(57)【要約】      （修正有）【課題】可変容量型ターボチャージャを備えたエンジンにおいて、エンジンブレーキ解除時の加速性能を向上させる。【解決手段】可変容量型ターボチャージャ３の可変案内翼の開度を検出する可変翼開度検出手段３６と、当該ターボチャージャ３の回転数を検出する回転数検出手段Ｓｔｎと、エンジン１の運転状態を決定する制御パラメータを検出する検出手段８、９と、制御手段１０とを有し、前記制御手段１０は可変案内翼開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中に、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも低いか否かを判断し、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも高く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の下限値αａよりも大きな場合に可変案内翼を閉じ側に作動させ、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも低く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の上限値αｂよりも小さな場合に可変案内翼を開き側に作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変案内翼を具備した可変容量型ターボチャージャを有するエンジンにおいて、前記可変案内翼の開度を検出する開度検出手段と、当該ターボチャージャの回転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの運転状態を決定する制御パラメータを検出する検出手段と、制御手段とを有し、該制御手段は可変案内翼開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中に、ターボチャージャの回転数が所定値よりも低いか否かを判断し、ターボチャージャの回転数が所定値よりも高く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の下限値よりも大きな場合に可変案内翼を閉じ側に作動させ、ターボチャージャの回転数が所定値よりも低く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の上限値よりも小さな場合に可変案内翼を開き側に作動させるように制御することを特徴としたエンジンの運転制御装置。
【請求項２】
前記可変案内翼開度の目標領域は前記制御手段に装備された記憶手段に記憶された運転状況毎のマップ上の特定領域である請求項１のエンジンの運転制御装置。
【請求項３】
前記可変案内翼開度の目標領域の下限値および上限値は予め設定された特定値である請求項１のエンジンの運転制御装置。
【請求項４】
可変案内翼を具備した可変容量型ターボチャージャを有するエンジンにおいて、前記可変案内翼の開度を検出する開度検出手段と、当該ターボチャージャの回転数を転出する回転数検出手段と、エンジンの運転状態を決定する制御パラメータを検出する検出手段と、制御手段とを有し、前記制御手段は可変案内翼開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中であるか否かを判断する工程と、エンジンブレーキが作動中の場合に、ターボチャージャの回転数が所定値よりも低いか否かを判断する工程と、ターボチャージャの回転数が所定値よりも高い場合には可変案内翼開度が目標領域の下限値よりも小さいか否かを判断する工程と、ターボチャージャの回転数が所定値よりも低い場合には可変案内翼開度が目標領域の上限値よりも大きいか否かを判断する工程とを有し、ターボチャージャの回転数が所定値よりも高く且つ可変案内翼開度が目標領域の下限値よりも大きな場合に可変案内翼を閉じ側に作動させ、ターボチャージャの回転数が所定値よりも低く且つ可変案内翼開度が目標領域の上限値よりも小さな場合に可変案内翼を開き側に作動させるように制御することを特徴としたエンジンの運転制御方法。
【請求項５】
前記可変案内翼開度の目標領域は前記制御手段に装備された記憶手段に記憶された運転状況毎のマップ上の特定領域である請求項４のエンジンの運転制御方法。
【請求項６】
前記可変案内翼開度の目標領域の下限値および可変案内翼開度の上限値は予め設定された特定値である請求項４のエンジンの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量型ターボチャージャを有するエンジンの運転制御装置とその制御方法に関し、詳細には、エンジンブレーキ解除時に、ターボチャージャの回転数が上昇するまでのタイムラグを少なくし、以って加速性能を向上させるエンジンの制御装置と、その制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンにおいては、排気系に絞り機構を設けエンジンブレーキ力を向上させている。その手段として、排気系にバタフライ弁を介装して流路を絞る方法と、可変容量型ターボチャージャの可変翼（可変案内翼；図８参照）を閉じて通路面積を狭くして対応する方法がある。        
【０００３】
特に後者の場合、ターボチャージャ内の通路面積が狭くなると排気の流れが止まり、ターボチャージャの回転数も非常に低くなる。その状態からエンジンブレーキを解除し、加速しようとした場合、ターボチャージャの回転数が上昇するまでのタイムラグが大きくなり、加速性能が悪化してしまう。
【０００４】
ここで、ターボチャージャを備えたエンジンのエンジン補助ブレーキ装置に関し、作動遅れなく十分な制動力を得られるようにした技術が提案されている（例えば特許文献1参照）。
然るに、上記提案は、シリンダ内の空気を圧縮上死点付近で排出するように構成された補助ブレーキ装置（圧縮圧開放型補助ブレーキ装置）及び可変容量型ターボチャージャの可変翼（可変案内翼；図８参照）の絞り作用を応用して制動力の向上を図るものであり、いたずらにシステム構成及び制御を複雑にし、ひいてはコスト増加を招くこととなる。
【特許文献１】特開平１０−１８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、可変容量型ターボチャージャを備えたエンジンにおいて、廉価で最小限の構成によりエンジンブレーキ解除時でのターボ回転数が上昇するまでのタイムラグを少なくして、加速性能を向上させるエンジンの制御装置及びその制御方法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】
本発明のエンジンの制御装置は、可変案内翼（３４）を具備した可変容量型ターボチャージャ（３）を有するエンジン（１）において、前記可変案内翼（３４）の開度を検出する可変翼開度検出手段（３６）と、当該ターボチャージャ（３）の回転数を検出する回転数検出手段（Ｓｔｎ）と、エンジン（１）の運転状態を決定する制御パラメータを検出する検出手段（８、９）と、制御手段（１０）とを有し、前記制御手段（１０）は可変案内翼開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中に、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低いか否かを判断し、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも高く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の下限値（αａ）よりも大きな場合に可変案内翼を閉じ側に作動させ、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の上限値（αｂ）よりも小さな場合に可変案内翼を開き側に作動させるように制御することを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
前記制御パラメータを検出する手段として、エンジンの負荷を検出するエンジン負荷センサ（８）、エンジン回転を検出するエンジン回転センサ（９）、及びアクセル開度センサ（１１）の内の一つ以上を有していることが好ましい。
【０００８】
前記可変案内翼開度の目標領域は前記制御手段（１０）に装備された記憶手段（１２）に記憶された運転状況毎のマップ上の特定領域である（請求項２）。
【０００９】
或いは、前記可変案内翼開度の目標領域の下限値（αａ）および上限値（αｂ）は予め設定された特定値である（請求項３）。  
【００１０】
本発明のエンジンの制御方法は、可変案内翼（３４）を具備した可変容量型ターボチャージャ（３）を有するエンジン（１）において、前記可変案内翼（３４）の開度を検出する開度検出手段（３６）と、当該ターボチャージャ（３）の回転数を検出する回転数検出手段（Ｓｔｎ）と、エンジン（１）の運転状態を決定する制御パラメータを検出する検出手段（８、９）と、制御手段（１０）とを有し、前記制御手段（１０）は可変案内翼開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中であるか否かを判断する工程（Ｓ１）と、エンジンブレーキが作動中の場合に、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低いか否かを判断する工程（Ｓ５）と、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも高い場合には可変案内翼開度が目標領域の下限値（αａ）よりも小さいか否かを判断する工程（Ｓ６）と、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低い場合には可変案内翼開度が目標領域の上限値（αｂ）よりも大きいか否かを判断する工程（Ｓ７）とを有し、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも高く且つ可変案内翼開度が目標領域の下限値（αａ）よりも大きな場合に可変案内翼（３４）を閉じ側に作動させ、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低く且つ可変案内翼開度が目標領域の上限値（αｂ）よりも小さな場合に可変案内翼（３４）を開き側に作動させるように制御することを特徴としている（請求項４）。
【００１１】
前記制御方法において、前記可変案内翼開度の目標領域は前記制御手段（１０）に装備された記憶手段（１２）に記憶された運転状況毎のマップ上の特定領域である（請求項５）。
【００１２】
或いは、前記制御方法において、前記可変案内翼開度の目標領域の下限値（αａ）および可変案内翼開度の上限値（αｂ）は予め設定された特定点である（請求項６）。
【発明の効果】
【００１３】
上述した構成及び方法を具備する本発明のエンジンの制御装置及び制御方法によれば、可変案内翼開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中に、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低いか否かを判断し、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも高く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の下限値（αａ）よりも大きな場合に可変案内翼（３４）を閉じ側に作動させ、ターボチャージャ（３）の回転数が所定値よりも低く且つ可変案内翼開度が前記目標領域の上限値（αｂ）よりも小さな場合に可変案内翼（３４）を開き側に作動させるように制御されるため、エンジンブレーキ解除時でのターボ回転数が上昇するまでのタイムラグが少なくなり、加速性能を向上させることが出来る
【００１４】
又、ターボチャージャ（３）の回転数を検出する回転数検出手段（Ｓｔｎ）を除けば通常のエンジンに付帯しているユニットが多く、新たなユニットの増設による組付け作業の増加やコスト高騰を抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１６】
先ず、図１〜図６、及び図８を参照して第１実施形態を説明する。
図１の全体構成図において、エンジン1の排気マニフォールド２側には可変容量型のターボチャージャ３が取り付けられている。
【００１７】
その可変容量型ターボチャージャ３は、排気によってタービン翼車が回転するタービン３１と、そのタービン３１の回転によって回転させられ、その回転によって吸気を圧縮するコンプレッサ３２とで構成されている。又該ターボチャージャ３には、ターボチャージャ３の回転数を検出するための回転速度センサＳｔｎが取り付けられている。
【００１８】
タービン３１は、図８の部分詳細図で示すように、複数のタービン翼３３ａによって構成されたタービン翼車３３の外周部に、タービン翼３３ａへの排気ガスの流路断面積を無段階に変化することの出来る可変案内翼であるノズルベーン３４がタービン翼車３３を包囲するように構成されている。
【００１９】
前記複数のノズルベーン３４は、図示では明確に描いていないが、アクチュエータ（図１の符号３５）によって、開度が無段階に変化する。
換言すれば、アクチュエータ３５を制御することによって、ノズルベーン３４の開度が自由に調節することが出来、従って、タービン翼車３３の回転速度が制御される。
図８において実線で示したノズルベーン３４は開度の大きな状態を、又、破線で示すノズルベーン３４は開度の小さな状態を示す。
【００２０】
図１に戻り、前記ターボチャージャ３のコンプレッサ３２と吸気マニフォールド４とは途中に吸気を冷却するためのインタクーラ６を介装した吸気管７によって連通されている。
【００２１】
エンジン１にはエンジン負荷を検出するための負荷センサ８とエンジン回転数を検出するためのエンジン回転センサ９が取り付けられており、信号ラインＬｉによってコントロールユニット１０に接続されている。そのコントロールユニット１０はアクセル開度センサ１１とも信号ラインＬｉによって接続されている。
尚、コントロールユニット１０には種々の運転条件での各種特性を表すマップを記憶したデータベース１２を備えている。
【００２２】
又、前記アクチュエータ３５はコントロールユニット１０と制御信号ラインＬｏによって接続されている。更に、該アクチュエータ３５側或いはノズルベーン３４側にはノズルベーンの開度を検出する例えばポテンショ３６が取り付けられ、信号ラインＬｉによってコントロールユニット１０に接続されている。
【００２３】
ここで、前記ノズルベーン（可変案内翼）３４の開度（α）とターボチャージャ３の回転数（回転速度Ｎｔ）との関係（図３；Ｎｔ線図）、およびノズルベーン３４の開度（α）とエンジンブレーキ力（Ｆｂ）との関係（図４；Ｆｂ線図）を説明する。
【００２４】
図３及び図４は同じ運転条件の場合のノズルベーン３４の開度とターボチャージャ３の回転数との関係と、ノズルベーン３４の開度とエンジンブレーキ力との関係とを特性図として表した図（マップ）である。
図３及び図４で示したマップ及び、図３、図４と同様な様式で種々の運転条件の際のマップがコントロールユニット１０に備えられた前記データベース１２に記憶されている。
【００２５】
図４のマップ（Ｆｂ線図）によって、ノズルベーン開度がαａとαｂの間においてエンジンブレーキ力が高いことが窺える。図３のマップ（Ｎｔ線図）では、ノズルベーン開度が同じαａとαｂの間ではターボの回転数Ｎｔが開度を増すにつれて増加していることが分かる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、ノズルベーン開度がαａとαｂの間の領域を目標領域として、その目標領域の下限値をαａ、上限値をαｂとする。
すなわち、ある運転条件（図３、図４）では、ノズルベーン開度αａとαｂの間の領域を目標領域に設定すれば、図４のＦａｂの領域のエンジンブレーキ力が確保出来ることとなり、且つ図３で示すようにターボチャージャの回転数は右肩上がりの領域で制御される。
【００２７】
上述したように、コントロールユニット１０は、ノズルベーン３４の開度αの下限値がαａで上限値がαｂである目標領域を設定するように構成されている。
そして、コントロールユニット１０は、エンジンブレーキが作動中にターボチャージャ３の回転数が所定値よりも低いか否かを判断し、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも高く且つノズルベーン３４の開度が下限値αａよりも大きな場合（図５のハッチングを施した領域）に、ノズルベーン３４を閉じ側に作動（図５の白抜きの矢印）させ、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも低く且つノズルベーン３４の開度が上限値αｂよりも小さな場合（図６のハッチングを施した領域）に、ノズルベーン３４を開き側に作動（図６の白抜きの矢印）させるべく制御するように構成されている。
そのような制御を繰返し行うことによって、ターボチャージャ３の回転数を目標値に次第に近づけることが出来る。
【００２８】
次に、図２を参照して第１実施形態の制御方法を説明する。
【００２９】
先ず、コントロールユニット１０は、エンジンブレーキが作動した状態か否かを判断しており（ステップＳ１のループ）、エンジンブレーキが作動した状態であれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、次のステップＳ２に進む。
【００３０】
ステップＳ２では、コントロールユニット１０は、ノズルベーン開度をαａ（下限値）とαｂ（上限値）との間の領域に設定する。
【００３１】
次にコントロールユニット１０はノズルベーン開度を読込（ステップＳ３）、ターボチャージャの回転数を読込む（ステップＳ４）。
【００３２】
次のステップＳ５では、コントロールユニット１０は、ターボチャージャの回転数が目標値よりも低いか否かを判断する。
目標値より高ければ（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ６（こちらのルートでは図５も参照）に進み、目標値よりも低ければ（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ７（こちらのルートでは図６も参照）に進む。
【００３３】
ステップＳ６では、コントロールユニット１０はノズルベーン開度が目標領域の下限値αａよりも小さい（狭い）か否かを判断しており、小さければ（ステップＳ６のＹＥＳ）目標領域を逸脱しているのでステップＳ２まで戻り、ステップＳ２以降を繰り返す（やり直す）。
一方、下限値αａよりも大きければ（ステップＳ６のＮＯ）、可変翼３４を閉じ側に動かす(図５の白抜きの矢印を参照)ように制御信号を発信（ステップＳ８）した後、ステップＳ１に戻り再びステップＳ１以降の制御を繰り返す。
【００３４】
ステップＳ７のループでは、コントロールユニット１０はノズルベーン３４の開度が目標領域の上限値αｂよりも大きい（広い）か否かを判断しており、大きければ（ステップＳ７のＹＥＳ）目標領域を逸脱しているのでステップＳ２まで戻り、ステップＳ２以降を繰り返す（やり直す）。
一方、上限値αｂよりも小さければ（ステップＳ７のＮＯ）、ノズルベーン３４を開き側に動かす（図６の白抜きの矢印を参照）ように制御信号を発信（ステップＳ９）した後、ステップＳ１に戻り再びステップＳ１以降の制御を繰り返す。
【００３５】
係る構成及び制御方法を有する第１実施形態によれば、ノズルベーン開度の目標領域を設定するように構成されており、エンジンブレーキが作動中に、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも低いか否かを判断し、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも高く且つノズルベーン開度が前記目標値の下限値αａよりも大きな場合にノズルベーンを閉じ側に作動させ、ターボチャージャ３の回転数が所定値よりも低く且つノズルベーン開度が前記目標領域の上限値αｂよりも小さな場合にノズルベーンを開き側に作動させるように制御されるため、エンジンブレーキ解除時でのターボ回転数が上昇するまでのタイムラグが少なくなり、加速性能を向上させることが出来る
【００３６】
又、ターボチャージャ３の回転数を検出する回転速度センサ（Ｓｔｎ）を除けば通常のエンジンに付帯しているユニットが多く、新たなユニットの増設による組付け作業の増加やコスト高等を抑制することが出来る。
【００３７】
次に、図７を参照して第２実施形態を説明する。
【００３８】
図１及び図２の第１実施形態ではノズルベーン(可変案内翼)３４の開度の目標領域はコントロールユニット１０に装備されたデータベース１２に記憶された運転状況毎のマップ上の特定領域であった。
【００３９】
それに対して、図７の第２実施形態ではノズルベーン３４の開度の下限値および上限値は予め設定された特定値として設定してある。
従って、図７の第２実施形態では、第１実施形態で要したデータベース１２及び該データベース１２に記憶されたマップが省略されている。
上記以外の構成及び制御方法に関しては第１実施形態と実質的に同様であり以降の説明を省略する。
【００４０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では吸気系統７にインタークーラ６を介装しているが、インタークーラ６は省略してもよい。
又、図示の例では、制御パラメータを検出する手段としてエンジン負荷センサ８、及びエンジン回転センサ９を用いたが、例えば、ノックセンサを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態における制御方法を示したフローチャート。
【図３】本発明の実施形態を実施する際の可変翼開度目標を設定するための制御マップの１例である可変翼開度とターボチャージャの回転数の関係を示す特性図。
【図４】図３と同じ運転状態の時の可変翼開度とエンジンブレーキ力との関係を示す特性図。
【図５】本発明の実施形態による制御において、ターボ回転数が目標値より高く、可変翼開度が設定範囲の下限値よりも大きい場合の制御方法を説明するための特性図。
【図６】本発明の実施形態による制御において、ターボ回転数が目標値より低く、可変翼開度が設定範囲の上限値よりも小さい場合の制御方法を説明するための特性図。
【図７】本発明の第２実施形態の全体構成を示す構成図。
【図８】容量可変型ターボチャージャのノズルベーン（可変翼）の作動を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・エンジン
２・・・排気マニフォールド
３・・・可変容量型ターボチャージャ
４・・・吸気マニフォールド
６・・・インタクーラ
７・・・吸気管
８・・・負荷センサ
９・・・エンジン回転センサ
１０・・・コントロールユニット
３１・・・タービン
３２・・・コンプレッサ
３４・・・ノズルベーン
３５・・・アクチュエータ
３６・・・ポテンショ／開度検出手段
【図１】
2005127143.tif 000003
【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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