(57)【要約】【課題】可変ノズル機構ターボチャージャのノズルベーンを駆動するモータの軸推力が低下する可能性のある状況下においても、ノズルベーンの開度を閉じ側にする制御を好適に実行可能にする技術を提供する。【解決手段】内燃機関からの排気によって駆動されるターボチャージャであって、モータによって駆動されることでその開度を変更可能な複数のノズルベーンを有し、該ノズルベーンの開度が変更されることによって該ノズルベーン間に形成されるタービンノズルの面積を変更可能なターボチャージャと、所定の条件が成立する時に、前記ノズルベーンを前記内燃機関の運転状態に応じた規定開度より閉じ側の所定の開度に制御する制御手段と、前記所定の開度を前記モータの動作条件に応じて補正する補正手段と、を備え、モータ端子電圧が低くなるほど前記所定の開度を開き側に補正するとともに、モータ温度が高くなるほど前記所定の開度を開き側に補正する。【選択図】図９
2008267256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気によって駆動されるターボチャージャであって、モータによって駆動されることでその開度を変更可能な複数のノズルベーンを有し、該ノズルベーンの開度が変更されることによって該ノズルベーン間に形成されるタービンノズルの面積を変更可能なターボチャージャと、
所定の条件が成立する時に、前記ノズルベーンを前記内燃機関の運転状態に応じた規定開度より閉じ側の所定の開度に制御する制御手段と、
前記所定の開度を前記モータの動作条件に応じて補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正手段は、前記モータの端子電圧に応じて前記所定の開度を補正する手段であることを特徴とする可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記補正手段は、前記モータの端子電圧が低くなるほど前記所定の開度を開き側に補正することを特徴とする可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記補正手段は、前記モータの温度に応じて前記所定の開度を補正する手段であることを特徴とする可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記補正手段は、前記モータの温度が高くなるほど前記所定の開度を開き側に補正することを特徴とする可変ノズル機構ターボチャージャ付き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、可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に備えられるターボチャージャとして、タービンノズルの面積を小さくすることによりタービンロータに与える運動エネルギーを増大させ、内燃機関が低速回転域にある時等の排気流量の少ない状況下においても十分な過給を得ることを図ったターボチャージャが開発されている。可変ノズル機構ターボチャージャはそのようなターボチャージャの一種であり、開度の可変な複数のノズルベーンを設け、ノズルベーンの開度（以下、ＶＮ開度）をモータを用いて制御することにより、ノズルベーン間に形成されるタービンノズルの面積を可変制御するものである。
【０００３】
可変ノズル機構ターボチャージャを備えた内燃機関では、内燃機関の低速回転域における過給を得る目的以外にも、内燃機関の運転条件に応じてＶＮ開度を閉じ側に制御する場合がある。例えば、機関冷間時（低水温時や低吸入空気温時）にＶＮ開度を閉じ側に制御することで背圧を上昇させて、機関暖機を図る技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。その他にも、ＥＧＲガス量を増加させるためにＶＮ開度を閉じ側に制御する場合もある。
【特許文献１】特開平１０−４７０７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５６６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＶＮ開度を閉じ側にするほど、ノズルベーンにかかる排気の流体力やノズルベーンを駆動するためのリンク機構の摺動抵抗が増加するため、ノズルベーンを駆動するためにモータに要求される駆動力が増大する。そのため、モータの軸推力が低下する可能性のある状況（例えばモータの端子電圧が低下する場合やモータの温度が高温になっている場合等）においてＶＮ開度を閉じ側に制御する場合、ノズルベーンを駆動するために要する駆動力がモータの軸推力より大きくなり、ノズルベーンを制御することができなくなる虞があった。これに対し、モータの軸推力が低下する可能性のある状況下においてもノズルベーンを十分制御可能な大きさのモータ軸推力が得られるようにモータの最大出力や体格等の仕様を決定すると、モータのサイズが大きくなり、搭載性やコストの点で不利になるという問題もあった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、可変ノズル機構ターボチャージャのノズルベーンを駆動するモータの軸推力が低下する可能性のある状況下においても、ノズルベーンの開度を閉じ側にする制御を好適に実行可能にする技術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】
上記目的を達成するため、本発明の可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置は、内燃機関からの排気によって駆動されるターボチャージャであって、モータによって駆動されることでその開度を変更可能な複数のノズルベーンを有し、該ノズルベーンの開度が変更されることによって該ノズルベーン間に形成されるタービンノズルの面積を変更可能なターボチャージャと、所定の条件が成立する時に、前記ノズルベーンを前記内燃機関の運転状態に応じた規定開度より閉じ側の所定の開度に制御する制御手段と、前記所定の開度を前記モータの動作条件に応じて補正する補正手段と、を備えることを特徴
とする。
【０００７】
ここで、「所定の条件」とは、例えば、機関冷間時、冷間始動時、吸気温度が低い時、又は排気浄化触媒の冷間時において成立する。機関冷間時、冷間始動時、吸気温度が低い時には、燃焼が不安定になり、白煙が生じたり始動性が悪化したりする可能性がある。これに対し、ノズルベーンの開度（ＶＮ開度）を閉じ側に制御（以下「ＶＮ閉じ制御」という）すると、排気通路の背圧が上昇し、内燃機関のポンピング仕事が増大し、内燃機関の暖機が促進されるので、燃焼が安定化し、白煙の発生が抑制され、又、始動性を改善することができる。また、この時排気温度が上昇するので、排気浄化触媒の暖機を促進することもでき、排気浄化触媒を早期に活性化してエミッションを改善できる。また、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路から排気を取り出し吸気通路に戻すＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ装置によって吸気通路に戻される排気の量（ＥＧＲガス量）を増加させる場合にもＶＮ開度を閉じ側に制御することが行われることがある。また、内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて気筒内に残留する既燃ガスの量（内部ＥＧＲガス量）を増加させることを目的としてＶＮ開度を閉じ側に制御する場合もある。
【０００８】
「所定の開度」とは、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値であって、以下のようにして決定される。すなわち、ＶＮ開度を閉じ側に制御する際、ノズルベーンにかかる流体力やノズルベーンを駆動するリンク機構の摺動抵抗等が増大するため、ノズルベーンを駆動するためにモータに要求される駆動力（以下「ＶＮ駆動力」という）が増大する。ＶＮ駆動力はＶＮ開度が閉じ側の開度にされるほど大きくなる。従って、所定の開度は、このＶＮ駆動力がモータの軸推力を超えないようなＶＮ開度の最小値（許容最閉じ開度）又は該許容最閉じ開度に所定のマージンを加えた開度として決定される。
【０００９】
「モータの動作条件」とは、モータがノズルベーンを駆動するために発生させる軸推力の大きさに影響を与える可能性のある環境条件であり、例えば、モータの端子電圧やモータの温度等である。モータの端子電圧は例えば内燃機関に併設されるバッテリーの出力電圧の変動やエアコン等の使用状況、渋滞等の車両の運転状況等に応じて変動する場合がある。モータの端子電圧が低下するとモータの軸推力は低下する。また、モータの温度は内燃機関の温度やモータの使用状況、モータの雰囲気温度、外気温等に応じて変動する場合がある。モータの温度が上昇するとコイル部の発熱により磁界が弱まり、モータの軸推力が低下する。
【００１０】
このように、モータの動作条件によってモータの軸推力は変動する可能性がある。そのため、モータの動作条件によっては、ＶＮ閉じ制御の実行時にＶＮ開度が前記所定の開度に制御された時に、モータの軸推力がＶＮ駆動力を下回ってしまう場合が起こり得る。そのような場合は、モータによってＶＮ開度を制御することが困難となる。
【００１１】
これに対し、本発明によれば、モータの動作条件に応じて前記所定の開度が補正される。すなわち、ＶＮ閉じ制御の実行に伴って増大するＶＮ駆動力が、モータの動作条件に応じて変動するモータの軸推力を超えないように、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値が決定される。例えば、モータの動作条件に基づいてモータの軸推力が想定よりも低下する可能性があると判断される場合には、モータの軸推力がＶＮ駆動力を下回らないようにＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値が前記所定の開度より開き側の開度に補正される。これにより、モータの動作条件に応じてモータの軸推力が変動する場合においても、ＶＮ開度を制御することが可能になる。特に、モータの軸推力が低下する状況下においてＶＮ閉じ制御が行われる場合においても、ＶＮ閉じ制御を好適に実行することが可能になる。
【００１２】
モータの動作条件として、モータの端子電圧を考慮する場合、上述のようにモータの端
子電圧が低くなるほどモータの軸推力は低下する傾向があることに鑑み、モータの端子電圧が低下するほど、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値を前記所定の開度より開き側の開度に補正するようにしても良い。これにより、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値が、ＶＮ駆動力がモータの軸推力を超えないような開度とされるので、モータの端子電圧が低下してモータの軸推力が低下している状況下でＶＮ閉じ制御が行われる場合においても、好適にＶＮ閉じ制御を実行できる。
【００１３】
モータの動作条件として、モータの温度を考慮する場合、上述のようにモータの温度が高くなるほどモータの軸推力は低下する傾向があることに鑑み、モータの温度が高くなるほど、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値を前記所の開度より開き側の開度に補正するようにしても良い。これにより、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値が、ＶＮ駆動力がモータの軸推力を超えないような開度とされるので、モータの温度が上昇してモータの軸推力が低下している状況下でＶＮ閉じ制御が行われる場合においても、好適にＶＮ閉じ制御を実行できる。
【００１４】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。例えば、モータの動作条件としてモータの端子電圧とモータの温度との両方を考慮してＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の制御目標値を決定するようにしても良い。このようにすればより確実にＶＮ駆動力がモータの軸推力を超えない範囲内でＶＮ閉じ制御を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、可変ノズル機構ターボチャージャを備えた内燃機関において、モータの動作条件に応じてモータの軸推力が変動する場合においても、ＶＮ開度を制御することが可能になる。特に、モータの軸推力が低下する状況下においてＶＮ閉じ制御が行われる場合においても、好適にＶＮ閉じ制御を実行することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本実施例に係る可変ノズル機構ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する水冷式４サイクルディーゼルエンジンである。
【００１８】
各気筒２の吸気ポート（不図示）は吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述するＥＧＲ通路４１が接続されている。ＥＧＲ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が配置されている。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ２１が配置されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を総称して「吸気系」と呼ぶことがある。
【００１９】
このように構成された吸気系では、エアクリーナ２１を通過して塵や埃等が除去された
空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述するＥＧＲ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブ（不図示）が開弁した際に各気筒２の燃焼室内へ吸入される。
【００２０】
各気筒２の排気ポート（不図示）は排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、ＥＧＲ通路４１が接続されている。ＥＧＲ通路４１の接続箇所より下流の排気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流量特性を可変にする複数のノズルベーン５を備えた可変ノズル機構ターボチャージャである。ノズルベーン５はリンク機構（不図示）を介してモータ２３によって駆動されることでその開度が変更される。ノズルベーン５の開度が変更されることで、ノズルベーン５間に形成されるタービンノズルの面積が変更され、これによりタービン１２を通過する排気の流量特性が変更される。モータ２３はモータドライバ２４によって駆動制御される。タービン１２より下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、酸化触媒と、当該酸化触媒の後段に配置され排気中のＰＭを捕集し内部に堆積させるたパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）とを有して構成される。排気浄化装置１０の構成はこの例に限られず、例えば更に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を備えていても良い。排気浄化装置１０には排気浄化装置１０の温度を測定する触媒温度センサ２２が設けられている。排気浄化装置１０より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節する排気絞り弁１９が配置されている。
【００２１】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後排気浄化装置１０において含有するＰＭ等の有害物質が浄化されるとともに、その一部が後述するＥＧＲ装置４０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。排気浄化装置１０において浄化された後に排気は大気中に放出される。
【００２２】
内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＥＧＲ装置４０が備えられている。ＥＧＲ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続するＥＧＲ通路４１を有し、該ＥＧＲ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＥＧＲ装置４０によって燃焼室に戻される排気を以下「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ通路４１の流路面積を変更するＥＧＲ弁４２が配置されている。ＥＧＲ弁４２の開度を調節することによってＥＧＲ通路４１を流れるＥＧＲガスの量が調節される。
【００２３】
このように構成されたＥＧＲ装置４０によってＥＧＲが行われると、水や二酸化炭素等の不燃性且つ吸熱性を有する不活性ガス成分が吸気中に混入されるので、燃焼室における燃料の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量が減少する。
【００２４】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７、触媒温度センサ２２の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパル
ス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサが電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、ＥＧＲ弁４２、モータドライバ２４等の機器が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれらの機器が制御される。
【００２５】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。そして、算出した機関負荷や機関回転数に応じて燃料噴射やＥＧＲ等の内燃機関１に係る諸制御を行うとともに、本実施例に係る可変ノズル制御を実行する。
【００２６】
本実施例のように可変ノズル機構ターボチャージャを備えた内燃機関では、ターボチャージャ１３による過給圧を制御するために可変ノズルの開度（以下「ＶＮ開度」という）が制御される。例えば、内燃機関１が低速回転域にある場合のように排気流量の少ない状況下においても、ＶＮ開度を閉じ側の開度にすることによって十分な過給を得ることが可能になる。このように、ＶＮ開度は内燃機関１の運転状態に応じた最適な過給特性が得られるように予め定められた規定開度に制御される。
【００２７】
また、特定の条件が成立する時にＶＮ開度が上記の規定開度より閉じ側の開度に一時的に制御される場合がある。例えば、機関冷間時や吸入空気温度が低い時にＶＮ開度を閉じ側に制御する場合がある。機関冷間時や吸入空気温度が低い時は、燃焼が不安定になったり白煙が発生したりする虞があるが、ＶＮ開度を閉じ側に制御することで、タービン１２より上流の排気通路４における背圧が上昇するので、内燃機関１のポンピング仕事が増加し、機関暖機が促進され、燃焼が安定化し、白煙の発生を抑制できる。また、冷間始動時にＶＮ開度を閉じ側に制御する場合もある。この場合、機関暖機が促進され、始動性を改善することもできる。また、排気浄化装置１０の温度が所定の活性温度域より低い場合にＶＮ開度を閉じ側に制御する場合もある。この場合、内燃機関１からの排気温度が上昇するので、排気浄化装置１０の暖機が促進され、排気浄化装置１０の早期活性化を図ることができる。また、ＥＧＲガス量を増加させる時にＶＮ開度を閉じ側にする場合もある。この場合、ＥＧＲ通路４１の上流と下流との差圧が大きくなり、ＥＧＲガス量が増加する。また、内燃機関１の排気行程から吸気行程にかけて気筒内に残留する既燃ガスの量（内部ＥＧＲガス量）を増加させることを目的としてＶＮ開度を閉じ側に制御する場合もある。ＶＮ開度を規定開度より閉じ側にする制御を以下「ＶＮ閉じ制御」という。また、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の最小値を以下「ＶＮ最閉じ開度」という。つまり、ＶＮ開度が規定開度に制御されている通常運転時に上述したような特定の条件が成立すると、ＶＮ開度は規定開度から閉じ方向に変化させられ、最終的にＶＮ最閉じ開度に制御される。
【００２８】
ここで、ＶＮ開度を閉じ側に変化させるほどノズルベーン５にかかる排気の流体力やノズルベーン５を駆動するためのリンク機構の摺動抵抗が大きくなるため、ノズルベーン５を駆動するためにモータ２３に要求される駆動力（以下「ＶＮ駆動力」という）が増大する。図２はＶＮ開度とＶＮ駆動力との関係を示した図である。図２の横軸はＶＮ開度を表し、縦軸はＶＮ駆動力を表す。図２に示すように、ＶＮ開度を閉じ側の開度に変化させるに従って、ＶＮ駆動力は増大し、ＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０付近においてＶＮ駆動力は急激に増大する傾向がある。また、ＶＮ開度を開き側に変化させる場合のＶＮ駆動力は略０となっている。ＶＮ最閉じ開度は、このようなＶＮ開度とＶＮ駆動力との関係を考慮して、ＶＮ閉じ制御を実行中のＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えないようなＶＮ開度の最小値（以下「許容ＶＮ最閉じ開度」という）又は該許容ＶＮ最閉じ開度に所定のマージンを加えたＶＮ開度として定められる。つまり、図２に示すように、ＶＮ最閉じ開度ｖｎ
ｔｇ０≦許容ＶＮ最閉じ開度ＶＮＭＩＮＡとなるようにＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０が定められる。
【００２９】
ところで、モータ２３の軸推力はモータ２３の動作条件によって変動する場合がある。例えば、図３に示すように、モータ２３の端子電圧が低くなるほどモータ２３の軸推力は低くなる傾向がある。モータ２３の端子電圧は、内燃機関１に併設されるバッテリー（不図示）の出力電圧の変動やエアコン等の使用状況、渋滞や気候等の車両の運転状況や環境に応じて変動する場合がある。また、図４に示すように、モータ２３の温度が高くなるほどモータ２３の軸推力は低くなる傾向がある。モータ２３の温度が高くなるとモータ２３のコイル部の温度が上昇して磁界が弱まるからである。モータ２３の温度は、内燃機関１の温度（冷却水温）やモータ２３の使用状況、モータ２３の雰囲気温度、外気温等に応じて変動する場合がある。
【００３０】
このように、モータ２３の動作条件によってモータ２３の軸推力は変動する可能性がある。上述のように、許容ＶＮ最閉じ開度はＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えないようなＶＮ開度であるので、図５に示すように、モータ２３の軸推力が変動すれば許容ＶＮ最閉じ開度も変化する。そのため、ＶＮ最閉じ開度がある固定値に設定されていると、ＶＮ閉じ制御の実行時にモータ２３の軸推力が低下するようなモータ２３の動作条件が成立している場合に、図６に示すように、許容ＶＮ最閉じ開度ＶＮＭＩＮＡがＶＮ閉じ制御におけるＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０より開き側の開度になってしまう事態が起こり得る。この場合、ＶＮ閉じ制御においてＶＮ開度がＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０まで絞られると、ＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えてしまい、モータ２３によるＶＮ開度の制御が困難になる虞がある。
【００３１】
そこで、本実施例では、ＶＮ閉じ制御実行時に、モータ２３の動作条件に基づいてモータ２３の軸推力の変動及び該変動に起因する許容ＶＮ最閉じ開度の変動を考慮して、ＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えないように、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ最閉じ開度を補正するようにした。これにより、例えば図７に示すように、モータ２３の軸推力を低下させるようなモータ２３の動作条件が成立する状況において、許容ＶＮ最閉じ開度ＶＮＭＩＮＡが規定のＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０より開き側の開度に変化している場合であっても、ＶＮ最閉じ開度が既定値ｖｎｔｇ０から補正量Δｖｎｔだけ開き側に補正されるので、ＶＮ閉じ制御においてＶＮ開度がＶＮ最閉じ開度にまで絞られた時のＶＮ駆動力がΔＦだけ小さくなり、ＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えてしまうことを回避できる。
【００３２】
本実施例では、モータ２３の動作条件としてモータ２３の端子電圧とモータ２３の温度とを考慮して、ＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０の補正量Δｖｎｔを決定するようにした。詳細には、上述したようにモータ２３の軸推力はモータ２３の端子電圧が低くなるほど小さくなり、また、モータ２３の温度が高くなるほど小さくなる傾向を有するので、図８に示すように、モータ２３の端子電圧を横軸、モータ２３の温度を縦軸にとったモータ２３の動作条件マップにおいて、モータ２３の動作条件が左上の領域に属する条件となるほど、ＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０をより開き側の開度に補正するようにした。つまり、図８のモータ２３の動作条件マップにおいて左上に行くほどΔｖｎｔを大きくするようにした。これにより、モータ２３の軸推力が低下し得るモータ２３の動作条件下では、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ最閉じ開度が開き側の開度に補正されるので、ＶＮ閉じ制御実行中にＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えてしまうことを抑制することができる。なお、本実施例では、ＶＮ開度が全閉の場合をＶＮ開度＝１００％とし、ＶＮ開度が開き側になることをＶＮ開度の数値（Ｎ％）が小さくなると表現している。また、図８に示すように、ＶＮ最閉じ開度を全閉に設定してもＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えないようなモータ２３の動作条件のもとでは、ＶＮ最閉じ開度は１００％に設定される。すなわち、図８のモータ動作条件マップにおいて、ＶＮ最閉じ開度が１００％になる領域及び該領域より右下の
領域では補正量Δｖｎｔ＝０とされ、Δｖｎｔは負の値とされることはない。
【００３３】
以下、ＥＣＵ２０によって行われる本実施例のＶＮ開度制御について、図９に基づいて説明する。図９は、ＶＮ開度制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３４】
まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は内燃機関１の回転数、負荷、冷却水温、吸入空気温度、過給圧、ＥＧＲガス量、排気浄化装置１０の温度等を取得する。
【００３５】
次に、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０はＶＮ閉じ制御の実行条件が成立するか否か判定する。ＶＮ閉じ制御の実行条件は、上述したように、機関冷間時、吸入空気温度が低い時、冷間始動時、排気浄化装置１０の不活性時、ＥＧＲガス量増加要求時、内部ＥＧＲガス量増加要求時等に成立する。ステップＳ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０２に進む。
【００３６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は通常運転時のＶＮ開度の目標値ｖｎｔｇ１を読み込み、ＶＮ開度が当該目標ＶＮ開度ｖｎｔｇ１になるようにノズルベーン５を制御する。ここで、通常運転時の目標ＶＮ開度ｖｎｔｇ１は、上述したように、ターボチャージャ１３による過給特性が内燃機関１の運転状態に応じた最適な特性となるように予め定められた規定の開度である。
【００３７】
一方、ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０はＶＮ閉じ制御実行時のＶＮ開度の目標値（ＶＮ最閉じ開度）ｖｎｔｇ０を読み込み、ＶＮ開度が当該ＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０になるようにノズルベーン５を制御する。ここで、ＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０は、モータ２３の動作条件が既定の動作条件の場合に、ＶＮ開度を当該ＶＮ最閉じ開度ｖｎｔｇ０とした場合のＶＮ駆動力がモータ２３の軸推力を超えないようなＶＮ開度である。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０はモータドライバ２４からモータ２３の端子電圧を取得する。
【００３９】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０はモータ２３の温度を取得する。モータ２３の温度はモータ２３の雰囲気温度を測定するセンサを取り付けてその出力値を読み込んでも良いし、内燃機関の冷却水温等のモータ２３の環境条件に基づいて推定しても良い。
【００４０】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０はモータ２３の動作条件を考慮したＶＮ最閉じ開度の補正量Δｖｎｔを算出し、ＶＮ閉じ制御におけるＶＮ開度の目標値（ＶＮ最閉じ開度）をｖｎｔｇ０ーΔｖｎｔに設定する。具体的には、ステップＳ１０４において取得したモータ２３の端子電圧とステップＳ１０５において取得したモータ２３の温度とに基づいて図８のマップから補正後のＶＮ最閉じ開度を算出する。
【００４１】
本実施例において、上記ルーチンのステップＳ１０２を実行するＥＣＵ２０が本発明における制御手段に相当する。また、上記ルーチンのステップＳ１０６を実行するＥＣＵ２０が本発明における補正手段に相当する。
【００４２】
なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、本実施例ではモータの動作条件としてモータの端子電圧とモータの温度とを考慮してＶＮ最閉じ開度を補正するようにしたが、いずれか一方だけを考慮した補正でも良いし、端子電圧や温度以外
のモータ軸推力に影響するモータの動作条件を考慮して補正しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１における内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１においてモータが規定の動作条件下にある場合の許容ＶＮ最閉じ開度とＶＮ閉じ制御におけるＶＮ最閉じ開度との関係を示す図である。
【図３】実施例１においてモータ端子電圧とモータ軸推力との関係を示す図である。
【図４】実施例１においてモータ温度とモータ軸推力との関係を示す図である。
【図５】実施例１においてモータ軸推力と許容ＶＮ最閉じ開度との関係を示す図である。
【図６】実施例１においてモータの軸推力が低下するモータ動作条件が成立する場合の許容ＶＮ最閉じ開度とＶＮ閉じ制御におけるＶＮ最閉じ開度との関係を示す図である。
【図７】実施例１においてＶＮ最閉じ開度が開き側に補正された場合のＶＮ開度とＶＮ駆動力との関係を示す図である。
【図８】実施例１におけるモータ端子電圧及びモータ温度とＶＮ最閉じ開度との関係を示す図である。
【図９】実施例１におけるＶＮ開度制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     ノズルベーン
６     第１スロットル弁
７     エアフローメータ
８     インタークーラ
９     第２スロットル弁
１０   排気浄化装置
１１   コンプレッサ
１２   タービン
１３   ターボチャージャ
１４   水温センサ
１５   アクセル開度センサ
１６   クランクポジションセンサ
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
１９   排気絞り弁
２０   ＥＣＵ
２１   エアクリーナ
２２   触媒温度センサ
２３   モータ
２４   モータドライバ
４０   ＥＧＲ装置
４１   ＥＧＲ通路
４２   ＥＧＲ弁
【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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【図９】
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