ターボチャージャの制御装置
【課題】ストッパを用いて可変ノズル機構の動作を制限するターボチャージャの制御装置において、低水温時などにおいて背圧を適切に上昇させる。
【解決手段】ターボチャージャの制御装置において、第１のストッパは、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成され、第２のストッパは、第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成される。また、制御手段は、第１のストッパ及び第２のストッパのいずれか一方によって、可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う。具体的には、制御手段は、低水温、軽負荷領域である場合に、第２のストッパによって可変ノズル機構における閉位置の規制を行う。これにより、低水温時などにおいて、ターボチャージャによる背圧を上昇させることができ、失火を適切に防止することが可能となる。
【解決手段】ターボチャージャの制御装置において、第１のストッパは、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成され、第２のストッパは、第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成される。また、制御手段は、第１のストッパ及び第２のストッパのいずれか一方によって、可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う。具体的には、制御手段は、低水温、軽負荷領域である場合に、第２のストッパによって可変ノズル機構における閉位置の規制を行う。これにより、低水温時などにおいて、ターボチャージャによる背圧を上昇させることができ、失火を適切に防止することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ノズル機構を備えたターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボチャージャにおいて、タービンホイールへの排気流入部に複数のベーン（可変ベーン）を設け、タービンへの排気流入流速を制御してタービン効率を向上させる可変ノズル機構（バリアブルノズル機構）が用いられている。例えば、特許文献１には、可変ノズル機構における開位置を規制する開側ストッパと閉位置を規制する閉側ストッパとを設けることによって、可変ノズル機構における排気流量のばらつきを拘束範囲内に収める技術が記載されている。また、特許文献２には、静止部材に固定され、ユニゾンリングに形成された溝からなるガイド中に突入するストッパを備えるターボチャージャが記載されている。その他にも、本発明に関連する技術が特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１９０９２号公報
【特許文献２】特開平１０−３７７５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２２７３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１及び２に記載された技術では、ストッパの位置が固定されているため、基本的には、ストッパによって規制される閉位置よりも更に閉側に可変ノズル機構を設定することができなかった。そのため、低水温時などにおいて、ストッパによる閉位置で規定される背圧に制限されて、望ましい背圧を得ることができない場合があった。なお、特許文献３に記載された技術では、ストッパを用いた場合については考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ストッパを用いて可変ノズル機構の動作を制限するターボチャージャの制御装置において、低水温時などにおいて背圧を適切に上昇させ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１つの観点では、可変ノズル機構を備えるターボチャージャの制御装置は、前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第１のストッパと、前記第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第２のストッパと、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれか一方によって、前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、内燃機関における水温が所定温度未満である場合、又は前記内燃機関における負荷が所定未満である場合に、前記第２のストッパによって前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように前記制御を行う。
【０００７】
上記のターボチャージャの制御装置は、可変ノズル機構を備えるターボチャージャに対して制御を行う。具体的には、第１のストッパは、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成され、第２のストッパは、第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成される。また、制御手段は、第１のストッパ及び第２のストッパのいずれか一方によって、可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う。具体的には、制御手段は、内燃機関における水温が所定温度未満である場合、内燃機関における負荷が所定未満である場合に、第２のストッパによって可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う。つまり、失火が発生しやすい低水温、軽負荷領域であるなど場合に、第２のストッパによって可変ノズル機構における閉位置の規制を行う。これにより、可変ノズル機構をより閉側に設定することができ、ターボチャージャによる背圧を上昇させることが可能となる。よって、低水温時などにおいて、負荷を増加させることができると共に、内部ＥＧＲを増加させることができるため、失火を適切に防止することが可能となる。
【０００８】
上記のターボチャージャの制御装置の一態様では、前記第１のストッパは、移動可能に構成されており、前記制御手段は、前記第１のストッパの移動を制御する。これにより、第１のストッパを移動させることで、可変ノズル機構における閉位置を規制する位置を適切に変更することができる。
【０００９】
また、上記のターボチャージャの制御装置において好適には、前記第２のストッパは、前記第１のストッパの移動を規制するように構成されている。
【００１０】
上記のターボチャージャの制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記水温及び前記負荷だけでなく吸気温にも基づいて、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれを用いて前記可変ノズル機構における閉位置を規制するかを判定する。これにより、第２のストッパが使用される領域を限定することができる。よって、第２のストッパを用いたことにより、可変ノズル機構がより閉側に設定されてしまったことに起因して、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを適切に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係るターボチャージャの制御装置が適用された車両１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。
【００１３】
内燃機関（エンジン）１０は、直列４気筒のエンジンとして構成され、車両１００の走行用動力源を出力する。例えば、内燃機関１０は、低圧縮比の圧縮着火エンジン（ＣＩ（Compression Ignition）エンジン）などで構成される。内燃機関１０の各気筒は、吸気マニホールド１１及び排気マニホールド１２に接続されている。内燃機関１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレール１４には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。
【００１４】
吸気マニホールド１１に接続された吸気通路２０には、内燃機関１０へ供給される吸気量を検出するエアフロメータ（ＡＦＭ）２１と、吸気量を調整するスロットルバルブ２２ａと、吸気を過給するターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ（ＩＣ）２４と、吸気量を調整するスロットルバルブ２２ｂと、が設けられている。一方、排気マニホールド１２に接続された排気通路２５には、排気ガスのエネルギーによって回転されるターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、排気ガスを浄化可能な触媒３０とが設けられている。
【００１５】
ターボチャージャ２３は、可変ノズル機構４４を備えて構成される。可変ノズル機構４４は、タービン２３ｂへの排気流入部に配置された複数のベーン（不図示）などを有しており、モータ（ステッピングモータ）４５によってベーンにおける開度が制御される。この場合、可変ノズル機構４４を閉じ側に設定するとターボチャージャ２３による過給圧は上昇する傾向にあり、可変ノズル機構４４を開き側に設定するとターボチャージャ２３による過給圧は減少する傾向にある。なお、モータ４５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ４５により制御される。更に、可変ノズル機構４４には、当該可変ノズル機構４４における閉位置を規制可能に構成された第１のストッパ５１が設けられている。具体的には、第１のストッパ５１は、移動可能に構成されており、ストッパ制御機構５５によって移動が制御される。ストッパ制御機構５５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ５５により制御され、例えば油圧などを用いて第１のストッパ５１に対する制御を行う。なお、第１のストッパ５１などの詳細については後述する。
【００１６】
また、車両１００は、タービン２３ｂの上流側からコンプレッサ２３ａの下流側に、排気ガスを還流させるように構成されている。具体的には、排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０のインタークーラ２４より下流位置とを接続するＥＧＲ通路３１によって、排気ガスが還流される。このＥＧＲ通路３１上には、ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ弁３３が設けられている。
【００１７】
車両１００には、各種のセンサが設けられている。具体的には、内燃機関１０には、回転数センサ４２及び水温センサ４３が設けられている。回転数センサ４２は、内燃機関１０の回転数を検出し、検出した回転数に対応する検出信号Ｓ４２をＥＣＵ７に供給する。水温センサ４３は、内燃機関１０などの冷却を行う冷却水の温度（以下、単に「水温」と呼ぶ。）を検出し、水温に対応する検出信号Ｓ４３をＥＣＵ７に供給する。更に、吸気通路２０上には、吸気温を検出する吸気温センサ４６が設けられている。吸気温センサ４６は、検出した吸気温に対応する検出信号Ｓ４６をＥＣＵ７に供給する。なお、車両１００には、上記したセンサ以外にも種々のセンサが設けられているが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１８】
車両１００の各要素は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）７により制御されている。ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、主に、ＥＣＵ７は、回転数センサ４２、水温センサ４３、及び吸気温センサ４６から供給される検出信号Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４６に基づいて、ストッパ制御機構５５に対して制御信号Ｓ５５を供給する。つまり、ＥＣＵ７は、運転状況などに基づいて、第１のストッパ５１を制御する。このように、ＥＣＵ７は、本発明における制御手段に相当する。なお、ＥＣＵ７は車両１００における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１９】
なお、本発明は、図１に示したような直列４気筒の内燃機関１０への適用に限定はされず、４気筒以外の気筒数で構成された内燃機関や、気筒がＶ型に配列された内燃機関に対しても適用することができる。更に、本発明は、直噴タイプの燃料噴射弁１５によって構成された内燃機関１０への適用に限定はされず、ポート噴射タイプの燃料噴射弁によって構成された内燃機関に対しても適用することができる。
【００２０】
［ターボチャージャの構成］
次に、本実施形態におけるターボチャージャ２３の構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２１】
図２は、ターボチャージャ２３全体を拡大して表した図を示している。図２に示すように、ターボチャージャ２３は、コンプレッサ２３ａ及びタービン２３ｂを有している。また、モータ４５は、ロッド４５ａを介して、前述した可変ノズル機構４４（図２においては図示せず）における開度を制御する。
【００２２】
図３は、図２中の矢印Ｂ１方向から観察した図を示している。具体的には、タービン２３ｂから排気ガスが排出される開口部２３ｂａ付近を示している。図３に示すように、ロッド４５ａはモータ４５によって制御されることによって、矢印Ｃ１で示すように移動する。この場合、ロッド４５ａに連結されたアーム４５ｂは、軸４５ｃを中心にして揺動する。これにより、矢印Ｃ２に示すように、軸４５ｃが回転する。つまり、モータ４５によってロッド４５ａが移動されてアーム４５ｂが回転されることにより、軸４５ｃが回転される。このような軸４５ｃの回転により、可変ノズル機構４４におけるベーンの開度が変化する。
【００２３】
具体的には、軸４５ｃが反時計回りに回転されると、可変ノズル機構４４は閉じ側に設定される。この場合には、アーム４５ｂは矢印Ｃ３で示す方向に回転されることとなる。ここで、アーム４５ｂを矢印Ｃ３で示す方向に回転させていくと、アーム４５ｂは第１のストッパ５１に接触する。これにより、アーム４５ｂの回転が制限されて、軸４５ｃにおける反時計回りへの回転も制限されることとなる。したがって、可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。なお、このようにして可変ノズル機構４４における閉位置を規制しているのは、主に、可変ノズル機構４４を最大限閉側（全閉側）に設定した場合にも、タービン２３ｂを通過する排気ガスの微小な流量を確保するためである。
【００２４】
更に、第１のストッパ５１は、矢印Ｃ４で示す方向に、前述したストッパ制御機構５５（図３においては図示せず）によって移動可能に構成されている。具体的には、ストッパ制御機構５５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ５５に応じて、油圧などを利用して第１のストッパ５１を移動させる制御を行う。また、矢印Ｃ４で示す第１のストッパ５１の移動方向には、第２のストッパ５２が配設されている。そのため、矢印Ｃ４で示す方向に第１のストッパ５１を移動させていくと、第１のストッパ５１は第２のストッパ５２に接触することとなる。この場合、第２のストッパ５２は固定されているため、当該第２のストッパ５２によって第１のストッパ５１の移動が制限されることとなる。なお、以下では、第１のストッパ５１及び第２のストッパ５２の区別をしないで用いる場合には、単に「ストッパ」と表記する。
【００２５】
第１のストッパ５１は、基本的には、第２のストッパ５２からある程度離れた基準位置と、第２のストッパ５２に接触するような位置（以下、「接触位置」と呼ぶ。）との間を移動される。即ち、第１のストッパ５１は、ストッパ制御機構５５によって移動されることにより、基準位置と接触位置とのいずれかの位置に固定される。具体的には、第１のストッパ５１における基準位置は、主に、ハード固体による排気流量のばらつきを管理値内に合わせることを目的として設定されている。更に、基準位置は、ターボチャージャ２３における背圧クライテリアやタービン２３ｂにおける回転クライテリアなどを考慮に入れて設定されている。例えば、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えないように、ある程度余裕を持たせた位置に設定される。一方、第１のストッパ５１における接触位置は、低水温時などにおいて、背圧をより上昇させることを目的として設定されている。つまり、低水温時などにおいて、可変ノズル機構４４をより閉側に設定可能にするために設定されている。
【００２６】
ここで、第１のストッパ５１を基準位置に位置させた場合と接触位置に位置させた場合とを比較する。第１のストッパ５１を接触位置に位置させた場合には、第１のストッパ５１を基準位置に位置させた場合と比較すると、アーム４５ｂは矢印Ｃ３で示す方向の回転可能範囲が大きくなり、軸４５ｃも反時計回り方向における回転可能範囲が大きくなる。よって、このように第１のストッパ５１を接触位置に位置させることにより、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を、より閉側に変更することが可能となる。これにより、可変ノズル機構４４をより閉側に設定することができ、ターボチャージャ２３による背圧を上昇させることが可能となる。
【００２７】
［制御方法］
次に、ＥＣＵ７が行う制御方法について具体的に説明する。
【００２８】
（第１実施例）
まず、第１実施例に係る制御方法について説明する。第１実施例では、ＥＣＵ７は、運転状況などに基づいて、ストッパ制御機構５５を介して第１のストッパ５１に対する制御を行う。つまり、ＥＣＵ７は、ストッパ制御機構５５に対して制御信号Ｓ５５を供給することにより第１のストッパ５１を移動させることによって、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を変更する制御を行う。言い換えると、ＥＣＵ７は、運転状況などに基づいて、可変ノズル機構４４における閉位置を規制するために用いるストッパを、第１のストッパ５１と第２のストッパ５２とのいずれかに切り替える制御を行う。
【００２９】
具体的には、ＥＣＵ７は、水温が所定温度未満である場合又は負荷が所定未満である場合に、つまり低水温又は軽負荷領域である場合に、第１のストッパ５１を接触位置にまで移動させる。即ち、接触位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行う。言い換えると、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行う。これにより、低水温時などにおいて、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置をより閉側に変更することができる。したがって、可変ノズル機構４４をより閉側に設定することができ、ターボチャージャ２３による背圧を適切に上昇させることが可能となる。これに対して、低水温、軽負荷領域でない場合（以下、単に「通常時」と呼ぶ。）には、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を基準位置に移動させるように制御を行う。つまり、基準位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行う。
【００３０】
図４は、ＥＣＵ７が行う制御方法を模式的に表した図を示す。具体的には、図４（ａ）は通常時における各構成要素の状態の一例を示し、図４（ｂ）は低水温、軽負荷領域である場合における各構成要素の状態の一例を示している。なお、図４では、説明の便宜上、上下方向に可変ノズル機構４４における開度を表現している。具体的には、モータ４５におけるロッド４５ａの先端部の位置によって可変ノズル機構４４の開度を表現しており、上方向に閉じ側を表しており、下方向に開き側を表している。また、第１のストッパ５１が基準位置に位置されている状態を図４（ａ）に示すように表現し、第１のストッパ５１が接触位置に位置されている状態を図４（ｂ）に示すように表現している。つまり、第１のストッパ５１を部材５４の壁面上に位置させることによって、基準位置にある第１のストッパ５１を表現している。これに対して、白抜き矢印のように第１のストッパ５１を部材５４内に収納させることによって、接触位置にある第１のストッパ５１を表現している、言い換えると第２のストッパ５２によって閉位置を規制していることを表現している。更に、図４中の符号５３で示す構成要素は、可変ノズル機構４４における開位置を規制するストッパを示している。
【００３１】
具体的には、図４（ａ）に示すように、通常時（低水温、軽負荷領域でない場合）には、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を基準位置に位置させる。この場合には、基準位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。これに対して、図４（ｂ）に示すように、低水温、軽負荷領域である場合には、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を接触位置に位置させる。この場合には、接触位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。言い換えると、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。そのため、図４（ｂ）中のロッド４５ａの位置からわかるように、基準位置に位置する第１のストッパ５１によって規制される位置よりも閉側に、可変ノズル機構４４を設定することが可能となる。
【００３２】
このように第１実施例によれば、第１のストッパ５１と第２のストッパ５２とを用いることによって、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を適切に変更することができる。したがって、低水温、軽負荷領域である場合に、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制することが可能となる。これにより、可変ノズル機構４４をより閉側に設定することができ、ターボチャージャ２３による背圧を上昇させることが可能となる。よって、低水温時などにおいて、負荷を増加させることができると共に、内部ＥＧＲを増加させることができるため、失火を適切に防止することが可能となる。特に、低圧縮エンジンにおいては、低水温時などにおける対失火性が比較的弱いため、第１実施例によれば、低圧縮エンジンにおいて発生し得る失火を効果的に防止することが可能となる。
【００３３】
（第２実施例）
次に、第２実施例に係る制御方法について説明する。第２実施例でも、前述した第１実施例と同様に、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を移動させることによって、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を変更する制御を行う。つまり、可変ノズル機構４４における閉位置を規制するために用いるストッパを、第１のストッパ５１と第２のストッパ５２とのいずれかに切り替える制御を行う。しかしながら、第２実施例では、第２のストッパ５２を用いて可変ノズル機構４４における閉位置を規制する領域（運転状況などにより定められる領域）を、第１実施例よりも限定する。言い換えると、接触位置に位置する第１のストッパ５１によって閉位置の規制を行う領域を、第１実施例よりも狭める。こうするのは、第２のストッパ５２を用いることにより、第２のストッパ５２によって規制される閉位置付近の開度（第１のストッパ５１によって規制される閉位置よりも閉側）に可変ノズル機構４４が設定された際に、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを確実に防止するためである。
【００３４】
具体的には、第２実施例では、ＥＣＵ７は、水温及び負荷だけでなく吸気温にも基づいて、可変ノズル機構４４における閉位置を規制するために用いるストッパを決定する。つまり、第１のストッパ５１及び第２のストッパ５２のいずれを用いて閉位置を規制するかを判定する。より具体的には、まず水温及び吸気温に基づいて判定を行い、この判定結果に基づいて、負荷（回転数及び噴射量）に基づいて更に判定を行う。例えば、ＥＣＵ７は、低水温又は低吸気温であり、且つ低負荷領域である場合に、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべきと決定し、これ以外の場合には、第１のストッパ５１によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべきと決定する。また、この場合、水温の判定に用いる判定値を第１実施例で用いた判定値よりも低く設定したり、負荷の判定に用いる判定値を第１実施例で用いた判定値よりも低く設定したりすることができる。なお、上記した「低負荷領域」は、第１実施例で用いた「軽負荷領域」よりも負荷が低い領域を意味するものとする。
【００３５】
図５は、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパを決定する方法の具体例を示す図である。図５（ａ）は、ストッパを決定する際に用いるテーブルを選択するためのマップの一例を示している。マップは、水温（横軸に示す）と吸気温（縦軸に示す）とによって規定される。また、マップにおいて、領域Ａ１は第１テーブルを用いる領域を示しており、領域Ａ２は第２テーブルを用いる領域を示している。これより、領域Ａ１で示す第１テーブルは、低水温又は低吸気温である領域に相当することがわかる。
【００３６】
ＥＣＵ７は、まず、図５（ａ）に示すようなマップを用いて、閉位置の規制を行うストッパを決定する際に用いるテーブルを選択する。具体的には、ＥＣＵ７は、水温センサ４３及び吸気温センサ４６から取得された水温及び吸気温が領域Ａ１及び領域Ａ２のいずれに属するかによって、第１テーブル及び第２テーブルのいずれか一方を決定する。
【００３７】
図５（ｂ）は、第１テーブルの一例を示している。第１テーブルは、回転数（横軸に示す）と噴射量（縦軸に示す）とによって規定される。第１テーブルにおいて、領域Ａ３は第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべき領域（以下、「第２のストッパ使用領域」と呼ぶ。）に相当する。これに対して、領域Ａ４は第１のストッパ５１によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべき領域（以下、「第１のストッパ使用領域」と呼ぶ。）に相当する。これより、第２のストッパ使用領域Ａ３は、低負荷領域に位置することがわかる。
【００３８】
ＥＣＵ７は、前述したマップ（図５（ａ）参照）により第１テーブルが決定された場合、この後、図５（ｂ）に示すような第１テーブルを用いて、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパを決定する。具体的には、ＥＣＵ７は、回転数センサ４２から取得された回転数及び噴射量（例えば燃料噴射弁１５に対して供給している制御信号より得られる）が第２のストッパ使用領域Ａ３及び第１のストッパ使用領域Ａ４のいずれに属するかによって、第１のストッパ５１及び第２のストッパ５２のいずれか一方を決定する。
【００３９】
一方、図５（ｃ）は、第２テーブルの一例を示している。第２テーブルも、回転数（横軸に示す）と噴射量（縦軸に示す）とによって規定される。第２テーブルにおいては、領域Ａ５の全てが第１のストッパ使用領域で構成されていることがわかる。そのため、図５（ａ）に示すマップを用いた判定により第２テーブルが決定された場合には、第１のストッパ５１が、必然的に、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパとして決定されることとなる。つまり、ＥＣＵ７は、前述したマップ（図５（ａ）参照）により第２テーブルが決定された場合、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパとして第１のストッパ５１を決定する。
【００４０】
このような第１テーブル及び第２テーブルによれば、失火が発生しやすい状況において、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパとして、第２のストッパ５２を適切に決定することができる。言い換えると、低水温又は低吸気温であり、且つ低負荷領域である場合に、第２のストッパ５２を適切に決定することが可能となる。これに対して、失火が発生しないような状況においては、第１のストッパ５１を適切に決定することができる。したがって、第２のストッパ５２を用いたことにより、可変ノズル機構４４がより閉側に設定されてしまったことに起因して、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを効果的に防止することが可能となる。なお、上記した第１テーブル、第２テーブル、及び第１のストッパ使用領域、並びに第２のストッパ使用領域は、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことが確実に防止されるように、適合などにより予め設定される。
【００４１】
以上説明した第２実施例によれば、低水温時などにおける失火の発生を適切に防止しつつ、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを効果的に防止することが可能となる。
【００４２】
［変形例］
上記では、第１のストッパ５１の移動を規制するように第２のストッパ５２を構成する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、移動させることによって収納可能に第１のストッパを構成すると共に、第１のストッパが収納された場合に、第１のストッパの代わりに、モータ４５におけるアーム４５ｂの回転が制限可能なように第２のストッパを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係るターボチャージャの制御装置が適用された車両の概略構成図を示す。
【図２】ターボチャージャ全体を拡大して表した図を示す。
【図３】図２中の矢印Ｂ１方向から観察した図を示す。
【図４】ＥＣＵが行う制御方法を模式的に表した図を示す。
【図５】可変ノズル機構における閉位置の規制を行うストッパを決定する方法の具体例を示す。
【符号の説明】
【００４４】
７ ＥＣＵ
１０ 内燃機関
２０ 吸気通路
２３ ターボチャージャ
２３ａ コンプレッサ
２３ｂ タービン
４４ 可変ノズル機構
４５ モータ
５１ 第１のストッパ
５２ 第２のストッパ
５５ ストッパ制御機構
１００ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ノズル機構を備えたターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボチャージャにおいて、タービンホイールへの排気流入部に複数のベーン（可変ベーン）を設け、タービンへの排気流入流速を制御してタービン効率を向上させる可変ノズル機構（バリアブルノズル機構）が用いられている。例えば、特許文献１には、可変ノズル機構における開位置を規制する開側ストッパと閉位置を規制する閉側ストッパとを設けることによって、可変ノズル機構における排気流量のばらつきを拘束範囲内に収める技術が記載されている。また、特許文献２には、静止部材に固定され、ユニゾンリングに形成された溝からなるガイド中に突入するストッパを備えるターボチャージャが記載されている。その他にも、本発明に関連する技術が特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１９０９２号公報
【特許文献２】特開平１０−３７７５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２２７３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１及び２に記載された技術では、ストッパの位置が固定されているため、基本的には、ストッパによって規制される閉位置よりも更に閉側に可変ノズル機構を設定することができなかった。そのため、低水温時などにおいて、ストッパによる閉位置で規定される背圧に制限されて、望ましい背圧を得ることができない場合があった。なお、特許文献３に記載された技術では、ストッパを用いた場合については考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ストッパを用いて可変ノズル機構の動作を制限するターボチャージャの制御装置において、低水温時などにおいて背圧を適切に上昇させ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１つの観点では、可変ノズル機構を備えるターボチャージャの制御装置は、前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第１のストッパと、前記第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第２のストッパと、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれか一方によって、前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、内燃機関における水温が所定温度未満である場合、又は前記内燃機関における負荷が所定未満である場合に、前記第２のストッパによって前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように前記制御を行う。
【０００７】
上記のターボチャージャの制御装置は、可変ノズル機構を備えるターボチャージャに対して制御を行う。具体的には、第１のストッパは、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成され、第２のストッパは、第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成される。また、制御手段は、第１のストッパ及び第２のストッパのいずれか一方によって、可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う。具体的には、制御手段は、内燃機関における水温が所定温度未満である場合、内燃機関における負荷が所定未満である場合に、第２のストッパによって可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う。つまり、失火が発生しやすい低水温、軽負荷領域であるなど場合に、第２のストッパによって可変ノズル機構における閉位置の規制を行う。これにより、可変ノズル機構をより閉側に設定することができ、ターボチャージャによる背圧を上昇させることが可能となる。よって、低水温時などにおいて、負荷を増加させることができると共に、内部ＥＧＲを増加させることができるため、失火を適切に防止することが可能となる。
【０００８】
上記のターボチャージャの制御装置の一態様では、前記第１のストッパは、移動可能に構成されており、前記制御手段は、前記第１のストッパの移動を制御する。これにより、第１のストッパを移動させることで、可変ノズル機構における閉位置を規制する位置を適切に変更することができる。
【０００９】
また、上記のターボチャージャの制御装置において好適には、前記第２のストッパは、前記第１のストッパの移動を規制するように構成されている。
【００１０】
上記のターボチャージャの制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記水温及び前記負荷だけでなく吸気温にも基づいて、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれを用いて前記可変ノズル機構における閉位置を規制するかを判定する。これにより、第２のストッパが使用される領域を限定することができる。よって、第２のストッパを用いたことにより、可変ノズル機構がより閉側に設定されてしまったことに起因して、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを適切に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係るターボチャージャの制御装置が適用された車両１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。
【００１３】
内燃機関（エンジン）１０は、直列４気筒のエンジンとして構成され、車両１００の走行用動力源を出力する。例えば、内燃機関１０は、低圧縮比の圧縮着火エンジン（ＣＩ（Compression Ignition）エンジン）などで構成される。内燃機関１０の各気筒は、吸気マニホールド１１及び排気マニホールド１２に接続されている。内燃機関１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレール１４には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。
【００１４】
吸気マニホールド１１に接続された吸気通路２０には、内燃機関１０へ供給される吸気量を検出するエアフロメータ（ＡＦＭ）２１と、吸気量を調整するスロットルバルブ２２ａと、吸気を過給するターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ（ＩＣ）２４と、吸気量を調整するスロットルバルブ２２ｂと、が設けられている。一方、排気マニホールド１２に接続された排気通路２５には、排気ガスのエネルギーによって回転されるターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、排気ガスを浄化可能な触媒３０とが設けられている。
【００１５】
ターボチャージャ２３は、可変ノズル機構４４を備えて構成される。可変ノズル機構４４は、タービン２３ｂへの排気流入部に配置された複数のベーン（不図示）などを有しており、モータ（ステッピングモータ）４５によってベーンにおける開度が制御される。この場合、可変ノズル機構４４を閉じ側に設定するとターボチャージャ２３による過給圧は上昇する傾向にあり、可変ノズル機構４４を開き側に設定するとターボチャージャ２３による過給圧は減少する傾向にある。なお、モータ４５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ４５により制御される。更に、可変ノズル機構４４には、当該可変ノズル機構４４における閉位置を規制可能に構成された第１のストッパ５１が設けられている。具体的には、第１のストッパ５１は、移動可能に構成されており、ストッパ制御機構５５によって移動が制御される。ストッパ制御機構５５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ５５により制御され、例えば油圧などを用いて第１のストッパ５１に対する制御を行う。なお、第１のストッパ５１などの詳細については後述する。
【００１６】
また、車両１００は、タービン２３ｂの上流側からコンプレッサ２３ａの下流側に、排気ガスを還流させるように構成されている。具体的には、排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０のインタークーラ２４より下流位置とを接続するＥＧＲ通路３１によって、排気ガスが還流される。このＥＧＲ通路３１上には、ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ弁３３が設けられている。
【００１７】
車両１００には、各種のセンサが設けられている。具体的には、内燃機関１０には、回転数センサ４２及び水温センサ４３が設けられている。回転数センサ４２は、内燃機関１０の回転数を検出し、検出した回転数に対応する検出信号Ｓ４２をＥＣＵ７に供給する。水温センサ４３は、内燃機関１０などの冷却を行う冷却水の温度（以下、単に「水温」と呼ぶ。）を検出し、水温に対応する検出信号Ｓ４３をＥＣＵ７に供給する。更に、吸気通路２０上には、吸気温を検出する吸気温センサ４６が設けられている。吸気温センサ４６は、検出した吸気温に対応する検出信号Ｓ４６をＥＣＵ７に供給する。なお、車両１００には、上記したセンサ以外にも種々のセンサが設けられているが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１８】
車両１００の各要素は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）７により制御されている。ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、主に、ＥＣＵ７は、回転数センサ４２、水温センサ４３、及び吸気温センサ４６から供給される検出信号Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４６に基づいて、ストッパ制御機構５５に対して制御信号Ｓ５５を供給する。つまり、ＥＣＵ７は、運転状況などに基づいて、第１のストッパ５１を制御する。このように、ＥＣＵ７は、本発明における制御手段に相当する。なお、ＥＣＵ７は車両１００における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１９】
なお、本発明は、図１に示したような直列４気筒の内燃機関１０への適用に限定はされず、４気筒以外の気筒数で構成された内燃機関や、気筒がＶ型に配列された内燃機関に対しても適用することができる。更に、本発明は、直噴タイプの燃料噴射弁１５によって構成された内燃機関１０への適用に限定はされず、ポート噴射タイプの燃料噴射弁によって構成された内燃機関に対しても適用することができる。
【００２０】
［ターボチャージャの構成］
次に、本実施形態におけるターボチャージャ２３の構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２１】
図２は、ターボチャージャ２３全体を拡大して表した図を示している。図２に示すように、ターボチャージャ２３は、コンプレッサ２３ａ及びタービン２３ｂを有している。また、モータ４５は、ロッド４５ａを介して、前述した可変ノズル機構４４（図２においては図示せず）における開度を制御する。
【００２２】
図３は、図２中の矢印Ｂ１方向から観察した図を示している。具体的には、タービン２３ｂから排気ガスが排出される開口部２３ｂａ付近を示している。図３に示すように、ロッド４５ａはモータ４５によって制御されることによって、矢印Ｃ１で示すように移動する。この場合、ロッド４５ａに連結されたアーム４５ｂは、軸４５ｃを中心にして揺動する。これにより、矢印Ｃ２に示すように、軸４５ｃが回転する。つまり、モータ４５によってロッド４５ａが移動されてアーム４５ｂが回転されることにより、軸４５ｃが回転される。このような軸４５ｃの回転により、可変ノズル機構４４におけるベーンの開度が変化する。
【００２３】
具体的には、軸４５ｃが反時計回りに回転されると、可変ノズル機構４４は閉じ側に設定される。この場合には、アーム４５ｂは矢印Ｃ３で示す方向に回転されることとなる。ここで、アーム４５ｂを矢印Ｃ３で示す方向に回転させていくと、アーム４５ｂは第１のストッパ５１に接触する。これにより、アーム４５ｂの回転が制限されて、軸４５ｃにおける反時計回りへの回転も制限されることとなる。したがって、可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。なお、このようにして可変ノズル機構４４における閉位置を規制しているのは、主に、可変ノズル機構４４を最大限閉側（全閉側）に設定した場合にも、タービン２３ｂを通過する排気ガスの微小な流量を確保するためである。
【００２４】
更に、第１のストッパ５１は、矢印Ｃ４で示す方向に、前述したストッパ制御機構５５（図３においては図示せず）によって移動可能に構成されている。具体的には、ストッパ制御機構５５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ５５に応じて、油圧などを利用して第１のストッパ５１を移動させる制御を行う。また、矢印Ｃ４で示す第１のストッパ５１の移動方向には、第２のストッパ５２が配設されている。そのため、矢印Ｃ４で示す方向に第１のストッパ５１を移動させていくと、第１のストッパ５１は第２のストッパ５２に接触することとなる。この場合、第２のストッパ５２は固定されているため、当該第２のストッパ５２によって第１のストッパ５１の移動が制限されることとなる。なお、以下では、第１のストッパ５１及び第２のストッパ５２の区別をしないで用いる場合には、単に「ストッパ」と表記する。
【００２５】
第１のストッパ５１は、基本的には、第２のストッパ５２からある程度離れた基準位置と、第２のストッパ５２に接触するような位置（以下、「接触位置」と呼ぶ。）との間を移動される。即ち、第１のストッパ５１は、ストッパ制御機構５５によって移動されることにより、基準位置と接触位置とのいずれかの位置に固定される。具体的には、第１のストッパ５１における基準位置は、主に、ハード固体による排気流量のばらつきを管理値内に合わせることを目的として設定されている。更に、基準位置は、ターボチャージャ２３における背圧クライテリアやタービン２３ｂにおける回転クライテリアなどを考慮に入れて設定されている。例えば、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えないように、ある程度余裕を持たせた位置に設定される。一方、第１のストッパ５１における接触位置は、低水温時などにおいて、背圧をより上昇させることを目的として設定されている。つまり、低水温時などにおいて、可変ノズル機構４４をより閉側に設定可能にするために設定されている。
【００２６】
ここで、第１のストッパ５１を基準位置に位置させた場合と接触位置に位置させた場合とを比較する。第１のストッパ５１を接触位置に位置させた場合には、第１のストッパ５１を基準位置に位置させた場合と比較すると、アーム４５ｂは矢印Ｃ３で示す方向の回転可能範囲が大きくなり、軸４５ｃも反時計回り方向における回転可能範囲が大きくなる。よって、このように第１のストッパ５１を接触位置に位置させることにより、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を、より閉側に変更することが可能となる。これにより、可変ノズル機構４４をより閉側に設定することができ、ターボチャージャ２３による背圧を上昇させることが可能となる。
【００２７】
［制御方法］
次に、ＥＣＵ７が行う制御方法について具体的に説明する。
【００２８】
（第１実施例）
まず、第１実施例に係る制御方法について説明する。第１実施例では、ＥＣＵ７は、運転状況などに基づいて、ストッパ制御機構５５を介して第１のストッパ５１に対する制御を行う。つまり、ＥＣＵ７は、ストッパ制御機構５５に対して制御信号Ｓ５５を供給することにより第１のストッパ５１を移動させることによって、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を変更する制御を行う。言い換えると、ＥＣＵ７は、運転状況などに基づいて、可変ノズル機構４４における閉位置を規制するために用いるストッパを、第１のストッパ５１と第２のストッパ５２とのいずれかに切り替える制御を行う。
【００２９】
具体的には、ＥＣＵ７は、水温が所定温度未満である場合又は負荷が所定未満である場合に、つまり低水温又は軽負荷領域である場合に、第１のストッパ５１を接触位置にまで移動させる。即ち、接触位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行う。言い換えると、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行う。これにより、低水温時などにおいて、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置をより閉側に変更することができる。したがって、可変ノズル機構４４をより閉側に設定することができ、ターボチャージャ２３による背圧を適切に上昇させることが可能となる。これに対して、低水温、軽負荷領域でない場合（以下、単に「通常時」と呼ぶ。）には、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を基準位置に移動させるように制御を行う。つまり、基準位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行う。
【００３０】
図４は、ＥＣＵ７が行う制御方法を模式的に表した図を示す。具体的には、図４（ａ）は通常時における各構成要素の状態の一例を示し、図４（ｂ）は低水温、軽負荷領域である場合における各構成要素の状態の一例を示している。なお、図４では、説明の便宜上、上下方向に可変ノズル機構４４における開度を表現している。具体的には、モータ４５におけるロッド４５ａの先端部の位置によって可変ノズル機構４４の開度を表現しており、上方向に閉じ側を表しており、下方向に開き側を表している。また、第１のストッパ５１が基準位置に位置されている状態を図４（ａ）に示すように表現し、第１のストッパ５１が接触位置に位置されている状態を図４（ｂ）に示すように表現している。つまり、第１のストッパ５１を部材５４の壁面上に位置させることによって、基準位置にある第１のストッパ５１を表現している。これに対して、白抜き矢印のように第１のストッパ５１を部材５４内に収納させることによって、接触位置にある第１のストッパ５１を表現している、言い換えると第２のストッパ５２によって閉位置を規制していることを表現している。更に、図４中の符号５３で示す構成要素は、可変ノズル機構４４における開位置を規制するストッパを示している。
【００３１】
具体的には、図４（ａ）に示すように、通常時（低水温、軽負荷領域でない場合）には、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を基準位置に位置させる。この場合には、基準位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。これに対して、図４（ｂ）に示すように、低水温、軽負荷領域である場合には、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を接触位置に位置させる。この場合には、接触位置に位置する第１のストッパ５１によって、可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。言い換えると、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置が規制されることとなる。そのため、図４（ｂ）中のロッド４５ａの位置からわかるように、基準位置に位置する第１のストッパ５１によって規制される位置よりも閉側に、可変ノズル機構４４を設定することが可能となる。
【００３２】
このように第１実施例によれば、第１のストッパ５１と第２のストッパ５２とを用いることによって、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を適切に変更することができる。したがって、低水温、軽負荷領域である場合に、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制することが可能となる。これにより、可変ノズル機構４４をより閉側に設定することができ、ターボチャージャ２３による背圧を上昇させることが可能となる。よって、低水温時などにおいて、負荷を増加させることができると共に、内部ＥＧＲを増加させることができるため、失火を適切に防止することが可能となる。特に、低圧縮エンジンにおいては、低水温時などにおける対失火性が比較的弱いため、第１実施例によれば、低圧縮エンジンにおいて発生し得る失火を効果的に防止することが可能となる。
【００３３】
（第２実施例）
次に、第２実施例に係る制御方法について説明する。第２実施例でも、前述した第１実施例と同様に、ＥＣＵ７は、第１のストッパ５１を移動させることによって、可変ノズル機構４４における閉位置を規制する位置を変更する制御を行う。つまり、可変ノズル機構４４における閉位置を規制するために用いるストッパを、第１のストッパ５１と第２のストッパ５２とのいずれかに切り替える制御を行う。しかしながら、第２実施例では、第２のストッパ５２を用いて可変ノズル機構４４における閉位置を規制する領域（運転状況などにより定められる領域）を、第１実施例よりも限定する。言い換えると、接触位置に位置する第１のストッパ５１によって閉位置の規制を行う領域を、第１実施例よりも狭める。こうするのは、第２のストッパ５２を用いることにより、第２のストッパ５２によって規制される閉位置付近の開度（第１のストッパ５１によって規制される閉位置よりも閉側）に可変ノズル機構４４が設定された際に、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを確実に防止するためである。
【００３４】
具体的には、第２実施例では、ＥＣＵ７は、水温及び負荷だけでなく吸気温にも基づいて、可変ノズル機構４４における閉位置を規制するために用いるストッパを決定する。つまり、第１のストッパ５１及び第２のストッパ５２のいずれを用いて閉位置を規制するかを判定する。より具体的には、まず水温及び吸気温に基づいて判定を行い、この判定結果に基づいて、負荷（回転数及び噴射量）に基づいて更に判定を行う。例えば、ＥＣＵ７は、低水温又は低吸気温であり、且つ低負荷領域である場合に、第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべきと決定し、これ以外の場合には、第１のストッパ５１によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべきと決定する。また、この場合、水温の判定に用いる判定値を第１実施例で用いた判定値よりも低く設定したり、負荷の判定に用いる判定値を第１実施例で用いた判定値よりも低く設定したりすることができる。なお、上記した「低負荷領域」は、第１実施例で用いた「軽負荷領域」よりも負荷が低い領域を意味するものとする。
【００３５】
図５は、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパを決定する方法の具体例を示す図である。図５（ａ）は、ストッパを決定する際に用いるテーブルを選択するためのマップの一例を示している。マップは、水温（横軸に示す）と吸気温（縦軸に示す）とによって規定される。また、マップにおいて、領域Ａ１は第１テーブルを用いる領域を示しており、領域Ａ２は第２テーブルを用いる領域を示している。これより、領域Ａ１で示す第１テーブルは、低水温又は低吸気温である領域に相当することがわかる。
【００３６】
ＥＣＵ７は、まず、図５（ａ）に示すようなマップを用いて、閉位置の規制を行うストッパを決定する際に用いるテーブルを選択する。具体的には、ＥＣＵ７は、水温センサ４３及び吸気温センサ４６から取得された水温及び吸気温が領域Ａ１及び領域Ａ２のいずれに属するかによって、第１テーブル及び第２テーブルのいずれか一方を決定する。
【００３７】
図５（ｂ）は、第１テーブルの一例を示している。第１テーブルは、回転数（横軸に示す）と噴射量（縦軸に示す）とによって規定される。第１テーブルにおいて、領域Ａ３は第２のストッパ５２によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべき領域（以下、「第２のストッパ使用領域」と呼ぶ。）に相当する。これに対して、領域Ａ４は第１のストッパ５１によって可変ノズル機構４４における閉位置を規制すべき領域（以下、「第１のストッパ使用領域」と呼ぶ。）に相当する。これより、第２のストッパ使用領域Ａ３は、低負荷領域に位置することがわかる。
【００３８】
ＥＣＵ７は、前述したマップ（図５（ａ）参照）により第１テーブルが決定された場合、この後、図５（ｂ）に示すような第１テーブルを用いて、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパを決定する。具体的には、ＥＣＵ７は、回転数センサ４２から取得された回転数及び噴射量（例えば燃料噴射弁１５に対して供給している制御信号より得られる）が第２のストッパ使用領域Ａ３及び第１のストッパ使用領域Ａ４のいずれに属するかによって、第１のストッパ５１及び第２のストッパ５２のいずれか一方を決定する。
【００３９】
一方、図５（ｃ）は、第２テーブルの一例を示している。第２テーブルも、回転数（横軸に示す）と噴射量（縦軸に示す）とによって規定される。第２テーブルにおいては、領域Ａ５の全てが第１のストッパ使用領域で構成されていることがわかる。そのため、図５（ａ）に示すマップを用いた判定により第２テーブルが決定された場合には、第１のストッパ５１が、必然的に、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパとして決定されることとなる。つまり、ＥＣＵ７は、前述したマップ（図５（ａ）参照）により第２テーブルが決定された場合、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパとして第１のストッパ５１を決定する。
【００４０】
このような第１テーブル及び第２テーブルによれば、失火が発生しやすい状況において、可変ノズル機構４４における閉位置の規制を行うストッパとして、第２のストッパ５２を適切に決定することができる。言い換えると、低水温又は低吸気温であり、且つ低負荷領域である場合に、第２のストッパ５２を適切に決定することが可能となる。これに対して、失火が発生しないような状況においては、第１のストッパ５１を適切に決定することができる。したがって、第２のストッパ５２を用いたことにより、可変ノズル機構４４がより閉側に設定されてしまったことに起因して、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを効果的に防止することが可能となる。なお、上記した第１テーブル、第２テーブル、及び第１のストッパ使用領域、並びに第２のストッパ使用領域は、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことが確実に防止されるように、適合などにより予め設定される。
【００４１】
以上説明した第２実施例によれば、低水温時などにおける失火の発生を適切に防止しつつ、背圧クライテリアや回転クライテリアなどを超えてしまうことを効果的に防止することが可能となる。
【００４２】
［変形例］
上記では、第１のストッパ５１の移動を規制するように第２のストッパ５２を構成する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、移動させることによって収納可能に第１のストッパを構成すると共に、第１のストッパが収納された場合に、第１のストッパの代わりに、モータ４５におけるアーム４５ｂの回転が制限可能なように第２のストッパを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係るターボチャージャの制御装置が適用された車両の概略構成図を示す。
【図２】ターボチャージャ全体を拡大して表した図を示す。
【図３】図２中の矢印Ｂ１方向から観察した図を示す。
【図４】ＥＣＵが行う制御方法を模式的に表した図を示す。
【図５】可変ノズル機構における閉位置の規制を行うストッパを決定する方法の具体例を示す。
【符号の説明】
【００４４】
７ ＥＣＵ
１０ 内燃機関
２０ 吸気通路
２３ ターボチャージャ
２３ａ コンプレッサ
２３ｂ タービン
４４ 可変ノズル機構
４５ モータ
５１ 第１のストッパ
５２ 第２のストッパ
５５ ストッパ制御機構
１００ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変ノズル機構を備えるターボチャージャの制御装置であって、
前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第１のストッパと、
前記第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第２のストッパと、
前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれか一方によって、前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、内燃機関における水温が所定温度未満である場合、又は前記内燃機関における負荷が所定未満である場合に、前記第２のストッパによって前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように前記制御を行うことを特徴とするターボチャージャの制御装置。
【請求項２】
前記第１のストッパは、移動可能に構成されており、
前記制御手段は、前記第１のストッパの移動を制御する請求項１に記載のターボチャージャの制御装置。
【請求項３】
前記第２のストッパは、前記第１のストッパの移動を規制するように構成されている請求項２に記載のターボチャージャの制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記水温及び前記負荷だけでなく吸気温にも基づいて、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれを用いて前記可変ノズル機構における閉位置を規制するかを判定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボチャージャの制御装置。
【請求項１】
可変ノズル機構を備えるターボチャージャの制御装置であって、
前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第１のストッパと、
前記第１のストッパによって規制される閉位置よりも閉側に、前記可変ノズル機構における閉位置を規制可能に構成された第２のストッパと、
前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれか一方によって、前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、内燃機関における水温が所定温度未満である場合、又は前記内燃機関における負荷が所定未満である場合に、前記第２のストッパによって前記可変ノズル機構における閉位置が規制されるように前記制御を行うことを特徴とするターボチャージャの制御装置。
【請求項２】
前記第１のストッパは、移動可能に構成されており、
前記制御手段は、前記第１のストッパの移動を制御する請求項１に記載のターボチャージャの制御装置。
【請求項３】
前記第２のストッパは、前記第１のストッパの移動を規制するように構成されている請求項２に記載のターボチャージャの制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記水温及び前記負荷だけでなく吸気温にも基づいて、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパのいずれを用いて前記可変ノズル機構における閉位置を規制するかを判定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボチャージャの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２７５４０（Ｐ２００９−１２７５４０Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０３９５１（Ｐ２００７−３０３９５１）
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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