(57)【要約】【課題】可変ノズル機構を有する過給機において、搭載性および生産性を悪化させることなく、可変ノズル機構の異常を精度高く検出する。【解決手段】制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に（Ｓ１００にてＹＥＳ）、可変ノズル機構において閉じ制御を実行するステップ（Ｓ１０２）と、実行後の所定期間当たりのエンジン回転数の変化量を算出するステップ（Ｓ１０４）と、閉じ制御の実行時点のエンジン回転数に基づいてしきい値を設定するステップ（Ｓ１０６）と、エンジン回転数に変動があると判定される場合に（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、可変ノズル機構が正常状態であると判定するステップ（Ｓ１１０）と、エンジン回転数に変動がないと判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、可変ノズル機構が異常状態であると判定するステップ（Ｓ１１２）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図４
2019120221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達装置を経由して駆動輪に動力を伝達するエンジンに搭載される過給機であって、前記動力伝達装置は、動力伝達状態と動力遮断状態とのうちのいずれかに切り換え可能であって、
前記エンジンから排出される排気によって作動するタービンと、
前記タービンの作動によって前記エンジンに吸入される空気を過給するコンプレッサと、
前記タービンを作動させる前記排気の流速をアクチュエータの動作によって変化させる流速可変装置と、
エンジン回転数を検出する検出装置と、
前記アクチュエータに動作指示を出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記動力伝達装置が前記動力遮断状態である場合に、前記流速可変装置によって前記排気の流速が変化するように前記アクチュエータに前記動作指示を出力しても前記エンジン回転数に流速の変化に相当する変動が生じないときには、前記流速可変装置が異常状態であると判定する、過給機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記動力伝達装置が前記動力遮断状態である場合に、前記流速可変装置によって前記排気の流速が速くなるように前記アクチュエータに前記動作指示を出力しても前記動作指示の出力時点以後の所定期間の前記エンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも小さいときには、前記流速可変装置が前記異常状態であると判定する、請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記制御装置は、前記動力伝達装置が前記動力遮断状態である場合に、前記流速可変装置によって前記排気の流速が遅くなるように前記アクチュエータに前記動作指示を出力しても前記動作指示の出力時点以後の所定期間の前記エンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも大きいときには、前記流速可変装置が前記異常状態であると判定する、請求項１に記載の過給機。
【請求項４】
前記流速可変装置は、前記タービン内のタービンホイールへの排気流入部に配置された複数のノズルベーンと、前記複数のノズルベーンを回転させて隣接するノズルベーンとの隙間を変化させるリンク機構とを含み、
前記アクチュエータは、前記制御装置から出力される前記動作指示に応じて、前記リンク機構を動作させる、請求項１〜３のいずれかに記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機の異常検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンには、エンジンからの排気エネルギーを利用してエンジンに吸入される空気を過給するターボチャージャー等の過給機が設けられることが知られている。また、過給機には、ベーンを用いて排気の流路を絞ってタービンホイールに供給される排気の流速を増加させたり、排気の流路を拡げて流速を低減させたりする可変ノズル機構が設けられる場合がある。
【０００３】
このような可変ノズル機構が設けられる過給機において、可変ノズル機構のベーン開度と排気流量とに基づく吸気圧の推定値と、実吸気圧とを比較することによって可変ノズル機構の異常を検出する技術が特開２００７−２３９７７号公報（特許文献１）に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９７７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、特許文献１に開示された過給機においては、可変ノズル機構の異常を検出するために、可変ノズル機構のベーン開度を検出するためのセンサが必須の構成となっている。そのため、このようなセンサを有していない過給機においては、特許文献１に開示された方法を用いて可変ノズル機構の異常を検出することができないという問題がある。また、このようなセンサを別途設ける場合には、過給機の搭載性が悪化するとともに、部品点数およびコストの増加により生産性が悪化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、可変ノズル機構を有する過給機において、搭載性および生産性を悪化させることなく、可変ノズル機構の異常を精度高く検出する過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に係る過給機は、動力伝達装置を経由して駆動輪に動力を伝達するエンジンに搭載される過給機である。動力伝達装置は、動力伝達状態と動力遮断状態とのうちのいずれかに切り換え可能である。この過給機は、エンジンから排出される排気によって作動するタービンと、タービンの作動によってエンジンに吸入される空気を過給するコンプレッサと、タービンを作動させる排気の流速をアクチュエータの動作によって変化させる流速可変装置と、エンジン回転数を検出する検出装置と、アクチュエータに動作指示を出力する制御装置とを備える。制御装置は、動力伝達装置が動力遮断状態である場合に、流速可変装置によって排気の流速が変化するようにアクチュエータに動作指示を出力してもエンジン回転数に流速の変化に相当する変動が生じないときには、流速可変装置が異常状態であると判定する。
【０００８】
このようにすると、排気の流速が変化するように動作指示を出力してもエンジン回転数に流速の変化に相当する変動が生じないときには、流速可変装置において排気の流速を変化させる動作が行なわれていないことになる。そのため、流速可変装置が異常状態であるか否かを精度高く判定することができる。また、動力伝達装置が動力遮断状態であるときにこのような判定が行なわれるため、駆動輪の駆動に影響を与えることを抑制することができるとともに、動力伝達装置から影響を受けない状態でエンジン回転数ＮＥの変化を検出するため、判定精度を高くすることができる。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、動力伝達装置が動力遮断状態である場合に、流速可変装置によって排気の流速が速くなるようにアクチュエータに動作指示を出力しても動作指示の出力時点以後の所定期間のエンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも小さいときには、流速可変装置が異常状態であると判定する。
【００１０】
このようにすると、排気の流速が速くなるように動作指示を出力しても所定期間のエンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも小さいときには、流速の変化に相当する変動が生じていないため、流速可変装置が異常状態であるか否かを精度高く判定することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、制御装置は、動力伝達装置が動力遮断状態である場合に、流速可変装置によって排気の流速が遅くなるようにアクチュエータに動作指示を出力しても動作指示の出力時点以後の所定期間のエンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも大きいときには、流速可変装置が異常状態であると判定する。
【００１２】
このようにすると、排気の流速が遅くなるように動作指示を出力しても所定期間のエンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも大きいときには、流速の変化に相当する変動が生じていないため、流速可変装置が異常状態であるか否かを精度高く判定することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、流速可変装置は、タービン内のタービンホイールへの排気流入部に配置された複数のノズルベーンと、複数のノズルベーンを回転させて隣接するノズルベーンとの隙間を変化させるリンク機構とを含む。アクチュエータは、制御装置から出力される動作指示に応じて、リンク機構を動作させる。
【００１４】
このようにすると、アクチュエータに動作指示を出力してもリンク機構の固着等により動作しない場合には、排気の流速が変化しないため、エンジン回転数に流速の変化に相当する変動が生じない。そのため、アクチュエータに動作指示を出力しても排気の流速の変化に相当する変動が生じないときには、流速可変装置が異常状態であると判定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、可変ノズル機構を有する過給機において、搭載性および生産性を悪化させることなく、可変ノズル機構の異常を精度高く検出する過給機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る過給機を備えたエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】可変ノズル機構のアクチュエータの構成の一例を示す図である。
【図３】可変ノズル機構の構成の一例を示す図である。
【図４】制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図５】制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る過給機を備えたエンジン１の概略構成を示す図である。本実施の形態において、エンジン１は、たとえば、コモンレール式のディーゼルエンジンを一例として説明するが、その他の形式のエンジン（たとえば、ガソリンエンジン等）であってもよい。また、エンジン１は、たとえば、車両５００の駆動源として搭載される。車両５００は、エンジン１の他に変速機３００と駆動輪４００とを含む。エンジン１において生じた動力は、変速機３００を経由して駆動輪４００に伝達される。これにより、車両５００に駆動力が生じる。変速機３００は、たとえば、自動変速機である。変速機３００は、エンジン１と駆動輪との間の状態を動力伝達状態と動力遮断状態とのうちのいずれかに切り換え可能なクラッチ３０２を含む。
【００１９】
エンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、排気再循環装置（以下、ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）装置と記載する）６０と、エンジン回転数センサ１０２と、エアフローメータ１０４と、シフトポジションセンサ１０６と、制御装置２００とを備える。
【００２０】
エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、コモンレール１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。本実施の形態においては、エンジン１は、直列４気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。
【００２１】
複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２の各々に設けられ、その各々がコモンレール１４に接続されている燃料噴射装置である。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ（図示せず）によって所定圧まで加圧されてコモンレール１４へ供給される。コモンレール１４に供給された燃料は複数のインジェクタ１６の各々から所定のタイミングで噴射される。
【００２２】
エアクリーナ２０は、エンジン１の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ２０には、第１吸気管２２の一方端が接続される。
【００２３】
第１吸気管２２の他方端には、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続される。コンプレッサ３２の出口には、第２吸気管２４の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管２２から流通する空気を過給して第２吸気管２４に供給する。コンプレッサ３２の詳細な動作については後述する。
【００２４】
第２吸気管２４の他方端には、インタークーラ２６の一方端が接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。
【００２５】
インタークーラ２６の他方端には、第３吸気管２７の一方端が接続される。第３吸気管２７の他方端には、吸気マニホールド２８が接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の複数の気筒の各々の吸気ポートに連結される。なお、吸気マニホールド２８の上流には、排気マニホールドからＥＧＲ装置６０を経由して還流する排気（以下、吸気通路に還流される排気をＥＧＲガスとも記載する）を吸気マニホールドに流通させるための吸気絞り弁が設けられていてもよい。
【００２６】
排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０には、第１排気管５２の一方端が接続される。第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気は、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。
【００２７】
タービン３６には、第２排気管５４の一方端が接続される。第２排気管５４の他方端には、図示しない各種排気処理装置（たとえば、ＮＯｘ触媒等の各種触媒やＰＭ（Particulate  Matter）除去フィルタ等）やマフラー等が接続される。そのため、タービン３６から排出された排気は、第２排気管５４、各種排気処理装置およびマフラー等を経由して車外に排出される。
【００２８】
第３吸気管２７と排気マニホールド５０とは、エンジン本体１０を経由せずにＥＧＲ装置６０によって接続される。ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４と、ＥＧＲ通路６６とを含む。ＥＧＲ通路６６は、第３吸気管２７と排気マニホールド５０とを接続する。ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４とは、ＥＧＲ通路６６の途中に設けられる。
【００２９】
ＥＧＲバルブ６２は、制御装置２００からの制御信号に応じて、ＥＧＲ通路６６を流通するＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲクーラ６４は、たとえば、ＥＧＲ通路６６を流通するＥＧＲガスを冷却する水冷式あるいは空冷式の熱交換器である。排気マニホールド５０内の排気がＥＧＲ装置６０を経由してＥＧＲガスとして吸気側に戻されることによって気筒内の燃焼温度が低下され、ＮＯｘの生成量が低減される。
【００３０】
過給機３０は、コンプレッサ３２と、タービン３６と、可変ノズル機構４０と、アクチュエータ４４とを含む。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が収納される。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。
【００３１】
可変ノズル機構４０は、タービンホイール３８の回転軸を中心とした周囲の排気流入部に配置され、第１排気管５２から供給される排気をタービンホイール３８に導く複数のベーン（図３参照）と、複数のベーンの各々を回転させることによって隣接するベーン間の隙間（以下の説明においてこの隙間を可変ノズル機構４０の開度と記載する）を変化させるリンク機構とを含む。アクチュエータ４４は、制御装置２００からの動作指示に応じてリンク機構を動作させることによって、可変ノズル機構４０の開度を変化させる。
【００３２】
図２は、可変ノズル機構４０のアクチュエータ４４の構成の一例を示す図である。アクチュエータ４４は、大気室４４ａと、負圧室４４ｂと、ダイヤフラム４４ｃと、コイルスプリング４４ｄと、エレクトリックバキュームレギュレーティングバルブ（以下、ＥＶＲＶと記載する）４４ｅと、バキュームポンプ４４ｆと、負圧通路４４ｇと、ロッド４４ｈとを含む。
【００３３】
大気室４４ａと負圧室４４ｂとは隣接するように一体的に設けられる。また、大気室４４ａと負圧室４４ｂとは、ダイヤフラム４４ｃによって区画される。負圧室４４ｂの内部には、ダイヤフラム４４ｃと直交する方向に伸縮するコイルスプリング４４ｄが設けられる。負圧室４４ｂには、負圧通路４４ｇの一方端が接続されている。負圧通路４４ｇの他方端は、バキュームポンプ４４ｆに接続される。また、大気室は、外部と連通した穴（図示せず）が形成されており、大気室の内部は大気圧となる。
【００３４】
ダイヤフラム４４ｃには、コイルスプリング４４ｄの伸縮方向に延びてアクチュエータ４４の外部に突出するロッド４４ｈが設けられる。ロッド４４ｈは、後述する可変ノズル機構４０のノズルベーンを開閉動作させるためのリンク機構に連結される。
【００３５】
また、負圧通路４４ｇの途中には、ＥＶＲＶ４４ｅが設けられる。ＥＶＲＶ４４ｅは、電磁ソレノイドバルブであって、制御装置２００によるデューティ制御により、開度が調整される。ＥＶＲＶ４４ｅの開度が調整されることによって、負圧室４４ｂからバキュームポンプ４４ｆへの吸引量、すなわち、負圧室内の負圧が調整される。
【００３６】
ＥＶＲＶ４４ｅの動作によって負圧室４４ｂ内の圧力が負圧になると、大気室４４ａ内の圧力（大気圧）との間に差が生じ、ダイヤフラム４４ｃには、紙面下方向の力が作用する。一方、負圧室４４ｂ内には、コイルスプリング４４ｄが設けられるため、ダイヤフラム４４ｃは、負圧室４４ｂ内が負圧になることにより作用する紙面下方向の力とコイルスプリング４４ｄの弾性力に基づく紙面上方向の力とが釣り合う位置に変位することになる。ダイヤフラム４４ｃの変位によってロッド４４ｈの突出位置が変位し、可変ノズル機構４０のノズルベーンを開閉動作させるためのリンク機構が動作する。これより、可変ノズル機構４０の開度が変化することになる。本実施の形態においては、負圧室４４ｂ内の圧力を負圧としロッド４４ｈを紙面した方向に移動させると可変ノズル機構４０の開度が閉じ側に変位し、負圧室４４ｂ内の圧力を大気圧に近づけると可変ノズル機構４０の開度が開き側に変位するものとする。
【００３７】
可変ノズル機構４０の開度を変化させることによって、タービンホイール３８への排気流入部における排気の流路が絞られたり、拡げられたりする。これにより、タービンホイール３８に吹き付けられる排気の流速を変化させることができる。
【００３８】
図３は、可変ノズル機構４０の構成の一例を示す図である。図３（ａ）は、図１において左方向から可変ノズル機構４０を見た図である。図３（ｂ）は、図１において右方向から可変ノズル機構４０を見た図である。可変ノズル機構４０の構成は、第１排気管５２からタービンホイール３８までの排気の流路を絞ることでタービンホイール３８に供給される排気の流速を変化させるものであればよく、特に、図３に示される構成に限定されるものではない。
【００３９】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、可変ノズル機構４０は、タービンホイール３８の外周の排気流入部に配置された複数のノズルベーン６７と、複数の軸６８を回転中心として複数のノズルベーン６７をそれぞれ揺動可能に保持するノズルプレート６９と、各軸６８の端部に固定されたアーム７０を用いて軸６８を回転させるユニゾンリング７１とを含む。ユニゾンリング７１は、リンク機構７２を介してアクチュエータ４４の動作によって回転されるようになっており、リンク機構７２の回転軸７２ａの端部に固定されたアーム７２ｂにロッド４４ｈを連結し、アクチュエータ４４を用いて揺動させることで、アーム７２ｂと係合するユニゾンリング７１を回転させることができる。
【００４０】
たとえば、図３（ａ）に示されるように、アーム７２ｂをリンク機構７２によって矢印に示す方向に揺動させると、ユニゾンリング７１は、矢印に示す方向、すなわち、図３（ａ）では反時計まわり、図３（ｂ）では時計回りに回転する。さらに、このユニゾンリング７１の回転によって、各軸６８は、矢印に示す方向、すなわち、図３（ａ）では反時計回り、図３（ｂ）では時計回りに回転される。したがって、ノズルベーン６７の開度は閉じ側（隣接する２つのノズルベーンの間の隙間が狭くなるように）に制御されることとなる。また、アーム７２ｂを矢印とは逆の方向に搖動させると、ノズルベーン６７の開度は開き側（隣接する２つのノズルベーンの間の隙間が拡がるように）に制御されることとなる。
【００４１】
図１に戻って、エンジン１の動作は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、上述したセンサ類（たとえば、エンジン回転数センサ１０２、エアフローメータ１０４、シフトポジションセンサ１０６等）が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、複数のインジェクタ１６、アクチュエータ４４、およびＥＧＲバルブ６２等）が接続される。
【００４２】
制御装置２００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。また、制御装置２００には、時間の計測を行うためのタイマー回路（図示せず）が内蔵されている。
【００４３】
エンジン回転数センサ１０２は、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転数をエンジン回転数ＮＥとして検出する。エンジン回転数センサ１０２は、検出したエンジン回転数ＮＥを示す信号を制御装置２００に送信する。
【００４４】
エアフローメータ１０４は、第１吸気管２２に導入される新気の流量（吸入空気量）Ｑｉｎを検出する。エアフローメータ１０４は、検出した吸入空気量Ｑｉｎを示す信号を制御装置２００に送信する。
【００４５】
シフトポジションセンサ１０６は、変速機３００において選択されているシフトポジションを検出する。シフトポジションセンサ１０６は、検出したシフトポジションを示す信号を制御装置２００に送信する。なお、シフトポジションセンサ１０６は、たとえば、変速機３００に設けられるニュートラルスタートスイッチである。
【００４６】
変速機３００において選択可能なシフトポジションは、たとえば、前進走行ポジションと、後進走行ポジションと、ニュートラルポジションと、パーキングポジションとを含む。シフトポジションがニュートラルポジションである場合、あるいは、パーキングポジションである場合に、制御装置２００からの制御信号に応じて変速機３００のクラッチ３０２が解放状態に制御されることによって、エンジン１と駆動輪４００との間が動力遮断状態になる。また、シフトポジションが前進走行ポジションである場合、あるいは、後進走行ポジションである場合に、制御装置２００からの制御信号に応じて変速機３００のクラッチ３０２が係合状態に制御されることによって、エンジン１と駆動輪４００との間が動力伝達状態になる。
【００４７】
以上のような構成を有するエンジン１において、制御装置２００は、エンジン１の状態に基づいて可変ノズル機構４０を制御する。より具体的には、制御装置２００は、エンジン１の状態（たとえば、エンジン回転数ＮＥや吸入空気量Ｑｉｎ）に基づいて可変ノズル機構４０の開度の目標値を設定する。制御装置２００は、可変ノズル機構４０の開度が設定された目標値になるように可変ノズル機構４０のアクチュエータ４４を制御するための制御信号を生成し、アクチュエータ４４に送信する。可変ノズル機構４０のアクチュエータ４４は、受信した制御信号に基づいてノズルベーン６７の開度を変化させる。
【００４８】
制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数ＮＥが低回転領域であって、かつ、負荷が低負荷領域（吸入空気量が低空気量領域）である場合においては、タービンホイール３８に供給される排気の流速が遅くなるように可変ノズル機構４０の開度を大きくする。
【００４９】
一方、制御装置２００は、エンジン回転数ＮＥが高回転領域であって、かつ、負荷が高負荷領域（吸入空気量が高空気量領域）である場合においては、タービンホイール３８に供給される排気の流速が速くなるように可変ノズル機構４０の開度を小さくする。
【００５０】
このように、エンジン１の状態に基づいて可変ノズル機構４０の開度を適切に調整することにより、過給機３０の過給圧を最適な過給圧に調整することができる。
【００５１】
このような可変ノズル機構４０を有するエンジン１においては、可変ノズル機構４０が異常であるかを精度高く判定することが求められる。たとえば、センサを用いて可変ノズル機構４０の開度を検出し、検出された可変ノズル機構４０の開度を用いて吸気圧を推定し、実吸気圧と比較することによって可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定することができる。しかしながら、このような方法を用いて可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定するためには、可変ノズル機構４０の開度を検出するためのセンサが必須の構成となる。そのため、このようなセンサを有していない過給機においては、上述の方法を用いて可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定することができない。また、センサを別途設ける場合には、過給機の搭載性が悪化するとともに、部品点数およびコストの増加により生産性が悪化する可能性がある。
【００５２】
そこで、本実施の形態においては、制御装置２００が、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、可変ノズル機構４０において排気の流速が変化するようにアクチュエータ４４に動作指示を出力してもエンジン回転数ＮＥに流速の変化に相当する変動が生じないときには、可変ノズル機構４０が異常状態であると判定するものとする。
【００５３】
このようにすると、排気の流速が変化するように動作指示を出力してもエンジン回転数ＮＥに流速の変化に相当する変動が生じないときには、可変ノズル機構４０において排気の流速を変化させる動作が行なわれていないことになる。そのため、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを精度高く判定することができる。
【００５４】
以下に、図４を参照して、本実施の形態における制御装置２００で実行される制御処理について説明する。図４は、制御装置２００で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。
【００５５】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置２００は、変速機３００において選択されるシフトポジションがニュートラルポジションであるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、シフトポジションセンサ１０６によって検出されるシフトポジションがニュートラルポジションである場合に、変速機３００において選択されるシフトポジションがニュートラルポジションであると判定する。制御装置２００は、変速機３００において選択されるシフトポジションがニュートラルポジションであると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。
【００５６】
Ｓ１０２にて、制御装置２００は、可変ノズル機構４０の開度の閉じ制御を実行する。制御装置２００は、たとえば、可変ノズル機構４０の目標開度を最小値に設定する。制御装置２００は、可変ノズル機構４０の開度が最小値になるようにアクチュエータ４４を制御することによって、可変ノズル機構４０の開度を急変させる。
【００５７】
Ｓ１０４にて、制御装置２００は、閉じ制御の実行後の所定期間当たりのエンジン回転数ＮＥの変化量を算出する。所定期間は、閉じ制御によってエンジン回転数ＮＥに変動が生じ得る期間であって、実験等によって適合される。所定期間の始期は、たとえば、閉じ制御の実行時点であってもよいし、閉じ制御の実行時点から閉じ制御の実行に対するエンジン回転数ＮＥの応答遅れを考慮した予め定められた時間が経過した時点であってもよい。
【００５８】
Ｓ１０６にて、制御装置２００は、閉じ制御の実行時点のエンジン回転数ＮＥに基づいてエンジン回転数ＮＥに変動があるか否かを判定するためのしきい値Ａを設定する。たとえば、実行時点におけるエンジン回転数ＮＥと、変動幅に所定のマージンを考慮したしきい値Ａとの関係を予め実験等によって取得し、マップとして記憶される。制御装置２００は、閉じ制御の実行時点のエンジン回転数ＮＥと当該マップとを用いてしきい値Ａを設定する。
【００５９】
Ｓ１０８にて、制御装置２００は、エンジン回転数ＮＥに変動があるか否かを判定する。具体的には、制御装置２００は、Ｓ１０４にて算出されたエンジン回転数ＮＥの変化量の大きさが、Ｓ１０６にて設定されたしきい値Ａよりも大きい場合には、エンジン回転数ＮＥに変動があると判定する。一方、制御装置２００は、Ｓ１０４にて算出されたエンジン回転数ＮＥの変化量の大きさが、Ｓ１０６にて設定されたしきい値Ａ以下である場合には、エンジン回転数ＮＥに変動がないと判定する。エンジン回転数ＮＥに変動があると判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。
【００６０】
Ｓ１１０にて、制御装置２００は、可変ノズル機構４０が正常状態であると判定する。一方、Ｓ１０８にて、エンジン回転数ＮＥに変動がないと判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。Ｓ１１２にて、制御装置２００は、可変ノズル機構４０が異常状態であると判定する。
【００６１】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るエンジン１の制御装置２００の動作について図５を参照しつつ説明する。図５は、制御装置２００の動作を説明するためのタイミングチャートである。図５の縦軸は、エンジン回転数を示し、図５の横軸は、時間を示す。たとえば、車両５００の走行中に、アクセルペダルの踏み込みが解除されることによって、エンジン回転数ＮＥが低下しているときに、シフトポジションがニュートラルポジションに切り換えられる場合を想定する。
【００６２】
図５の破線ＬＮ１は、可変ノズル機構４０がリンク機構７２の固着により開度が変化しない異常状態である場合のエンジン回転数ＮＥの変化を示す。また、図５の実線ＬＮ２は、可変ノズル機構４０が正常状態である場合のエンジン回転数ＮＥの変化を示す。
【００６３】
たとえば、図５に示すように、時間ｔ（０）にて、ユーザがシフトレバーをニュートラルポジションに対応する位置に移動させると、変速機３００のシフトポジションがニュートラルポジションに変更される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。シフトポジションがニュートラルポジションに変更されると、閉じ制御が実行される（Ｓ１０２）。そして、閉じ制御の実行時点から所定期間経過した後の時間ｔ（１）にて、閉じ制御の実行時点からの所定期間のエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが算出される（Ｓ１０４）。たとえば、閉じ制御の実行時点のエンジン回転数ＮＥ（０）と、所定期間が経過した時点のエンジン回転数ＮＥ（１）との差分（ＮＥ（０）−ＮＥ（１））によって変化量ΔＮＥが算出される。さらに、閉じ制御の時点のエンジン回転数ＮＥ（０）に基づいてしきい値Ａが設定される（Ｓ１０６）。
【００６４】
可変ノズル機構４０が正常状態である場合には、閉じ制御によって可変ノズル機構４０の開度が最小値になると、第１排気管５２における排気圧損が増大し、エンジン本体１０におけるポンピングロスが増加することによってエンジン回転数が落ち込むように変化することになる。そのため、閉じ制御の実行時点からのエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥがしきい値Ａよりも大きくなるため、エンジン回転数ＮＥに変動があると判定される（Ｓ１０８にてＹＥＳ）。そのため、可変ノズル機構４０が正常状態であると判定される（Ｓ１１０）。
【００６５】
一方、たとえば、可変ノズル機構４０のリンク機構７２が固着していたり、あるいは、負圧室の壁に負圧が抜ける穴が形成されていたりするなどの異常が発生している場合には、上述のようなエンジン回転数の落ち込みが生じない。そのため、閉じ制御の実行時点からのエンジン回転数ＮＥの変化量がしきい値Ａ以下となるため、エンジン回転数ＮＥに変動がないと判定される（Ｓ１０８にてＮＯ）。そのため、可変ノズル機構４０が異常状態であると判定される（Ｓ１１２）。
【００６６】
以上のようにして、本実施の形態に係る過給機３０によると、排気の流速が変化するように動作指示を出力してもエンジン回転数ＮＥに流速の変化に相当する変動が生じないときには、可変ノズル機構４０において排気の流速を変化させる動作が行なわれていないことになる。特に、本実施の形態においては、排気の流速が速くなるように動作指示を出力しても（すなわち、閉じ制御を実行しても）所定期間のエンジン回転数の変化量の大きさがしきい値よりも小さいときには、流速の変化に相当する変動が生じていないため、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを精度高く判定することができる。また、変速機３００が動力遮断状態であるときにこのような判定が行なわれるため、駆動輪４００の駆動に影響を与えることを抑制することができるとともに、変速機３００から影響を受けない状態でエンジン回転数ＮＥの変化を検出するため、判定精度を高くすることができる。したがって、可変ノズル機構を有する過給機において、搭載性および生産性を悪化させることなく、可変ノズル機構の異常を精度高く検出する過給機を提供することができる。
【００６７】
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、閉じ制御の実行時に可変ノズル機構４０の開度を最小値にするものとして説明したが、閉じ制御の実行時に可変ノズル機構４０の開度を最小値にすることに加えて開度の変化速度が最大になるようにＥＶＲＶ４４ｅを制御することが望ましい。このようにすると、エンジン回転数ＮＥが変動しているか否かを精度高く判定することができる。
【００６８】
さらに上述の実施の形態では、シフトポジションセンサ１０６は、変速機３００に設けられるものとして説明したが、たとえば、運転席に設けられるシフトレバーの位置を検出するものであってもよい。
【００６９】
さらに上述の実施の形態では、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定するものとして説明したが、少なくともクラッチ３０２が解放状態になるときに可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定できればよい。そのため、たとえば、シフトポジションがニュートラルポジションである場合の他に、シフトポジションがパーキングポジションである場合に可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定してもよいし、シフトポジションが前進走行ポジションである場合でも、燃費改善等を目的として一時的にクラッチ３０２を解放状態にする場合に可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定してもよい。
【００７０】
さらに上述の実施の形態では、自動変速機である変速機３００のシフトポジションがニュートラルポジションである場合に可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定するものとして説明したが変速機３００は、たとえば、動力伝達状態と動力遮断状態との間で切り換え可能な動力伝達装置であればよく、特に、自動変速機に限定されるものではない。たとえば、自動変速機である変速機３００に代えて乾式クラッチや複数のギヤ段のうちのいずれかのギヤ段の選択が可能な手動変速機等の動力伝達装置を用いてもよい。たとえば、乾式クラッチが解放状態である場合や、手動変速機においていずれのギヤ段も選択されていない状態である場合に、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定してもよい。なお、手動変速機においていずれのギヤ段も選択されていない状態は、たとえば、シフトレバーの位置をセンサを用いて検出することができる。また、乾式クラッチの解放状態は、たとえば、クラッチペダルのストロークを検出するセンサを用いて検出することができる。
【００７１】
さらに上述の実施の形態では、シフトポジションがニュートラルポジションになる場合に、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定するものとして説明したが、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かの判定は、ＩＧオンされてからＩＧオフされるまでの間の１トリップ中に所定回（少なくとも１回以上）行なわれればよい。
【００７２】
さらに上述の実施の形態では、シフトポジションがニュートラルポジションになる場合に、閉じ制御を実行して、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定するものとして説明したが、シフトポジションがニュートラルポジションになる場合に加えて、可変ノズル機構４０の開度がしきい値以上の場合に閉じ制御を実行して、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定してもよい。
【００７３】
さらに上述の実施の形態では、アクチュエータ４４は、バキュームポンプ４４ｆにおいて生じる負圧を利用して動作するものとして説明したが、アクチュエータ４４の駆動源としては、たとえば、油圧を利用して動作するものであってもよいし、電動機を利用して動作するものであってもよい。
【００７４】
さらに上述の実施の形態では、可変ノズル機構４０を、タービンホイール３８に流入する排気の流速を変化させる流速可変装置の一例として説明したが、特に可変ノズル機構の構成に限定されるものではない。
【００７５】
さらに上述の実施の形態では、閉じ制御において可変ノズル機構４０の開度を最小値にするものとして説明したが、たとえば、可変ノズル機構４０の開度を最大値にする開き制御を実行してもよい。この場合、排気圧損が低下し、ポンピングロスが低下するため、エンジン回転数ＮＥの変化量の大きさが小さくなる。そのため、開き制御の実行時点以後の所定期間のエンジン回転数ＮＥの変化量の大きさがしきい値よりも大きい場合に可変ノズル機構４０が異常状態であると判定してもよい。
【００７６】
さらに上述の実施の形態では、シフトポジションがニュートラルポジションになる場合に、閉じ制御を実行して、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定するものとして説明したが、シフトポジションがニュートラルポジションになる場合に加えて、エンジン回転数ＮＥが低下中である場合に、閉じ制御を実行して、可変ノズル機構４０が異常状態であるか否かを判定してもよい。
【００７７】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１  エンジン、１０  エンジン本体、１２  気筒、１４  コモンレール、１６  インジェクタ、２０  エアクリーナ、２２，２４，２７  吸気管、２６  インタークーラ、２８  吸気マニホールド、３０  過給機、３２  コンプレッサ、３４  コンプレッサホイール、３６  タービン、３８  タービンホイール、４０  可変ノズル機構、４２  連結軸、４４  アクチュエータ、４４ａ  大気室、４４ｂ  負圧室、４４ｃ  ダイヤフラム、４４ｄ  コイルスプリング、４４ｅ  ＥＶＲＶ、４４ｆ  バキュームポンプ、４４ｇ  負圧通路、４４ｈ  ロッド、５０  排気マニホールド、５２，５４  排気管、６０  排気再循環装置、６２  ＥＧＲバルブ、６４  ＥＧＲクーラ、６６  ＥＧＲ通路、６７  ノズルベーン、６８  軸、６９  ノズルプレート、７０，７２ｂ  アーム、７１  ユニゾンリング、７２  リンク機構、７２ａ  回転軸、１０２  エンジン回転速度センサ、１０４  エアフローメータ、１０６  シフトポジションセンサ、２００  制御装置、３００  変速機、３０２  クラッチ、４００  駆動輪、５００  車両。
【図１】
2019120221.tif 000003
【図２】
2019120221.tif 000004
【図３】
2019120221.tif 000005
【図４】
2019120221.tif 000006
【図５】
2019120221.tif 000007