JP2000282879A - 過給機を備えたエンジン - Google Patents
過給機を備えたエンジンInfo
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Supercharger (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料噴射量に対する吸入空気の空気過剰率に
基づいて、過給機の過給効率を変更することにより、エ
ンジンの加速状態における応答性とスモークの発生のト
レード・オフを改善する過給機を備えたエンジンを提供
する。 【解決手段】 排気ガス中にスモークを発生させてしま
う限界空気過剰率λ0 に対して若干高い空気過剰率λ1
が設定される。エンジンが加速状態に入ったとき、燃料
噴射量と吸入空気量から求められる空気過剰率λが、領
域Ｂ内に示すように空気過剰率λ1 を下回り限界空気過
剰率λ0 に接近するに従って、吸気管に配設された過給
機の過給効率を上げる制御を行い、吸入空気量を増加し
て燃焼ガス中にスモークが発生するのを防止する。かか
る制御では燃料噴射量が制限されないので、加速時にお
けるエンジンの出力応答性が悪化することもない。
基づいて、過給機の過給効率を変更することにより、エ
ンジンの加速状態における応答性とスモークの発生のト
レード・オフを改善する過給機を備えたエンジンを提供
する。 【解決手段】 排気ガス中にスモークを発生させてしま
う限界空気過剰率λ0 に対して若干高い空気過剰率λ1
が設定される。エンジンが加速状態に入ったとき、燃料
噴射量と吸入空気量から求められる空気過剰率λが、領
域Ｂ内に示すように空気過剰率λ1 を下回り限界空気過
剰率λ0 に接近するに従って、吸気管に配設された過給
機の過給効率を上げる制御を行い、吸入空気量を増加し
て燃焼ガス中にスモークが発生するのを防止する。かか
る制御では燃料噴射量が制限されないので、加速時にお
けるエンジンの出力応答性が悪化することもない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、過給効率が可変
である過給機を備えたエンジンに関する。
である過給機を備えたエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、過給機としてのターボチャージ
ャは、エンジンの高速回転時や高負荷運転時における出
力の向上を目的として、エンジンの排気ガスに含まれる
エネルギを利用してタービンを駆動し、タービンによっ
て吸気管内に配設されているコンプレッサを駆動して、
エンジンへの吸入空気の過給を行っている。
ャは、エンジンの高速回転時や高負荷運転時における出
力の向上を目的として、エンジンの排気ガスに含まれる
エネルギを利用してタービンを駆動し、タービンによっ
て吸気管内に配設されているコンプレッサを駆動して、
エンジンへの吸入空気の過給を行っている。
【０００３】ターボチャージャは、エンジンの排気管内
に設けられ且つ排気ガスに含まれるエネルギによって駆
動されるタービンブレードを有するタービン、該タービ
ンを取り付けたシャフト、及びエンジンの吸気管内に配
設され且つ前記シャフトに取り付けられたコンプレッサ
ブレードを有するコンプレッサを備えている。エンジン
の排気管を通じてタービンスクロールに送られた排気ガ
スはタービンブレードを回転し、タービンブレードの回
転はシャフトを介してコンプレッサブレードに伝達さ
れ、コンプレッサにおいて吸入空気が圧縮され、燃焼室
内に供給される吸入空気の吸入効率が高められている。
に設けられ且つ排気ガスに含まれるエネルギによって駆
動されるタービンブレードを有するタービン、該タービ
ンを取り付けたシャフト、及びエンジンの吸気管内に配
設され且つ前記シャフトに取り付けられたコンプレッサ
ブレードを有するコンプレッサを備えている。エンジン
の排気管を通じてタービンスクロールに送られた排気ガ
スはタービンブレードを回転し、タービンブレードの回
転はシャフトを介してコンプレッサブレードに伝達さ
れ、コンプレッサにおいて吸入空気が圧縮され、燃焼室
内に供給される吸入空気の吸入効率が高められている。
【０００４】一般に、過給機系には、吸気と排気の遅れ
及び過給機の回転系の遅れがあり、負荷に変動が生じた
ときに吸気圧を変化させてエンジン出力を追従して変化
させるときの応答性が良くない。従って、従来、ターボ
チャージャのタービンノズルベーン角度を可変に構成し
た可変容量式のターボチャージャが用いられており、タ
ービンノズルベーンを絞ってタービンの流路断面積を変
更することにより、タービンブレードに当たる排気ガス
の流速を変化させて過給機の回転数を早期に変えて、エ
ンジンの負荷追従性を向上させることが行われている。
また、エンジンの運転状態が加速状態にあるときには加
速の度合いに応じて過給の程度を高めたり燃料噴射量や
過給を高める補正量を制限して、加速時における多量の
スモークが発生するのを防止することが行われている。
また、過給機のコンプレッサによる吸入空気圧であるブ
ースト圧をエンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジ
ンの運転状態に応じて最適な圧力に保つように、エンジ
ンの運転状態とブースト圧との間の関係を定めた目標ブ
ースト圧マップに基づいて、ブースト圧のフィードバッ
ク制御をすることが知られている（例えば、特公昭６３
−６７０１４号公報、特開昭和６１−１２３７１８号公
報、特開昭和６２−１５７２２９号公報、特許第２７２
８３２８号明細書参照）。更に、ターボチャージャの制
御と合わせて、エアーフローセンサや吸気圧センサから
の検出信号に応じてシリンダ吸入空気量、ＥＧＲ率を推
定して、燃料噴射量、ＥＧＲバルブ開度を制御すること
も行われている。
及び過給機の回転系の遅れがあり、負荷に変動が生じた
ときに吸気圧を変化させてエンジン出力を追従して変化
させるときの応答性が良くない。従って、従来、ターボ
チャージャのタービンノズルベーン角度を可変に構成し
た可変容量式のターボチャージャが用いられており、タ
ービンノズルベーンを絞ってタービンの流路断面積を変
更することにより、タービンブレードに当たる排気ガス
の流速を変化させて過給機の回転数を早期に変えて、エ
ンジンの負荷追従性を向上させることが行われている。
また、エンジンの運転状態が加速状態にあるときには加
速の度合いに応じて過給の程度を高めたり燃料噴射量や
過給を高める補正量を制限して、加速時における多量の
スモークが発生するのを防止することが行われている。
また、過給機のコンプレッサによる吸入空気圧であるブ
ースト圧をエンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジ
ンの運転状態に応じて最適な圧力に保つように、エンジ
ンの運転状態とブースト圧との間の関係を定めた目標ブ
ースト圧マップに基づいて、ブースト圧のフィードバッ
ク制御をすることが知られている（例えば、特公昭６３
−６７０１４号公報、特開昭和６１−１２３７１８号公
報、特開昭和６２−１５７２２９号公報、特許第２７２
８３２８号明細書参照）。更に、ターボチャージャの制
御と合わせて、エアーフローセンサや吸気圧センサから
の検出信号に応じてシリンダ吸入空気量、ＥＧＲ率を推
定して、燃料噴射量、ＥＧＲバルブ開度を制御すること
も行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】吸入空気の過給と燃料
噴射量との制御においては、シリンダへの吸入空気量の
推定値とスモークが著しく増加しないように設定した空
気過剰率とから最大燃料噴射量を計算し、最大燃料噴射
量を超える燃料噴射量については燃料噴射量を制限する
ことにより、燃焼ガスにスモークが発生するのを防止し
ている。しかし、燃料噴射量を制限すると加速時におけ
るエンジン出力のレスポンスが悪化する。
噴射量との制御においては、シリンダへの吸入空気量の
推定値とスモークが著しく増加しないように設定した空
気過剰率とから最大燃料噴射量を計算し、最大燃料噴射
量を超える燃料噴射量については燃料噴射量を制限する
ことにより、燃焼ガスにスモークが発生するのを防止し
ている。しかし、燃料噴射量を制限すると加速時におけ
るエンジン出力のレスポンスが悪化する。
【０００６】ところで、ディーゼルエンジンは、一般に
は、空気過剰状態で燃焼が行われるので、スモークの発
生を防ぐためには必ずしも過給を行う必要はない。たと
え、エンジンの運転状態が加速状態にあり、噴射すべき
燃料量が急増する場合であっても、空気過剰率がスモー
クを発生させる領域にない場合には、過給を行う必要は
ない。また、燃料噴射量を制限する場合も同様に、空気
過剰状態にある分だけ空気に余裕が有り、直ちに燃料噴
射量を制限する必要はない。
は、空気過剰状態で燃焼が行われるので、スモークの発
生を防ぐためには必ずしも過給を行う必要はない。たと
え、エンジンの運転状態が加速状態にあり、噴射すべき
燃料量が急増する場合であっても、空気過剰率がスモー
クを発生させる領域にない場合には、過給を行う必要は
ない。また、燃料噴射量を制限する場合も同様に、空気
過剰状態にある分だけ空気に余裕が有り、直ちに燃料噴
射量を制限する必要はない。
【０００７】空気過剰率が高ければ、空気が燃料に比べ
て多量に存在するのでスモークが発生し難い状態にあ
り、空気過剰率が低ければ、燃料が理論混合比に近い分
だけ空気と比較して多く存在することになるのでスモー
クが発生し易い。スモークを発生させるか否かは、燃焼
室内における空気過剰率を知ることができれば判断する
ことが可能である。そこで、空気過剰率に基づいて過給
制御をして、負荷に対する応答性を悪化させず且つ排気
ガス中にスモークを発生させないようにする点で解決す
べき課題がある。
て多量に存在するのでスモークが発生し難い状態にあ
り、空気過剰率が低ければ、燃料が理論混合比に近い分
だけ空気と比較して多く存在することになるのでスモー
クが発生し易い。スモークを発生させるか否かは、燃焼
室内における空気過剰率を知ることができれば判断する
ことが可能である。そこで、空気過剰率に基づいて過給
制御をして、負荷に対する応答性を悪化させず且つ排気
ガス中にスモークを発生させないようにする点で解決す
べき課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、吸入
空気量を検出し、エンジン負荷やエンジン回転速度が変
化するときの過渡期において、エンジンの運転状態から
求められた吸入空気量及び燃料噴射量から算出される空
気過剰率に基づいて、排気ガス中のスモークの発生とエ
ンジン出力の応答性とのトレードオフを改善する過給機
を備えたエンジンを提供することである。
空気量を検出し、エンジン負荷やエンジン回転速度が変
化するときの過渡期において、エンジンの運転状態から
求められた吸入空気量及び燃料噴射量から算出される空
気過剰率に基づいて、排気ガス中のスモークの発生とエ
ンジン出力の応答性とのトレードオフを改善する過給機
を備えたエンジンを提供することである。
【０００９】この発明は、吸入空気を燃焼室に供給する
吸気管、前記燃焼室からの排気ガスを排出する排気管、
前記吸気管に備わり且つ前記排気管を流れる排気ガスが
有するエネルギによって駆動されて吸入空気を前記燃焼
室に過給する過給効率が可変である過給機、加速状態及
び吸入空気量を含むエンジンの運転状態を検出する検出
手段、前記検出手段が出力した検出信号に基づいて前記
過給機の前記過給効率を変更するコントローラを具備
し、前記コントローラは、前記エンジンの運転状態に基
づいて基本燃料噴射量及び前記過給機の基本制御量を算
出し、前記吸入空気量と前記基本燃料噴射量とから空気
過剰率を算出し、前記エンジンの運転状態が前記加速状
態にあるときに前記空気過剰率の大きさに応じて前記過
給機の前記基本制御量を補正して最終制御量を求め、前
記最終制御量で前記過給機の前記過給効率を制御するこ
とから成る過給機を備えたエンジンに関する。
吸気管、前記燃焼室からの排気ガスを排出する排気管、
前記吸気管に備わり且つ前記排気管を流れる排気ガスが
有するエネルギによって駆動されて吸入空気を前記燃焼
室に過給する過給効率が可変である過給機、加速状態及
び吸入空気量を含むエンジンの運転状態を検出する検出
手段、前記検出手段が出力した検出信号に基づいて前記
過給機の前記過給効率を変更するコントローラを具備
し、前記コントローラは、前記エンジンの運転状態に基
づいて基本燃料噴射量及び前記過給機の基本制御量を算
出し、前記吸入空気量と前記基本燃料噴射量とから空気
過剰率を算出し、前記エンジンの運転状態が前記加速状
態にあるときに前記空気過剰率の大きさに応じて前記過
給機の前記基本制御量を補正して最終制御量を求め、前
記最終制御量で前記過給機の前記過給効率を制御するこ
とから成る過給機を備えたエンジンに関する。
【００１０】この過給機を備えたエンジンによれば、エ
ンジンの運転状態から吸入空気量と基本燃料噴射量とが
分かると、空気と燃料との理論空燃比に対して空気がど
の程度過剰に存在しているかという空気過剰率が算出さ
れる。即ち、吸気管に設けられたエアフローセンサ等の
流量センサが検出した信号によってシリンダに入る吸入
空気量（推定値）を算出することができ、また、エンジ
ンの回転速度と負荷（アクセル開度）とに応じて予め決
められたマップに基づいて基本燃料噴射量が算出され、
理論空燃比に対する実空燃比（吸入空気量を基本燃料噴
射量で除した値）の比が空気過剰率として算出される。
例えば，前回の基本燃料噴射量と今回の基本燃料噴射量
との偏差である燃料噴射増加量が予め決められた値以上
であるときに加速状態と判定されることにより、エンジ
ンの運転状態として特に加速状態が検出されるときに
は、そのままの状態では燃料過多となり、排気ガス中に
スモークが発生する可能性がある。吸入空気量が燃料増
加前の吸入空気量と変わらないとすると、増加した後の
基本燃料噴射量に対する空気過剰率が演算される。これ
により、このまま加速要求を受け入れて基本燃料噴射量
を増加した場合におけるスモークの度合いが推定され
る。スモークが発生すると想定される場合には、対応す
るマップにより、過給機の操作量の補正量を演算して、
過給効率を高めて空気過剰率を上昇させることによりス
モークの発生が防止される。
ンジンの運転状態から吸入空気量と基本燃料噴射量とが
分かると、空気と燃料との理論空燃比に対して空気がど
の程度過剰に存在しているかという空気過剰率が算出さ
れる。即ち、吸気管に設けられたエアフローセンサ等の
流量センサが検出した信号によってシリンダに入る吸入
空気量（推定値）を算出することができ、また、エンジ
ンの回転速度と負荷（アクセル開度）とに応じて予め決
められたマップに基づいて基本燃料噴射量が算出され、
理論空燃比に対する実空燃比（吸入空気量を基本燃料噴
射量で除した値）の比が空気過剰率として算出される。
例えば，前回の基本燃料噴射量と今回の基本燃料噴射量
との偏差である燃料噴射増加量が予め決められた値以上
であるときに加速状態と判定されることにより、エンジ
ンの運転状態として特に加速状態が検出されるときに
は、そのままの状態では燃料過多となり、排気ガス中に
スモークが発生する可能性がある。吸入空気量が燃料増
加前の吸入空気量と変わらないとすると、増加した後の
基本燃料噴射量に対する空気過剰率が演算される。これ
により、このまま加速要求を受け入れて基本燃料噴射量
を増加した場合におけるスモークの度合いが推定され
る。スモークが発生すると想定される場合には、対応す
るマップにより、過給機の操作量の補正量を演算して、
過給効率を高めて空気過剰率を上昇させることによりス
モークの発生が防止される。
【００１１】この過給機を備えたエンジンにおいて、前
記過給機は、前記排気管に配置されたタービンと前記吸
気管に配置され且つ該タービンによって駆動されるコン
プレッサを具備しており、前記コントローラが出力する
前記最終制御量によって前記タービンの入口における有
効開口面積が可変に制御される可変ノズルタービンであ
る。タービンの入口における有効開口面積を変更するこ
とにより、タービンの背圧が変わり、タービン出力を変
更して、コンプレッサによる吸入空気の過給効率が制御
される。
記過給機は、前記排気管に配置されたタービンと前記吸
気管に配置され且つ該タービンによって駆動されるコン
プレッサを具備しており、前記コントローラが出力する
前記最終制御量によって前記タービンの入口における有
効開口面積が可変に制御される可変ノズルタービンであ
る。タービンの入口における有効開口面積を変更するこ
とにより、タービンの背圧が変わり、タービン出力を変
更して、コンプレッサによる吸入空気の過給効率が制御
される。
【００１２】また、前記過給機は、前記排気管に配置さ
れたタービンと前記吸気管に配置され且つ該タービンに
よって駆動されるコンプレッサと前記タービンをバイパ
スするバイパス通路とを具備しており、前記コントロー
ラが出力する前記最終制御量によって前記バイパス通路
に設けられたウェイストゲートバルブのバルブ開度が可
変に制御されるウェイストゲート式過給機としてもよ
い。バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブ
のバルブ開度を変更することにより、タービンを流れる
排気ガスの背圧や流量が変わり、タービン出力を変更し
て、コンプレッサによる吸入空気の過給効率が制御され
る。
れたタービンと前記吸気管に配置され且つ該タービンに
よって駆動されるコンプレッサと前記タービンをバイパ
スするバイパス通路とを具備しており、前記コントロー
ラが出力する前記最終制御量によって前記バイパス通路
に設けられたウェイストゲートバルブのバルブ開度が可
変に制御されるウェイストゲート式過給機としてもよ
い。バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブ
のバルブ開度を変更することにより、タービンを流れる
排気ガスの背圧や流量が変わり、タービン出力を変更し
て、コンプレッサによる吸入空気の過給効率が制御され
る。
【００１３】前記コントローラは、前記吸入空気量と前
記基本燃料噴射量とから算出される前記空気過剰率が実
質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰率
より充分大きな値であることに応答して、前記過給機の
前記基本制御量を前記最終制御量とする。即ち，吸入空
気量と基本燃料噴射量とから算出される空気過剰率が充
分大きくて、過給機が全開状態にあって過給効率が低い
ときには、空気が燃料と比べて充分な過剰状態にあり、
エンジンの運転状態から求められる過給機の基本制御量
は補正されることなくそのまま最終制御量として扱わ
れ、実際の過給機のベーン開度等の制御操作に利用され
る。
記基本燃料噴射量とから算出される前記空気過剰率が実
質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰率
より充分大きな値であることに応答して、前記過給機の
前記基本制御量を前記最終制御量とする。即ち，吸入空
気量と基本燃料噴射量とから算出される空気過剰率が充
分大きくて、過給機が全開状態にあって過給効率が低い
ときには、空気が燃料と比べて充分な過剰状態にあり、
エンジンの運転状態から求められる過給機の基本制御量
は補正されることなくそのまま最終制御量として扱わ
れ、実際の過給機のベーン開度等の制御操作に利用され
る。
【００１４】前記コントローラは、前記吸入空気量と前
記基本燃料噴射量とから計算される前記空気過剰率が実
質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰率
に接近するに応じて、前記過給機の前記基本制御量に前
記過給効率を上昇させる補正をして前記最終制御量を求
める。吸入空気量と基本燃料噴射量とから計算される空
気過剰率が実質的にスモークを生じさせる予め決められ
た空気過剰率に接近すると、空気量が不足することにな
るので、過給機の基本制御量を補正して過給効率を上昇
させ、不足する空気量を回復させる。
記基本燃料噴射量とから計算される前記空気過剰率が実
質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰率
に接近するに応じて、前記過給機の前記基本制御量に前
記過給効率を上昇させる補正をして前記最終制御量を求
める。吸入空気量と基本燃料噴射量とから計算される空
気過剰率が実質的にスモークを生じさせる予め決められ
た空気過剰率に接近すると、空気量が不足することにな
るので、過給機の基本制御量を補正して過給効率を上昇
させ、不足する空気量を回復させる。
【００１５】前記コントローラは、前記吸入空気量と前
記基本燃料噴射量とから計算される前記空気過剰率が実
質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰率
より以下になることに応答して、最終燃料噴射量を前記
吸入空気量に対して逐次算出される実質的にスモークを
生じさせない最大燃料噴射量に制限する。過給によって
は空気過剰率を上昇させて実質的にスモークを生じなく
することが困難であるときには、基本燃料噴射量が過多
であるため、最終燃料噴射量を制限する。
記基本燃料噴射量とから計算される前記空気過剰率が実
質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰率
より以下になることに応答して、最終燃料噴射量を前記
吸入空気量に対して逐次算出される実質的にスモークを
生じさせない最大燃料噴射量に制限する。過給によって
は空気過剰率を上昇させて実質的にスモークを生じなく
することが困難であるときには、基本燃料噴射量が過多
であるため、最終燃料噴射量を制限する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による過給機を備えたエンジンの実施例を説明する。図
１はこの発明による過給機を備えたエンジンの一実施例
を示す概略図である。図１に示す過給機を備えたエンジ
ン１（以下、エンジン１と略す）は、１本のインジェク
タ１１のみが示されているが、紙面垂直方向に並んだ４
気筒等の多気筒４サイクル直噴式エンジンである。エン
ジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２
に取り付けられたシリンダヘッド３とを有し、シリンダ
ブロック２に形成されたシリンダボアに装着されたシリ
ンダライナ内をピストン４が摺動自在であり、ピストン
４の往復運動とクランク軸６の回転運動とは、両者を連
結するコンロッド５を介して変換される。
による過給機を備えたエンジンの実施例を説明する。図
１はこの発明による過給機を備えたエンジンの一実施例
を示す概略図である。図１に示す過給機を備えたエンジ
ン１（以下、エンジン１と略す）は、１本のインジェク
タ１１のみが示されているが、紙面垂直方向に並んだ４
気筒等の多気筒４サイクル直噴式エンジンである。エン
ジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２
に取り付けられたシリンダヘッド３とを有し、シリンダ
ブロック２に形成されたシリンダボアに装着されたシリ
ンダライナ内をピストン４が摺動自在であり、ピストン
４の往復運動とクランク軸６の回転運動とは、両者を連
結するコンロッド５を介して変換される。
【００１７】エンジン１の電子制御燃料噴射システム１
０において、インジェクタ１１は、燃料噴射を行う本
体，及び噴孔からの燃料の噴射と噴射停止とを制御する
ための電磁アクチュエータがユニット化されたインジェ
クタであり、シリンダヘッド３に配設されている。イン
ジェクタ１１は、作動流体としての燃料又はエンジンオ
イルで作動し、燃料を予め決められた燃料噴射圧力で燃
焼室７内に直接に噴射する。燃料は、グロープラグ８に
よる火花で点火されるが、エンジン１がディーゼルエン
ジンの場合には圧縮着火される。電子制御燃料噴射シス
テム１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）であるコント
ローラ２０を備えている。コントローラ２０にはエンジ
ン１の運転状態を検出する各検出手段からの検出信号が
入力され、コントローラ２０は、これらの検出信号に基
づいてインジェクタ１１に備わる電磁アクチュエータや
燃料供給系統に設けられる高圧ポンプの制御を行ってい
る。
０において、インジェクタ１１は、燃料噴射を行う本
体，及び噴孔からの燃料の噴射と噴射停止とを制御する
ための電磁アクチュエータがユニット化されたインジェ
クタであり、シリンダヘッド３に配設されている。イン
ジェクタ１１は、作動流体としての燃料又はエンジンオ
イルで作動し、燃料を予め決められた燃料噴射圧力で燃
焼室７内に直接に噴射する。燃料は、グロープラグ８に
よる火花で点火されるが、エンジン１がディーゼルエン
ジンの場合には圧縮着火される。電子制御燃料噴射シス
テム１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）であるコント
ローラ２０を備えている。コントローラ２０にはエンジ
ン１の運転状態を検出する各検出手段からの検出信号が
入力され、コントローラ２０は、これらの検出信号に基
づいてインジェクタ１１に備わる電磁アクチュエータや
燃料供給系統に設けられる高圧ポンプの制御を行ってい
る。
【００１８】エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するため
クランク軸６に固定されて回転し且つ周囲に欠歯を有す
る歯車を検出する電磁ピックアップで構成されているク
ランク角度センサ２１、アクセル開度（又はアクセル踏
込み量）Ａｃを検出するアクセル開度センサ２２、シリ
ンダヘッド３を循環する冷却水温Ｔｗを検出する水温セ
ンサ２３（或いは潤滑油温を検出するオイル温度セン
サ）、シリンダヘッド３に設けられていて吸排気弁を作
動させるカムのカム軸の回転角度を検出するカムセンサ
２４等の各センサからの検出信号が、コントローラ２０
に入力される。
クランク軸６に固定されて回転し且つ周囲に欠歯を有す
る歯車を検出する電磁ピックアップで構成されているク
ランク角度センサ２１、アクセル開度（又はアクセル踏
込み量）Ａｃを検出するアクセル開度センサ２２、シリ
ンダヘッド３を循環する冷却水温Ｔｗを検出する水温セ
ンサ２３（或いは潤滑油温を検出するオイル温度セン
サ）、シリンダヘッド３に設けられていて吸排気弁を作
動させるカムのカム軸の回転角度を検出するカムセンサ
２４等の各センサからの検出信号が、コントローラ２０
に入力される。
【００１９】コントローラ２０から電磁アクチュエータ
への制御電流の通電時期及び通電期間によって制御する
ことにより、インジェクタ１１から噴射される燃料の噴
射時期と噴射量とが制御される。コントローラ２０は、
エンジンの運転状態から求められた目標値である基本燃
料噴射量に基づいて、電磁アクチュエータへの通電期間
（パルス幅）を決定し、このパルス幅で電磁アクチュエ
ータを駆動することにより燃料噴射量を制御している。
クランク角度センサ２１が検出したクランク角度は、基
準気筒又は各気筒においてピストンの圧縮上死点或いは
圧縮上死点前の所定位置に到達したことを検出する各セ
ンサの検出信号と共に、電磁アクチュエータを駆動する
駆動電流の通電開始時期及び通電期間の制御に用いられ
る。
への制御電流の通電時期及び通電期間によって制御する
ことにより、インジェクタ１１から噴射される燃料の噴
射時期と噴射量とが制御される。コントローラ２０は、
エンジンの運転状態から求められた目標値である基本燃
料噴射量に基づいて、電磁アクチュエータへの通電期間
（パルス幅）を決定し、このパルス幅で電磁アクチュエ
ータを駆動することにより燃料噴射量を制御している。
クランク角度センサ２１が検出したクランク角度は、基
準気筒又は各気筒においてピストンの圧縮上死点或いは
圧縮上死点前の所定位置に到達したことを検出する各セ
ンサの検出信号と共に、電磁アクチュエータを駆動する
駆動電流の通電開始時期及び通電期間の制御に用いられ
る。
【００２０】エンジン１への吸気系統１２においては、
外気から空気を取り入れる吸気管１３が吸気マニホルド
１４を介してエンジン１に接続しており、吸気マニホル
ド１４は燃焼室７に吸気弁（図示せず）を介して連通し
ている。吸気管１３には充填効率を向上させるために吸
入空気を冷却するインタークーラ１５が設けられてい
る。排気系統１６においては、エンジン１からの排気ガ
スを外部に排気するための排気管１７が排気マニホルド
１８を介してエンジン１に接続しており、排気マニホル
ド１８は排気弁（図示せず）を介して燃焼室７に連通し
ている。排気管１８には、排気ガス浄化装置（又は、排
気ガス中に含まれるエネルギを回収するためのエネルギ
回収装置）１９が配置されている。
外気から空気を取り入れる吸気管１３が吸気マニホルド
１４を介してエンジン１に接続しており、吸気マニホル
ド１４は燃焼室７に吸気弁（図示せず）を介して連通し
ている。吸気管１３には充填効率を向上させるために吸
入空気を冷却するインタークーラ１５が設けられてい
る。排気系統１６においては、エンジン１からの排気ガ
スを外部に排気するための排気管１７が排気マニホルド
１８を介してエンジン１に接続しており、排気マニホル
ド１８は排気弁（図示せず）を介して燃焼室７に連通し
ている。排気管１８には、排気ガス浄化装置（又は、排
気ガス中に含まれるエネルギを回収するためのエネルギ
回収装置）１９が配置されている。
【００２１】吸気系統１２と排気系統１６との間には、
可変ノズルタービン（ＶＮＴ：ｖａｒｉａｂｌｅ ｎｏ
ｚｚｌｅ ｔｕｒｂｉｎ）を備えた過給機３０が配設さ
れている。過給機３０は、排気系統１６側に配設されて
高温の排気ガスによってタービンブレードが駆動される
タービン３１，吸気系統１２側に配設されておりタービ
ン３１によって駆動されて吸入空気を圧縮するコンプレ
ッサ３２、及びタービン３１とコンプレッサ３２とを連
結するシャフト３３から構成されている。
可変ノズルタービン（ＶＮＴ：ｖａｒｉａｂｌｅ ｎｏ
ｚｚｌｅ ｔｕｒｂｉｎ）を備えた過給機３０が配設さ
れている。過給機３０は、排気系統１６側に配設されて
高温の排気ガスによってタービンブレードが駆動される
タービン３１，吸気系統１２側に配設されておりタービ
ン３１によって駆動されて吸入空気を圧縮するコンプレ
ッサ３２、及びタービン３１とコンプレッサ３２とを連
結するシャフト３３から構成されている。
【００２２】エンジン１の吸気管１３と排気管１７との
間には、ＮＯｘの低減を図るために、排気ガスの一部を
吸気管１３に再循環させるＥＧＲ（排気ガス再循環）通
路３４が接続されており，ＥＧＲ通路３４の途中には，
ＥＧＲ通路３４を開閉して再循環させる排気ガス量を制
御するためのＥＧＲ弁３５が設けられている。ＥＧＲ弁
３５の弁開度を決める弁リフト位置は、コントローラ２
０が圧力調整弁（ＥＶＲＶ）３７によって真空源として
の真空ポンプ３６の負圧をＥＧＲ弁３５に導入する割合
を制御することによって制御される。
間には、ＮＯｘの低減を図るために、排気ガスの一部を
吸気管１３に再循環させるＥＧＲ（排気ガス再循環）通
路３４が接続されており，ＥＧＲ通路３４の途中には，
ＥＧＲ通路３４を開閉して再循環させる排気ガス量を制
御するためのＥＧＲ弁３５が設けられている。ＥＧＲ弁
３５の弁開度を決める弁リフト位置は、コントローラ２
０が圧力調整弁（ＥＶＲＶ）３７によって真空源として
の真空ポンプ３６の負圧をＥＧＲ弁３５に導入する割合
を制御することによって制御される。
【００２３】吸気管１３には、検出手段の一つとして、
通過する空気量を検出するためのマスエアフローセンサ
３８が、過給機３０の上流側に配設されている。マスエ
アフローセンサ３８は、空気重量検出型でも空気体積検
出型（この場合は吸気温度を検出する吸気温度センサを
設けて，空気体積と吸気温度とから空気重量を算出可能
とする）であってもよい。吸気管１３には、過給機３０
の下流側であって且つＥＧＲ通路３４の出口部の下流側
において、吸気圧力を検出するためのブースト圧力セン
サ３９が設けられている。マスエアフローセンサ３８が
検出した吸入空気量についての信号，及びブースト圧力
センサ３９が検出した吸気圧力についての信号は、それ
ぞれコントローラ２０に入力される。また、ＥＧＲ負圧
センサ４０は、ＥＧＲ弁３５の弁リフト位置として弁リ
フト負圧を検出する。更に、コントローラ２０には、吸
気管１３に設けられた吸入スロットル弁（図示せず）の
弁位置を検出する位置センサ等からの検出信号が入力さ
れる。大気圧センサは、別途設けてもよいが、この例で
は、ＥＧＲ負圧センサ４０と兼用されている。ＥＧＲ負
圧センサ４０は、ＥＧＲ作動時には、ＥＧＲ弁３５の作
動圧を検出しており、ＥＧＲ非作動時には大気圧センサ
として機能している。
通過する空気量を検出するためのマスエアフローセンサ
３８が、過給機３０の上流側に配設されている。マスエ
アフローセンサ３８は、空気重量検出型でも空気体積検
出型（この場合は吸気温度を検出する吸気温度センサを
設けて，空気体積と吸気温度とから空気重量を算出可能
とする）であってもよい。吸気管１３には、過給機３０
の下流側であって且つＥＧＲ通路３４の出口部の下流側
において、吸気圧力を検出するためのブースト圧力セン
サ３９が設けられている。マスエアフローセンサ３８が
検出した吸入空気量についての信号，及びブースト圧力
センサ３９が検出した吸気圧力についての信号は、それ
ぞれコントローラ２０に入力される。また、ＥＧＲ負圧
センサ４０は、ＥＧＲ弁３５の弁リフト位置として弁リ
フト負圧を検出する。更に、コントローラ２０には、吸
気管１３に設けられた吸入スロットル弁（図示せず）の
弁位置を検出する位置センサ等からの検出信号が入力さ
れる。大気圧センサは、別途設けてもよいが、この例で
は、ＥＧＲ負圧センサ４０と兼用されている。ＥＧＲ負
圧センサ４０は、ＥＧＲ作動時には、ＥＧＲ弁３５の作
動圧を検出しており、ＥＧＲ非作動時には大気圧センサ
として機能している。
【００２４】可変ノズルタービン（ＶＮＴ）３１は、可
変絞りによりタービンブレードに当たるガスの流速を変
えて、エンジンの回転速度が低いときでもコンプレッサ
３２を駆動して吸気圧力を上げることができる過給機３
０のタービンである。図６〜図８は、それぞれ可変ノズ
ルタービン３１の特性を示すグラフである。図６は、可
変ノズルベーンの操作リフト量に対するタービン流入側
の有効開口面積の特性を示すグラフであり、操作リフト
量が小さいほど，絞りの有効開口面積は小さく絞られて
いることが分かる。図７は、可変ノズルベーンの操作リ
フト量に対する過給機３０が送りだす空気流量の特性を
示すグラフであり、リフト量が小さいほど絞りの有効開
口面積は小さく絞られ，排気マニホルド１８内の圧力が
上昇してタービン効率が変化し，タービンが受ける仕事
が増加して、コンプレッサで加圧される空気流量は大き
くなる傾向にあることが分かる。また、図８は、可変ノ
ズルベーンの操作リフト量に対する吸気圧力の特性を示
すグラフであり、リフト量が小さいほど絞りの有効開口
面積は小さく絞られているので，空気流量と同様、吸気
圧力が上昇することが分かる。
変絞りによりタービンブレードに当たるガスの流速を変
えて、エンジンの回転速度が低いときでもコンプレッサ
３２を駆動して吸気圧力を上げることができる過給機３
０のタービンである。図６〜図８は、それぞれ可変ノズ
ルタービン３１の特性を示すグラフである。図６は、可
変ノズルベーンの操作リフト量に対するタービン流入側
の有効開口面積の特性を示すグラフであり、操作リフト
量が小さいほど，絞りの有効開口面積は小さく絞られて
いることが分かる。図７は、可変ノズルベーンの操作リ
フト量に対する過給機３０が送りだす空気流量の特性を
示すグラフであり、リフト量が小さいほど絞りの有効開
口面積は小さく絞られ，排気マニホルド１８内の圧力が
上昇してタービン効率が変化し，タービンが受ける仕事
が増加して、コンプレッサで加圧される空気流量は大き
くなる傾向にあることが分かる。また、図８は、可変ノ
ズルベーンの操作リフト量に対する吸気圧力の特性を示
すグラフであり、リフト量が小さいほど絞りの有効開口
面積は小さく絞られているので，空気流量と同様、吸気
圧力が上昇することが分かる。
【００２５】空気過剰率とスモークの発生との関係を、
図２及び図３に基づいて説明する。図２はこの発明によ
る過給機を備えたエンジンが行う可変容量式過給機の制
御概念図であり、図３は空気過剰率に対するスモーク発
生量を示すエンジンの排気ガス特性を示すグラフであ
る。図３に示す排気ガス特性によれば、空気過剰率λが
１．６以下になるとスモーク量（ＢＯＳＣＨ）が急増し
始めることが分かり、空気過剰率λが１．８以上では実
質的にスモークが発生しないことがわかる。そこで、シ
リンダへの吸入空気量に基づいて、図２に示すように、
スモークを発生してしまう限界空気過剰率λ0 （＝１．
６）を下回るときには燃焼室７への燃料噴射量の制限を
行うが、通常は、実質的にスモークが発生しない空気過
剰率λとして空気過剰率λ1 （＝１．８）が設定されて
いる。燃料噴射量制限を行う前の燃料噴射量とシリンダ
吸入空気量から求めた空気過剰率λがλ1 以上の領域Ａ
にあるときには、充分な吸入空気量が存在するので過給
機３０の可変ノズルタービン３１における有効開口面積
の絞りを増加する補正をすることなく，エンジンの運転
状態に基づいて求められた基本制御量でタービン３１側
の有効開口面積を制御する。本来、この領域では充分な
吸入空気量が存在するので，可変ベーンは全開又はそれ
に近い状態で制御される。
図２及び図３に基づいて説明する。図２はこの発明によ
る過給機を備えたエンジンが行う可変容量式過給機の制
御概念図であり、図３は空気過剰率に対するスモーク発
生量を示すエンジンの排気ガス特性を示すグラフであ
る。図３に示す排気ガス特性によれば、空気過剰率λが
１．６以下になるとスモーク量（ＢＯＳＣＨ）が急増し
始めることが分かり、空気過剰率λが１．８以上では実
質的にスモークが発生しないことがわかる。そこで、シ
リンダへの吸入空気量に基づいて、図２に示すように、
スモークを発生してしまう限界空気過剰率λ0 （＝１．
６）を下回るときには燃焼室７への燃料噴射量の制限を
行うが、通常は、実質的にスモークが発生しない空気過
剰率λとして空気過剰率λ1 （＝１．８）が設定されて
いる。燃料噴射量制限を行う前の燃料噴射量とシリンダ
吸入空気量から求めた空気過剰率λがλ1 以上の領域Ａ
にあるときには、充分な吸入空気量が存在するので過給
機３０の可変ノズルタービン３１における有効開口面積
の絞りを増加する補正をすることなく，エンジンの運転
状態に基づいて求められた基本制御量でタービン３１側
の有効開口面積を制御する。本来、この領域では充分な
吸入空気量が存在するので，可変ベーンは全開又はそれ
に近い状態で制御される。
【００２６】燃料噴射量制限を行う前の燃料噴射量とシ
リンダ吸入空気量から求めた空気過剰率λが空気過剰率
λ1 を下回るときであっても空気過剰率λ0 以上である
領域Ｂにあるときには、基本燃料噴射量を制限すること
なく、基本燃料噴射量とエンジン回転速度とから求まる
過給機３０の可変ノズルベーンを操作するリフト量に補
正を行って有効開口面積を絞り、タービン３１の回転を
上昇させて吸入空気量を増加する制御を行う。こうした
制御によって、燃料噴射量不足による応答性の悪化を防
止すると共に、空気量を十分に供給して燃料過多による
スモークの発生を防止することが可能となる。
リンダ吸入空気量から求めた空気過剰率λが空気過剰率
λ1 を下回るときであっても空気過剰率λ0 以上である
領域Ｂにあるときには、基本燃料噴射量を制限すること
なく、基本燃料噴射量とエンジン回転速度とから求まる
過給機３０の可変ノズルベーンを操作するリフト量に補
正を行って有効開口面積を絞り、タービン３１の回転を
上昇させて吸入空気量を増加する制御を行う。こうした
制御によって、燃料噴射量不足による応答性の悪化を防
止すると共に、空気量を十分に供給して燃料過多による
スモークの発生を防止することが可能となる。
【００２７】燃料噴射量制限を行う前の燃料噴射量とシ
リンダ吸入空気量から求めた空気過剰率λが空気過剰率
λ0 以下の領域Ｃにあるときには、燃料噴射量の制限が
行われ、且つ図２に示すように、空気過剰率λが空気過
剰率λ0 のときの有効開口面積の絞りが連続するよう
に、過給機３０の可変ベーンタービン３１側の有効開口
面積を絞る制御も行われる。
リンダ吸入空気量から求めた空気過剰率λが空気過剰率
λ0 以下の領域Ｃにあるときには、燃料噴射量の制限が
行われ、且つ図２に示すように、空気過剰率λが空気過
剰率λ0 のときの有効開口面積の絞りが連続するよう
に、過給機３０の可変ベーンタービン３１側の有効開口
面積を絞る制御も行われる。
【００２８】次に、図４及び図５に基づいて、この発明
による過給機を備えたエンジンの燃料噴射量と過給制御
との制御について説明する。図４は、この発明による過
給機を備えたエンジンにおける燃料噴射量と過給との制
御を示すロック線図であり、図５は加速状態を検出した
ときのエンジンの過給制御の詳細を示すタイミングチャ
ートである。図４に示すように、クランク角度センサ２
１が検出したエンジン回転速度Ｎｅと、アクセル開度セ
ンサ２２が検出したアクセル開度Ａｃが、エンジン運転
状態としてそれぞれ読み込まれ、予め用意されている基
本燃料噴射量マップ５０に基づいて、基本燃料噴射量Ｑ
ｂが算出される。エンジン回転速度Ｎｅと水温センサ２
３が検出した冷却水温Ｔｗとから、予め用意されている
限界空気過剰率マップ５１に基づいて限界空気過剰率λ
0 が算出される。
による過給機を備えたエンジンの燃料噴射量と過給制御
との制御について説明する。図４は、この発明による過
給機を備えたエンジンにおける燃料噴射量と過給との制
御を示すロック線図であり、図５は加速状態を検出した
ときのエンジンの過給制御の詳細を示すタイミングチャ
ートである。図４に示すように、クランク角度センサ２
１が検出したエンジン回転速度Ｎｅと、アクセル開度セ
ンサ２２が検出したアクセル開度Ａｃが、エンジン運転
状態としてそれぞれ読み込まれ、予め用意されている基
本燃料噴射量マップ５０に基づいて、基本燃料噴射量Ｑ
ｂが算出される。エンジン回転速度Ｎｅと水温センサ２
３が検出した冷却水温Ｔｗとから、予め用意されている
限界空気過剰率マップ５１に基づいて限界空気過剰率λ
0 が算出される。
【００２９】マスエアフローセンサ３８からの検出信号
に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅを考慮してシリンダ
への吸入空気量Ａｉが演算器５２によって算出される。
吸入空気量Ａｉと、限界空気過剰率λ0 から演算器５３
によって１回の燃料噴射で噴射され得る最大燃料噴射量
Ｑｍが算出される。基本燃料噴射量Ｑｂと最大燃料噴射
量Ｑｍとが入力される最小値選択器５４においては、基
本燃料噴射量Ｑｂが最大燃料噴射量Ｑｍを超えないとき
には基本燃料噴射量Ｑｂを最終的な目標値である最終燃
料噴射量Ｑｆとして出力し、基本燃料噴射量Ｑｂが最大
燃料噴射量Ｑｍを超えるときには最大燃料噴射量Ｑｍを
最終燃料噴射量Ｑｆとして出力する。このように、実際
の燃料噴射量は最大燃料噴射量Ｑｍ以下に制限され、そ
の制限された燃料噴射量でインジェクタ１１から燃焼室
７への燃料噴射が行われる。
に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅを考慮してシリンダ
への吸入空気量Ａｉが演算器５２によって算出される。
吸入空気量Ａｉと、限界空気過剰率λ0 から演算器５３
によって１回の燃料噴射で噴射され得る最大燃料噴射量
Ｑｍが算出される。基本燃料噴射量Ｑｂと最大燃料噴射
量Ｑｍとが入力される最小値選択器５４においては、基
本燃料噴射量Ｑｂが最大燃料噴射量Ｑｍを超えないとき
には基本燃料噴射量Ｑｂを最終的な目標値である最終燃
料噴射量Ｑｆとして出力し、基本燃料噴射量Ｑｂが最大
燃料噴射量Ｑｍを超えるときには最大燃料噴射量Ｑｍを
最終燃料噴射量Ｑｆとして出力する。このように、実際
の燃料噴射量は最大燃料噴射量Ｑｍ以下に制限され、そ
の制限された燃料噴射量でインジェクタ１１から燃焼室
７への燃料噴射が行われる。
【００３０】次に、過給機である可変ノズルターボチャ
ージャ（以下、ＶＮＴと略す）の可変ベーンをリフト制
御することによる過給制御について説明する。エンジン
回転速度Ｎｅと基本燃料噴射量Ｑｂに基づいて、ＶＮＴ
リフトマップ５５により過給機の可変ノズルベーンの開
度を制御する基本制御量としてのＶＮＴ基本リフト量Ｌ
ｂが演算される。ＶＮＴ基本リフト量Ｌｂは、エンジン
運転状態に応じて、排気ガス、燃費、エンジン出力が最
適になるように、予めＶＮＴリフトマップ５５として用
意されている。ＶＮＴリフトマップ５４の特性は、図２
に示したように、エンジン運転状態が発進時に加速する
状況、即ち、低速回転・高負荷であるときには、ＶＮＴ
のタービンの可変ノズルベーンを絞って開度を下げるこ
とでコンプレッサの駆動を強めて吸気圧力を上げ、エン
ジン運転状態が高速回転であるときには可変ノズルベー
ンの開度を高めて吸気圧力の上がり過ぎを回避してエン
ジンの故障を防ぐと共に、エンジン運転状態が吸入空気
量が少なくてよい低負荷であるときにも絞りを少なくし
て、燃費向上を図るものである。
ージャ（以下、ＶＮＴと略す）の可変ベーンをリフト制
御することによる過給制御について説明する。エンジン
回転速度Ｎｅと基本燃料噴射量Ｑｂに基づいて、ＶＮＴ
リフトマップ５５により過給機の可変ノズルベーンの開
度を制御する基本制御量としてのＶＮＴ基本リフト量Ｌ
ｂが演算される。ＶＮＴ基本リフト量Ｌｂは、エンジン
運転状態に応じて、排気ガス、燃費、エンジン出力が最
適になるように、予めＶＮＴリフトマップ５５として用
意されている。ＶＮＴリフトマップ５４の特性は、図２
に示したように、エンジン運転状態が発進時に加速する
状況、即ち、低速回転・高負荷であるときには、ＶＮＴ
のタービンの可変ノズルベーンを絞って開度を下げるこ
とでコンプレッサの駆動を強めて吸気圧力を上げ、エン
ジン運転状態が高速回転であるときには可変ノズルベー
ンの開度を高めて吸気圧力の上がり過ぎを回避してエン
ジンの故障を防ぐと共に、エンジン運転状態が吸入空気
量が少なくてよい低負荷であるときにも絞りを少なくし
て、燃費向上を図るものである。
【００３１】一定時間毎に燃料噴射量の差分を求め、差
分が予め定められている閾値を超えたときに、エンジン
は加速状態にあると判定される。シリンダの吸入空気量
Ａｉと燃料噴射量の制限を行う前の燃料基本噴射量Ｑｂ
から演算器５６により空気過剰率λが求められる。空気
過剰率λとスモークの発生量を少なくするように設定し
た限界空気過剰率λ0 とから、可変ノズルベーンのリフ
ト制御における基本制御量を補正する補正量として、Ｖ
ＮＴリフト補正量Ｌｃが求められる。ＶＮＴリフト補正
量Ｌｃは、限界空気過剰率λ0 に近づくにつれて空気量
が増加するように増加する。ＶＮＴ基本リフト量Ｌｂと
ＶＮＴリフト補正量Ｌｃとを加算することによってＶＮ
Ｔ最終リフト量Ｌｆが求められる。例えば、可変ノズル
ベーンを変位させるアクチュエータを制御することによ
り、ＶＮＴリフト量ＬがＶＮＴ最終リフト量になるよう
に、ＶＮＴが制御される。真空ポンプ３６の負圧を導入
することでタービンの可変ノズルベーンを制御するＶＮ
Ｔアクチュエータ２８の作動位置はリフトセンサで検出
され、可変ノズルベーンの開度のフィードバック制御が
可能である。
分が予め定められている閾値を超えたときに、エンジン
は加速状態にあると判定される。シリンダの吸入空気量
Ａｉと燃料噴射量の制限を行う前の燃料基本噴射量Ｑｂ
から演算器５６により空気過剰率λが求められる。空気
過剰率λとスモークの発生量を少なくするように設定し
た限界空気過剰率λ0 とから、可変ノズルベーンのリフ
ト制御における基本制御量を補正する補正量として、Ｖ
ＮＴリフト補正量Ｌｃが求められる。ＶＮＴリフト補正
量Ｌｃは、限界空気過剰率λ0 に近づくにつれて空気量
が増加するように増加する。ＶＮＴ基本リフト量Ｌｂと
ＶＮＴリフト補正量Ｌｃとを加算することによってＶＮ
Ｔ最終リフト量Ｌｆが求められる。例えば、可変ノズル
ベーンを変位させるアクチュエータを制御することによ
り、ＶＮＴリフト量ＬがＶＮＴ最終リフト量になるよう
に、ＶＮＴが制御される。真空ポンプ３６の負圧を導入
することでタービンの可変ノズルベーンを制御するＶＮ
Ｔアクチュエータ２８の作動位置はリフトセンサで検出
され、可変ノズルベーンの開度のフィードバック制御が
可能である。
【００３２】図５に示すエンジンの過給制御のタイミン
グチャートによると、エンジンが加速状態に移行するこ
とに対応して、時刻ｔ0 においてアクセル開度Ａｃが上
昇を開始する。基本燃料噴射量Ｑｂが上昇するので、空
気過剰率λが低下し、時刻ｔ 1 において、設定された空
気過剰率λ1 以下になる。ＶＮＴリフト量Ｌも空気過剰
率λの低下に応じて変化して、可変ノズルベーンの開度
を下げて吸入空気量を増加させようとする制御を行う
が、空気過剰率λが空気過剰率λ1 以下になるとＶＮＴ
基本リフト量Ｌｂに応じた開度では絞りが不足するの
で、ＶＮＴリフト補正量Ｌｃを加算してＶＮＴ最終リフ
ト量Ｌｆを求め、ＶＮＴ最終リフト量Ｌｆで可変ノズル
ベーンの開度を更に下げる制御が行われる。時刻ｔ2 に
おいて、空気過剰率λは、演算上は、設定された空気過
剰率λ1 を回復するが、ＶＮＴリフトＬの変化に対する
実際の吸入空気量の応答が遅いので、時刻ｔ3 までのＶ
ＮＴ制御ホールド期間Ｔｈに渡ってＶＮＴリフト補正量
Ｌｃを出力し続ける。
グチャートによると、エンジンが加速状態に移行するこ
とに対応して、時刻ｔ0 においてアクセル開度Ａｃが上
昇を開始する。基本燃料噴射量Ｑｂが上昇するので、空
気過剰率λが低下し、時刻ｔ 1 において、設定された空
気過剰率λ1 以下になる。ＶＮＴリフト量Ｌも空気過剰
率λの低下に応じて変化して、可変ノズルベーンの開度
を下げて吸入空気量を増加させようとする制御を行う
が、空気過剰率λが空気過剰率λ1 以下になるとＶＮＴ
基本リフト量Ｌｂに応じた開度では絞りが不足するの
で、ＶＮＴリフト補正量Ｌｃを加算してＶＮＴ最終リフ
ト量Ｌｆを求め、ＶＮＴ最終リフト量Ｌｆで可変ノズル
ベーンの開度を更に下げる制御が行われる。時刻ｔ2 に
おいて、空気過剰率λは、演算上は、設定された空気過
剰率λ1 を回復するが、ＶＮＴリフトＬの変化に対する
実際の吸入空気量の応答が遅いので、時刻ｔ3 までのＶ
ＮＴ制御ホールド期間Ｔｈに渡ってＶＮＴリフト補正量
Ｌｃを出力し続ける。
【００３３】上記の実施例では、吸入空気量に基づいて
ＶＮＴリフト制御を行っていたが、吸気圧に基づいてＶ
ＮＴリフトを制御する場合にも、定常運転状態に応じて
求まる基本吸気圧力に空気過剰率λから計算した吸気圧
力補正量を加えた目標吸気圧力を計算し、リフトセンサ
で検出するＶＮＴアクチュエータ２８の作動位置を知っ
てＶＮＴリフトのフィードバックを制御することで、同
じ効果が得られる。更に、上記の実施例では、ＶＮＴの
ノズル作動アクチュエータ２８の変位量を制御すること
で過給の制御を行っているが、過給圧力のフィードバッ
ク制御や、タービンを迂回するバイパス通路に設けられ
ているウェイストゲートバルブ（ＷＧ弁）の変位量を制
御することで、排気ガスによるタービンの駆動を制御し
て過給効率を制御しても良い。
ＶＮＴリフト制御を行っていたが、吸気圧に基づいてＶ
ＮＴリフトを制御する場合にも、定常運転状態に応じて
求まる基本吸気圧力に空気過剰率λから計算した吸気圧
力補正量を加えた目標吸気圧力を計算し、リフトセンサ
で検出するＶＮＴアクチュエータ２８の作動位置を知っ
てＶＮＴリフトのフィードバックを制御することで、同
じ効果が得られる。更に、上記の実施例では、ＶＮＴの
ノズル作動アクチュエータ２８の変位量を制御すること
で過給の制御を行っているが、過給圧力のフィードバッ
ク制御や、タービンを迂回するバイパス通路に設けられ
ているウェイストゲートバルブ（ＷＧ弁）の変位量を制
御することで、排気ガスによるタービンの駆動を制御し
て過給効率を制御しても良い。
【００３４】
【発明の効果】この発明による過給機を備えたエンジン
によれば、吸入空気量を含むエンジンの運転状態に基づ
いて基本燃料噴射量及び過給機の基本制御量を算出し、
吸入空気量と基本燃料噴射量とから空気過剰率を算出
し、エンジンの運転状態が加速状態にあるときに空気過
剰率の大きさに応じて過給機の基本制御量を補正して最
終制御量を求め、最終制御量で過給機の過給効率を制御
するので、加速状態が検出されるときには、エンジンの
運転状態から基本燃料噴射量が分かり、理論空燃比に対
して過剰な空気の存在程度を表す空気過剰率が算出され
る。空気過剰率を知ることによって、加速要求を受け入
れて基本燃料噴射量を増加した場合におけるスモークの
度合いを推定することができるので、スモークが発生す
ると想定される場合には、過給機の操作量を補正して過
給効率を高めて空気過剰率を上昇させる制御を行うこと
ができる。従って、空気過剰率に基づいて過給制御が行
われ、空気過剰率によっては燃料噴射量を直ちには制限
しないので、負荷に対する応答性を悪化させずにスモー
クの発生を防止することができる。その結果、エンジン
が加速状態にあるときに、排気ガス中のスモークの発生
量の低減とエンジン出力の応答性とのトレード・オフを
改善した過給機を備えたエンジンを提供することができ
る。
によれば、吸入空気量を含むエンジンの運転状態に基づ
いて基本燃料噴射量及び過給機の基本制御量を算出し、
吸入空気量と基本燃料噴射量とから空気過剰率を算出
し、エンジンの運転状態が加速状態にあるときに空気過
剰率の大きさに応じて過給機の基本制御量を補正して最
終制御量を求め、最終制御量で過給機の過給効率を制御
するので、加速状態が検出されるときには、エンジンの
運転状態から基本燃料噴射量が分かり、理論空燃比に対
して過剰な空気の存在程度を表す空気過剰率が算出され
る。空気過剰率を知ることによって、加速要求を受け入
れて基本燃料噴射量を増加した場合におけるスモークの
度合いを推定することができるので、スモークが発生す
ると想定される場合には、過給機の操作量を補正して過
給効率を高めて空気過剰率を上昇させる制御を行うこと
ができる。従って、空気過剰率に基づいて過給制御が行
われ、空気過剰率によっては燃料噴射量を直ちには制限
しないので、負荷に対する応答性を悪化させずにスモー
クの発生を防止することができる。その結果、エンジン
が加速状態にあるときに、排気ガス中のスモークの発生
量の低減とエンジン出力の応答性とのトレード・オフを
改善した過給機を備えたエンジンを提供することができ
る。
【図１】この発明による過給機を備えたエンジンの一実
施例を示す概略図である。
施例を示す概略図である。
【図２】この発明による過給機を備えたエンジンにおけ
る可変容量式過給機の制御概念図である。
る可変容量式過給機の制御概念図である。
【図３】エンジンの排気ガス特性として空気過剰率に対
するスモーク発生量を示すグラフである。
するスモーク発生量を示すグラフである。
【図４】この発明による過給機を備えたエンジンにおけ
る燃料噴射量と過給の制御を示すブロック線図である。
る燃料噴射量と過給の制御を示すブロック線図である。
【図５】この発明による過給機を備えたエンジンにおけ
る加速状態検出時のエンジンの過給制御の詳細を示すタ
イミングチャートである。
る加速状態検出時のエンジンの過給制御の詳細を示すタ
イミングチャートである。
【図６】可変ノズルターボチャージャにおいて、可変ノ
ズルベーンの操作リフト量に対するタービンの流入側有
効開口面積の特性を示すグラフである。
ズルベーンの操作リフト量に対するタービンの流入側有
効開口面積の特性を示すグラフである。
【図７】可変ノズルターボチャージャにおいて、可変ノ
ズルベーンの操作リフト量に対する吸入空気量の特性を
示すグラフである。
ズルベーンの操作リフト量に対する吸入空気量の特性を
示すグラフである。
【図８】可変ノズルターボチャージャにおいて、可変ノ
ズルベーンの操作リフト量に対する吸気圧力の特性を示
すグラフである。
ズルベーンの操作リフト量に対する吸気圧力の特性を示
すグラフである。
１ 過給機を備えたエンジン ２ シリンダブロック ３ シリンダヘッド ７ 燃焼室 １０ 電子制御燃料噴射システム １１ インジェクタ １３ 吸気管 １７ 排気管 ２０ コントローラ ２１ クランク角度センサ ２２ アクセル開度センサ ２３ 水温センサ ２８ ＶＮＴアクチュエータ ３０ 過給機 ３１ タービン（可変ノズルタービン） ３２ コンプレッサ ３８ マスエアフローセンサ ３９ ブースト圧センサ ５０ 基本燃料噴射量マップ ５１ 限界空気過剰率マップ ５２，５３，５６ 演算器 ５４ 最少値選択器 ５５ ＶＮＴリフトマップ Ｎｅ エンジン回転速度 Ａｃ アクセル開度 ＶＮＴ 可変ノズルタービン λ 空気過剰率 λ0 限界空気過剰率 λ1 設定された空気過剰率 Ｑｂ 基本燃料噴射量 Ｑｍ 最大燃料噴射量 Ｑｆ 最終燃料噴射量 Ｌ ＶＮＴリフト Ｌｂ ＶＮＴ基本リフト量 Ｌｃ ＶＮＴリフト補正量 Ｌｆ ＶＮＴ最終リフト量 Ａｉ 吸入空気量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA04 EA15 EA16 FA35 FA37 GA02 GA04 GB24 GB27 GC05 GC07 GD02 GD13 GD14 GD17 GE09 HA04 HA05 HA12 HA13 JA05 JA06 JA12 JA24 JA39 JA51 JB02 JB05 JB07 3G092 AA01 AA02 AA06 AA17 AA18 BA04 BB04 DB03 DG06 DG09 EA09 EC01 EC09 FA18 FA24 GA05 GA06 GA12 GA17 HA01X HA06Z HA15X HA16Z HD07Z HE01Z HE03Z HE04Z HE08Z HF08Z HG08Z
Claims (6)
- 【請求項１】 吸入空気を燃焼室に供給する吸気管、前
記燃焼室からの排気ガスを排出する排気管、前記吸気管
に備わり且つ前記排気管を流れる排気ガスが有するエネ
ルギによって駆動されて吸入空気を前記燃焼室に過給す
る過給効率が可変である過給機、加速状態及び吸入空気
量を含むエンジンの運転状態を検出する検出手段、前記
検出手段が出力した検出信号に基づいて前記過給機の前
記過給効率を変更するコントローラを具備し、前記コン
トローラは、前記エンジンの運転状態に基づいて基本燃
料噴射量及び前記過給機の基本制御量を算出し、前記吸
入空気量と前記基本燃料噴射量とから空気過剰率を算出
し、前記エンジンの運転状態が前記加速状態にあるとき
に前記空気過剰率の大きさに応じて前記過給機の前記基
本制御量を補正して最終制御量を求め、前記最終制御量
で前記過給機の前記過給効率を制御することから成る過
給機を備えたエンジン。 - 【請求項２】 前記過給機は、前記排気管に配置された
タービンと前記吸気管に配置され且つ該タービンによっ
て駆動されるコンプレッサを具備しており、前記コント
ローラが出力する前記最終制御量によって前記タービン
の入口における有効開口面積が可変に制御される可変ノ
ズルタービンであることから成る請求項１に記載の過給
機を備えたエンジン。 - 【請求項３】 前記過給機は、前記排気管に配置された
タービンと前記吸気管に配置され且つ該タービンによっ
て駆動されるコンプレッサと前記タービンをバイパスす
るバイパス通路とを具備しており、前記コントローラが
出力する前記最終制御量によって前記バイパス通路に設
けられたウェイストゲートバルブのバルブ開度が可変に
制御されるウェイストゲート式過給機であることから成
る請求項１に記載の過給機を備えたエンジン。 - 【請求項４】 前記コントローラは、前記吸入空気量と
前記基本燃料噴射量とから算出される前記空気過剰率が
実質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰
率より充分大きな値であることに応答して、前記過給機
の前記基本制御量を前記最終制御量とすることから成る
請求項１〜３のいずれか１項に記載の過給機を備えたエ
ンジン。 - 【請求項５】 前記コントローラは、前記吸入空気量と
前記基本燃料噴射量とから計算される前記空気過剰率が
実質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰
率に接近するに応じて、前記過給機の前記基本制御量に
前記過給効率を上昇させる補正をして前記最終制御量を
求めることからなる請求項１〜３のいずれか１項に記載
の過給機を備えたエンジン。 - 【請求項６】 前記コントローラは、前記吸入空気量と
前記基本燃料噴射量とから計算される前記空気過剰率が
実質的にスモークを生じさせる予め決められた空気過剰
率より以下になることに応答して、最終燃料噴射量を前
記吸入空気量に対して逐次算出される実質的にスモーク
を生じさせない最大燃料噴射量に制限することから成る
請求項１〜３のいずれか１項に記載の過給機を備えたエ
ンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11092680A JP2000282879A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 過給機を備えたエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11092680A JP2000282879A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 過給機を備えたエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282879A true JP2000282879A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=14061211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11092680A Pending JP2000282879A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 過給機を備えたエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000282879A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013505395A (ja) * | 2009-09-22 | 2013-02-14 | イートン コーポレーション | 過渡運転状態のエンジンの制御方法 |
| JP2016044631A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | 日野自動車株式会社 | 過給システム |
| JP2016065507A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | マツダ株式会社 | エンジンの排気制御装置 |
| CN118911822A (zh) * | 2024-07-11 | 2024-11-08 | 昆明理工大学 | 一种基于vnt的氨气柴油双燃料发动机的可变进气系统及其控制方法 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11092680A patent/JP2000282879A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013505395A (ja) * | 2009-09-22 | 2013-02-14 | イートン コーポレーション | 過渡運転状態のエンジンの制御方法 |
| JP2016044631A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | 日野自動車株式会社 | 過給システム |
| JP2016065507A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | マツダ株式会社 | エンジンの排気制御装置 |
| CN118911822A (zh) * | 2024-07-11 | 2024-11-08 | 昆明理工大学 | 一种基于vnt的氨气柴油双燃料发动机的可变进气系统及其控制方法 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050927 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051124 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20051124 |
|
| A02 | Decision of refusal |
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