(57)【要約】【課題】ＶＮＴの可変ノズルが全閉付近で固着故障を引き起こすと、過給圧が増大する場合がある。【解決手段】ＶＮＴが固着故障を発生した場合、可変ノズルの開度を示すポテンショメータの検出値Ｓを読み込み（Ｓ３１０）、所定のしきい値Ｓｔｈよりも全閉側で固着していると判断した場合には（Ｓ３１２で「Ｙｅｓ」）、ＶＶＴの使用カムとして低速用カムを設定する（Ｓ３１４）。【選択図】　図６
2004100461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、
排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、
前記可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、
前記内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、
前記カム設定手段の設定結果に応じて、前記低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、
前記カム設定手段は、
前記ＶＮＴ制御手段による制御状態と前記作動状態検知手段の検知結果とをもとに、前記可変ノズルが全閉状態を含む所定の全閉近傍の範囲内で固着していると判断した場合には、前記高速用カムを設定する運転領域において、前記低速用カムを設定することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
【請求項２】
内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、
排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、
前記可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、
前記ＶＮＴ制御手段による制御状態と前記作動状態検知手段の検知結果とをもとに、前記可変ノズルの固着故障を判定する故障判定手段と、
前記内燃機関における気筒の内圧を検知する筒内圧検知手段と、
前記内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、
前記カム設定手段の設定結果に応じて、前記低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、
前記カム設定手段は、
前記故障判定手段によって可変ノズルの固着故障が判定された際、前記気筒の内圧が所定のしきい値以下では、正常時と同様に当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定すると共に、前記気筒の内圧が前記しきい値を越える高圧となった場合には低速用カムを強制的に設定することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
【請求項３】
前記カム設定手段による低速用カムの強制設定中に、前記故障判定手段による判定処理を実施し、前記可変ノズルの固着故障が解消していると判定した場合には、前記低速用カムの強制設定を解除する解除手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の出力制御装置に関し、特に、内燃機関のバルブ動作を司るカムのカム特性（カムプロフィル）を運転状態に応じて切り換えるＶＶＴ機構と、可変容量型のターボチャージャとを備える内燃機関の出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２９２５３６号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平１１−６２６０４号公報
特許文献１に開示されているように、従来から内燃機関の給排気バルブの開閉タイミングやリフト量を可変制御することにより、運転状態に応じて最適なエンジン性能を発揮させる技術が知られている。装置構成の一例としては、低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムのうち、一方のカム動作を、カム切り換え機構によってバルブ側に伝達するものである。
【０００５】
また、内燃機関の出力向上を図るべく、吸入空気を強制的に燃焼室内に送り込み、燃焼室内への空気の重点効率を高める過給システムが実用されている。こうした過給システムとしては、排気ガスによって回転するタービンホイールと、空気を圧送するコンプレッサとを同一のロータシャフトに連結した、いわゆるターボチャージャが広く知られており、さらにタービン入口に開度制御可能な可変ノズルを設けることで、このタービン入口の面積を変化させて過給圧を制御する可変容量型のターボチャージャも実用化されている（特許文献２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような可変量型ターボチャージャの可変ノズルは、排気マニホールドの集合部付近に設けられているため、例えば冬季などにアイドリングを長時間継続した場合や高負荷運転が持続した場合などには、未燃の燃料成分やスモークなどのいわゆるデポジットが可変ノズル部に付着する場合がある。このように可変ノズル部にデポジットが付着すると、可変ノズルが固着してしまい、動作制御が不能となる事態を生じ得る。例えば可変ノズルが全閉や全閉付近で、このような固着故障を引き起こすと、内燃機関が例えば２／３程度以上の高負荷運転の場合や、高回転側の運転状態では、過給圧が必要以上に増大する場合がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決すべく成されたものであり、その目的は、このように可変ノズルが全閉付近で固着故障を引き起こした場合にも、過給圧の上昇を抑えることができる内燃機関の出力制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１にかかる内燃機関の出力制御装置は、内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、カム設定手段の設定結果に応じて、低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、このカム設定手段は、ＶＮＴ制御手段による制御状態と作動状態検知手段の検知結果とをもとに、可変ノズルが全閉状態を含む所定の全閉近傍の範囲内で固着していると判断した場合には、高速用カムを設定する運転領域において、低速用カムを設定することを特徴とする。
【０００９】
通常、内燃機関の運転状態が高負荷、高回転側では、可変ノズルの開度を開側に調整して過給圧の上昇を抑えているが、可変ノズルが全閉近傍の範囲内で固着すると、高負荷、高回転側では過給圧の上昇にともなって気筒内圧が所定レベルを超えて上昇する場合もおこり得る。そこで、このような場合にはカム設定手段において、高速用カムを設定する運転領域で低速用カムを設定する。低速用カムが設定された状態のまま高速用カムの運転領域に入ると、正常時に比べて吸入空気量を低下させるように作用して、気筒内圧の上昇が抑えられる。
【００１０】
請求項２にかかる内燃機関の出力制御装置は、内燃機関の出力制御を行う内燃機関の出力制御装置であって、排気流路を絞る可変ノズルの開度を調整し、燃焼室に流入する吸入空気量を調整するＶＮＴ制御手段と、可変ノズルの動作状態を検知する動作状態検知手段と、ＶＮＴ制御手段による制御状態と作動状態検知手段の検知結果とをもとに、可変ノズルの固着故障を判定する故障判定手段と、内燃機関における気筒の内圧を検知する筒内圧検知手段と、内燃機関の低回転域で高トルクを発生させる低速用カムと高回転域で高トルクを発生させる高速用カムから、当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定するカム設定手段と、カム設定手段の設定結果に応じて、低速用カムと高速用カムのいずれか一方のカム動作をバルブ側に伝達するカム切換手段とを備えており、このカム設定手段は、故障判定手段によって可変ノズルの固着故障が判定された際、気筒の内圧が所定のしきい値以下では、正常時と同様に当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定すると共に、気筒の内圧がしきい値を越える高圧となった場合には低速用カムを強制的に設定することを特徴とする。
【００１１】
前述したように可変ノズルが全閉近傍の範囲内で固着すると、高負荷、高回転側では気筒内圧が所定レベルを超えて上昇する場合がおこり得る。また、高速用カムを設定する運転領域で低速用カムを使用することで、気筒内圧の上昇が抑えられる。そこで、故障判定手段によって可変ノズルの故障が判定された際、カム設定手段には、気筒内圧が所定のしきい値以下では、正常時と同様に当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定し、気筒内圧がしきい値を越える高圧となった場合には低速用カムを強制的に設定する。このように使用カムを設定することにより、気筒内圧が所定のしきい値を越えるまでは、通常運転時と同様に、運転状態に応じた好適なカムが設定される。
【００１２】
請求項３にかかる内燃機関の出力制御装置は、請求項２における内燃機関の出力制御装置において、カム設定手段による低速用カムの強制設定中に、故障判定手段による判定処理を実施し、可変ノズルの固着故障が解消していると判定した場合には、低速用カムの強制設定を解除する解除手段をさらに備える。
【００１３】
カム設定手段によって低速用カムを強制的に設定し、低速用カムによる運転を長期間続けていると、ポンピングロスによって気筒内温度が上昇し、この作用によって、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失して、固着故障が解消する場合がある。そこで、解除手段によって、カム設定手段による低速用カムの強制設定中に、故障判定手段による判定処理を実施し、可変ノズルの固着故障が解消している場合には、低速用カムの強制設定を解除して通常のカム設定処理を再開させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下の本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１及び図２に、後述する各実施形態に共通となるディーゼルエンジン（内燃機関）の全体的な構成を模式的に示す。内燃機関１０には４つの気筒１２が一列に配置されており、各気筒１２の上部には、気筒１２内に燃料を噴射・供給するインジェクタ２００が設けられている。各インジェクタは、燃料供給管１４を介して、コモンレール１６と呼ばれる高圧燃焼蓄圧室に接続されており、コモンレール１６から各インジェクタ２００に高圧燃料が供給される機構となっている。各インジェクタ２００は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１００からの制御信号に基づき、所定の時期にインジェクタ２００内部のニードル弁を開弁させることにより、この開弁時間とコモンレール１６の燃料圧力とに応じた所定量の燃料を各気筒１２内に噴射する。
【００１６】
また、この内燃機関１０には、可変ノズルタービン（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｎｏｚｚｌｅ　Ｔｕｒｂｉｎ：ＶＮＴ）を備えた過給機２０を備えており、吸気通路３０に導入された吸入空気は、過給機２０のコンプレッサ２２に流入し、この内部で回転するコンプレッサホイールによって吸入空気が昇圧（圧縮）される。昇圧された吸入空気はさらにインタークーラ３８を経由する際に冷却され、この後、吸気マニホールド３２を介して内燃機関１０の各気筒１２内に流入する。各気筒１２内で燃焼した後の排気ガスは、各気筒１２に接続された排気マニホールド３４を経由して集合し、過給機２０の排気タービン２４に流入する。そして、流入した排気ガスは、この排気タービン２４内において、前述したコンプレッサホイールと同一のシャフトに固定されたタービンホールを回転させた後、排気通路３６を経由して排気される。そして排気タービン２４の入口には、ＶＮＴアクチューエータ２１０によって傾動制御される可変ノズルが設けられており、可変ノズルは、その開度が変化することによって、排気タービン２４入口の絞り状態としての流路面積が変化して、排気タービン２４に流入する排気ガスの流速を増減させる機能を有している。なお、このＶＮＴアクチューエータ２１０は、ステッピングモータを備えて構成しており、ＥＣＵ１００から与えられるパルス信号によって動作制御が実施される。
【００１７】
また、この内燃機関１０には、排気ガスの一部を吸気系に再循環させる排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）装置が搭載されている。このＥＧＲ装置は、排気マニホールド３４と吸気マニホールド３２とを連通するＥＧＲ通路４０上に、このＥＧＲ通路４０を流れる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４２や、ＥＧＲ通路４０を流れる排気ガス量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁２２０などを備えて構成しており、ＥＧＲ弁２２０も、ＥＣＵ１００から与えられる制御信号によって動作制御が実施される。なお、このＥＧＲ弁２２０の弁開度は、ステッピングモータの回転量に応じて調節可能な構造となっており、ＥＣＵ１００から与えられるパルス信号によって動作制御が実施される。
【００１８】
さらに、この内燃機関１０には、バルブタイミングやバルブリフト量をエンジンの負荷状態に応じて変化させる可変バルブタイミング機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｖａｌｖｅ　Ｔｉｍｉｎｇ：ＶＶＴ）が搭載されている。各気筒に対応して設けられた一対の吸気バルブと排気バルブのそれぞれに、このようなＶＶＴ機構が設けられているが、図１では、図示の便宜上、吸気バルブを駆動するＶＶＴ機構のみを代表的にを示している。
【００１９】
吸気バルブ側のＶＶＴ機構を例に説明すると、このＶＶＴ機構は、図３に示すように、リフト量及び開弁角を小さくして低回転域で高トルクを発生させる低速用カム６０と、リフト量及び開弁角を大きくして高回転域で高トルクを発生させる高速用カム６１とを１組として各気筒毎に備えており、これらの低速用カム６０と高速用カム６１とを、同一のカムシャフト６８に対して固定している。高速用カム６１の両側に配置した低速用カム６０の下部には、この低速用カム６０と当接して揺動するサイドロッカーアーム６３を配しており、このサイドロッカーアーム６３の揺動端に吸気バルブ６４が固定されている。そして中央の高速用カム６１の下部には、この高速用カム６１と当接して揺動するセンターロッカーアーム６５を配しており、センターロッカーアーム６５はロストモーションスプリング６６によって、常時、高速用カム６１に当接するように押圧されている。
【００２０】
サイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とは、供給される油圧が増減変化することによって、分離状態と連結状態とに切り換え得る、油圧駆動式のカム切り換え機構を内蔵しており、カム切り換え機構に供給される油圧は、油圧経路に設けられたコントロールバルブ２３０の開閉状態を変化させることで、増減変化する機構となっており、このコントロールバルブ２３０も、ＥＣＵ１００によって開閉動作の制御が実行される。
【００２１】
内燃機関１０の運転状態が、予め規定した低速用カムを使用すべき領域内の場合には（図７参照）、このカム切り換え機構によって、サイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とを互いに分離状態に制御する。これにより、低速用カム６０のカムプロフィルによってサイドロッカーアーム６３が揺動し、この揺動動作によって吸気バルブ６４の開閉動作が行われる。このとき、センターロッカーアーム６５も高速用カム６１によって揺動するが、バルブ開閉動作には関与しない。
【００２２】
これに対し、内燃機関１０の運転状態が、予め規定した高速用カムを使用すべき領域内の場合には（図７参照）、カム切り換え機構によって、サイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とを一体的に連結する。これにより、一体化したサイドロッカーアーム６３とセンターロッカーアーム６５とは、リフト量及び開弁角が大きい高速用カム６１のカムプロフィルに従って揺動する状態となり、吸気バルブ６４は高速用カム６１によって規定されるバルブタイミングとリフト量に従って開閉動作を行う状態となる。
【００２３】
従って、サイドロッカーアーム６３が揺動する揺動角を検知することで、吸気バルブ６４がいずれのカムプロフィルに従って開閉動作を行っているのかが把握できる。このため、サイドロッカーアーム６３の揺動角を検知する揺動角センサ７０を設けて、カムの切り換え状態を検知している。
【００２４】
また、内燃機関の吸気通路には、スロットルバルブ４４をスロットルモータ２４０によって駆動する電子制御式スロットルシステムを搭載しており、スロットルモータ２４０は、ステッピングモータを使用しており、スロットルバルブ４４の開度は、このスロットルモータ２４０の回転ステップ数に応じて駆動制御可能な機構となっており、ＥＣＵ１００から与えられるパルス信号によってスロットルモータ２４０の回転動作が制御される。
【００２５】
ＥＣＵ１００には、揺動角センサ７０の他、エンジン回転数を検知する回転数センサ７１、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ７２、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ７３、吸気マニホールド３２内の圧力を検出する吸気圧センサ７４、内燃機関１０によって回転駆動されるクランク軸の回転角を検出するクランク角センサ７５、スロットルバルブのバルブ開度を検出するスロットルポジションセンサ７６、可変ノズルの開度に対応する、ＶＮＴアクチューエータ２１０の回転状態を検出するポテンショメータ７７、吸入空気量を検出するエアーフローメータ７８、過給機２０に流入する前の排気圧力を検出する排気圧センサ７９などの各センサの検出結果が与えられ、この検出結果をもとに、以下に説明する各種の制御処理が実行される。
【００２６】
そこで、ＥＣＵ１００で実施する各制御処理のうち、まず、ＶＮＴ制御ルーチンを図４に示す。
【００２７】
このフローチャートは所定の時間間隔で起動し、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２では、アクセル開度、エンジン回転数及び吸入空気量をそれぞれ読み込むと共に、読み込んだ吸入空気量とエンジン回転数とをもとに、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＥを算出する。
【００２８】
続くＳ１０４では、マップにアクセスして、制御目標となる目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔを設定する。このマップは、アクセル開度とエンジン回転数とで規定される各運転状態に応じて、制御目標となる好適な目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔを予め規定したマップであり、Ｓ１０４では、Ｓ１０２で読み込んだアクセル開度とエンジン回転数とをパラメータとしてこのマップにアクセスし、対応する目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔを読み出して設定する。
【００２９】
続くＳ１０６では、Ｓ１０４で設定した目標吸入空気量ＧＥｔａｒｇｅｔとＳ１０２で算出した現状の吸入空気量ＧＥとの偏差ΔＧＥを、ΔＧＥ＝ＧＥｔａｒｇｅｔ−ＧＥとして設定する。続くＳ１０８では、Ｓ１０６で算出した偏差ΔＧＥをもとに、ＶＮＴの制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔを設定する。前述したようにＶＮＴアクチューエータ２１０は、ステッピングモータを備えて構成しており、このステッピングモータは印可されるパルス信号に応じて、正転方向・逆転方向に、所定角度だけ回転駆動される機構となっている。従って、偏差ΔＧＥの正負及びその大きさに応じた回転角度位置に対応する制御ステップ数を、予め実験的に求めてマップ化しておき、Ｓ１０８では、このときの偏差ΔＧＥの正負とその大きさとをもとにこのマップにアクセスし、該当する制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔを設定する。
【００３０】
そしてＳ１１０に進み、Ｓ１０８で設定した制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔに応じた制御信号をＶＮＴアクチューエータ２１０に対して出力し、このルーチンを終了する。
【００３１】
このようにしてＶＮＴ制御処理を実行することにより、所望の吸入空気量が得られるように、ＶＮＴ可変ノズルの開度が制御される。
【００３２】
また、このＶＮＴにおける可変ノズルは、デポジットの影響により固着して動作不能となる場合があるため、このような固着故障の発生を検知している。図５に、この固着故障の判定ルーチンを示す。
【００３３】
このルーチンはイグニションスイッチもＯＮ操作によって起動する。起動後、まずＳ２０２に進み、図４におけるＳ１０８で設定されたＶＮＴ制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔと、実際の可変ノズルの開度に対応するポテンショメータ７７の検出値Ｓを読み込む。続くＳ２０４では、ＶＮＴ制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔとポテンショメータ７７の検出値Ｓとの偏差（絶対値）を｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜として求め、この値が所定のしきい値Ｅよりも大であるかを判定する。この偏差｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜がしきい値Ｅ以下の場合には、このルーチンを終了し、再びＳ２０２以下の処理を繰り返し実行する。
【００３４】
一方、Ｓ２０４で「Ｙｅｓ」、すなわち偏差｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜がしきい値Ｅより大である場合には、Ｓ２０８に進んでタイマが起動中であるかを判断し、初期時にはタイマが起動していないため、「Ｎｏ」と判断してＳ２１０に進み、タイマを起動させる。このタイマは偏差｜ＶＮＴｔａｒｇｅｔ−Ｓ｜がしきい値Ｅより大である時間を計測するタイマである。この後、Ｓ２１２に進み、このタイマによる計測時間Ｔがしきい値Ｔｔｈを越えたかを判断する。このしきい値Ｔｔｈは、可変ノズルの制御の応答性等を考慮して予め規定した時間であり、「Ｎｏ」の場合にはこのルーチンを終了し、再びＳ２０２以下の処理を繰り返し実行する。
【００３５】
そして、この処理が繰り返され、タイマの計測時間Ｔが所定のしきい値Ｔｔｈを越えた場合には（Ｓ２１２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ２１４に進む。このＳ２１４に進む状況は、ＶＮＴ制御の制御目標となるＶＮＴ制御ステップ数ＶＮＴｔａｒｇｅｔと、実際の可変ノズルの開度に対応するポテンショメータ７７の検出値Ｓとが、時間Ｔｔｈ経過後も偏差が大となっている状況であり、このような状況では可変ノズルが固着して動作不能となる、ＶＮＴ固着故障が発生したものと判断する。
【００３６】
そしてＳ２１６に進み、所定の警告灯を点灯させ、ＶＮＴ固着故障が発生したことを知らせて、このルーチンを終了する。
【００３７】
なお、このようにＳ２１６を経て固着故障判定ルーチンが終了した場合には、次の起動指示があるまで、このルーチンが再開されることはない。
【００３８】
次に、このようなＶＮＴの固着故障を考慮したＶＶＴの制御処理について、図６のフローチャートに沿って説明する。
【００３９】
このフローチャートは所定の時間間隔で起動する。まずＳ３０２に進み、ＶＮＴが正常に動作しているかを判断する。これは、先に図５で説明したＶＮＴの固着故障判定ルーチンにおいて、可変ノズルの固着故障発生していないと判定された場合に、ＶＮＴが正常に動作していると判断する。
【００４０】
ＶＮＴが正常に動作している場合には（Ｓ３０２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ３０４に進み、アクセル開度とエンジン回転数を読み込んだ後Ｓ３０６に進む。図７に示すように、エンジン回転数とアクセル開度（エンジン負荷）とをもとに定まる運転領域に応じて、低速用カムを使用する領域と高速用カムを使用する領域が予め規定されており、このＳ３０６では、Ｓ３０４で読み込んだエンジン回転数とアクセル開度とをもとに、図７のマップから使用すべきカムを設定する。図７はエンジン回転数とアクセル開度とに応じて規定される運転状態から、低速用カムを使用する運転領域と高速用カムを使用する運転領域とを、境界線Ｎを境として規定したマップである。
【００４１】
続くＳ３０８では、Ｓ３０６で設定された使用カムに応じた切り換え信号をコントロールバルブ２３０に出力してこのルーチンを終了する。このようにしてコントロールバルブ２３０の弁動作が制御され、Ｓ３０６で設定したカムを使用すべく、カム切り換え機構の切り換え制御が実行される。
【００４２】
これに対し、先に図５で説明したＶＮＴの固着故障判定ルーチンにおいて、ＶＮＴの可変ノズルに固着故障が発生していると判断された場合には（Ｓ３０２で「Ｎｏ」）、Ｓ３１０に進み、実際の可変ノズルの開度に対応するポテンショメータ７７の検出値Ｓを読み込む。そしてＳ３１２に進み、ポテンショメータ７７の検出値Ｓが所定のしきい値Ｓｔｈ以上であるかを判断する。可変ノズルの開度を全開が０％、全閉が１００％とすると、このしきい値Ｓｔｈは例えば開度が６０％に対応するポテンショメータの検出値が規定されている。
【００４３】
Ｓ３１２で、ポテンショメータ７７の検出値Ｓがしきい値Ｓｔｈよりも小であると判断された場合には、前述したＳ３０４以降の処理に進み、ＶＮＴの固着故障が発生していない場合と同様に、図７のマップをもとに内燃機関の運転状態に応じて、使用すべきカムが設定される。これは、可変ノズルの開度が６０％以下の場合であれば、高速用カムが使用される、高負荷、高回転の運転状態の場合にも、気筒内圧が所定レベルの範囲内に収まることが実験的に把握されているため、正常時と同様に、運転状態に応じて使用カムを設定する。このようにしきい値Ｓｔｈは、内燃機関が高負荷、高回転で運転された場合であっても、気筒内圧が所定の最高筒内圧に達することがないような可変ノズルの開度として、予め実験的に求めた値が設定されており、特に開度のしきい値Ｓｔｈが６０％に限定されるものではない。
【００４４】
一方、Ｓ３１２で、ポテンショメータ７７の検出値Ｓがこのしきい値Ｓｔｈ以上であると判断された場合には、可変ノズルが全閉側に近い領域で固着故障を生じており、内燃機関が高負荷、高回転で運転された場合には、気筒内圧が所定の最高筒内圧を超えるおそれがある。そこで、このような場合には、Ｓ３１４に進み、使用カムとして低速用カムを設定した後、前述したＳ３０８に進む。このように高速用カムを使用すべき運転領域において低速用カムを設定することで、通常通り高速用カムを用いた場合に比べて吸入空気量が低下する状況となり、この作用によって過給圧の状況が抑えられ、その作用によって気筒内圧の上昇が抑えられる。
【００４５】
また、ＶＮＴの固着故障を考慮したＶＶＴ制御処理の他の実施形態について、図８のフローチャートに沿って説明する。
【００４６】
このフローチャートは所定の時間間隔で起動し、Ｓ４０２〜Ｓ４０８の処理ステップは、図６で説明したＳ３０２〜Ｓ３０８と同一であり説明は省略する。
【００４７】
そして、先に図５で説明したＶＮＴの固着故障判定ルーチンにおいて、ＶＮＴの可変ノズルに固着故障が発生していると判断された場合には（Ｓ４０２で「Ｎｏ」）、Ｓ４１０に進み、筒内圧センサ７３の検出結果となる筒内圧Ｐを読み込み、続くＳ４１２では、Ｓ４１０で読み込んだ筒内圧Ｐが所定のしきい値Ｐｔｈ以上に上昇したかを判断する。その結果、筒内圧Ｐがしきい値Ｐｔｈよりも小の場合には（Ｓ４１２で「Ｎｏ」）、Ｓ４０４以降となる、正常時における使用カムの設定処理が実行される。従って、可変ノズルに固着故障が発生した場合でも、筒内圧Ｐがしきい値Ｐｔｈ以上に高圧となるまでは、正常時と同様な使用カムの設定処置が実行される。
【００４８】
一方、可変ノズルに固着故障が発生している状況下で、筒内圧Ｐがしきい値Ｐｔｈ以上に上昇した場合には（Ｓ４１２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ４１４に進んで、使用カムとして低速用カムを強制的に設定して、筒内圧の上昇を抑制する。
【００４９】
また、このように使用カムとして、低速用カムを強制的に設定し、本来の高速用カム領域で低速用カムによる運転を長期間続けていると、ポンピングロスによって気筒内温度が上昇し、この作用によって、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失する場合がある。そこで、続くＳ４１６では、まず図７より、現在の運転領域が高速用カムの運転領域であるかを、このときのアクセル開度とエンジン回転数とをもとに判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ４０８に進むが、「Ｙｅｓ」の場合にはＳ４１８に進み、カウンタのカウント値ＮをＮ＋１にインクリメントして、Ｓ４２０に進み、カウント値Ｎが所定のしきい値Ｎｔｈ以上となったかを判断する。このカウント値Ｎは、本来の高速用カム領域で低速用カムによる運転が行われた回数を数計した値であり、しきい値Ｎｔｈの値は、低速用カムによる運転を長期間継続した場合に、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失し得るような時間に対応する値が設定されている。
【００５０】
このカウント値Ｎがしきい値Ｎｔｈより小の場合（Ｓ４２０で「Ｎｏ」）にはＳ４０８に進むが、カウント値Ｎがしきい値Ｎｔｈ以上となると（Ｓ４２０で「Ｙｅｓ」）、Ｓ４２２に進んでＶＮＴが故障中であることの判定をリセット、すなわち、ＶＮＴ可変ノズルの固着故障が解消したものとみなして扱うこととし、続くＳ４２２に進んで、図５で示したＶＮＴの固着故障判定ルーチンを再び起動させ、Ｓ４０８に進む。
【００５１】
このような処理を実施することにより、可変ノズルに付着していたデポジットが焼失した場合に、速やかに正常時の制御処理を開始することが可能となる。
【００５２】
なお、図８で示した実施形態では、カウント値Ｎがしきい値Ｎｔｈ以上となった時点で、ＶＮＴ可変ノズルの固着故障が解消したものとして扱う場合を例示したが、この例に限定するものではない。例えば、Ｓ４１６で「Ｙｅｓ」、すなわち現在の運転領域が高速用カムの運転領域の場合に、常に図５におけるＶＮＴの固着故障判定ルーチンを起動させてもよく、この場合には、しきい値Ｎｔｈの値に支配されずに、可変ノズルの固着故障が解消した時点で、直ちに正常時の制御処理を開始することが可能となる。また、運転領域が高速用カムか低速用カムかに関わらず、ＶＮＴ可変ノズルに固着故障が発生したと判断された後も、実施形態で例示したように故障判定処理を中断することなく、継続して実行しても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、可変ノズルが全閉状態を含む所定の全閉近傍の範囲内で固着していると判断した場合に、低速用カムを設定するカム設定手段を備える構成を採用した。これにより、高速用カムの運転領域で低速用カムが使用されることにより、正常時に比べて吸入空気量を低下させて気筒内圧の上昇を抑えることが可能となる。
【００５４】
請求項２にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、可変ノズルの固着故障が判定された際、気筒内圧が所定のしきい値以下では当該内燃機関の運転状態に応じて使用すべきカムを設定し、気筒内圧がしきい値を越える場合には低速用カムを強制的に設定するカム設定手段を備える構成を採用した。これにより、正常時に比べて吸入空気量を低下させて気筒内圧の上昇を抑えることが可能となり、かつ、可変ノズルに固着故障が発生した場合にも、気筒内圧が所定のしきい値を越えるまでは、通常運転時と同様な、使用カムの設定処理を継続することが可能となる。
【００５５】
請求項３にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項２における内燃機関の燃料噴射制御装置において、低速用カムの強制設定中に、可変ノズルの固着故障が解消していると判定した場合には、低速用カムの強制設定を解除する解除手段をさらに備える構成を採用した。これにより、可変ノズルの固着故障が解消している場合には、低速用カムの強制設定を解除して通常のカム設定処理を速やかに再開させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの全体的な構成を概略的に示す構成図である。
【図２】ＥＣＵの構成と、ＥＣＵを中心とした信号の入出力関係を示すブロック図である。
【図３】ＶＶＴ機構の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】ＶＮＴ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】ＶＮＴの固着故障の判定処理を示すフローチャートである。
【図６】ＶＶＴ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】エンジン回転数とアクセル開度とに応じて、使用するカムを規定した説明図である。
【図８】他の実施形態にかかるＶＶＴ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１２…気筒、１４…燃料供給管、１６…コモンレール、
２０…過給機、４４…スロットルバルブ、６０…低速用カム、６１…高速用カム、７３…筒内圧センサ、７７…ポテンショメータ、
１００…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２００…インジェクタ、２２０…ＥＧＲ弁、２３０…コントロールバルブ、２４０…スロットルモータ。
【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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