内燃機関の制御装置
【課題】コンプレッサに設けられている可動ベーンの破損を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ベーン１８を動かすことによりコンプレッサホイール１２から送り出される吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構１７を有するコンプレッサ６ａが吸気通路３に設けられた内燃機関１に適用される制御装置において、内燃機関１の始動時に吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９において水分が凍結しているか否か判定し、水分が凍結していると判定した場合は水分が凍結していないと判定した場合と比較して内燃機関の始動時にコンプレッサホイール１２から送り出される吸気の流路の断面積が大きくなるように前記可動ベーン機構１７の動作が制御される。
【解決手段】ベーン１８を動かすことによりコンプレッサホイール１２から送り出される吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構１７を有するコンプレッサ６ａが吸気通路３に設けられた内燃機関１に適用される制御装置において、内燃機関１の始動時に吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９において水分が凍結しているか否か判定し、水分が凍結していると判定した場合は水分が凍結していないと判定した場合と比較して内燃機関の始動時にコンプレッサホイール１２から送り出される吸気の流路の断面積が大きくなるように前記可動ベーン機構１７の動作が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動ベーンを動かすことにより吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサホイールとスクロール流路との間の可変ディフューザに複数の可動翼が設けられ、これら複数の可動翼を回転させることにより可変ディフューザの断面積を変更することが可能なコンプレッサを有するターボチャージャが知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２２０号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の停止中に外気の温度が氷点下になると吸気通路、ブローバイガス通路、及びＥＧＲ通路内において水分が凍結して氷が発生する場合がある。このように氷が発生している状態で内燃機関が始動されると、その氷が空気とともにコンプレッサに流入するおそれがある。特許文献１のターボチャージャのようにコンプレッサ内に可動ベーンが設けられていると、コンプレッサに流入した氷が可動ベーンに衝突して可動ベーンが破損するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、コンプレッサに設けられている可動ベーンの破損を抑制することが可能な内燃機関の制御装置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】
本発明の内燃機関の制御装置は、可動ベーンを動かすことによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結しているか否かを判定する凍結判定手段と、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合は前記凍結判定手段が水分が凍結していないと判定した場合と比較して前記内燃機関の始動時に前記流路の断面積が大きくなるように前記可動ベーン機構の動作を制御する制御手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の制御装置によれば、凍結判定手段によって水分が凍結している判定された場合は流路の断面積が大きくなるように可動ベーン機構の動作が制御されるので、氷等の凍結した物体（以下、凍結物と呼ぶことがある。）がコンプレッサ内に流入してもその凍結物が可動ベーンに衝突することを抑制できる。そのため、凍結物による可動ベーンの破損を抑制できる。
【０００８】
本発明の制御装置の一形態において、前記凍結判定手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の冷却水の温度が所定の水温判定値以下、前記内燃機関の始動時に外気の温度が所定の外気温判定値以下、及び前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の吸気の温度が所定の吸気温判定値以下のうちの少なくともいずれか１つの条件が成立した場合に、前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結していると判定してもよい（請求項２）。この場合、水分が凍結しているか否か容易に判定することができる。
【０００９】
本発明の制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記流路の断面積が最大になるように前記可動ベーン機構の動作を制御してもよい（請求項３）。このように内燃機関が停止するときに流路の断面積が最大になるように可動ベーンを動かしておくことにより、内燃機関の始動時に可動ベーンが凍結して動かせない状態になっていても凍結物が可動ベーンに衝突することを抑制できる。
【００１０】
本発明の制御装置の一形態において、前記流路は、前記コンプレッサホイールの径方向外側に全周に亘って設けられ、前記可動ベーンは、前記流路に周方向に等間隔で複数設けられ、前記可動ベーン機構は、各可動ベーンに設けられた軸部を中心にそれら複数の可動ベーンを回転させて可動ベーン間の隙間の大きさを変化させることにより前記流路の断面積を変更してもよい（請求項４）。このような可動ベーン機構では、可動ベーン間の隙間を大きくして流路の断面積を大きくする。そのため、流路の断面積を大きくすることにより、凍結物が可動ベーンに衝突し難くなる。従って、可動ベーンが破損することを抑制できる。
【００１１】
本発明の制御装置の一形態において、前記可動ベーンは、前記流路内に突出する突出位置とその流路を形成する壁面内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられ、前記制御手段は、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合に前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御してもよい（請求項５）。このように可動ベーンを格納位置に移動させることにより、可動ベーンに凍結物が衝突することを防止できる。そのため、可動ベーンが破損することを抑制できる。
【００１２】
この形態において、前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御してもよい（請求項６）。この場合、内燃機関の始動時に可動ベーンが凍結して動かせない状態になっていても可動ベーンに凍結物が衝突することを防止できる。
【００１３】
本発明の制御装置の一形態において、前記内燃機関には、前記吸気通路に接続されている通路として、前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流の上流区間と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ通路、及び前記内燃機関の機関本体から前記上流区間にブローバイガスを導くためのブローバイガス通路の少なくともいずれか一方の通路が設けられていてもよい（請求項７）。一般にＥＧＲ通路及びブローバイガス通路には水分が溜まり易いので、このような内燃機関に本発明を適用することにより、可動ベーンの破損を適切に抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、凍結判定手段によって水分が凍結している判定された場合は流路の断面積が大きくなるように可動ベーン機構の動作が制御されるので、氷等の凍結した物体が可動ベーンに衝突することを抑制できる。そのため、凍結した物体による可動ベーンの破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示す図。
【図２】図１のコンプレッサの断面を示す図。
【図３】コンプレッサの一部を図２の矢印III方向から見た図。
【図４】図１のＥＣＵが実行する始動制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】コンプレッサの特性曲線を示す図。
【図６】図１のＥＣＵが実行する可動ベーン制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関に設けられているターボチャージャのコンプレッサの断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒（不図示）を有する機関本体２を備えている。各気筒には、それぞれ吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、吸気を濾過するためのエアクリーナ５と、ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａが設けられている。排気通路４には、ターボチャージャ６のタービン６ｂが設けられている。エンジン１は、排気通路４と吸気通路３とを接続するＥＧＲ通路７を備えている。この図に示したようにＥＧＲ通路７は、排気通路４のうちタービン６ｂよりも下流の区間と吸気通路３のうちエアクリーナ５よりも下流かつコンプレッサ６ａよりも上流の区間３ａとを接続している。ＥＧＲ通路７には、この通路７を開閉するためのＥＧＲ弁８が設けられている。また、エンジン１は、機関本体２で発生したブローバイガスを吸気通路３の区間３ａに導くためのブローバイガス通路９を備えている。ブローバイガス通路９には、ブローバイガスの逆流を防止するためのＰＣＶバルブ１０が設けられている。また、エンジン１にはエンジン１を始動するためのスタータＳｔが設けられている。なお、これらの部分は周知のエンジンと同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
図２及び図３を参照してターボチャージャ６のコンプレッサ６ａについて説明する。図２はコンプレッサ６ａの断面を示し、図３はコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図を示している。図２に示したようにコンプレッサ６ａは、コンプレッサハウジング１１と、コンプレッサハウジング１１内に収容されたコンプレッサホイール１２とを備えている。コンプレッサハウジング１１は、コンプレッサホイール１２が配置されるホイール室１３と、ホイール室１３の外周に設けられ、ホイール室１３の出口と通じているディフューザ部１４と、ディフューザ部１４の外周に設けられてディフューザ部１４と通じている渦巻き状のスクロール室１５とを備えている。ターボチャージャ６は、軸線Ａｘ回りに回転可能に設けられた回転軸１６を備えている。コンプレッサホイール１２は、回転軸１６の一端にこの回転軸１６と一体に回転するように取り付けられている。図示は省略したが回転軸１６の他端には、タービン６ｂのタービンホイールが一体に回転するように設けられている。そのため、タービンホイールが排気によって駆動されると、これによりコンプレッサホイール１２が駆動される。
【００１８】
コンプレッサ６ａには、可動ベーン機構１７が設けられている。可動ベーン機構１７は、ディフューザ部１４に配置された複数のディフューザベーン（以下、ベーンと略称することがある。）１８と、これら複数のベーン１８が軸部としてのピン１９を軸として回転可能なように取り付けられたベースプレート２０と、ベースプレート２０の裏面側に配置されたベーン操作機構２１とを備えている。ベーン１８は、吸気の流れを方向付ける周知の翼型形状の部品である。コンプレッサホイール１２から送り出された吸気は、各ベーン１８間に流入する。そのため、ベーン１８間の隙間が吸気の流路となる。各ベーン１８はピン１９の一端部に一体回転可能に取り付けられている。図３に示したようにピン１９の周方向のピッチは一定である。それらのピン１９を軸としてベーン１８が回転することにより、ベーン１８がそれらの間の吸気の流路を開閉するように回転する。そして、これにより吸気の流路の断面積を変化させる。
【００１９】
ベーン操作機構２１は、出力軸２２ａを有するアクチュエータ２２と、出力軸２２ａから出力された動力を各ベーン１８に伝達する動力伝達機構２３とを備えている。動力伝達機構２３は、アクチュエータ２２によって軸線Ａｘ回りに回転駆動される不図示の駆動リングを備え、その駆動リングの回転運動を各ベーン１８がピン１９を軸として回転する回転運動に変換する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。アクチュエータ２２は、動力伝達機構２３を介して各ベーン１８を図３に破線で示した閉位置Ｐ１と実線で示した開位置Ｐ２との間で駆動する。閉位置Ｐ１は各ベーン１８間の隙間が最小になる位置であり、開位置Ｐ２は各ベーン１８間の隙間が最大になる位置である。
【００２０】
可動ベーン機構１７の動作はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットであり、所定の制御プログラムに従って各気筒に供給される燃料量やＥＧＲ弁８の開度等を制御することにより、エンジン１を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を判別するために吸気の流量に対応した信号を出力するエアフローメータ３１、吸気の温度に対応した信号を出力する吸気温センサ３２、コンプレッサ６ａよりも下流の吸気の圧力、いわゆる過給圧に対応した信号を出力する過給圧センサ３３、及びエンジン１の冷却水の温度に対応した信号を出力する水温センサ３４等が接続されている。また、ＥＣＵ３０には、外気の温度に対応した信号を出力する外気温センサ３５が接続されている。この他にもＥＣＵ３０には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２１】
図４は、ＥＣＵ３０がエンジン１を始動するために実行する始動制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１の運転状態に拘わりなくＥＣＵ３０が動作している間は所定の周期で繰り返し実行される。また、この制御ルーチンは、ＥＣＵ３０が実行する他のルーチンと並行に実行される。この制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２２】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の状態を取得する。エンジン１の状態としては冷却水温及び吸気の温度等が取得される。また、この処理では、外気の温度も取得される。なお、取得された各温度は、ＥＣＵ３０のＲＯＭに所定の期間、例えば数日間記憶される。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、所定の始動条件が成立した否かを判定する。始動条件は、例えばイグニッションスイッチがオンの状態に切り替えられた場合に成立する。また、エンジン１の運転中に所定の停止条件が成立するとエンジン１を停止させる、いわゆるアイドルストップ制御が適用されたエンジンでは、このアイドルストップ制御によってエンジン１を停止させているときに運転者によってアクセルペダル又はシフトギアが操作されるなど所定の再始動条件が成立した場合にも始動条件が成立したと判断してもよい。始動条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２３】
一方、始動条件が成立したと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれかの通路において水分が凍結して氷等の凍結物が発生しているか否か判定する。なお、この凍結物には、氷の他にスス等の異物と水との混合物が凍結したものなども含まれる。この判定は、エンジン１の冷却水の温度、外気の温度、及び吸気の温度の少なくともいずれか１つの温度に基づいて行えばよい。例えば、エンジン１の始動時におけるエンジン１の冷却水の温度が予め設定した所定の水温判定値以下の場合に凍結物が発生していると判定すればよい。なお、水温判定値には、例えば０°Ｃが設定される。また、例えばエンジン１の始動時における外気の温度が所定の外気温判定値以下、又はエンジン１の始動時における吸気の温度が所定の吸気温判定値以下の場合に凍結物が発生していると判定してもよい。なお、外気温判定値及び吸気温判定値には、例えば０°Ｃが設定される。この他、エンジン１を停止させてからエンジン１の始動が要求されるまでの間にエンジン１の冷却水の温度が０°Ｃ以下であった期間と０°Ｃより高かった期間とを比較し、０°Ｃ以下であった期間の方が長い場合に凍結物が発生していると判定してもよい。なお、凍結物が発生しているか否かを判定する方法はこれらの方法に限定されず、周知の種々の判定方法を適用してよい。この処理を実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の凍結判定手段として機能する。凍結物が発生していないと判断した場合はステップＳ１４〜Ｓ１６をスキップしてステップＳ１７に進む。
【００２４】
一方、凍結物が発生していると判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０はベーン退避制御を実行する。このベーン退避制御では、各ベーン１８が開位置Ｐ２に移動するようにアクチュエータ２２の動作が制御される。これにより、ディフューザ部１４における吸気の流路の断面積が最大になる。なお、既に各ベーン１８が開位置Ｐ２に移動していた場合はその状態が維持される。
【００２５】
続くステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、退避時始動制御を実行する。この退避時始動制御においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数が０の場合はスタータＳｔにてエンジン１のクランキングを開始する。また、ＥＣＵ３０はエンジン１の回転数がエンジン１が完爆状態を得られたときの回転数よりも大きい場合にはスタータＳｔを停止させ、エンジン１の運転状態をアイドル運転状態に制御する。この際、エンジン１の運転状態は、吸気の流量及び過給圧に基づいてコンプレッサ６ａでサージングが発生しないように制御される。図５は、コンプレッサ６ａの特性曲線を示している。圧力比は、コンプレッサ６ａの入口の圧力とコンプレッサ６ａの出口の圧力との比である。破線Ｓ１はベーン１８が閉位置Ｐ１にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示し、破線Ｓ２はベーン１８が開位置Ｐ２にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示している。コンプレッサ６ａのサージングは、圧力比及び空気流量で特定されるコンプレッサ６ａの作動点がこの図において各サージラインよりも左側の領域にあると発生する。実線Ｃは、エンジン１が通常の運転状態になるように制御された場合のコンプレッサ６ａの作動線を示している。この図に示したようにベーン１８が開位置Ｐ２にある場合にエンジン１を通常の運転状態で運転すると、図の領域Ａにおいてサージングが発生するおそれがある。そこで、ＥＣＵ３０は、コンプレッサ６ａの作動点が破線Ｓ２よりも右側の領域になるようにエンジン１の運転状態を制御する。具体的には、例えばコンプレッサ６ａに流入する空気の流量が増加するようにエンジン１の運転状態を制御する。
【００２６】
次のステップＳ１６においてＥＣＵ３０は、退避解除条件が成立したか否か判定する。退避解除条件は、例えば少なくとも吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれの通路にもガスが流れており、かつそれら通路３、７、９内にガスが流れ始めてから予め設定した所定時間が経過した場合に成立したと判断される。退避解除条件が不成立と判断した場合はステップＳ１４に戻り、退避解除条件が成立するまでステップＳ１４〜Ｓ１６を繰り返し実行する。
【００２７】
一方、退避解除条件が成立したと判断した場合はステップＳ１７に進み、ＥＣＵ３０は通常始動制御を実行する。通常始動制御においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数が０の場合は不図示のスタータＳｔにてエンジン１のクランキングを開始する。また、ＥＣＵ３０はエンジン１の回転数がエンジン１が完爆状態を得られたときの回転数よりも大きい場合にはスタータＳｔを停止させ、エンジン１の運転状態をアイドル運転状態に制御する。そして、ＥＣＵ３０は吸気の流量に応じてベーン１８の位置を適宜に切り替える。なお、クランキング時やアイドル運転状態では吸気の流量が少ないため、ベーン１８は閉位置Ｐ１の近くに動かされる。
【００２８】
次のステップＳ１８においてＥＣＵ３０は、エンジン１の始動が完了したか否か判断する。エンジン１の始動は、例えばエンジン１の回転数がエンジン１が完爆状態を得られたときの回転数よりも大きくなった場合に完了したと判断される。エンジン１の始動が完了していないと判断した場合はステップＳ１７に戻り、始動が完了するまでステップＳ１７、Ｓ１８を繰り返し実行する。
【００２９】
一方、エンジン１の始動が完了したと判断した場合はステップＳ１９に進み、ＥＣＵ３０は運転状態移行制御を実行する。この運転状態移行制御においてＥＣＵ３０は、スタータＳｔが動作していた場合はスタータＳｔを停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、図４に示した制御ルーチンの他に図６に示した制御ルーチンを実行して可動ベーン機構１７の動作を制御する。図６に示した可動ベーン制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。運転状態としては、例えば吸気の流量が取得される。
【００３１】
次のステップＳ２２においてＥＣＵ３０は、エンジン１を停止させるべき所定の停止条件が成立したか否か判断する。停止条件は、例えばイグニッションスイッチがオフに切り替えられるなど運転者からエンジン１の停止が要求された場合に成立したと判断される。また、エンジン１が所定のアイドルストップ条件が成立した場合に運転が停止されるいわゆるアイドルストップ制御の対象である場合は、その所定のアイドルストップ条件が成立した場合に停止条件が成立したと判断される。
【００３２】
停止条件が不成立と判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ３０は通常制御を実行する。この通常制御では、吸気の流量等に応じてベーン１８の位置が切り替えられる。例えば、吸気の流量が増加するほどベーン１８が開位置Ｐ２寄りに動かされる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、停止条件が成立したと判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ３０は全開制御を実行する。この全開制御では、ベーン１８が開位置Ｐ２に動かされる。なお、既にベーン１８が開位置Ｐ２に動かされていた場合はその状態が維持される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３４】
第１の形態の制御装置では、エンジン１の始動時に吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれかの通路に凍結物が発生していると判断された場合はベーン１８が開位置Ｐ２に動かされる。そのため、コンプレッサ６ａ内に凍結物が流入してもベーン１８に凍結物が衝突することを抑制できる。従って、ベーン１８が凍結物で破損することを抑制できる。また、第１の制御装置では、エンジン１の停止時にベーン１８を開位置Ｐ２に動かすので、次の始動時にベーン１８が凍結して動かせない状態になっていてもベーン１８に凍結物が衝突することを抑制できる。
【００３５】
なお、第１の形態においてエンジン１の始動時にベーン１８を動かす位置は開位置Ｐ２に限定されない。通常始動制御においてベーン１８が動かされる閉位置Ｐ１寄りの位置よりも開位置Ｐ２寄りの位置を適宜に設定してよい。このようにベーン１８を開位置Ｐ２寄りの位置に動かすことにより、ベーン１８間の隙間が大きくなるので、ベーン１８に凍結物が衝突することを抑制できる。
【００３６】
（第２の形態）
次に図７を参照して本発明の第２の形態に係る制御装置について説明する。図７は、この形態のエンジン１に設けられているターボチャージャ６のコンプレッサ６ａの断面を示している。なお、この形態においてもエンジン１については図１が参照される。図７において上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図７に示したようにこの形態では、コンプレッサ６ａに上述した形態で示したものとは異なる可動ベーン機構４０が設けられている。この可動ベーン機構４０は、軸線Ａｘ方向に移動可能に設けられた可動部４１と、可動部４１を駆動するアクチュエータ４２とを備えている。可動部４１は、環状のベースプレート４３と、そのベースプレート４３に設けられた複数（図７では１つのみを示す。）のベーン４４とを備えている。複数のベーン４４は、同一円周上に等間隔で並ぶようにベースプレート４３に設けられている。なお、ベーン４４の形状は上述した形態と同様に翼型形状である。
【００３８】
この図に示したようにコンプレッサハウジング１１のうちディフューザ部１４を形成する隔壁４５には、各ベーン４４に対応して貫通孔４５ａが設けられている。可動部４１は各ベーン４４がそれぞれ貫通孔４５ａに挿入されるように設けられている。アクチュエータ４２は、その出力軸４２ａを軸線Ａｘ方向に伸縮させることにより各ベーン４４が隔壁４５内に収容される格納位置Ｐ１１と各ベーン４４がディフューザ部１４を横切るように隔壁４５から突出する突出位置Ｐ１２との間で可動部４１を駆動する。
【００３９】
この形態においてもＥＣＵ３０は、第１の形態と同様に図４及び図６の制御ルーチンをそれぞれ実行して可動ベーン機構４０の動作を制御する。但し、これらの制御ルーチンにおいてステップＳ１４、Ｓ１７、Ｓ２３、及びＳ２４の処理の内容が上述した形態と異なる。この形態では、図４の制御ルーチンのステップＳ１４においてＥＣＵ３０はベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。また、この制御ルーチンのステップＳ１７では、ＥＣＵ３０は吸気の流量に応じてベーン４４の位置を切り替える。具体的には、吸気の流量が所定の判定値未満の場合はベーン４４が突出位置Ｐ１２に移動し、吸気の流量がその判定値以上の場合はベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。なお、クランキング時やアイドリング運転の場合は吸気の流量が少ないため、ベーン４４は突出位置Ｐ１２に切り替えられる。
【００４０】
図６の制御ルーチンのステップＳ２３では、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態に応じてベーン４４の位置が変更されるように可動ベーン機構４０の動作を制御する。例えば、本形態のステップＳ１７と同様に吸気の流量が判定値未満の場合はベーン４４が突出位置Ｐ１２に移動し、吸気の流量がその判定値以上の場合はベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。また、この制御ルーチンのステップＳ２４ではＥＣＵ３０は、ベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。
【００４１】
第２の形態に係る制御装置では、エンジン１の始動時に吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれかの通路に凍結物が発生していると判断された場合はベーン４４が格納位置Ｐ１１に動かされる。そのため、コンプレッサ６ａ内に凍結物が流入してもベーン４４に凍結物が衝突することを防止できる。従って、ベーン４４が凍結物で破損することを抑制できる。また、エンジン１の停止時にはベーン４４が格納位置Ｐ１１に動かされるので、次の始動時にベーン４４が凍結して動かせない状態になっていてもベーン４４に凍結物が衝突することを防止できる。
【００４２】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は、ＥＧＲ通路及びブローバイガス通路の両方が吸気通路のうちコンプレッサよりも上流の区間に接続されている内燃機関に限定されない。ＥＧＲ通路及びブローバイガス通路がコンプレッサよりも上流の区間に接続されていない内燃機関、及びいずれか一方の通路のみがコンプレッサよりも上流の区間に接続されている内燃機関に本発明を適用してもよい。
【００４３】
また、本発明が適用される内燃機関は、ターボチャージャが設けられている内燃機関に限定されない。本発明は、可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられている種々の内燃機関に適用してよい。この内燃機関においてコンプレッサは電動モータやエンジン１のクランク軸によって回転駆動されてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 内燃機関
２ 機関本体
３ 吸気通路
３ａ コンプレッサよりも上流の区間
６ａ コンプレッサ
７ ＥＧＲ通路
９ ブローバイガス通路
１２ コンプレッサホイール
１７ 可動ベーン機構
１８ ベーン
１９ ピン（軸部）
３０ エンジンコントロールユニット（凍結判定手段、制御手段）
４０ 可動ベーン機構
４４ ベーン
Ｐ１１ 格納位置
Ｐ１２ 突出位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動ベーンを動かすことにより吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサホイールとスクロール流路との間の可変ディフューザに複数の可動翼が設けられ、これら複数の可動翼を回転させることにより可変ディフューザの断面積を変更することが可能なコンプレッサを有するターボチャージャが知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５５２２０号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の停止中に外気の温度が氷点下になると吸気通路、ブローバイガス通路、及びＥＧＲ通路内において水分が凍結して氷が発生する場合がある。このように氷が発生している状態で内燃機関が始動されると、その氷が空気とともにコンプレッサに流入するおそれがある。特許文献１のターボチャージャのようにコンプレッサ内に可動ベーンが設けられていると、コンプレッサに流入した氷が可動ベーンに衝突して可動ベーンが破損するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、コンプレッサに設けられている可動ベーンの破損を抑制することが可能な内燃機関の制御装置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】
本発明の内燃機関の制御装置は、可動ベーンを動かすことによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結しているか否かを判定する凍結判定手段と、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合は前記凍結判定手段が水分が凍結していないと判定した場合と比較して前記内燃機関の始動時に前記流路の断面積が大きくなるように前記可動ベーン機構の動作を制御する制御手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の制御装置によれば、凍結判定手段によって水分が凍結している判定された場合は流路の断面積が大きくなるように可動ベーン機構の動作が制御されるので、氷等の凍結した物体（以下、凍結物と呼ぶことがある。）がコンプレッサ内に流入してもその凍結物が可動ベーンに衝突することを抑制できる。そのため、凍結物による可動ベーンの破損を抑制できる。
【０００８】
本発明の制御装置の一形態において、前記凍結判定手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の冷却水の温度が所定の水温判定値以下、前記内燃機関の始動時に外気の温度が所定の外気温判定値以下、及び前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の吸気の温度が所定の吸気温判定値以下のうちの少なくともいずれか１つの条件が成立した場合に、前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結していると判定してもよい（請求項２）。この場合、水分が凍結しているか否か容易に判定することができる。
【０００９】
本発明の制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記流路の断面積が最大になるように前記可動ベーン機構の動作を制御してもよい（請求項３）。このように内燃機関が停止するときに流路の断面積が最大になるように可動ベーンを動かしておくことにより、内燃機関の始動時に可動ベーンが凍結して動かせない状態になっていても凍結物が可動ベーンに衝突することを抑制できる。
【００１０】
本発明の制御装置の一形態において、前記流路は、前記コンプレッサホイールの径方向外側に全周に亘って設けられ、前記可動ベーンは、前記流路に周方向に等間隔で複数設けられ、前記可動ベーン機構は、各可動ベーンに設けられた軸部を中心にそれら複数の可動ベーンを回転させて可動ベーン間の隙間の大きさを変化させることにより前記流路の断面積を変更してもよい（請求項４）。このような可動ベーン機構では、可動ベーン間の隙間を大きくして流路の断面積を大きくする。そのため、流路の断面積を大きくすることにより、凍結物が可動ベーンに衝突し難くなる。従って、可動ベーンが破損することを抑制できる。
【００１１】
本発明の制御装置の一形態において、前記可動ベーンは、前記流路内に突出する突出位置とその流路を形成する壁面内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられ、前記制御手段は、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合に前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御してもよい（請求項５）。このように可動ベーンを格納位置に移動させることにより、可動ベーンに凍結物が衝突することを防止できる。そのため、可動ベーンが破損することを抑制できる。
【００１２】
この形態において、前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御してもよい（請求項６）。この場合、内燃機関の始動時に可動ベーンが凍結して動かせない状態になっていても可動ベーンに凍結物が衝突することを防止できる。
【００１３】
本発明の制御装置の一形態において、前記内燃機関には、前記吸気通路に接続されている通路として、前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流の上流区間と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ通路、及び前記内燃機関の機関本体から前記上流区間にブローバイガスを導くためのブローバイガス通路の少なくともいずれか一方の通路が設けられていてもよい（請求項７）。一般にＥＧＲ通路及びブローバイガス通路には水分が溜まり易いので、このような内燃機関に本発明を適用することにより、可動ベーンの破損を適切に抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、凍結判定手段によって水分が凍結している判定された場合は流路の断面積が大きくなるように可動ベーン機構の動作が制御されるので、氷等の凍結した物体が可動ベーンに衝突することを抑制できる。そのため、凍結した物体による可動ベーンの破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示す図。
【図２】図１のコンプレッサの断面を示す図。
【図３】コンプレッサの一部を図２の矢印III方向から見た図。
【図４】図１のＥＣＵが実行する始動制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】コンプレッサの特性曲線を示す図。
【図６】図１のＥＣＵが実行する可動ベーン制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関に設けられているターボチャージャのコンプレッサの断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒（不図示）を有する機関本体２を備えている。各気筒には、それぞれ吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、吸気を濾過するためのエアクリーナ５と、ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａが設けられている。排気通路４には、ターボチャージャ６のタービン６ｂが設けられている。エンジン１は、排気通路４と吸気通路３とを接続するＥＧＲ通路７を備えている。この図に示したようにＥＧＲ通路７は、排気通路４のうちタービン６ｂよりも下流の区間と吸気通路３のうちエアクリーナ５よりも下流かつコンプレッサ６ａよりも上流の区間３ａとを接続している。ＥＧＲ通路７には、この通路７を開閉するためのＥＧＲ弁８が設けられている。また、エンジン１は、機関本体２で発生したブローバイガスを吸気通路３の区間３ａに導くためのブローバイガス通路９を備えている。ブローバイガス通路９には、ブローバイガスの逆流を防止するためのＰＣＶバルブ１０が設けられている。また、エンジン１にはエンジン１を始動するためのスタータＳｔが設けられている。なお、これらの部分は周知のエンジンと同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
図２及び図３を参照してターボチャージャ６のコンプレッサ６ａについて説明する。図２はコンプレッサ６ａの断面を示し、図３はコンプレッサ６ａの一部を図２の矢印III方向から見た図を示している。図２に示したようにコンプレッサ６ａは、コンプレッサハウジング１１と、コンプレッサハウジング１１内に収容されたコンプレッサホイール１２とを備えている。コンプレッサハウジング１１は、コンプレッサホイール１２が配置されるホイール室１３と、ホイール室１３の外周に設けられ、ホイール室１３の出口と通じているディフューザ部１４と、ディフューザ部１４の外周に設けられてディフューザ部１４と通じている渦巻き状のスクロール室１５とを備えている。ターボチャージャ６は、軸線Ａｘ回りに回転可能に設けられた回転軸１６を備えている。コンプレッサホイール１２は、回転軸１６の一端にこの回転軸１６と一体に回転するように取り付けられている。図示は省略したが回転軸１６の他端には、タービン６ｂのタービンホイールが一体に回転するように設けられている。そのため、タービンホイールが排気によって駆動されると、これによりコンプレッサホイール１２が駆動される。
【００１８】
コンプレッサ６ａには、可動ベーン機構１７が設けられている。可動ベーン機構１７は、ディフューザ部１４に配置された複数のディフューザベーン（以下、ベーンと略称することがある。）１８と、これら複数のベーン１８が軸部としてのピン１９を軸として回転可能なように取り付けられたベースプレート２０と、ベースプレート２０の裏面側に配置されたベーン操作機構２１とを備えている。ベーン１８は、吸気の流れを方向付ける周知の翼型形状の部品である。コンプレッサホイール１２から送り出された吸気は、各ベーン１８間に流入する。そのため、ベーン１８間の隙間が吸気の流路となる。各ベーン１８はピン１９の一端部に一体回転可能に取り付けられている。図３に示したようにピン１９の周方向のピッチは一定である。それらのピン１９を軸としてベーン１８が回転することにより、ベーン１８がそれらの間の吸気の流路を開閉するように回転する。そして、これにより吸気の流路の断面積を変化させる。
【００１９】
ベーン操作機構２１は、出力軸２２ａを有するアクチュエータ２２と、出力軸２２ａから出力された動力を各ベーン１８に伝達する動力伝達機構２３とを備えている。動力伝達機構２３は、アクチュエータ２２によって軸線Ａｘ回りに回転駆動される不図示の駆動リングを備え、その駆動リングの回転運動を各ベーン１８がピン１９を軸として回転する回転運動に変換する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。アクチュエータ２２は、動力伝達機構２３を介して各ベーン１８を図３に破線で示した閉位置Ｐ１と実線で示した開位置Ｐ２との間で駆動する。閉位置Ｐ１は各ベーン１８間の隙間が最小になる位置であり、開位置Ｐ２は各ベーン１８間の隙間が最大になる位置である。
【００２０】
可動ベーン機構１７の動作はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットであり、所定の制御プログラムに従って各気筒に供給される燃料量やＥＧＲ弁８の開度等を制御することにより、エンジン１を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を判別するために吸気の流量に対応した信号を出力するエアフローメータ３１、吸気の温度に対応した信号を出力する吸気温センサ３２、コンプレッサ６ａよりも下流の吸気の圧力、いわゆる過給圧に対応した信号を出力する過給圧センサ３３、及びエンジン１の冷却水の温度に対応した信号を出力する水温センサ３４等が接続されている。また、ＥＣＵ３０には、外気の温度に対応した信号を出力する外気温センサ３５が接続されている。この他にもＥＣＵ３０には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２１】
図４は、ＥＣＵ３０がエンジン１を始動するために実行する始動制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１の運転状態に拘わりなくＥＣＵ３０が動作している間は所定の周期で繰り返し実行される。また、この制御ルーチンは、ＥＣＵ３０が実行する他のルーチンと並行に実行される。この制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２２】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の状態を取得する。エンジン１の状態としては冷却水温及び吸気の温度等が取得される。また、この処理では、外気の温度も取得される。なお、取得された各温度は、ＥＣＵ３０のＲＯＭに所定の期間、例えば数日間記憶される。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、所定の始動条件が成立した否かを判定する。始動条件は、例えばイグニッションスイッチがオンの状態に切り替えられた場合に成立する。また、エンジン１の運転中に所定の停止条件が成立するとエンジン１を停止させる、いわゆるアイドルストップ制御が適用されたエンジンでは、このアイドルストップ制御によってエンジン１を停止させているときに運転者によってアクセルペダル又はシフトギアが操作されるなど所定の再始動条件が成立した場合にも始動条件が成立したと判断してもよい。始動条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２３】
一方、始動条件が成立したと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれかの通路において水分が凍結して氷等の凍結物が発生しているか否か判定する。なお、この凍結物には、氷の他にスス等の異物と水との混合物が凍結したものなども含まれる。この判定は、エンジン１の冷却水の温度、外気の温度、及び吸気の温度の少なくともいずれか１つの温度に基づいて行えばよい。例えば、エンジン１の始動時におけるエンジン１の冷却水の温度が予め設定した所定の水温判定値以下の場合に凍結物が発生していると判定すればよい。なお、水温判定値には、例えば０°Ｃが設定される。また、例えばエンジン１の始動時における外気の温度が所定の外気温判定値以下、又はエンジン１の始動時における吸気の温度が所定の吸気温判定値以下の場合に凍結物が発生していると判定してもよい。なお、外気温判定値及び吸気温判定値には、例えば０°Ｃが設定される。この他、エンジン１を停止させてからエンジン１の始動が要求されるまでの間にエンジン１の冷却水の温度が０°Ｃ以下であった期間と０°Ｃより高かった期間とを比較し、０°Ｃ以下であった期間の方が長い場合に凍結物が発生していると判定してもよい。なお、凍結物が発生しているか否かを判定する方法はこれらの方法に限定されず、周知の種々の判定方法を適用してよい。この処理を実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の凍結判定手段として機能する。凍結物が発生していないと判断した場合はステップＳ１４〜Ｓ１６をスキップしてステップＳ１７に進む。
【００２４】
一方、凍結物が発生していると判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０はベーン退避制御を実行する。このベーン退避制御では、各ベーン１８が開位置Ｐ２に移動するようにアクチュエータ２２の動作が制御される。これにより、ディフューザ部１４における吸気の流路の断面積が最大になる。なお、既に各ベーン１８が開位置Ｐ２に移動していた場合はその状態が維持される。
【００２５】
続くステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、退避時始動制御を実行する。この退避時始動制御においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数が０の場合はスタータＳｔにてエンジン１のクランキングを開始する。また、ＥＣＵ３０はエンジン１の回転数がエンジン１が完爆状態を得られたときの回転数よりも大きい場合にはスタータＳｔを停止させ、エンジン１の運転状態をアイドル運転状態に制御する。この際、エンジン１の運転状態は、吸気の流量及び過給圧に基づいてコンプレッサ６ａでサージングが発生しないように制御される。図５は、コンプレッサ６ａの特性曲線を示している。圧力比は、コンプレッサ６ａの入口の圧力とコンプレッサ６ａの出口の圧力との比である。破線Ｓ１はベーン１８が閉位置Ｐ１にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示し、破線Ｓ２はベーン１８が開位置Ｐ２にある場合のコンプレッサ６ａのサージラインを示している。コンプレッサ６ａのサージングは、圧力比及び空気流量で特定されるコンプレッサ６ａの作動点がこの図において各サージラインよりも左側の領域にあると発生する。実線Ｃは、エンジン１が通常の運転状態になるように制御された場合のコンプレッサ６ａの作動線を示している。この図に示したようにベーン１８が開位置Ｐ２にある場合にエンジン１を通常の運転状態で運転すると、図の領域Ａにおいてサージングが発生するおそれがある。そこで、ＥＣＵ３０は、コンプレッサ６ａの作動点が破線Ｓ２よりも右側の領域になるようにエンジン１の運転状態を制御する。具体的には、例えばコンプレッサ６ａに流入する空気の流量が増加するようにエンジン１の運転状態を制御する。
【００２６】
次のステップＳ１６においてＥＣＵ３０は、退避解除条件が成立したか否か判定する。退避解除条件は、例えば少なくとも吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれの通路にもガスが流れており、かつそれら通路３、７、９内にガスが流れ始めてから予め設定した所定時間が経過した場合に成立したと判断される。退避解除条件が不成立と判断した場合はステップＳ１４に戻り、退避解除条件が成立するまでステップＳ１４〜Ｓ１６を繰り返し実行する。
【００２７】
一方、退避解除条件が成立したと判断した場合はステップＳ１７に進み、ＥＣＵ３０は通常始動制御を実行する。通常始動制御においてＥＣＵ３０は、エンジン１の回転数が０の場合は不図示のスタータＳｔにてエンジン１のクランキングを開始する。また、ＥＣＵ３０はエンジン１の回転数がエンジン１が完爆状態を得られたときの回転数よりも大きい場合にはスタータＳｔを停止させ、エンジン１の運転状態をアイドル運転状態に制御する。そして、ＥＣＵ３０は吸気の流量に応じてベーン１８の位置を適宜に切り替える。なお、クランキング時やアイドル運転状態では吸気の流量が少ないため、ベーン１８は閉位置Ｐ１の近くに動かされる。
【００２８】
次のステップＳ１８においてＥＣＵ３０は、エンジン１の始動が完了したか否か判断する。エンジン１の始動は、例えばエンジン１の回転数がエンジン１が完爆状態を得られたときの回転数よりも大きくなった場合に完了したと判断される。エンジン１の始動が完了していないと判断した場合はステップＳ１７に戻り、始動が完了するまでステップＳ１７、Ｓ１８を繰り返し実行する。
【００２９】
一方、エンジン１の始動が完了したと判断した場合はステップＳ１９に進み、ＥＣＵ３０は運転状態移行制御を実行する。この運転状態移行制御においてＥＣＵ３０は、スタータＳｔが動作していた場合はスタータＳｔを停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、図４に示した制御ルーチンの他に図６に示した制御ルーチンを実行して可動ベーン機構１７の動作を制御する。図６に示した可動ベーン制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ２１でエンジン１の運転状態を取得する。運転状態としては、例えば吸気の流量が取得される。
【００３１】
次のステップＳ２２においてＥＣＵ３０は、エンジン１を停止させるべき所定の停止条件が成立したか否か判断する。停止条件は、例えばイグニッションスイッチがオフに切り替えられるなど運転者からエンジン１の停止が要求された場合に成立したと判断される。また、エンジン１が所定のアイドルストップ条件が成立した場合に運転が停止されるいわゆるアイドルストップ制御の対象である場合は、その所定のアイドルストップ条件が成立した場合に停止条件が成立したと判断される。
【００３２】
停止条件が不成立と判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ３０は通常制御を実行する。この通常制御では、吸気の流量等に応じてベーン１８の位置が切り替えられる。例えば、吸気の流量が増加するほどベーン１８が開位置Ｐ２寄りに動かされる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、停止条件が成立したと判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ３０は全開制御を実行する。この全開制御では、ベーン１８が開位置Ｐ２に動かされる。なお、既にベーン１８が開位置Ｐ２に動かされていた場合はその状態が維持される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３４】
第１の形態の制御装置では、エンジン１の始動時に吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれかの通路に凍結物が発生していると判断された場合はベーン１８が開位置Ｐ２に動かされる。そのため、コンプレッサ６ａ内に凍結物が流入してもベーン１８に凍結物が衝突することを抑制できる。従って、ベーン１８が凍結物で破損することを抑制できる。また、第１の制御装置では、エンジン１の停止時にベーン１８を開位置Ｐ２に動かすので、次の始動時にベーン１８が凍結して動かせない状態になっていてもベーン１８に凍結物が衝突することを抑制できる。
【００３５】
なお、第１の形態においてエンジン１の始動時にベーン１８を動かす位置は開位置Ｐ２に限定されない。通常始動制御においてベーン１８が動かされる閉位置Ｐ１寄りの位置よりも開位置Ｐ２寄りの位置を適宜に設定してよい。このようにベーン１８を開位置Ｐ２寄りの位置に動かすことにより、ベーン１８間の隙間が大きくなるので、ベーン１８に凍結物が衝突することを抑制できる。
【００３６】
（第２の形態）
次に図７を参照して本発明の第２の形態に係る制御装置について説明する。図７は、この形態のエンジン１に設けられているターボチャージャ６のコンプレッサ６ａの断面を示している。なお、この形態においてもエンジン１については図１が参照される。図７において上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図７に示したようにこの形態では、コンプレッサ６ａに上述した形態で示したものとは異なる可動ベーン機構４０が設けられている。この可動ベーン機構４０は、軸線Ａｘ方向に移動可能に設けられた可動部４１と、可動部４１を駆動するアクチュエータ４２とを備えている。可動部４１は、環状のベースプレート４３と、そのベースプレート４３に設けられた複数（図７では１つのみを示す。）のベーン４４とを備えている。複数のベーン４４は、同一円周上に等間隔で並ぶようにベースプレート４３に設けられている。なお、ベーン４４の形状は上述した形態と同様に翼型形状である。
【００３８】
この図に示したようにコンプレッサハウジング１１のうちディフューザ部１４を形成する隔壁４５には、各ベーン４４に対応して貫通孔４５ａが設けられている。可動部４１は各ベーン４４がそれぞれ貫通孔４５ａに挿入されるように設けられている。アクチュエータ４２は、その出力軸４２ａを軸線Ａｘ方向に伸縮させることにより各ベーン４４が隔壁４５内に収容される格納位置Ｐ１１と各ベーン４４がディフューザ部１４を横切るように隔壁４５から突出する突出位置Ｐ１２との間で可動部４１を駆動する。
【００３９】
この形態においてもＥＣＵ３０は、第１の形態と同様に図４及び図６の制御ルーチンをそれぞれ実行して可動ベーン機構４０の動作を制御する。但し、これらの制御ルーチンにおいてステップＳ１４、Ｓ１７、Ｓ２３、及びＳ２４の処理の内容が上述した形態と異なる。この形態では、図４の制御ルーチンのステップＳ１４においてＥＣＵ３０はベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。また、この制御ルーチンのステップＳ１７では、ＥＣＵ３０は吸気の流量に応じてベーン４４の位置を切り替える。具体的には、吸気の流量が所定の判定値未満の場合はベーン４４が突出位置Ｐ１２に移動し、吸気の流量がその判定値以上の場合はベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。なお、クランキング時やアイドリング運転の場合は吸気の流量が少ないため、ベーン４４は突出位置Ｐ１２に切り替えられる。
【００４０】
図６の制御ルーチンのステップＳ２３では、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態に応じてベーン４４の位置が変更されるように可動ベーン機構４０の動作を制御する。例えば、本形態のステップＳ１７と同様に吸気の流量が判定値未満の場合はベーン４４が突出位置Ｐ１２に移動し、吸気の流量がその判定値以上の場合はベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。また、この制御ルーチンのステップＳ２４ではＥＣＵ３０は、ベーン４４が格納位置Ｐ１１に移動するように可動ベーン機構４０の動作を制御する。
【００４１】
第２の形態に係る制御装置では、エンジン１の始動時に吸気通路３、ＥＧＲ通路７、及びブローバイガス通路９のいずれかの通路に凍結物が発生していると判断された場合はベーン４４が格納位置Ｐ１１に動かされる。そのため、コンプレッサ６ａ内に凍結物が流入してもベーン４４に凍結物が衝突することを防止できる。従って、ベーン４４が凍結物で破損することを抑制できる。また、エンジン１の停止時にはベーン４４が格納位置Ｐ１１に動かされるので、次の始動時にベーン４４が凍結して動かせない状態になっていてもベーン４４に凍結物が衝突することを防止できる。
【００４２】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は、ＥＧＲ通路及びブローバイガス通路の両方が吸気通路のうちコンプレッサよりも上流の区間に接続されている内燃機関に限定されない。ＥＧＲ通路及びブローバイガス通路がコンプレッサよりも上流の区間に接続されていない内燃機関、及びいずれか一方の通路のみがコンプレッサよりも上流の区間に接続されている内燃機関に本発明を適用してもよい。
【００４３】
また、本発明が適用される内燃機関は、ターボチャージャが設けられている内燃機関に限定されない。本発明は、可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられている種々の内燃機関に適用してよい。この内燃機関においてコンプレッサは電動モータやエンジン１のクランク軸によって回転駆動されてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 内燃機関
２ 機関本体
３ 吸気通路
３ａ コンプレッサよりも上流の区間
６ａ コンプレッサ
７ ＥＧＲ通路
９ ブローバイガス通路
１２ コンプレッサホイール
１７ 可動ベーン機構
１８ ベーン
１９ ピン（軸部）
３０ エンジンコントロールユニット（凍結判定手段、制御手段）
４０ 可動ベーン機構
４４ ベーン
Ｐ１１ 格納位置
Ｐ１２ 突出位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ベーンを動かすことによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結しているか否かを判定する凍結判定手段と、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合は前記凍結判定手段が水分が凍結していないと判定した場合と比較して前記内燃機関の始動時に前記流路の断面積が大きくなるように前記可動ベーン機構の動作を制御する制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記凍結判定手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の冷却水の温度が所定の水温判定値以下、前記内燃機関の始動時に外気の温度が所定の外気温判定値以下、及び前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の吸気の温度が所定の吸気温判定値以下のうちの少なくともいずれか１つの条件が成立した場合に、前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結していると判定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記流路の断面積が最大になるように前記可動ベーン機構の動作を制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記流路は、前記コンプレッサホイールの径方向外側に全周に亘って設けられ、
前記可動ベーンは、前記流路に周方向に等間隔で複数設けられ、
前記可動ベーン機構は、各可動ベーンに設けられた軸部を中心にそれら複数の可動ベーンを回転させて可動ベーン間の隙間の大きさを変化させることにより前記流路の断面積を変更する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記可動ベーンは、前記流路内に突出する突出位置とその流路を形成する壁面内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられ、
前記制御手段は、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合に前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関には、前記吸気通路に接続されている通路として、前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流の上流区間と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ通路、及び前記内燃機関の機関本体から前記上流区間にブローバイガスを導くためのブローバイガス通路の少なくともいずれか一方の通路が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
可動ベーンを動かすことによりコンプレッサホイールから送り出される吸気の流路の断面積を変更可能な可動ベーン機構を有するコンプレッサが吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結しているか否かを判定する凍結判定手段と、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合は前記凍結判定手段が水分が凍結していないと判定した場合と比較して前記内燃機関の始動時に前記流路の断面積が大きくなるように前記可動ベーン機構の動作を制御する制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記凍結判定手段は、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の冷却水の温度が所定の水温判定値以下、前記内燃機関の始動時に外気の温度が所定の外気温判定値以下、及び前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の吸気の温度が所定の吸気温判定値以下のうちの少なくともいずれか１つの条件が成立した場合に、前記内燃機関の始動時に前記吸気通路及び前記吸気通路に接続されている通路の少なくともいずれか１つの通路において水分が凍結していると判定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記流路の断面積が最大になるように前記可動ベーン機構の動作を制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記流路は、前記コンプレッサホイールの径方向外側に全周に亘って設けられ、
前記可動ベーンは、前記流路に周方向に等間隔で複数設けられ、
前記可動ベーン機構は、各可動ベーンに設けられた軸部を中心にそれら複数の可動ベーンを回転させて可動ベーン間の隙間の大きさを変化させることにより前記流路の断面積を変更する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記可動ベーンは、前記流路内に突出する突出位置とその流路を形成する壁面内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられ、
前記制御手段は、前記凍結判定手段が水分が凍結していると判定した場合に前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記内燃機関が停止するときに前記可動ベーンが前記格納位置に動かされるように前記可動ベーン機構の動作を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関には、前記吸気通路に接続されている通路として、前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流の上流区間と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ通路、及び前記内燃機関の機関本体から前記上流区間にブローバイガスを導くためのブローバイガス通路の少なくともいずれか一方の通路が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７９４７７（Ｐ２０１１−１７９４７７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７１１９（Ｐ２０１０−４７１１９）
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【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２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]