていてもよい。
【００１４】
第１規定開度は、ディフューザ翼の開度が５０％よりも閉じ側となるような開度とすることができる。第１規定開度は、ディフューザ翼の開度が変化する範囲の中心よりも小さい側の開度としてもよい。これは、吸入空気量が比較的少ないとき、またはディフューザ翼の開度が比較的小さいときとすることができる。また、第２規定開度は、ディフューザ翼の開度が５０％よりも開き側となるような開度とすることができる。第２規定開度は、ディフューザ翼の開度が変化する範囲の中心よりも大きい側の開度としてもよい。これは、吸入空気量が比較的多いとき、またはディフューザ翼の開度が比較的大きいときとすることができる。
【００１５】
また、第１規定圧力比及び第２規定圧力比は、可変ディフューザの故障判定を行うために設定されるコンプレッサ圧力比であり、任意の値とすることができる。ただし、ディフ
ューザ翼に故障がないときにサージが発生するときの吸入空気量を推定可能な圧力比とする。たとえば、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生するときの吸入空気量と、第１規定圧力比または第２規定圧力比と、の関係を予め記憶しておき、この値に基づいて該吸入空気量が推定される。そして、このような関係が記憶されているコンプレッサ圧力比が、第１規定圧力比または第２規定圧力比となる。このため、第１規定圧力比または第２規定圧力比は、夫々複数あってもよい。また、第１規定圧力比と第２規定圧力比とを同じ値にすることもできる。
【００１６】
そして、ディフューザ翼の開度が小さいときと大きいときとで、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差を夫々求め、この差に基づいてディフューザ翼の故障を判定する。すなわち、ディフューザ翼の開度のずれと、ディフューザ翼の欠損とで、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が異なるため、この差に基づいてディフューザ翼の故障を判定することができる。
【００１７】
また、本発明においては、前記学習部における学習が完了した後において、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つ吸入空気量が第１規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差と、
前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つ吸入空気量が第２規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差と、
に基づいて、前記可変ディフューザの故障判定を行う判定部を備えていてもよい。
【００１８】
第１規定開度及び第２規定開度は、前述の通りである。また、第１規定量及び第２規定量は、可変ディフューザの故障判定を行うために設定される吸入空気量であり、任意の値とすることができる。ただし、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生するときのコンプレッサ圧力比を推定可能な吸入空気量とする。たとえば、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、第１規定量または第２規定量と、の関係を予め記憶しておき、この値に基づいて該コンプレッサ圧力比が推定される。そして、このような関係が記憶されている吸入空気量が、第１規定量または第２規定量となる。このため、第１規定量または第２規定量は、夫々複数あってもよい。また、第１規定量と第２規定量とを同じ値にすることもできる。
【００１９】
そして、ディフューザ翼の開度が小さいときと大きいときとで、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差を夫々求め、この差に基づいてディフューザ翼の故障を判定する。すなわち、ディフューザ翼の開度のずれと、ディフューザ翼の欠損とで、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が異なるため、この差に基づいてディフューザ翼の故障を判定することができる。
【００２０】
また、本発明においては、前記判定部は、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第１規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が正の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第２規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するとき
の吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が正の値のときに、前記ディフューザ翼が目標値よりも開き側にずれていると判定し、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第１規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が負の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つコンプレッサ圧力比が第２規定圧力比の場合における、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、の差が負の値のときに、前記ディフューザ翼が欠損していると判定することができる。
【００２１】
ここで、ディフューザ翼が正常の場合、すなわち目標開度からのずれやディフューザ翼の欠損がない場合には、コンプレッサ圧力比が同じであれば、実際にサージが発生するときの吸入空気量と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量と、は略等しくなる。
【００２２】
しかし、ディフューザ翼の実際の開度が目標開度よりも開き側にずれている場合には、正常の場合と比較して、吸入空気量がより多くなる方向にサージ限界が移動する。一方、ディフューザ翼が欠損している場合には、正常の場合と比較して、吸入空気量がより少なくなる方向にサージ限界が移動する。なお、ディフューザ翼が欠損することには、ディフューザ翼の一部が脱落または破損することを含む。
【００２３】
このように、ディフューザ翼の実際の開度が目標開度よりも開き側にずれている場合と、ディフューザ翼が欠損している場合と、では、正常時と比較したときのサージ限界の移動方向が夫々異なるため、実際にサージが発生するときの吸入空気量を推定される吸入空気量と比較して、その符号（正負）を見れば、何れの故障が生じているのか判定することができる。なお、ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合と第２規定開度の場合とで、前記符号が異なる場合には他の異常があると考えられる。
【００２４】
ここで、ディフューザ翼の実際の開度が目標の開度よりも開き側にずれている場合には、学習部によりアクチュエータの制御量を学習すれば、その後は、ディフューザ翼の開度を目標に合わせることができる。一方、ディフューザ翼が欠損した場合には、たとえばフェールセーフモードに移行して内燃機関の出力を抑えるようにすることで、それ以降のディフューザ翼の脱落や破損を抑制することができる。
【００２５】
また、本発明においては、前記判定部は、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つ吸入空気量が第１規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が負の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つ吸入空気量が第２規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が負の値のときに、前記ディフューザ翼が目標値よりも開き側にずれていると判定し、
前記ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合で且つ吸入空気量が第１規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が正の値であり、且つ、前記ディフューザ翼の開度が前記第１規定開度よりも開き側の第２規定開度の場合で且つ吸入空気量が第２規定量の場合における、実際にサージが発生するときのコンプ
レッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、の差が負の値のときに、前記ディフューザ翼が欠損していると判定することができる。
【００２６】
ここで、ディフューザ翼が正常の場合、すなわち目標開度からのずれやディフューザ翼の欠損がない場合には、吸入空気量が同じであれば、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比と、ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比と、は略等しくなる。
【００２７】
しかし、ディフューザ翼の実際の開度が目標開度よりも開き側にずれている場合には、正常の場合と比較して、コンプレッサ圧力比がより低くなる方向にサージ限界が移動する。一方、ディフューザ翼が欠損している場合には、正常の場合と比較して、コンプレッサ圧力比がより高くなる方向にサージ限界が移動する。
【００２８】
このように、ディフューザ翼の実際の開度が目標開度よりも開き側にずれている場合と、ディフューザ翼が欠損している場合と、では、正常時と比較したときのサージ限界の移動方向が夫々異なるため、実際にサージが発生するときのコンプレッサ圧力比を推定されるコンプレッサ圧力比と比較して、その符号（正負）を見れば、何れの故障が生じているのか判定することができる。なお、ディフューザ翼の開度が第１規定開度の場合と第２規定開度の場合とで、前記符号が異なる場合には他の異常があると考えられる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ディフューザ翼の開度を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ディフューザ翼の作動状態を示す図である。
【図３】可変ディフューザの構成を説明するための図である。
【図４】ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図５】ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図６】ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。
【図７】ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。
【図８】ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図９】ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図１０】ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図１１】ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図１２】ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。
【図１３】ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。
【図１４】ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図１５】ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。
【図１６】実施例に係る制御フローを示したフローチャートである。
【図１７】横軸を閉側吸入空気量差ΔＧａＡ、縦軸を開側吸入空気量差ΔＧａＢとしたときの故障モードの領域を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る遠心圧縮機を備えた内燃機関の制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例に係る内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００３３】
内燃機関１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は吸気ポート２Ａを介して気筒２と接続されており、排気通路４は排気ポート２Ｂを介して気筒２と接続されている。
【００３４】
また、本実施例による内燃機関１は可変ディフューザ付きターボチャージャ５０（以下、単に「ターボチャージャ５０」という。）を備えている。このターボチャージャ５０は、コンプレッサハウジング５１、タービンハウジング５２、及びセンタハウジング５３を備えて構成されている。コンプレッサハウジング５１は吸気通路３の途中に設けられ、該コンプレッサハウジング５１の内部は吸気通路３の一部を構成している。また、タービンハウジング５２は排気通路４の途中に設けられ、該タービンハウジング５２の内部は排気通路４の一部を構成している。そして、コンプレッサハウジング５１とタービンハウジング５２とは、センタハウジング５３を介して連結されている。
【００３５】
コンプレッサハウジング５１内には複数の羽根をもったコンプレッサインペラ５４が備えられ、タービンハウジング５２内には複数の羽根を持ったタービンインペラ５５が備えられている。コンプレッサインペラ５４とタービンインペラ５５とは、ロータシャフト５６を介して連結されている。コンプレッサハウジング５１には、後述するディフューザ翼６１を回転させるためのアクチュエータ５７が、リンクロッド５８を介して接続されている。
【００３６】
図２は、ディフューザ翼６１の作動状態を示す図である。図２において実線は、ディフューザ翼６１が全閉の状態を示し、破線は、ディフューザ翼６１が全開の状態を示している。図３は、可変ディフューザ６０の構成を説明するための図である。
【００３７】
コンプレッサハウジング５１内の空気通路におけるコンプレッサインペラ５４の下流側に、可変ディフューザ６０が配置されている。
【００３８】
コンプレッサインペラ５４の外周には、可変ディフューザ６０のディフューザ翼６１が複数個配置されている。それぞれのディフューザ翼６１は、コンプレッサハウジング５１に固定されたドーナツ盤状のベースプレート６２に、回動軸６３を介して回動可能に取り付けられている。回動軸６３は、当該コンプレッサインペラ５４と同心状に等角度間隔で配置されている。
【００３９】
可変ディフューザ６０は、上記複数のディフューザ翼６１の開度を一斉に変更させるための構成を備えている。ベースプレート６２には、内周側に複数の半円状の切欠部６４ａ
を有するユニゾンリング６４が配置されている。また、ディフューザ翼６１の回動軸６３には、従動アーム６５の一端が固定されている。
【００４０】
従動アーム６５の他端は、円状に形成されており、ユニゾンリング６４の切欠部６４ａに係合されている。ユニゾンリング６４の内周は、ユニゾンリング６４がベースプレート６２に対して同心を保ちながら回動できるように、ベースプレート６２に付設された複数のガイドローラ６６によって案内されている。
【００４１】
ユニゾンリング６４に設けられた突起部６４ｂには、リンクロッド５８の一端が回動自在に取り付けられている。リンクロッド５８の他端は、アクチュエータ５７に接続されている。
【００４２】
以上の構成によれば、ＥＣＵ１０によってアクチュエータ５７に駆動指令が与えられることにより、リンクロッド５８が図３中に示す矢印方向に駆動される。このリンクロッド５８の運動により、ユニゾンリング６４が図３中の矢印方向に回転操作されるようになる。そして、ユニゾンリング６４の回転運動が従動アーム６５を介して伝達されることにより、すべてのディフューザ翼６１の開度が一斉に変更される。このように、ＥＣＵ１０の駆動指令に基づいて、ディフューザ翼６１の開度を図２中の実線から破線の間の任意の開度に調整することが可能となる。
【００４３】
なお、ベースプレート６２にはユニゾンリング６４の回転を規制するためのストッパー７０が設けられている。このストッパー７０は、ユニゾンリング６４に設けられた突起部６４ｂが該ストッパー７０に当接した状態で、ディフューザ翼６１が最も閉じ側の所定開度となるように設置されている。また、内燃機関１の作動時において、後述する学習制御を行うとき以外のときには、突起部６４ｂがストッパー７０に当接しないように両部材が設置されている。すなわち、内燃機関１の作動時には、突起部６４ｂがストッパー７０に当接したときよりも開度が開き側となるようにディフューザ翼６１が制御される。なお、本実施例においてはターボチャージャ５０が、本発明における遠心圧縮機に相当する。また、本実施例においては突起部６４ｂが、本発明における「可変ディフューザの一部」に相当する。
【００４４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて該内燃機関１を制御するユニットである。
【００４５】
ＥＣＵ１０には、アクチュエータ５７が電気配線を介して接続され、該アクチュエータ５７をＥＣＵ１０により制御することが可能になっている。
【００４６】
また、コンプレッサハウジング５１よりも上流側の吸気通路３には、吸気の圧力を測定する入口側圧力センサ１１及び吸気の温度を測定する入口側温度センサ１２が取り付けられている。また、コンプレッサハウジング５１よりも下流側の吸気通路３には、吸気の圧力を測定する出口側圧力センサ１３、吸気の温度を測定する出口側温度センサ１４、及び吸気の流量を測定するエアフローメータ１５が取り付けられている。これらセンサは、ＥＣＵ１０と電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００４７】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００４８】
そして、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の始動時に、ユニゾンリング６４の突起部６４ｂをストッパー７０に当接させた状態で、アクチュエータ５７の制御量を学習（記憶）している。これは、アクチュエータ５７、ディフューザ翼６１、またはユニゾンリング６４の位置を学習（記憶）しているとしてもよい。このときのアクチュエータ５７の制御量を基準制御量とする。すなわち、ユニゾンリング６４の突起部６４ｂをストッパー７０に当接させた状態では、ディフューザ翼６１が所定開度となっているため、このときのアクチュエータ５７の制御量をディフューザ翼６１の所定開度の位置として記憶しておく。このようにアクチュエータ５７の基準制御量を学習する。そして、基準制御量からのアクチュエータ５７の制御量に基づいてディフューザ翼６１がどれだけ動いたのかを算出することで、現時点でのＶＧＤ開度を算出する。そして、ＶＧＤ開度の実際の値（実ＶＧＤ開度）が目標値（目標ＶＧＤ開度）となるようなアクチュエータ５７の制御量を算出し、該制御量に従ってアクチュエータ５７を作動させることにより、実ＶＧＤ開度を目標ＶＧＤ開度に合わせることができる。目標ＶＧＤ開度と、実ＶＧＤ開度と、の差と、アクチュエータ５７の制御量と、の関係は予め求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、本実施例においては基準制御量を記憶するＥＣＵ１０が、本発明における学習部に相当する。また、本実施例においては前記制御量を決定するＥＣＵ１０が、本発明における制御部に相当する。
【００４９】
なお、アクチュエータ５７の基準制御量を学習する場合において、ユニゾンリング６４の突起部６４ｂをストッパー７０に当接させるときには、ユニゾンリング６４の回転速度をディフューザ翼６１の通常の制御時と比較して遅くする。たとえば、パルス幅変調または電流値の操作によりアクチュエータ５７の作動速度を変更することで、ユニゾンリング６４の回転速度を変更することができる。なお、ディフューザ翼６１の通常の制御時とは、内燃機関１の作動中に該内燃機関１の運転状態に応じてディフューザ翼６１を制御するときであって、前記学習を行わないときである。
【００５０】
このように本実施例によれば、アクチュエータ５７の基準制御量を学習することができるため、学習完了後は実ＶＧＤ開度を目標ＶＧＤ開度に精度良く合わせることができる。また、ストッパー７０は、内燃機関１の作動時におけるユニゾンリング６４の突起部６４ｂの移動範囲外に位置しているため、内燃機関１の作動時にディフューザ翼６１の開閉が制限されることがない。さらには、ストッパー７０及びユニゾンリング６４の突起部６４ｂの磨耗や破損を抑制できる。また、ユニゾンリング６４の突起部６４ｂをストッパー７０に当接させるときには、ユニゾンリング６４の回転速度を通常のディフューザ翼６１の制御時と比較して遅くするため、ユニゾンリング６４の突起部６４ｂがストッパー７０に衝突するときの衝撃を緩和することができる。このため、ストッパー７０及びユニゾンリング６４の突起部６４ｂの磨耗や破損を抑制できる。一方、ディフューザ翼６１の通常の制御時には、前記学習時よりもユニゾンリング６４の回転速度が速くなるため、ディフューザ翼６１の開度を速やかに変更することができる。
【００５１】
なお、本実施例では、内燃機関１の始動時にアクチュエータ５７の基準制御量を学習しているが、内燃機関１の作動中に実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度からずれていると判定された場合には、内燃機関１の作動中に上述の学習を行なってもよい。ここで、アクチュエータ５７の制御量と、実ＶＧＤ開度の変化量と、の関係には誤差が含まれているため、この誤差が内燃機関１の作動中に蓄積されていくと実ＶＧＤ開度と目標ＶＧＤ開度とにずれが生じることがある。このような場合には、内燃機関１の作動中であっても、アクチュエータ５７の基準制御量を学習することができる。なお、アクチュエータ５７の基準制御量を学習するためには、ディフューザ翼６１を前記所定開度としなくてはならない。ディフューザ翼６１が所定開度になると吸入空気量が制限されるため、学習は、内燃機関１の運転状態に与える影響が小さい、たとえば低負荷時に行なってもよい。逆に、低負荷時にディフューザ翼６１を所定開度としても内燃機関１が運転可能なように該所定開度を設定してもよい。そして、実ＶＧＤ開度と目標ＶＧＤ開度とにずれが生じているか否かは、以下
のようにして判定する。なお、目標ＶＧＤ開度は、たとえば機関回転数や過給圧に応じて設定される。
【００５２】
すなわち、ＥＣＵ１０は、コンプレッサ圧力比、吸入空気量、及びサージ限界に基づいて、実ＶＧＤ開度と目標ＶＧＤ開度とにずれが生じているか否か判定する。コンプレッサ圧力比とは、コンプレッサハウジング５１よりも下流側の圧力Ｐ３を、コンプレッサハウジング５１よりも上流側の圧力Ｐ０で除した値（Ｐ３／Ｐ０）である。吸入空気量は、エアフローメータ１５により得られる単位時間あたりの吸入空気量である。
【００５３】
具体的には、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側の第１規定開度のときの所定のコンプレッサ圧力比πｃＡ（以下、閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡとする。）のときにおけるサージ限界のときの吸入空気量の実測値（以下、閉側実吸入空気量ＧａＡｒとする。）と、基準値（以下、閉側基準吸入空気量ＧａＡとする。）と、の差（以下、閉側吸入空気量差ΔＧａＡとする。）を算出する。なお、本実施例においては閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡが、本発明における第１規定圧力比に相当する。同様に、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側の第２規定開度のときの所定のコンプレッサ圧力比πｃＢ（以下、開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢとする。）のときにおけるサージ限界のときの吸入空気量の実測値（以下、開側実吸入空気量ＧａＢｒとする。）と、基準値（以下、開側基準吸入空気量ＧａＢとする。）と、の差（以下、開側吸入空気量差ΔＧａＢとする。）を算出する。なお、本実施例においては開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢが、本発明における第２規定圧力比に相当する。また、本実施例においては閉側基準吸入空気量ＧａＡ及び開側基準吸入空気量ＧａＢが、本発明における「ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定される吸入空気量」に相当する。この閉側基準吸入空気量ＧａＡ及び開側基準吸入空気量ＧａＢは、それぞれ、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、サージ限界が検出されたときには、そのときの吸入空気量およびコンプレッサ圧力比がＥＣＵ１０に記憶される。
【００５４】
なお、ＶＧＤ開度は、ディフューザ翼６１が全閉のときを０％とし、全開のときを１００％とする。そして、全閉から全開までの間の中心の開度が５０％となる。なお、開度は、回動軸６３の角度に基づいて設定しても良く、隣り合うディフューザ翼６１で囲まれる通路の断面積に基づいて設定しても良い。すなわち、回動軸６３の回動範囲の中心をディフューザ翼６１の開度の５０％としても良く、前記通路の断面積の変化範囲の中心をディフューザ翼６１の開度の５０％としても良い。なお、第１規定開度及び第２規定開度は、５０％よりも閉じ側と、開き側と、で夫々任意の開度とすることができる。また、それぞれ複数あってもよい。たとえば、閉側基準吸入空気量ＧａＡまたは開側基準吸入空気量ＧａＢが記憶されているディフューザ翼６１の開度としてもよい。
【００５５】
そして、ディフューザ翼６１の故障の状態によって、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが変わるため、これらの値に基づいてディフューザ翼６１の故障の状態を判定する。なお、ターボチャージャ５０以外の機器には異常がないことを予め他の周知の技術により確認しておいてもよい。
【００５６】
図４は、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合のサージ限界を示している。ディフューザ翼６１に故障がない場合におけるサージ限界は、予め実験などにより得たり、新品時に得たりしてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、実際のサージ限界は、周知の技術により得ることができる。サージ限界よりも右側の領域は、サージによる影響を受けずに安定してターボチャージャ５０を作動させることのできる領域である。また、サージ限界よりも左側の領域は、サージによる影響でターボ
チャージャ５０の作動が不安定となる領域である。
【００５７】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡ（たとえば、１．５）のときのサージ限界となる吸入空気量が、閉側基準吸入空気量ＧａＡである。また、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのときのサージ限界となる吸入空気量が、閉側実吸入空気量ＧａＡｒである。図４に示されるように、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合には、正常時よりも、同じコンプレッサ圧力比のときの吸入空気量は多くなる。すなわち、閉側基準吸入空気量ＧａＡよりも閉側実吸入空気量ＧａＡｒのほうが大きい。そうすると、閉側実吸入空気量ＧａＡｒと閉側基準吸入空気量ＧａＡとの差（ＧａＡｒ−ＧａＡ）である閉側吸入空気量差ΔＧａＡは正の値となる。
【００５８】
また、図５は、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合のサージ限界を示している。
【００５９】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢ（たとえば、２．０）のときのサージ限界となる吸入空気量が、開側基準吸入空気量ＧａＢである。また、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのときのサージ限界となる吸入空気量が、開側実吸入空気量ＧａＢｒである。図５に示されるように、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合には、正常時よりも、同じコンプレッサ圧力比のときの吸入空気量は多くなる。すなわち、開側基準吸入空気量ＧａＢよりも開側実吸入空気量ＧａＢｒのほうが大きい。そうすると、開側実吸入空気量ＧａＢｒと開側基準吸入空気量ＧａＢとの差（ＧａＢｒ−ＧａＢ）である開側吸入空気量差ΔＧａＢは正の値となる。
【００６０】
このように、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが共に正の値であるときには、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定する。なお、本実施例では、誤差の影響を考慮して、閉側吸入空気量差ΔＧａＡが閾値（たとえば閉側基準吸入空気量ＧａＡの１０％に相当する値）よりも大きく、且つ、開側吸入空気量差ΔＧａＢが閾値（たとえば開側基準吸入空気量ＧａＢの１０％に相当する値）よりも大きいときに、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定する。閾値は、たとえば誤差の影響を考慮した値とされる。
【００６１】
ここで、内燃機関１の始動時にディフューザ翼６１の閉じ側で位置合わせをしている場合には、実ＶＧＤ開度は目標ＶＧＤ開度よりも開き側のずれは発生するが、閉じ側のずれは発生し難い。図４及び図５に示されるように、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると、サージ限界は、吸入空気量が多くなる方向にずれる。このため、ＶＧＤ開度が閉じ側のときと、開き側のときと、でサージ限界となる吸入空気量が基準値からずれている方向が同じで且つ吸気流量が多くなる側にずれていれば、実ＶＧＤ開度は目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定できる。
【００６２】
図６は、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。また、図７は、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。図６において、実線はディフューザ翼６１に故障がない場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのときのコンプレッサ効率を示し、一点鎖線は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのときのコンプレッサ効率を示している。また、図７において、実線はディフューザ翼６１に故障がない場合における開側基準コンプ
レッサ圧力比πｃＢのときのコンプレッサ効率を示し、一点鎖線は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのときのコンプレッサ効率を示している。このように、吸入空気量が共に多い方向にずれていることが分かる。
【００６３】
以上説明したように、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢに基づいて、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていることを判定できる。なお、本実施例ではこのようにディフューザ翼６１の故障を判定するＥＣＵ１０が、本発明における判定部に相当する。また、以下のようにしてもＶＧＤ開度のずれを判定することができる。
【００６４】
図８は、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合のサージ限界を示している。実線及び破線は、図４と同じ関係を示している。
【００６５】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡ（たとえば、１．５）のときのサージ限界となる吸入空気量が、閉側基準吸入空気量ＧａＡである。なお、本実施例においては閉側基準吸入空気量ＧａＡが、本発明における第１規定量に相当する。また、本実施例においては閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡが、本発明における「ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比」に相当する。この閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡは、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合における閉側基準吸入空気量ＧａＡのときのサージ限界となるコンプレッサ圧力比を、閉側実コンプレッサ圧力比πｃＡｒとする。そして、図８に示されるように、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合には、正常時よりも、同じ吸入空気量のときのコンプレッサ圧力比は低くなる。すなわち、閉側実コンプレッサ圧力比πｃＡｒよりも閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのほうが大きい。そうすると、閉側実コンプレッサ圧力比πｃＡｒと閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡとの差（πｃＡｒ−πｃＡ）である閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡは負の値となる。
【００６６】
図９は、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合のサージ限界を示している。実線及び破線は、図５と同じ関係を示している。
【００６７】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢ（たとえば、２．０）のときのサージ限界となる吸入空気量が、開側基準吸入空気量ＧａＢである。なお、本実施例においては開側基準吸入空気量ＧａＢが、本発明における第２規定量に相当する。また、本実施例においては開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢが、本発明における「ディフューザ翼に故障がないときにサージが発生すると推定されるコンプレッサ圧力比」に相当する。この開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢは、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合における開側基準吸入空気量ＧａＢのときのサージ限界となるコンプレッサ圧力比を、開側実コンプレッサ圧力比πｃＢｒとする。そして、図９に示されるように、実ＶＧＤ開度が開き側にずれている場合には、正常時よりも、同じ吸入空気量のときのコンプレッサ圧力比は低くなる。すなわち、開側実コンプレッサ圧力比πｃＢｒよりも開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのほうが大きい。そうすると、開側実コンプレッサ圧力比πｃＢｒと開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢとの差（πｃＢｒ−πｃＢ）である開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢは負の値となる。
【００６８】
このように、閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡ及び開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢが共に負の値であるときには、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定する。なお、本実施例では、誤差の影響を考慮して、閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡが閾値（たとえば閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡの１０％に相当する値）よりも大きく、且つ、開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢが閾値（たとえば開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢの１０％に相当する値）よりも大きいときに、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定する。閾値は、たとえば誤差の影響を考慮した値とされる。
【００６９】
ここで、図８及び図９に示されるように、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると、サージ限界は、吸入空気量が同じとすればコンプレッサ圧力比が低くなる方向にずれる。このため、ＶＧＤ開度が閉じ側のときと、開き側のときと、でサージ限界となるコンプレッサ圧力比が基準値からずれている方向が同じで且つコンプレッサ圧力比が低くなる側にずれていれば、実ＶＧＤ開度は目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定できる。
【００７０】
このように、閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡ及び開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢに基づいて、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていることを判定できる。なお、本実施例ではこのようにディフューザ翼６１の故障を判定するＥＣＵ１０が、本発明における判定部に相当する。
【００７１】
以上のようにして実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定された場合には、開度ずれフラグがＯＮとされる。この開度ずれフラグは、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定された場合にはＯＮとされ、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれていると判定されなかった場合にはＯＦＦとされるフラグである。そして、開度ずれフラグがＯＮとなっている場合には、サージ限界を超えないようにする回避動作が行なわれると共に、ＶＧＤ開度の学習制御を実行可能なときに該学習制御が行われる。
【００７２】
ところで、ディフューザ翼６１が欠損した場合にも、コンプレッサ効率が目標値からずれることがある。ここで、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれているのであれば、ディフューザ翼６１の基準制御量を学習させれば良いが、ディフューザ翼６１が欠損した場合には故障として運転者へ警告する必要がある。このため、両者を区別する必要がある。そこで本実施例では以下のようにしてディフューザ翼６１が欠損したことを判定する。
【００７３】
図１０は、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、ディフューザ翼６１が欠損している場合のサージ限界を示している。
【００７４】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡ（たとえば、１．５）のときのサージ限界となる吸入空気量が、閉側基準吸入空気量ＧａＡである。また、ディフューザ翼６１が欠損している場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのときのサージ限界となる吸入空気量が、閉側実吸入空気量ＧａＡｒである。図１０に示されるように、ディフューザ翼６１が欠損している場合には、正常時よりも、同じコンプレッサ圧力比のときの吸入空気量は少なくなる。すなわち、閉側基準吸入空気量ＧａＡよりも閉側実吸入空気量ＧａＡｒのほうが小さい。そうすると、閉側実吸入空気量ＧａＡｒと閉側基準吸入空気量ＧａＡとの差（ＧａＡｒ−ＧａＡ）である閉側吸
入空気量差ΔＧａＡは負の値となる。
【００７５】
また、図１１は、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、ディフューザ翼６１が欠損している場合のサージ限界を示している。
【００７６】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢ（たとえば、２．０）のときのサージ限界となる吸入空気量が、開側基準吸入空気量ＧａＢである。また、ディフューザ翼６１が欠損している場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのときのサージ限界となる吸入空気量が、開側実吸入空気量ＧａＢｒである。図１１に示されるように、ディフューザ翼６１が欠損している場合には、正常時よりも、同じコンプレッサ圧力比のときの吸入空気量は少なくなる。すなわち、開側基準吸入空気量ＧａＢよりも開側実吸入空気量ＧａＢｒのほうが小さい。そうすると、開側実吸入空気量ＧａＢｒと開側基準吸入空気量ＧａＢとの差（ＧａＢｒ−ＧａＢ）である開側吸入空気量差ΔＧａＢは負の値となる。
【００７７】
なお、図１２は、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。また、図１３は、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときのコンプレッサ効率と吸入空気量との関係を示した図である。図１２において、実線はディフューザ翼６１に故障がない場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのときのコンプレッサ効率を示し、一点鎖線はディフューザ翼６１が欠損している場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのときのコンプレッサ効率を示している。また、図１３において、実線はディフューザ翼６１に故障がない場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのときのコンプレッサ効率を示し、一点鎖線はディフューザ翼６１が欠損している場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのときのコンプレッサ効率を示している。
【００７８】
このように、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが共に負の値であるときには、ディフューザ翼６１が欠損していると判定する。
【００７９】
ここで、図１０及び図１１に示されるように、ディフューザ翼６１が欠損していると、サージ限界は、コンプレッサ圧力比が同じとすれば吸入空気量が少なくなる方向にずれる。このため、ＶＧＤ開度が閉じ側のときと、開き側のときと、でサージ限界となる吸入空気量が基準値からずれている方向が同じで且つ吸入空気量が少なくなる側にずれていれば、ディフューザ翼６１が欠損していると判定できる。
【００８０】
そして、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれているときと、ディフューザ翼６１が欠損しているときと、では、吸入空気量のずれる方向が異なるため、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢの符号を見ることにより、両者を区別することができる。なお、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれているときには、ディフューザ翼６１が欠損しているときと同様に、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢは負の値となる。しかし、内燃機関１の始動時にディフューザ翼６１の閉じ側で位置合わせをしている（基準制御量を学習している）場合には、実ＶＧＤ開度の目標ＶＧＤ開度からのずれは、主に開き側のずれとなる。このため、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが負の値となる場合には、主な原因としてディフューザ翼６１が欠損していると考えられる。しかし、ディフューザ翼６１が欠損しているか又は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれていると判定してもよい。なお、本実施例ではこのようにディフューザ翼６１の故障を判定するＥＣＵ１０が、本発明における判定部に相当する。
【００８１】
また、以下のようにしてもディフューザ翼６１の欠損を判定することができる。
【００８２】
図１４は、ＶＧＤ開度が５０％よりも閉じ側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、ディフューザ翼６１が欠損している場合のサージ限界を示している。
【００８３】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡ（たとえば、１．５）のときのサージ限界となる吸入空気量が、閉側基準吸入空気量ＧａＡである。また、ディフューザ翼６１が欠損している場合における閉側基準吸入空気量ＧａＡのときのサージ限界となるコンプレッサ圧力比を、閉側実コンプレッサ圧力比πｃＡｒとする。そして、図１４に示されるように、ディフューザ翼６１が欠損している場合には、正常時よりも、同じ吸入空気量のときのコンプレッサ圧力比は高くなる。すなわち、閉側実コンプレッサ圧力比πｃＡｒよりも閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡのほうが小さい。そうすると、閉側実コンプレッサ圧力比πｃＡｒと閉側基準コンプレッサ圧力比πｃＡとの差（πｃＡｒ−πｃＡ）である閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡは正の値となる。
【００８４】
図１５は、ＶＧＤ開度が５０％よりも開き側のときの吸入空気量とコンプレッサ圧力比とサージ限界との関係を示した図である。実線は、ディフューザ翼６１に故障がない場合のサージ限界であり、一点鎖線は、ディフューザ翼６１が欠損している場合のサージ限界を示している。
【００８５】
ここで、ディフューザ翼６１に故障がない場合における開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢ（たとえば、２．０）のときのサージ限界となる吸入空気量が、開側基準吸入空気量ＧａＢである。また、ディフューザ翼６１が欠損している場合における開側基準吸入空気量ＧａＢのときのサージ限界となるコンプレッサ圧力比を、開側実コンプレッサ圧力比πｃＢｒとする。そして、図１５に示されるように、ディフューザ翼６１が欠損している場合には、正常時よりも、同じ吸入空気量のときのコンプレッサ圧力比は高くなる。すなわち、開側実コンプレッサ圧力比πｃＢｒよりも開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢのほうが小さい。そうすると、開側実コンプレッサ圧力比πｃＢｒと開側基準コンプレッサ圧力比πｃＢとの差（πｃＢｒ−πｃＢ）である開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢは正の値となる。
【００８６】
このように、閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡ及び開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢが共に正の値であるときには、ディフューザ翼６１が欠損していると判定する。
【００８７】
ここで、図１４及び図１５に示されるように、ディフューザ翼６１が欠損していると、サージ限界は、吸入空気量が同じとすればコンプレッサ圧力比が高くなる方向にずれる。このため、ＶＧＤ開度が閉じ側のときと、開き側のときと、でサージ限界となるコンプレッサ圧力比が基準値からずれている方向が同じで且つコンプレッサ圧力比が高くなる側にずれていれば、ディフューザ翼６１が欠損していると判定できる。また、上述のように、ディフューザ翼６１が欠損しているか又は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれていると判定してもよい。
【００８８】
このように、閉側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＡ及び開側コンプレッサ圧力比差ΔπｃＢに基づいて、ディフューザ翼６１が欠損していることを判定できる。なお、本実施例ではこのようにディフューザ翼６１の故障を判定するＥＣＵ１０が、本発明における判定部に相当する。
【００８９】
このようにしてディフューザ翼６１が欠損しているか又は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれていると判定された場合には、欠損フラグがＯＮとされる。この欠損フラグは、ディフューザ翼６１が欠損しているか又は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれていると判定された場合にはＯＮとされ、ディフューザ翼６１が欠損しているか又は実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれていると判定されなかった場合にはＯＦＦとされるフラグである。そして、欠損フラグがＯＮとなっている場合には、サージ限界を超えないようにする回避動作が行なわれると共に、たとえば故障を示す警告灯を点灯させる。
【００９０】
次に、図１６は、本実施例に係る制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎にＥＣＵ１０により実行される。
【００９１】
ステップＳ１０１では、閉側実吸入空気量ＧａＡｒと閉側基準吸入空気量ＧａＡとの差（ＧａＡｒ−ＧａＡ）である閉側吸入空気量差ΔＧａＡが算出される。
【００９２】
ステップＳ１０２では、開側実吸入空気量ＧａＢｒと開側基準吸入空気量ＧａＢとの差（ＧａＢｒ−ＧａＢ）である開側吸入空気量差ΔＧａＢが算出される。
【００９３】
ステップＳ１０３では、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが共に正の値であるか否か判定される。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００９４】
ステップＳ１０４では、閉側吸入空気量差ΔＧａＡが閉側基準吸入空気量ＧａＡの１０％よりも大きな値であり、且つ開側吸入空気量差ΔＧａＢが開側基準吸入空気量ＧａＢの１０％よりも大きな値であるか否か判定される。この１０％は、誤差を考慮した値である。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進んで開度ずれフラグがＯＮとされ、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。開度ずれフラグがＯＮとされると、前記学習が行なわれる。
【００９５】
ステップＳ１０６では、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが共に負の値であるか否か判定される。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定がなされた場合には故障はないかディフューザ翼６１以外に故障があるため本ルーチンを終了させる。
【００９６】
ステップＳ１０７では、欠損フラグがＯＮとされる。欠損フラグがＯＮとなると、運転者などに異常を知らせるために、たとえば警告灯を点灯させる。そして、内燃機関１の出力を抑制するフェールセーフモードに移行する。フェールセーフモードでは、内燃機関１への燃料供給量を制限したり、過給圧を制限したりする。
【００９７】
ここで、図１７は、横軸を閉側吸入空気量差ΔＧａＡ、縦軸を開側吸入空気量差ΔＧａＢとしたときの故障モードの領域を示した図である。図１７中の「開き側開度ずれ領域」とは、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれているとされる領域である。また、「開き側開度ずれが現れる領域」とは、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも開き側にずれている場合において実際に算出される値が取り得る領域を示している。さらに、「欠損または閉じ側開度ずれ領域」とは、実ＶＧＤ開度が目標ＶＧＤ開度よりも閉じ側にずれている又はディフューザ翼６１が欠損しているとされる領域である。「圧力比が低い場合にディフューザ翼の欠損が現れる領域」とは、コンプレッサ圧力比が比較的低い場合において、ディフューザ翼６１が欠損しているときに実際に算出される値が取り得る領域を示している。「圧力比が高い場合にディフューザ翼の欠損が現れる領域」とは、コンプレ
ッサ圧力比が比較的高い場合において、ディフューザ翼６１が欠損しているときに実際に算出される値が取り得る領域を示している。その他の領域は、ディフューザ翼６１に異常はない領域、またはターボチャージャ５０以外に異常がある領域となる。
【００９８】
このように、ディフューザ翼６１の異常の種類によって、閉側吸入空気量差ΔＧａＡ及び開側吸入空気量差ΔＧａＢが変わるため、これらの値に基づいてディフューザ翼６１のどこに故障があるのかを判定することができる。
【００９９】
以上説明したように本実施例によれば、コンプレッサ圧力比または吸入空気量に基づいてディフューザ翼６１の異常の種類を判別することができる。これにより、適切な処置を施すことができる。
【符号の説明】
【０１００】
１     内燃機関
２     気筒
２Ａ   吸気ポート
２Ｂ   排気ポート
３     吸気通路
４     排気通路
１０   ＥＣＵ
１５   エアフローメータ
１６   クランクポジションセンサ
５０   ターボチャージャ
５１   コンプレッサハウジング
５２   タービンハウジング
５３   センタハウジング
５４   コンプレッサインペラ
５５   タービンインペラ
５６   ロータシャフト
５７   アクチュエータ
５８   リンクロッド
６０   可変ディフューザ
６１   ディフューザ翼
６２   ベースプレート
６３   回動軸
６４   ユニゾンリング
６４ａ 切欠部
６４ｂ 突起部
６５   従動アーム
６６   ガイドローラ
７０   ストッパー
【図１】
2011252417.tif 000003
【図２】
2011252417.tif 000004
【図３】
2011252417.tif 000005
【図４】
2011252417.tif 000006
【図５】
2011252417.tif 000007
【図６】
2011252417.tif 000008
【図７】
2011252417.tif 000009
【図８】
2011252417.tif 000010
【図９】
2011252417.tif 000011
【図１０】
2011252417.tif 000012
【図１１】
2011252417.tif 000013
【図１２】
2011252417.tif 000014
【図１３】
2011252417.tif 000015
【図１４】
2011252417.tif 000016
【図１５】
2011252417.tif 000017
【図１６】
2011252417.tif 000018
【図１７】
2011252417.tif 000019