(57)【要約】      （修正有）【課題】過給器制御装置において、運転効率を効果的に高める。【解決手段】過給器制御装置は、内燃機関２００と、可変ディフューザ付きのコンプレッサ１１０及びタービン１２０を有する過給器とを備える車両に搭載される過給器制御装置であって、可変ディフューザのベーン開度を所定の情報に基づいて制御する開度制御手段１００と、車両の加速を検出する加速検出手段２１０と、コンプレッサにおける入口側の圧力及び出口側の圧力を検出する圧力検出手段１１２と、加速が検出されており、且つコンプレッサの出口側の圧力が入口側の圧力より低いことが検出されている場合に、可変ディフューザのベーン開度を所定の情報に基づく値より大きくするように開度制御手段を制御する調整手段１００とを備える。【選択図】図１
2011080413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及びタービンを有する過給器とを備える車両に搭載される過給器制御装置であって、
前記可変ディフューザのベーン開度を所定の情報に基づいて制御する開度制御手段と、
前記車両の加速を検出する加速検出手段と、
前記コンプレッサにおける入口側の圧力及び出口側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記加速が検出されており、且つ前記出口側の圧力が前記入口側の圧力より低いことが検出されている場合に、前記可変ディフューザのベーン開度を前記所定の情報に基づく値より大きくするように前記開度制御手段を制御する調整手段と
を備えることを特徴とする過給器制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の排気側から吸気側に排気を還流させる還流手段と、
前記加速が検出されている場合に、前記還流手段による排気の還流を停止させる還流制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の過給器制御装置。
【請求項３】
前記還流手段は、前記内燃機関及び前記タービン間から前記コンプレッサ及び前記内燃機関間に前記排気を還流する第１還流手段と、前記タービンの出口側から前記コンプレッサの入口側に前記排気を還流する第２還流手段とを含んでおり、
前記調整手段は、前記第１還流手段による還流が停止されており、且つ前記第２還流手段による還流が行われている状態において、前記第２還流手段が停止された場合には、前記開度制御手段を制御しない
ことを特徴とする請求項２に記載の過給器制御装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記開度制御手段の制御を開始してから所定期間経過後に、前記開度制御手段の制御を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の過給器制御装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記出口側の圧力と、前記出口側の圧力の基準として設定された基準圧力とのずれが所定の範囲内となった際に、前記開度制御手段の制御を停止することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の過給器制御装置。
【請求項６】
前記調整手段は、前記出口側の圧力の変化が増加に転じた際に、前記開度制御手段の制御を停止することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の過給器制御装置。
【請求項７】
前記コンプレッサを介さずに、前記内燃機関に空気を流入するバイパス手段と、
前記バイパス手段によって空気を流入させるか否かを切替えるバイパス切替手段と
を更に備え、
前記調整手段は、前記加速が検出されており、且つ前記出口側の圧力が前記入口側の圧力より低いことが検出されている場合に、前記バイパス手段によって空気を流入させるようにパイバス切替手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の過給器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば可変ディフューザ付コンプレッサを有する過給器を制御する過給器制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、自動車等の車両に搭載される過給器の挙動を、車両の運転状況に応じて制御するものがある。過給器は、例えばコンプレッサに取り付けられているディフューザのベーン開度を変更することにより、その運転効率が高くなるように制御される。具体的には、車両の加速時にディフューザのベーン開度を通常より大きくすることで、加速初期の吸気効率を高めるという技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、内燃機関にコンプレッサを介さずに空気を流入させるためのコンプレッサバイパスを備えた過給器を制御する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。更には、内燃機関の排気を吸気側に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムを制御する装置も知られている（例えば、特許文献４から６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１８６７４１号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２２３２号公報
【特許文献３】特開２００７−０７１１５０号公報
【特許文献４】特開２０００−２０５０５３号公報
【特許文献５】特開２００８−１７５１３９号公報
【特許文献６】特開２００８−１８５００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１及び２に記載されているようなディフューザのベーン開度を制御する技術では、加速時のベーン開度を大きくすることで吸気の充填を早めることができるとしているものの、その際、本来の可変ディフューザによる絞り効果は減少してしまう。即ち、上述した技術には、可変ディフューザの機能を十分に発揮させることができず、結果として、過給器の運転効率を低下させてしまうおそれがあるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、過給器の運転効率を極めて効果的に高めることが可能な過給器制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の過給器制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関と、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及びタービンを有する過給器とを備える車両に搭載される過給器制御装置であって、前記可変ディフューザのベーン開度を所定の情報に基づいて制御する開度制御手段と、前記車両の加速を検出する加速検出手段と、前記コンプレッサにおける入口側の圧力及び出口側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記加速が検出されており、且つ前記出口側の圧力が前記入口側の圧力より低いことが検出されている場合に、前記可変ディフューザのベーン開度を前記所定の情報に基づく値より大きくするように前記開度制御手段を制御する調整手段とを備える。
【０００８】
本発明の過給器制御装置によれば、例えば内燃機関を動力として走行する自動車等の車両に搭載される過給器（所謂、ターボチャージャ）が制御される。過給器には、可変ディフューザ付きのコンプレッサ及びタービンが設けられており、ディフューザのベーン開度を調整することによって、運転効率を高めることが可能とされている。具体的には、過給器の動作時には、本発明の過給器制御装置に備えられた開度制御手段によって、ディフューザのベーン開度が所定の情報に基づいて制御される。尚、ここでの「所定の情報」とは、車両の通常走行時（即ち、急加速時等の一時的にしか発生しない状況を除く走行時）において、過給器の運転効率が最大限に高まるように、予め理論的、実験的又は経験的に設定された情報である。
【０００９】
しかしながら、上述した所定の情報に基づくベーン開度の制御だけでは、車両の急加速時等において、過給器の適切な制御が行えなくなってしまうおそれがある。具体的には、例えば車両の急加速によってコンプレッサに対する空気の流入量が急速に増加した場合、ディフューザが流入する空気に対する抵抗となってしまうおそれがある。このため、加速開始直後には過給遅れが発生してしまう場合がある。過給遅れは、例えばエミッション、燃費、ドライバビリティー等の悪化を引き起こす原因となってしまう。
【００１０】
ここで本発明の過給器制御装置は特に、車両の加速を検出する加速検出手段と、コンプレッサにおける入口側の圧力及び出口側の圧力を検出する圧力検出手段とが備えられている。加速検出手段では、例えばエンジン回転数やアクセル開度等を監視することで、所定の情報に基づくベーン開度の制御では対応できないような車両の加速が検出される。即ち、ここでの「加速」とは、単に車両の速度が上昇している状態を意味するのではなく、通常の制御では過給器の運転効率が悪化してしまう程に、車両の速度が急速に上昇している状態を意味する。また、圧力検出手段では、例えばコンプレッサの吸気口付近及び排気口付近に設けられた圧力メータやエアフローメータ等によって、それぞれ圧力が検出される。
【００１１】
本発明では、加速検出手段において車両の加速が検出されており、且つ圧力検出手段において検出されたコンプレッサの出口側の圧力が、入口側の圧力より低い場合に、調整手段によって開度制御手段が制御される。具体的には、可変ディフューザのベーン開度が所定の情報に基づく値より大きくなるように開度制御手段が制御される。
【００１２】
上述したように開度制御手段を制御すれば、車両の加速によって流入空気量が急速に増加した際に、ディフューザがコンプレッサに流入しようとする空気の抵抗となってしまうことを防止することができる。従って、過給遅れが発生してしまうことを防止できる。また、調整手段が、コンプレッサの入口側及び出口側の圧力の大小に基づいて、開度制御手段を制御するか否かの判断をしているため、単に加速時にベーン開度を大きくする場合と比べて、ベーンの絞り効果を効率的に得ることができる。即ち、可変ディフューザ付きのコンプレッサとしての機能を効率的に発揮させることができる。
【００１３】
尚、調整手段によって制御されたベーン開度は、典型的には全開（言い換えれば、可変ディフューザが動作していない状態）とされるが、所定の情報に基づく開度（即ち、車両の通常走行時における開度）より大きい開度とされれば、上述した効果は相応に得られる。
【００１４】
以上説明したように、本発明の過給器制御装置によれば、過給器の運転効率を極めて効果的に高めることが可能である。
【００１５】
本発明の過給器制御装置の一態様では、前記内燃機関の排気側から吸気側に排気を還流させる還流手段と、前記加速が検出されている場合に、前記還流手段による排気の還流を停止させる還流制御手段とを更に備える。
【００１６】
この態様によれば、内燃機関の排気側から吸気側に排気を還流させる還流手段（所謂、ＥＧＲシステム）が備えられている。そして還流手段では、加速検出手段において加速が検出されている場合、還流制御手段によって排気の還流が停止させられる。言い換えれば、調整手段が開度制御手段を制御する際には、還流手段による排気の還流は停止されている。
【００１７】
還流手段による排気の還流が停止させられると、内燃機関の吸気側に還流する排気が一時的に減少するため、コンプレッサ及び内燃機関間の圧力は大きく減少してしまう。即ち、極めて過給遅れが発生し易い状況となってしまう。
【００１８】
しかるに本態様では、上述したように、調整手段によってディフューザのベーン開度が制御されるため、加速時にディフューザが流入空気の抵抗になってしまうことを防止することができる。よって、過給遅れが発生し易い状況になったとしても、確実に過給遅れを防止することができる。
【００１９】
上述した還流手段を更に備える態様では、前記還流手段は、前記内燃機関及び前記タービン間から前記コンプレッサ及び前記内燃機関間に前記排気を還流する第１還流手段と、前記タービンの出口側から前記コンプレッサの入口側に前記排気を還流する第２還流手段とを含んでおり、前記調整手段は、前記第１還流手段による還流が停止されており、且つ前記第２還流手段による還流が行われている状態において、前記第２還流手段が停止された場合には、前記開度制御手段を制御しないように構成されてもよい。
【００２０】
この場合、還流手段には、内燃機関及びタービン間からコンプレッサ及び内燃機関間に排気を還流する第１還流手段と、タービンの出口側からコンプレッサの入口側に排気を還流する第２還流手段とを含んでいる。
【００２１】
第１還流手段は、例えば内燃機関の排気口付近から吸気口付近へと排気を還流するもの（所謂、ＨＰＬ：High Pressure Loop）である。第２還流手段は、例えば排気を浄化する三元触媒よりも下流から、コンプレッサの上流に排気を還流するもの（所謂、ＬＰＬ：Low Pressure Loop）である。
【００２２】
ここで本態様では特に、第１還流手段による還流が停止されており、且つ第２還流手段による還流が行われている状態において、第２還流手段が停止された場合には、調整手段による開度制御手段の制御は行われない。即ち、第２還流手段による還流のみが行われている状態から、第１還流手段及び第２還流手段のいずれもが還流を行わない状態となった場合は、調整手段による開度制御手段の制御は行われない。
【００２３】
上述した状況下では、コンプレッサの出口側に排気を還流させる第１還流手段が停止されているため、第２還流手段が停止させられたとしても、コンプレッサの出口側の圧力が大きく低下してしまうことはない。よって、第１還流手段による還流が停止される場合と比べて、過給遅れが発生する可能性が低い。従って、調整手段による開度制御手段の制御を行わないようにすれば、所定の情報に基づくベーン開度制御が行われ、可変ディフューザ付きのコンプレッサとしての機能を効率的に発揮させることができる。
【００２４】
本発明の過給器制御装置の他の態様では、前記調整手段は、前記開度制御手段の制御を開始してから所定期間経過後に、前記開度制御手段の制御を停止する。
【００２５】
この態様によれば、調整手段が開度制御手段の制御を開始してからの経過した時間がカウントされており、所定期間経過後に、調整手段による開度制御手段の制御が停止される。即ち、所定情報に基づく制御に戻る。尚、ここでの「所定期間」とは、調整手段による開度制御手段の制御が開始されてから、過給遅れが発生し難い状態に遷移するまでの期間であり、例えば理論的、実験的又は経験的に求められる。
【００２６】
調整手段によって加速時のベーン開度を大きくすると、上述したように過給遅れを効果的に防止できるが、一方で、過給遅れが発生し難い状態になってもベーン開度を大きくし続けていると、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能が薄れてしまう。
【００２７】
しかるに本態様では、所定期間経過後に調整手段による開度制御手段の制御を停止させることで、過給遅れが発生し難い状態となった場合には、可変ディフューザのベーン開度に対する制御が、所定の情報に基づく制御に戻される。従って、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能を極めて効率的に発揮させることができる。
【００２８】
本発明の過給器制御装置の他の態様では、前記調整手段は、前記出口側の圧力と、前記出口側の圧力の基準として設定された基準圧力とのずれが所定の範囲内となった際に、前記開度制御手段の制御を停止する。
【００２９】
この態様によれば、圧力検出手段によって検出されたコンプレッサの出口側の圧力と、コンプレッサの出口側の圧力の基準として設定された基準圧力とのずれが監視されている。尚、「基準圧力」とは、車両の通常走行時におけるコンプレッサの出口側の圧力に基づいて、予め設定される圧力であり、例えば理論的、実験的又は経験的に求められる。
【００３０】
ここで特に、調整手段による開度制御手段の制御は、検出されたコンプレッサの出口側の圧力と、基準圧力とのずれが所定の範囲内となった際に停止される。尚、ここでの「所定の範囲」とは、検出されたコンプレッサにおける出口側の圧力が、過給遅れが発生し難い状態になったことを判定するための範囲であり、過給器の或いは過給器が備えられるシステム全体の特性等に基づいて任意に設定可能である。
【００３１】
本態様では、検出された圧力と基準圧力とのずれが十分に小さくなった際に調整手段による開度制御手段の制御を停止させることで、過給遅れが発生し難い状態となった場合には、可変ディフューザのベーン開度に対する制御が、所定の情報に基づく制御に戻される。従って、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能を極めて効率的に発揮させることができる。
【００３２】
本発明の過給器制御装置の他の態様では、前記調整手段は、前記出口側の圧力の変化が増加に転じた際に、前記開度制御手段の制御を停止する。
【００３３】
この態様によれば、圧力検出手段によって検出されたコンプレッサの出口側の圧力の変化が監視されている。そして調整手段による開度制御手段の制御は、検出されているコンプレッサにおける出口側の圧力の変化が増加に転じた際に停止される。
【００３４】
例えば車両の加速時には、コンプレッサの出口側の圧力は先ず減少する傾向にある。しかし、出口側の圧力は、ある時点で減少しなくなり増加に転じる。このようなコンプレッサの出口側の圧力が増加し始めるポイントは、過給遅れが発生し易い状態から、発生し難い状態へと変化するポイントと考えることができる。
【００３５】
本態様では、コンプレッサにおける出口側の圧力の変化が増加に転じた際に調整手段による開度制御手段の制御を停止させることで、過給遅れが発生し難い状態となった場合には、可変ディフューザのベーン開度に対する制御が、所定の情報に基づく制御に戻される。従って、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能を極めて効率的に発揮させることができる。
【００３６】
本発明の過給器制御装置の他の態様では、前記コンプレッサを介さずに、前記内燃機関に空気を流入するバイパス手段と、前記バイパス手段によって空気を流入させるか否かを切替えるバイパス切替手段とを更に備え、前記調整手段は、前記加速が検出されており、且つ前記出口側の圧力が前記入口側の圧力より低いことが検出されている場合に、前記バイパス手段によって空気を流入させるようにパイバス切替手段を制御する。
【００３７】
この態様によれば、例えばバイパス管等のバイパス手段が設けられることによって、コンプレッサを介さずに、内燃機関に空気を流入することが可能とされている。バイパス手段には、例えば切替弁等のパイパス切替手段が設けられており、バイパス手段によって空気を流入させるか否かを切替えることが可能とされている。
【００３８】
ここで本態様では特に、加速検出手段によって加速が検出されており、且つ圧力検出手段によって検出されたコンプレッサの出口側の圧力が入口側の圧力より低い場合には、バイパス手段によって空気を流入させるようにパイバス切替手段が制御される。即ち、調整手段によって開度制御手段が制御される条件が満たされた際には、パイパス手段によって、コンプレッサを介さずに、内燃機関に空気が流入される。
【００３９】
調整手段によって開度制御手段の制御が開始された場合、例えばベーンが実際に稼働して開度が変化するまでに、ある程度の時間を要してしまう場合がある。即ち、調整手段が開度制御手段を制御しようとしても、実際にその効果が現われるまでに、時間がかかってしまう場合がある。
【００４０】
しかるに本態様では、上述したような場合に、バイパス手段を用いて即座に内燃機関に空気を流入させることができる。従って、ベーンの開度の変化が遅れてしまうことによる過給遅れの発生を防止することができる。尚、バイパス手段は、サージ防止用のバイパスとしても機能させることができる。
【００４１】
尚、上述した態様の用に、第１還流手段及び第２還流手段が備えられ得ている場合には、第１還流手段による還流が停止されており、且つ第２還流手段による還流が行われている状態において、第２還流手段が停止された場合には、調整手段によるバイパス切替手段の制御が行われないようにしてもよい。即ち、調整手段が開度制御手段の制御を行わないような場合には、バイパス切替手段の制御も行わないようにしてもよい。
【００４２】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】エンジンシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】ディフューザの構成を示す平面図である。
【図３】車両加速時におけるコンプレッサの出口側圧力の変化を示すグラフである。
【図４】第１実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第３実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第４実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第５実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】コンプレッサの出口側圧力の変化及びベーン制御変更のタイミングを示すグラである。
【図１０】第６実施形態に係る過給器制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示す概略図である。
【図１１】第６実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００４５】
先ず、本実施形態に係る過給器制御装置が適用されるエンジンシステム全体の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、エンジンシステムの全体構成を示す概略図である。尚、図１では、説明の便宜上、エンジンシステムを構成する各要素のうち本実施形態と関わりの深いもののみを選択的に図示しており、その他の要素については適宜図示を省略してある。
【００４６】
図１において、本実施形態に係るエンジンシステムは、ＥＣＵ１００と、コンプレッサ１１０と、タービン１２０と、エンジン２００とを備えている。
【００４７】
ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステムの動作全体を制御すると共に、本発明に係る「開度制御手段」及び「調整手段」の一例として機能するように構成されている。
【００４８】
コンプレッサ１１０は、流入された空気を圧縮し、圧縮空気として下流に供給する。尚、ここでは図示を省略しているが、コンプレッサ１１０には可変ディフューザが取り付けられている。可変ディフューザの構成については後に詳述する。
【００４９】
タービン１２０は、エンジン２００から排気管１１６を介して供給された排気を動力として回転する。タービン１１０は、シャフトを介してコンプレッサ１２０に連結されており、相互に一体に回転することが可能に構成されている。即ち、タービン１２０とコンプレッサ１１０とによって、本発明に係る「過給器」の一例であるターボチャージャが構成される。
【００５０】
エンジン２００は、例えば自動車等の車両の動力源たるガソリンエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。
【００５１】
エンジン２００は、シリンダブロック内にシリンダ２０１が４本直列に配置されてなる直列４気筒ガソリンエンジンである。尚、ここでの詳細な図示は省略しているが、エンジン２００は、各シリンダ２０１内部において空気と燃料との混合気が燃焼するに際して生じるピストンの往復運動を、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換することが可能に構成されている。また、エンジン２００には、エンジン２００の回転数を検出するためのエンジン回転数検出部２１０が設けられている。エンジン回転数検出部２１０は、本発明の「加速検出手段」の一例であり、検出したエンジン回転数をＥＣＵ１００に伝達可能に構成されている。
【００５２】
エンジン２００におけるシリンダ２０１内の燃焼室には、吸気管１１４を介して供給される空気と、吸気管１１４に連通する吸気ポートにおいてインジェクタから噴射供給される燃料とが混合されてなる混合気が吸入される。
【００５３】
エンジン２００における吸気側（即ち、シリンダ２０１より上流側）には、エアクリーナ１０１、吸気制御弁１０３、コンプレッサ１１０、エアフローメータ１１２ａ、１１２ｂ、インタークーラ１１３及びスロットル弁１１５が設けられている。
【００５４】
エアクリーナ１０１は、外部から吸入した空気を浄化し、吸気管１０２を介して、コンプレッサ１１０へと供給する。こ
エアフローメータ１１２ａは、コンプレッサ１１０の入口側に設けられており、吸気管１０２を流れる空気の量を検出する。エアフローメータ１１２ｂは、コンプレッサの出口側に設けられており、吸気管１１１を流れる空気の量を検出する。エアフローメータ１１２ａ及び１１２ｂにおいて検出された空気の量は、ＥＣＵ１００において夫々吸気管１０２及び１１１の圧力に変換される。即ち、エアフローメータ１１２ａ及び１１２ｂは、本発明の「圧力検出手段」の一例である。
【００５５】
インタークーラ１１３は、吸入空気を冷却して空気の過給効率を上昇させることが可能に構成されている。インタークーラ１１３の下流には、スロットルバルブ１１５が設置されている。スロットルバルブ１１５は、電子制御式のバルブであり、その開閉動作が不図示のスロットルバルブモータによって制御されるように構成されている。
【００５６】
スロットルバルブモータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動力がＥＣＵ１００によって制御されている。ＥＣＵ１００は、例えばアクセル開度や車速或いはエンジン２００の回転数等に応じてスロットルバルブモータを駆動制御し、スロットルバルブ１１５の開閉状態を制御する。
【００５７】
吸気側からシリンダ２０１内部に導かれた混合気は、不図示の点火装置による点火動作によって点火せしめられ、シリンダ２０１内で爆発工程が行われる。爆発工程が行われると、燃焼済みの混合気（一部未燃状態の混合気を含む）は、爆発工程に続く排気工程において、不図示の排気ポートに排出される。排気ポートに排出された排気は、排気管１１６に導かれる。
【００５８】
エンジン２００における排気側（即ち、シリンダ２０１より下流側）には、ＨＰＬＥＧＲ管１１７と、ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８と、タービン１２０と、三元触媒１２２と、ＬＰＬＥＧＲ管１２３と、ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２４とが設けられている。
【００５９】
ＨＰＬＥＧＲ管１１７は、エンジン２００から排出された排気管１１６における排気を、エンジン２００の吸気側である吸気管１１４に還流可能である。ＨＰＬＥＧＲ管１１７には、ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８が設けられており、ＥＧＲガスの量が調節可能とされている。ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８は、例えば全開及び全閉の二値的な開閉状態を採り得る電磁開閉弁であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることによって、その開閉状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。ＨＰＬＥＧＲ管１１７及びＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８は、本発明に係る「第１還流手段」の一例である。
【００６０】
三元触媒１２２は、排気管１２１上に設けられており、タービン１２０を通過した排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ２（二酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化する。
【００６１】
ＬＰＬＥＧＲ管１２３は、三元触媒１２２の下流の排気を、コンプレッサ１１０の入口側である吸気管１０２に還流可能である。ＬＰＬＥＧＲ管１２３には、ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２４が設けられており、ＥＧＲガスの量が調節可能とされている。ＬＰＬＥＧＲ制御弁１２４は、ＨＰＬＥＧＲ制御弁１１８と同様に、例えば全開及び全閉の二値的な開閉状態を採り得る電磁開閉弁であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることによって、その開閉状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。ＬＰＬＥＧＲ管１２３及びＬＰＬＥＧＲ制御弁１２４は、本発明に係る「第２還流手段」の一例である。
【００６２】
次に、コンプレッサに取り付けられているディフューザの構成について、図２を参照して具体的に説明する。ここに図２は、ディフューザの構成を示す平面図である。
【００６３】
図２において、ディフューザ３００は、ベースプレート３１０に回動軸３２０を介して取り付けられたベーン３３０を備えて構成されている。
【００６４】
回動軸３２０は、ベースプレート３１０と同心状に当角度間隔で配置されており、ベースプレート３１０を貫通して回動自在に構成されている。回動軸３２０は、例えば図示しないアクチュエータ等によって駆動され回動する。これにより、回動軸３２０に取り付けられたベーン３３０の角度が変化する。
【００６５】
尚、ディフューザ３００の中央には、タービンインペラとシャフト３４０を介して接続されたコンプレッサインペラ３５０が配置されている。
【００６６】
次に、車両が急加速した際の、コンプレッサの出口側における圧力の変化について、図３を参照して説明する。ここに図３は、車両加速時におけるコンプレッサの出口側圧力の変化を示すグラフである。
【００６７】
図３において、コンプレッサ１１０の出口側に設けられる排気管１１１における圧力は、車両の加速のタイミング（即ち、図中の時刻ｔ１）から一時的に低下する傾向にある。特に、ディフューザ３００におけるベーン３３０（図２参照）の角度が小さい程、コンプレッサ１１０の出口側の圧力は大きく低下する。例えば、図中のベーン角度小に対応するグラフでは、加速直後の出口側圧力が大きく負圧となっている。
【００６８】
加速直後の出口側圧力の低下が大きくなってしまう理由としては、ディフューザ３００におけるベーン３３０が、コンプレッサ１１０に流入しようとする空気に対する抵抗となっていることが考えられる。このような圧力の低下は、過給遅れが発生してしまう原因となる。過給遅れは、例えばエミッション、燃費、ドライバビリティー等の悪化を引き起こすおそれがある。
【００６９】
本実施形態に係る過給器制御装置では、このような過給遅れを防止するために、所定の条件下で、ベーン開度を大きくするように制御することを特徴としている。以下では、本実施形態に係る過給器制御装置の動作について、複数の実施形態を挙げて説明する。
【００７０】
＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係る過給器制御装置の動作について、図４を参照して説明する。ここに図４は、第１実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００７１】
図４において、第１実施形態に係る過給器制御装置は、その動作時には、先ずディフューザ３００におけるベーン３３０を、予め設定された所定の情報に基づいて通常制御する（ステップＳ１１）。即ち、例えば車両の通常走行に合わせて、運転効率が高まるように設定された値等に基づいて、ベーン３３０の角度が制御されている。
【００７２】
ベーン３３０が通常制御されている際には、車両の加速が検出されている（ステップＳ１２）。具体的には、エンジン回転数検出部２１０において検出されたエンジン回転数や、アクセル開度等に基づいて、車両の加速が検出される。
【００７３】
車両の加速が検出されると、ＥＣＵ１００において、加速が急加速であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。尚、ここでの「急加速」とは、ベーン３３０を通常制御しているだけでは、運転効率が悪化してしまう程に、車両の速度が急速に上昇している状態を意味する。加速が急加速ではないと判定されると（ステップＳ１３：ＮＯ）、再びベーン３３０の通常制御へと戻る。
【００７４】
一方で、加速が急加速であると判定されると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、エアフローメータ１１２ａ及び１１２ｂにおいて検出された空気量から、吸気管１０２の圧力Ｐ１及び１１１の圧力Ｐ２が検出される（ステップＳ１４）。尚、エアフローメータ１１２ａ及び１１２ｂを用いずとも、圧力計等によって直接圧力が検出されてもよい。
【００７５】
圧力Ｐ１及びＰ２が検出されると、Ｐ１よりＰ２が小さいか否かが判定される（ステップＳ１５）。即ち、コンプレッサ１１０における出口側の圧力が、入口側の圧力より低くなっているか否かが判定される。Ｐ１よりＰ２が大きいと判定されると（ステップＳ１５：ＮＯ）、再びベーン３３０の通常制御へと戻る。
【００７６】
一方で、Ｐ１よりＰ２が小さいと判定されると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００によって、ベーン３３０の開度が通常制御時よりも大きくされる（ステップＳ１６）。この際、ベーン３３０の角度は所定の角度とされてもよいし、可変ディフューザの動作がオフとされることで全開状態にされてもよい。
【００７７】
ベーン３３０の開度が大きくされることによって、ベーン３３０が、コンプレッサ１１０に流入しようとする空気に対する抵抗となってしまうことを防止できる。よって、図３に示すような、コンプレッサ１１０における出口側の圧力が一時的に大きく負圧になってしまうことを防止できる。従って、過給遅れを効果的に防止することができる。
【００７８】
以上説明したように、第１実施形態に係る過給器制御装置によれば、過給器の運転効率を極めて効果的に高めることが可能である。
【００７９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る過給器制御装置の動作について、図５を参照して説明する。ここに図５は、第２実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、ＥＧＲシステムの状態を検出する点で異なり、その他の構成や動作については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略する。
【００８０】
図５において、第２実施形態に係る過給器制御装置は、その動作時には、先ずディフューザ３００におけるベーン３３０を、予め設定された所定の情報に基づいて通常制御する（ステップＳ２１）。即ち、例えば車両の通常走行に合わせて、運転効率が高まるように設定された値等に基づいて、ベーン３３０の角度が制御されている。
【００８１】
ここで第２実施形態では特に、ＥＧＲシステムの運転状態が検出される（ステップＳ２２）。具体的には、ＨＰＬＥＧＲ管１１７による還流のみが行われている状態（以下、適宜「ＨＰＬ状態」と称する）、ＬＰＬＥＧＲ管１２３による還流のみが行われている状態（以下、適宜「ＬＰＬ状態」と称する）、或いはＨＰＬＥＧＲ管１１７及びＬＰＬＥＧＲ管１２３の両方による還流が行われている状態（以下、適宜「ＭＰＬ状態」と称する）のいずれの運転状態であるかが検出される。
【００８２】
以降は、上述した第１実施形態と同様に、車両の加速が検出され（ステップＳ２３）、加速が急加速であるか否かが判定され（ステップＳ２４）、コンプレッサ１１０の入口側の圧力Ｐ１及び出口側の圧力Ｐ２が検出され（ステップＳ２５）、Ｐ１よりＰ２が小さいか否かが判定される（ステップＳ２６）。
【００８３】
ここで第２実施形態では、ステップ２３で検出されたＥＧＲシステムの運転状態がＬＰＬ状態であったか否かが判定される（ステップＳ２７）。そして、ＥＧＲシステムの運転状態がＬＰＬ状態であったと判定された場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００によって、ベーン３３０の開度が通常制御時よりも大きくされる（ステップＳ２８）。一方で、ＥＧＲシステムの運転状態がＬＰＬ状態でなかったと判定された場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、再びベーン３３０の通常制御へと戻る。即ち、ＥＧＲシステムの運転状態が、ＨＰＬ状態又はＭＰＬ状態であった場合には、ベーン３３０は通常制御のままとされる。
【００８４】
ＥＧＲシステムがＬＰＬ状態であった場合は、コンプレッサ１１０の出口側に排気を還流させるＨＰＬＥＧＲが停止されているため、仮にＬＰＬＥＧＲが停止させられたとしても、コンプレッサ１１０の出口側の圧力が大きく低下してしまうことはない。よって、ＨＰＬ状態又はＭＰＬ状態であった場合と比べて、過給遅れが発生する可能性が低いと考えられる。
【００８５】
より具体的には、ＬＰＬ状態であったものがＥＧＲシステムによる還流を全く行わない状態（以下、適宜「レスＥＧＲ状態」と称する）となる場合は、ＨＰＬ状態がレスＥＧＲ状態となる場合、ＨＰＬ状態がＬＰＬ状態となる場合、ＭＰＬ状態がレスＥＧＲ状態となる場合、ＭＰＬ状態がＨＰＬ状態となる場合、ＭＰＬ状態がＬＰＬ状態となる場合と比べて、過給遅れが発生する可能性が低い。
【００８６】
従って、ベーン３３０の開度を大きくする制御を行わないようにすれば、ベーン３３０は通常制御され、可変ディフューザ付きのコンプレッサとしての機能を効率的に発揮させることができる。
【００８７】
以上説明したように、第２実施形態に係る過給器制御装置によれば、ベーン３３０を制御する条件としてＥＧＲシステムの運転状態を加味することで、より好適に過給器の制御を行うことが可能である。
【００８８】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る過給器制御装置の動作について、図６を参照して説明する。ここに図６は、第３実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、第３実施形態は、上述した各実施形態と比べて、一定の条件下でベーンの制御を通常に戻す点で異なり、その他の構成や動作については概ね同様である。このため第３実施形態では、上述した各実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略する。
【００８９】
図６において、第３実施形態に係る過給器制御装置は、上述した第１及び第２実施形態で説明したように、ベーン３３０の開度が通常制御よりも大きくされると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ベーン３３０の開度を大きくした時点から経過した時間がカウントされる（ステップＳ３２）。そして、経過時間が所定期間に達したと判定されると（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ベーン３３０の開度が通常制御へと戻される（ステップＳ３４）。
【００９０】
加速時にベーン３３０の開度を大きくすると、上述したように過給遅れを効果的に防止できるが、一方で、過給遅れが発生し難い状態になってもベーン３３０の開度を大きくし続けていると、可変ディフューザ付きのコンプレッサ１１０本来の機能が薄れてしまう。即ち、ディフューザ３００による絞り効果を得ることが困難となってしまう。
【００９１】
これに対し、所定期間経過後にベーン３３０を通常制御するようにすれば、過給遅れが発生し難い状態となった場合には、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能を極めて効率的に発揮させることができる。
【００９２】
以上説明したように、第３実施形態に係る過給器制御装置によれば、より好適に過給器の制御を行うことが可能である。
【００９３】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る過給器制御装置の動作について、図７を参照して説明する。ここに図７は、第４実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、第４実施形態は、上述した第３実施形態と比べて、ベーンの制御を通常に戻す条件が異なり、その他の構成や動作については概ね同様である。このため第４実施形態では、第３実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略する。
【００９４】
図７において、第４実施形態に係る過給器制御装置は、上述した第１及び第２実施形態で説明したように、ベーン３３０の開度が通常制御よりも大きくされると（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、コンプレッサ１１０の出口側の吸気管１１１における圧力Ｐ２が検出される（ステップＳ４２）。そして、圧力Ｐ２と基準圧力とのずれが所定範囲内になったと判定されると（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、ベーン３３０の開度が通常制御へと戻される（ステップＳ５４）。尚、圧力Ｐ２と基準圧力とのずれは、例えば予めマッピングされた基準圧力と、検出された圧力Ｐ２とを比較することによって監視される。
【００９５】
上述したように、加速時にベーン３３０の開度を大きくしたままであると、可変ディフューザ付きのコンプレッサ１１０本来の機能が薄れてしまうおそれがある。これに対し、圧力Ｐ２のずれがある程度小さくなった際にベーン３３０を通常制御するようにすれば、過給遅れが発生し難い状態となった場合には、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能を極めて効率的に発揮させることができる。
【００９６】
以上説明したように、第４実施形態に係る過給器制御装置によれば、より好適に過給器の制御を行うことが可能である。
【００９７】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態に係る過給器制御装置の動作について、図８及び図９を参照して説明する。ここに図８は、第５実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートであり、図９は、コンプレッサの出口側圧力の変化及びベーン制御変更のタイミングを示すグラフである。尚、第５実施形態は、上述した第３及び第４実施形態と比べて、ベーンの制御を通常に戻す条件が異なり、その他の構成や動作については概ね同様である。このため第５実施形態では、第３及び第４実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略する。
【００９８】
図８において、第５実施形態に係る過給器制御装置は、上述した第１及び第２実施形態で説明したように、ベーン３３０の開度が通常制御よりも大きくされると（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、コンプレッサ１１０の出口側の吸気管１１１における圧力Ｐ２が検出される（ステップＳ５２）。そして、圧力Ｐ２の変化が正になった（即ち、圧力Ｐ２が増加し始めた）と判定されると（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、ベーン３３０の開度が通常制御へと戻される（ステップＳ５４）。
【００９９】
図９に示すように、具体的には、Ｐ２の圧力が最も低くなって増加し始めた時刻ｔ２において、ベーン３３０の開度が通常制御へと戻される。
【０１００】
上述したように、加速時にベーン３３０の開度を大きくしたままであると、可変ディフューザ付きのコンプレッサ１１０本来の機能が薄れてしまうおそれがある。これに対し、圧力Ｐ２が増加し始めた際にベーン３３０を通常制御するようにすれば、過給遅れが発生し難い状態となった場合には、可変ディフューザ付きのコンプレッサ本来の機能を極めて効率的に発揮させることができる。
【０１０１】
以上説明したように、第５実施形態に係る過給器制御装置によれば、より好適に過給器の制御を行うことが可能である。
【０１０２】
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態に係る過給器制御装置の動作について、図１０及び図１１を参照して説明する。ここに図１０は、第６実施形態に係る過給器制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示す概略図であり、図１１は、第６実施形態に係る過給器制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、図１０では、説明の便宜上、図１で示したＥＣＵ１００、エアフローメータ１１２ａ及び１１２ｂの図示を省略している。また第６実施形態は、上述した第２実施形態と比べて、コンプレッサバイパスを備える点で異なり、その他については概ね同様である。このため第６実施形態では、第２実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略する。
【０１０３】
図１０において、第６実施形態に係る制御装置が適用されるエンジンシステムは、図１に示した構成に加えて、コンプレッサバイパス管４００と、コンプレッサバイパス制御弁４１０とを備えて構成されている。
【０１０４】
コンプレッサバイパス管４００は、本発明の「バイパス手段」の一例であり、コンプレッサ１１０の上流の吸気管１０２及びコンプレッサ１１０の下流の吸気管１１１とを相互に接続するように設けられている。このため、コンプレッサ１１０を介さずに、エンジン２００に空気を流入させることが可能である。
【０１０５】
コンプレッサバイパス制御弁４１０は、本発明の「バイパス切替手段」の一例であり、コンプレッサバイパス管４００上に設けられている。コンプレッサバイパス制御弁４１０は、例えば全開及び全閉の二値的な開閉状態を採り得る電磁開閉弁であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることによって、その開閉状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。コンプレッサバイパス制御弁４１０の開閉状態を切替えることで、コンプレッサバイパス管４００による空気の流入を行うか否かを切替えることができる。
【０１０６】
図１１において、第６実施形態に係る過給器制御装置では、先ず第２実施形態におけるステップ２１からステップ２８と同様の処理が行われ（ステップＳ６１〜ステップＳ６８）、ベーン３３０の開度が通常制御時よりも大きくなるように制御される。尚、ベーン３３０に対して通常制御が行われている間は、コンプレッサバイパス管４００による空気の流入は行われない。即ち、コンプレッサバイパス制御弁４１０が閉じられた状態となっている。
【０１０７】
そして、ベーン３３０の開度が大きくされる場合には、コンプレッサバイパス制御弁４１０が開かれ、コンプレッサバイパス管４００による空気の流入が行われる（ステップＳ６９）。よって、エンジンシステム内に吸気された空気は、コンプレッサ１１０を介さずにエンジン２００に流入可能となる。
【０１０８】
ステップＳ６８において、ベーン３３０の開度を大きくするように制御を開始したとしても、ベーン３３０が実際に稼働して開度が変化するまでには、ある程度の時間を要してしまう場合がある。即ち、ベーン３３０におけるハード的な問題によって、ベーン３３０の開度を大きくすることによる効果を得るまでに、時間がかかってしまうおそれがある。
【０１０９】
これに対し、ベーン３３０の開度を大きくする際に、コンプレッサバイパス管４００を用いて空気を流入させるようにすれば、即座にコンプレッサ１１０を介さずにエンジン２００に空気を流入させることができる。従って、ベーン３３０の開度の変化が遅れてしまうことによる過給遅れの発生を防止することができる。尚、コンプレッサバイパス管４００は、サージ防止用のバイパスとしても機能させることができる。
【０１１０】
以上説明したように、第６実施形態に係る過給器制御装置によれば、より好適に過給器の制御を行うことが可能である。
【０１１１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う過給器制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１００…ＥＣＵ、１０１…エアクリーナ、１１０…コンプレッサ、１１２ａ，１１２ｂ…エアフローメータ、１１３…インタークーラ、１１７…ＨＰＬＥＧＲ管、１１８…ＨＰＬＥＧＲ制御弁、１２０…タービン、１２２…三元触媒、１２３…ＬＰＬＥＧＲ管、１２４…ＬＰＬＥＧＲ制御弁、２００…エンジン、２０１…シリンダ、２１０…エンジン回転数検出部、３００…ディフューザ、３３０…ベーン、３５０…コンプレッサインペラ、４００…コンプレッサバイパス管、４１０…コンプレッサバイパス制御弁
【図１】
2011080413.tif 000003
【図２】
2011080413.tif 000004
【図３】
2011080413.tif 000005
【図４】
2011080413.tif 000006
【図５】
2011080413.tif 000007
【図６】
2011080413.tif 000008
【図７】
2011080413.tif 000009
【図８】
2011080413.tif 000010
【図９】
2011080413.tif 000011
【図１０】
2011080413.tif 000012
【図１１】
2011080413.tif 000013