JPH1193680A - 可変容量型ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変容量型ターボチャージャが設けられた内燃
機関のレーシング時に、アクセルペダルの踏み込み等に
対して相応の速さでの回転数上昇が得られる可変容量型
ターボチャージャの制御装置を提供する。 【解決手段】ディーゼルエンジン１１に設けられた電子
制御ユニットが、アクセルペダル３４ａの踏込量とエン
ジン回転数とに基づき、ターボチャージャ３５の可変ノ
ズル機構（可変容量機構）に設けられたノズルベーンの
開度を制御する。同電子制御ユニットは、変速機４６の
シフトダウン時におけるエンジン回転数合わせなどのた
めにエンジン１１がレーシング状態になるとき、同エン
ジン１１の排気圧力増大を抑制しつつ必要な燃焼室１８
への空気の過給圧が得られる開度へとノズルベーンの開
度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の過給シ
ステムに用いられる可変容量型ターボチャージャにあっ
て、その可変容量機構の制御を行う可変容量型ターボチ
ャージャの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用の内燃機関において、
その出力向上のためには燃焼室へ充填される空気の量を
増やすことが好ましい。そこで従来は、ピストンの移動
に伴って燃焼室内に発生する負圧で空気を燃焼室に充填
するだけでなく、その空気を強制的に燃焼室へ送り込ん
で、同燃焼室への空気の充填効率を高める過給システム
が提案され、実用されている。そして、こうした過給シ
ステムとしては、例えば実開昭６３−１８２２３６号公
報に記載され可変容量型ターボチャージャが知られてい
る。

【０００３】同公報に記載のターボチャージャは、内燃
機関の排気通路を流れる排気ガスによって回転するター
ビンホイールと、同機関の吸気通路内の空気を強制的に
燃焼室側へ送り込むコンプレッサホイールとを備えてい
る。これらタービンホイールとコンプレッサホイールと
は、ロータシャフトを介して一体回転可能に連結されて
いる。そして、タービンホイールに排気ガスが吹き付け
られて同ホイールが回転すると、その回転はロータシャ
フトを介してコンプレッサホイールに伝達される。こう
してコンプレッサホイールが回転することにより、吸気
通路内の空気が強制的に燃焼室に送り込まれるようにな
る。

【０００４】そして、上記ターボチャージャは、タービ
ンホイールに吹き付けられる排気ガスが通過する排気ガ
ス流路を備えている。このような排気ガス流路には、タ
ービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を可変
とするための可変容量機構（ノズルベーン）が設けられ
ている。このノズルベーンの開閉動作によって排気ガス
流路のガス流通面積（ノズルベーンの開度）を可変とす
ることで、タービンホイールに吹き付けられる排気ガス
の流速が調整される。こうしてノズルベーンを開閉動作
させて上記排気ガスの流速調整を行うことにより、ター
ビンホイールの回転速度が調整される。そして、タービ
ンホイールの回転速度が調整されることで内燃機関の過
給圧、即ち燃焼室に強制的に送り込まれる空気の量が調
整される。

【０００５】また、上記ターボチャージャのノズルベー
ンは、内燃機関の実際の過給圧が同機関の運転状態に基
づき求められる過給圧目標値に近づくよう開閉動作され
る。即ち、実際の過給圧が過給圧目標値よりも小さい場
合にはノズルベーンの開度を小さくすることで実際の過
給圧を上昇させ、実際の過給圧が目標過給圧よりも大き
い場合にはノズルベーンの開度を大きくすることで実際
の過給圧を低下させる。なお、上記目標過給圧は、例え
ば自動車のアクセルペダル踏込量等から求められる機関
負荷と内燃機関の機関回転数とに基づき、同機関の低回
転高負荷時には高く設定され、高回転低負荷時には低く
設定される。これは低回転高負荷時には内燃機関の過給
圧を高めて出力向上を図り、高回転低負荷時には同機関
の過給圧を低くすべく排気ガス流路のガス流通面積ノズ
ルベーン間の隙間を大きくすることで排気ガスの排出抵
抗を低減するためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記内燃機
関は、その出力軸がクラッチ及び変速機を介して自動車
の車輪に連結される。そして、自動車の運転者は、クラ
ッチを切って内燃機関から変速機への駆動力伝達が行わ
れない状態でアクセルペダルを踏み込み、同機関の回転
数を上昇させることがある。このように内燃機関から自
動車側へ駆動力を伝達させずに機関回転数を上昇させる
ことを一般にレーシングという。こうしたレーシング
は、変速機をシフトダウンさせるときの回転数合わせや
内燃機関の調子をみる等のために行われる。

【０００７】内燃機関の調子をみるためのレーシングで
は、自動車の運転者がクラッチを切った状態でアクセル
ペダルを踏み込み、その踏み込みに応じて機関回転数が
どのように上昇していくかをみることとなる。内燃機関
の調子が悪い場合には上記レーシング時の機関回転数上
昇が遅くなりがちであるため、運転者は、上記のように
レーシングを行うことで内燃機関の調子を調べることが
できる。

【０００８】また、変速機をシフトダウンする際のレー
シングでは、運転者がクラッチを切った状態でアクセル
ペダルを踏み込んで機関回転数を上昇させ、シフトダウ
ン実行前の機関回転数をシフトダウン完了後の機関回転
数に近づける。更に、運転者は、変速機のシフトダウン
を実行し、その後にクラッチをつなぐ。そして、上記の
ようなレーシングによる回転数合わせを行うことによ
り、変速機をシフトダウンさせるときの変速ショックが
低減するようになる。

【０００９】一方、アクセルペダルが踏み込まれて内燃
機関が上記のようにレーシング状態になると、そのアク
セルペダル踏込操作に基づき目標過給圧は高く設定され
る。即ちこのとき、実際の空気の過給圧を当該目標過給
圧に近づけるべく、ノズルベーンが閉じ側に制御される
こととなる。そして、ノズルベーンが閉じ側に制御され
ることで実際の過給圧は高められるが、それと同時に内
燃機関の排気圧も高くなる。ところが、内燃機関のレー
シング状態では、ノズルベーンが閉じ側に制御されて同
機関の排気抵抗が高くなると、同機関の排気圧が高くな
って速やかな機関回転数上昇が妨げられるようになる。
その結果、アクセルペダルの踏み込みに対して相応の速
さでの回転上昇が得られなくなってしまう。

【００１０】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、可変容量型ターボチャージ
ャが設けられた内燃機関のレーシング時に、アクセルペ
ダルの踏み込み等に対して相応の速さでの回転数上昇が
得られる可変容量型ターボチャージャの制御装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１記載の発明では、内燃機関からの排気ガス
流に基づき作動することにより同機関の燃焼室に吸入さ
れる空気の過給を行うとともに、可変容量機構の操作を
通じてその作動量が制御される可変容量型ターボチャー
ジャの制御装置であって、内燃機関のレーシング状態を
検出するレーシング状態検出手段と、前記レーシング状
態検出手段によってレーシング状態が検出されるとき、
当該機関の排気圧が増大しない方向に前記可変容量機構
を制御する制御手段とを備えた。

【００１２】同構成によれば、アクセルペダルの踏み込
み等によって内燃機関がレーシング状態になると、制御
手段によって当該機関の排気圧が増大しない方向に可変
容量機構が制御される。そのため、レーシング時におけ
る内燃機関の排気圧増大に基づき、そのレーシング時の
機関回転数上昇が妨げられることはなく、同機関の回転
数がアクセルペダルの踏み込みに対して相応の速さで上
昇する。

【００１３】請求項２記載の発明では、前記制御手段
は、前記レーシング状態検出手段によってレーシング状
態が検出されるとき、前記可変容量機構の作動を禁止、
制限、若しくは前記排気ガス流の抵抗を低下させる側に
制御するものとした。

【００１４】同構成によれば、内燃機関がレーシング状
態のとき、可変容量機構が排気ガス流の抵抗を増加させ
る側に制御されることがないため、同機関の排気圧増大
を一層好適に抑制することができるようになる。

【００１５】請求項３記載の発明では、前記制御手段
は、前記レーシング状態検出手段によってレーシング状
態が検出されるとき、当該状態における機関制御量に応
じて前記可変容量機構の作動を制限、若しくは前記排気
ガス流の抵抗を低下させる側に制御するものとした。

【００１６】同構成によれば、可変容量機構の作動を制
限、若しくは排気ガス流の抵抗を低下させる側に制御す
ることは、レーシング時における内燃機関の機関制御量
に応じて行われる。そのため、レーシング時における上
記可変容量制御機構の制御を実行した際でも、内燃機関
の運転を好適な状態に維持することができるようにな
る。

【００１７】請求項４記載の発明では、内燃機関からの
排気ガス流に基づき作動することにより同機関の燃焼室
に吸入される空気の過給を行うとともに、可変容量機構
の操作を通じてその作動量が制御される可変容量型ター
ボチャージャの制御装置であって、前記燃焼室に吸入さ
れる空気の過給値が同機関の運転状態に基づき求められ
る目標過給値に近づくよう前記可変容量機構を制御する
第１の制御手段と、内燃機関のレーシング状態を検出す
るレーシング状態検出手段と、前記レーシング状態検出
手段によってレーシング状態が検出されるとき、当該機
関の排気圧が増大しない方向に前記可変容量機構を強制
制御する第２の制御手段と、前記可変容量機構の操作量
が所定の過給値を得ることのできない操作量である旨を
検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段によっ
て前記可変容量機構の操作量が所定の過給値を得ること
のできない操作量である旨検出されるとき、前記第２の
制御手段による前記可変容量機構の強制制御を禁止する
（強制制御）禁止手段とを備えた。

【００１８】同構成によれば、例えば可変容量機構が排
気ガス流の抵抗をもっとも小さくした制御状態で、内燃
機関がレーシング状態になったときには、操作量検出手
段によって可変容量機構の操作量が所定の過給値を得る
ことのできない操作量である旨が検出される。この場
合、レーシング時に第２の制御手段によって可変容量制
御手段が内燃機関の排気圧を増大させない方向に強制制
御されるのを、強制制御禁止手段が禁止する。その結
果、第１の制御手段によって燃料室に吸入される空気の
過給値が内燃機関の運転状態に基づき求められる目標過
給値に近づくよう可変容量制御手段が内燃機関の排気圧
を増大させる方向に制御され、その制御によって同機関
に必要な所定の空気の過給値が得られるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用のディー
ゼルエンジンに適用した一実施形態を図１〜図９に従っ
て説明する。

【００２０】図１に示すように、ディーゼルエンジン１
１のシリンダブロック１１ａには、ピストン１２が往復
移動可能に設けられている。このピストン１２は、コン
ロッド１３を介してディーゼルエンジン１１の下部に設
けられたクランクシャフト（出力軸）１４に連結されて
いる。そして、ピストン１２の往復移動は、そのコンロ
ッド１３によりクランクシャフト１４の回転へと変換さ
れるようになっている。

【００２１】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１５が取り付けられている。このシグナルロータ１５の
外周面には、複数の突起１５ａがクランクシャフト１４
の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、
シグナルロータ１５の側方には、同ロータ１５の突起１
５ａを検出して検出信号を出力するクランクポジション
センサ１６が設けられている。そして、クランクシャフ
ト１４が回転して、シグナルロータ１５の各突起１５ａ
が順次クランクポジションセンサ１６の側方を通過する
ことにより、同センサ１６からそれら各突起１５ａに対
応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。

【００２２】上記シリンダブロック１１ａには、ディー
ゼルエンジン１１の冷却水温を検出するための水温セン
サ１１ｂが設けられている。また、シリンダブロック１
１ａの上端にはシリンダヘッド１７が設けられている。
そして、シリンダヘッド１７とピストン１２との間には
燃焼室１８が設けられている。シリンダヘッド１７に
は、その燃焼室１８内に燃料を噴射するための噴射ノズ
ル１８ａが設けられるとともに、吸気ポート１９及び排
気ポート２０が同燃焼室１８と連通するように設けられ
ている。そして、それら吸気ポート１９及び排気ポート
２０には、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２
が設けられている。

【００２３】シリンダヘッド１７には、吸気バルブ２１
及び排気バルブ２２を開閉駆動するための吸気カムシャ
フト２３及び排気カムシャフト２４が回転可能に支持さ
れている。これら吸気及び排気カムシャフト２３，２４
はタイミングベルト（図示せず）を介してクランクシャ
フト１４に連結され、同ベルトによりクランクシャフト
１４の回転が吸気及び排気カムシャフト２３，２４へ伝
達されるようになっている。そして、吸気カムシャフト
２３が回転すると、吸気バルブ２１が開閉駆動されて、
吸気ポート１９と燃焼室１８とが連通・遮断されるよう
になる。また、排気カムシャフト２４が回転すると、排
気バルブ２２が開閉駆動されて、排気ポート２０と燃焼
室１８とが連通・遮断されるようになる。

【００２４】その排気カムシャフト２４の外周面には、
一つの突起２５が設けられている。この排気カムシャフ
ト２２の側方には、突起２５を検出して検出信号を出力
するカムポジションセンサ２６が設けられている。そし
て、排気カムシャフト２４が回転して、突起２５が所定
の周期でカムポジションセンサ２４の側方を通過するこ
とにより、同センサ２４から突起２５に対応して検出信
号が所定の周期で出力されるようになる。

【００２５】上記吸気ポート１９及び排気ポート２０に
は、それぞれ吸気管３０及び排気管３１が接続されてい
る。この吸気管３０内及び吸気ポート１９内は吸気通路
３２となっており、排気管３１内及び排気ポート２０内
は排気通路３３となっている。そして、吸気通路３２の
上流部及び排気通路３３の下流部は、それぞれターボチ
ャージャ３５に繋がっている。このターボチャージャ３
５は、吸気通路３２の下流側へ空気を送り出すためのコ
ンプレッサホイール３６と、排気通路３３を通過する排
気ガスによって回転するタービンホイール３７と、それ
らホイール３６，３７を一体回転可能に連結するロータ
シャフト３８とを備えている。

【００２６】また、ターボチャージャ３５よりも下流側
の吸気通路３２及び上流側の排気通路３３は、排気ガス
再循環（ＥＧＲ）通路３９を介して連通している。この
ＥＧＲ通路３９の途中には、ＥＧＲ用エレクトリック・
バキューム・レギュレーティング・バルブ（ＥＶＲＶ）
４０ａによって開度調節されるＥＧＲバルブ４０が設け
られている。そして、ＥＧＲ用ＥＶＲＶ４０ａの電磁ソ
レノイド（図示せず）に対する印加電圧のデューティ制
御基づきＥＧＲバルブ４０の開度調節が行われる。こう
したＥＧＲバルブ４０の開度調節により、排気通路３３
からＥＧＲ通路３９を介して吸気通路３２へ再循環する
排気ガスの量が調整されるようになる。

【００２７】この吸気通路３２においてＥＧＲ通路３９
と連通する部分よりも上流側には、スロットルバルブ３
４が設けられている。スロットルバルブ３４の開度は、
自動車の室内に設けられたアクセルペダル３４ａの踏込
量に基づき調節される。そして、アクセルペダル３４ａ
には、同ペダル３４ａの踏込量が「０」であることを検
出するためのアクセル全閉スイッチ２７が設けられてい
る。

【００２８】また、吸気管３０においてスロットルバル
ブ３４に対応する位置には、同バルブ３４の開度をアク
セルペダル３４ａの踏込量として検出し、その検出され
たアクセル踏込量に対応した検出信号を出力するスロッ
トルポジションセンサ２８が設けられている。更に、吸
気管３０において、スロットルバルブ３４よりも下流側
には圧力センサ３０ａが設けられている。この圧力セン
サ３０ａは、スロットルバルブ３４よりも下流側に位置
する吸気通路３２内の圧力を検出し、その検出した圧力
に対応する検出信号を出力するようになっている。

【００２９】一方、ディーゼルエンジン１１のクランク
シャフト１４は、燃料噴射ポンプ４１のドライブシャフ
ト４１ａと連結されている。この燃料噴射ポンプ４１
は、燃料ライン４２を介してシリンダヘッド１８の噴射
ノズル１８ａに接続されている。そして、燃料噴射ポン
プ４１は、クランクシャフト１４の回転がドライブシャ
フト４１ａに伝達されることによって駆動され、自動車
の燃料タンク（図示せず）から燃料を吸引するとともに
同燃料を噴射ノズル１８ａへ向けて吐出する。噴射ノズ
ル１８ａは、燃料噴射ポンプ４１から送り込まれた燃料
の圧力によって作動し、その燃料を燃焼室１８内へ噴射
する。

【００３０】また、燃料噴射ポンプ４１は、噴射ノズル
１８ａへ向けて吐出される燃料の量を調整する電磁スピ
ル弁４３と、その燃料の吐出開始時期を調整するタイマ
装置４４とを備えている。そして、燃料噴射ポンプ４１
から噴射ノズル１８ａへ向けて吐出される燃料の吐出量
と吐出時期とを上記電磁スピル弁４３及びタイマ装置４
４で調整することによって、噴射ノズル１８ａから燃焼
室１８へ噴射される燃料の噴射量及び噴射時期が調整さ
れる。

【００３１】こうしたディーゼルエンジン１１にあって
は、その吸気行程において、ピストン１２の下降により
燃焼室１８内に負圧が発生し、その負圧により燃焼室１
８へ吸気通路３２を介して空気が吸入される。その後、
圧縮行程において、ピストン１２の上昇により燃焼室１
８内の空気が圧縮された状態で、噴射ノズル１８ａから
アクセルペダル３４ａの踏込量等に対応した量の燃料が
同燃焼室１８へ向かって噴射される。その結果、燃焼室
１８内の高圧空気中に噴射された燃料が自己着火して燃
焼し、その燃焼エネルギーによりピストン１２が下降し
て爆発行程に移る。この爆発行程によってエンジン１１
は駆動力を得ることとなる。燃焼室１８内で燃料が燃焼
することにより発生した排気ガスは、エンジン１１の排
気行程においてピストン１２の上昇により排気通路３３
へ排出される。

【００３２】排気通路３３を通過する排気ガスの一部は
ＥＧＲ通路３９を介して吸気通路３２へ再循環され、こ
の排気ガス再循環量（ＥＧＲ量）の調節はＥＧＲ通路３
９に設けられたＥＧＲバルブ４０の開度調節によって行
われる。なお、こうした排気ガスの再循環を行うのは、
エンジン１１から排出された排気ガス中の窒素酸化物や
一酸化炭素などを低減させ、エンジン１１におけるエミ
ッションの悪化を抑制するためである。

【００３３】更に、排気通路３３から吸気通路３２へ再
循環されなかった排気ガスは、ターボチャージャ３５の
タービンホイール３７に吹き付けられる。タービンホイ
ール３７は排気ガスの吹き付けによって回転し、同ホイ
ール３７の回転はロータシャフト３８を介してコンプレ
ッサホイール３６に伝達される。こうしてコンプレッサ
ホイール３６が回転すると、吸気通路３２の下流側へ向
かって空気が強制的に送り出されて燃焼室１８への吸入
空気量が増加し、エンジン１１の出力が向上するように
なる。

【００３４】このようなディーゼルエンジン１１のクラ
ンクシャフト１４は、クラッチ４５及び変速機４６等を
介して自動車の車輪（図示せず）に連結されている。ま
た、クラッチ４５は、自動車の室内に設けられたクラッ
チペダル４５ａに連結されている。このクラッチペダル
４５ａを踏み込むことクラッチ４５が切られ、同ペダル
４５ａの踏み込みをやめるとクラッチ４５がつながるよ
うになっている。そして、クラッチ４５がつながった状
態ではエンジン１１から変速機４６へ駆動力が伝達さ
れ、クラッチ４５が切られた場合にはエンジン１１と変
速機４６との間が駆動力非伝達状態になる。

【００３５】一方、変速機４６には、シフトアップ又は
シフトダウンといった変速を実行するためのシフトレバ
ー４６ａが設けられている。自動車の運転者は、クラッ
チペダル４５ａを踏み込んでクラッチ４５を切り、エン
ジン１１から変速機４６への駆動力伝達を禁止した状態
で、シフトレバー４６ａの操作によりシフトアップ又は
シフトダウンといった変速を実行する。なお、シフトダ
ウンを実行する際には、クラッチ４５を切った状態でア
クセルペダル３４ａを踏み込み、エンジン回転数を上昇
させることで、シフトダウン前後のエンジン回転数を合
わせ、そのシフトダウン時の変速ショックを低減させる
ことができる。

【００３６】次に、上記ターボチャージャ３５の具体的
構成を、図２及び図３に基づいて詳しく説明する。図２
に示すように、ターボチャージャ３５は、センタハウジ
ング６１、コンプレッサハウジング６２及びタービンハ
ウジング６３を備えている。センタハウジング６１に
は、上記ロータシャフト３８がその軸線Ｌを中心に回転
可能に支持されている。このロータシャフト３８の一端
部（図中右端部）には、複数の羽根３６ａを備えた上記
コンプレッサホイール３６が取り付けられている。ま
た、ロータシャフト３８の他端部（図中左端部）には、
同じく複数の羽根３７ａを備えた上記タービンホイール
３７が取り付けられている。

【００３７】センタハウジング６１の一端側には、コン
プレッサホイール３６の外周を囲うように、しかも渦巻
き状に延びるかたちで上記コンプレッサハウジング６２
が取り付けられている。このようなコンプレッサハウジ
ング６２において、センタハウジング６１の反対側に位
置する部分には、エンジン１１の燃焼室１８（図１）に
供給される空気が導入される吸気入口６２ａが設けられ
ている。また、コンプレッサハウジング６２の内部に
は、同ハウジング６２と同じく渦巻き状に延びて吸気通
路３２（図１）と連通するコンプレッサ通路６４が設け
られている。更に、コンプレッサハウジング６２には、
吸気入口６２ａを介して同ハウジング６２内に導入され
た空気をコンプレッサ通路６４へ送り出すための送出通
路６５が設けられている。この送出通路６５は、コンプ
レッサ通路６４に沿って設けられている。そして、ロー
タシャフト３８の回転に基づきコンプレッサホイール３
６が軸線Ｌを中心に回転すると、空気が吸気入口６２
ａ、送出通路６５及びコンプレッサ通路６４を介して吸
気通路３２へ強制的に送り出されるようになる。

【００３８】一方、センタハウジング６１の他端側に
は、タービンホイール３７の外周を囲うように、しかも
渦巻き状に延びるかたちで上記タービンハウジング６３
が取り付けられている。そしてこのタービンハウジング
６３内には、同ハウジング６３と同じく渦巻き状に延び
るスクロール通路６６が設けられている。このスクロー
ル通路６６は、エンジン１１の排気通路３３（図１）と
連通し、燃焼室１８からの排気ガスが同排気通路３３を
介して送り込まれる。

【００３９】また、タービンハウジング６３内には、ス
クロール通路６６内の排気ガスをタービンホイール３７
へ向けて吹き付けるための排気ガス流路６７が、そのス
クロール通路６６に沿って設けられている。この排気ガ
ス流路６７からのタービンホイール３７への排気ガスの
吹き付けによって、タービンホイール３７が軸線Ｌを中
心に回転するようになる。なお、タービンホイール３７
に吹き付けられた後の排気ガスは、タービンハウジング
６３においてセンタハウジング６１と反対側に位置する
部分に設けられた排気出口６３ａを介して触媒（図示せ
ず）へ送り出される。

【００４０】次に、センタハウジング６１とタービンハ
ウジング６３との間に設けられて、上記排気ガス流路６
７を介してタービンホイール３７に吹き付けられる排気
ガスの流速を調整する可変容量機構（可変ノズル機構）
７１について、図３（ａ），（ｂ）を参照して説明す
る。なお、図３（ａ）は同機構７１の側断面図であり、
図３（ｂ）は同機構７１の正面図である。

【００４１】これら図３（ａ），（ｂ）に示すように、
可変ノズル機構７１は、リング状に形成されたノズルバ
ックプレート７２を備えている。ノズルバックプレート
７２には、複数の軸７３が同プレート７２の円心を中心
として等角度毎に設けられている。各軸７３は、ノズル
バックプレート７２をその厚さ方向に貫通して回動可能
に支持されている。これら軸７３の一端部（図３（ａ）
中の左端部）には、ノズルベーン７４が固定されてい
る。また、軸７３の他端部（図３（ｂ）中の右端部）に
は、同軸７３と直交してノズルバックプレート７２の外
縁部へ延びる開閉レバー７５が固定されている。開閉レ
バー７５の先端には二股に分岐した一対の挟持部７５ａ
が設けられている。

【００４２】各開閉レバー７５とノズルバックプレート
７２との間には、ノズルバックプレート７２と重なるよ
うに環状のリングプレート７６が設けられている。この
リングプレート７６は、その円心を中心に周方向へ回動
可能となっている。また、リングプレート７６にはその
円心を中心として等角度毎に複数のピン７７が設けられ
ており、それらピン７７が各開閉レバー７５の挟持部７
５ａ間に回動可能な状態で挟持されている。

【００４３】そして、リングプレート７６がその円心を
中心に回動されると、各ピン７７が各開閉レバー７５の
挟持部７５ａをリングプレート７６の回動方向へ押す。
その結果、それら開閉レバー７５は軸７３を回動させる
こととなり、軸７３の回動に伴い各ノズルベーン７４は
同軸７３を中心にして各々同期した状態で開閉動作す
る。また、隣合うノズルベーン７４間の隙間の大きさ
は、それらノズルベーン７４の同期した開閉動作に基づ
き変化する。

【００４４】上記構成の可変ノズル機構７１は、ノズル
バックプレート７２を図示しないボルトでタービンハウ
ジング６３に固定することで、図２に示すように同ハウ
ジング６３に取り付けられる。こうしてタービンハウジ
ング６３に取り付けられた可変ノズル機構７１は、セン
タハウジング６１とタービンハウジング６３との間に位
置することとなる。この状態において、リングプレート
７６の外縁部（図中下端部）には軸線Ｌと同方向へ延び
るピン８６が設けられ、そのピン８６には可変ノズル機
構７１を駆動するための駆動機構８２が連結される。

【００４５】駆動機構８２は、センタハウジング６１に
上記ピン８６と同方向へ延びた状態で回動可能に支持さ
れた支軸８３を備えている。この支軸８３の一端部（図
中左端部）には、上記ピン８６に対して回動可能に連結
された駆動レバー８４が固定されている。また、支軸８
３の他端部（図中右端部）には、アクチュエータ８７に
連結された操作片８５が固定されている。

【００４６】そして、アクチュエータ８７の駆動により
操作片８５が操作されて支軸８３が回動すると、支軸８
３の回動に伴い駆動レバー８４が支軸８３を中心に回動
する。その結果、駆動レバー８４によりピン８６を介し
てリングプレート７６が周方向に押され、軸線Ｌを中心
に回動することとなる。このリングプレート７６の回動
により、隣合うノズルベーン７４間の隙間の大きさが調
整され、当該隙間の調整に基づきスクロール通路６６か
ら排気ガス流路６７を介してタービンホイール３７へ吹
き付けられる排気ガスの流速が調節される。

【００４７】更に、タービンホイール３７へ吹き付けら
れる排気ガスの流速を調節することにより、タービンホ
イール３７、ロータシャフト３８及びコンプレッサホイ
ール３６の回転速度が適宜に調節され、ひいては燃焼室
１８（図１）へ強制的に送り込まれる空気の量が調節さ
れる。こうした燃焼室１８への吸入空気量の調整を行う
ことにより、エンジン１１の出力向上と燃焼室１８内の
過剰圧防止との両立が図られるようになる。

【００４８】次に、上記アクチュエータ８７及びその駆
動装置を図４に基づいて詳しく説明する。同図に示され
るように、アクチュエータ８７の内部は、ダイヤフラム
８８によって負圧室８７ａと大気室８７ｂとに区画され
ている。この負圧室８７ａには負圧通路８９が接続され
ている。また、大気室８７ｂの内部は、アクチュエータ
８７の外部と連通して大気圧となっている。一方、負圧
室８７ａ内には、ダイヤフラム８８と直交する方向に伸
縮するコイルスプリング８８ａが設けられている。ダイ
ヤフラム８８には、コイルスプリング８８ａの伸縮方向
へ延びてアクチュエータ８７の外部に突出するロッド８
８ｂが設けられている。このロッド８８ｂは、上記ノズ
ルベーン７４を開閉動作させるための駆動機構８２に設
けられた操作片８５（図２）に連結されている。

【００４９】また、アクチュエータ８７の負圧室８７ａ
に接続された負圧通路８９は、エンジン１１のクランク
シャフト１４に駆動連結されたバキュームポンプ９１に
接続されている。また、負圧通路８９の途中にはノズル
用エレクトリック・バキューム・レギュレーティング・
バルブ（ＥＶＲＶ）９０が設けられている。そして、ク
ランクシャフト１４の回転により駆動される上記バキュ
ームポンプ９１は、ノズル用ＥＶＲＶ９０との間に位置
する負圧通路８９内の負圧が一定値となるように同通路
８９内の空気を吸引する。

【００５０】一方、上記ノズル用ＥＶＲＶ９０は、電磁
ソレノイド（図示せず）を備えている。同電磁ソレノイ
ドの消磁状態においては、ノズル用ＥＶＲＶ９０は負圧
室８７ａとアクチュエータ８７の外部とが連通する状態
に保持される。この状態にあっては、アクチュエータ８
７のロッド８８ｂは、コイルスプリング８８ａの付勢力
により最も突出した状態に保持され、ターボチャージャ
３５のノズルベーン７４は例えば全閉とされるようにな
る。

【００５１】また、ノズル用ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノ
イドの励磁状態においては、ノズル用ＥＶＲＶ９０は負
圧室８７ａとバキュームポンプ９１とを連通する状態に
保持される。この状態にあっては、負圧室８７ａ内の空
気がバキュームポンプ９１へ向けて吸引されることで、
ダイヤフラム８８がコイルスプリング８８ａの付勢力に
抗して変位する。こうしたダイヤフラム８８の変位によ
り、ロッド８８ｂはアクチュエータ８７に対して最も没
入した状態に保持され、ターボチャージャ３５のノズル
ベーン７４は例えば全開とされるようになる。

【００５２】更に、電磁ソレノイドへの印加電圧をデュ
ーティ制御した場合には、負圧室８７ａからバキューム
ポンプ９１へ向けて吸引される空気の量を調節すべくノ
ズル用ＥＶＲＶ９０の開度が調節される。このノズル用
ＥＶＲＶ９０の開度調節により、アクチュエータ８７に
おけるロッド８８ｂの突出位置が適宜に変更され、ター
ボチャージャ３５におけるノズルベーン７４の開度が適
宜に調整される。また、このようにノズルベーン７４の
開度が調節されることで、ターボチャージャ３５により
燃焼室１８（図１）へ強制的に送り込まれる空気の量、
即ち燃焼室１８への空気の過給圧が調節されるようにな
る。

【００５３】次に、本実施形態におけるターボチャージ
ャ３５の制御装置の電気的構成を図６に基づいて説明す
る。この制御装置は、燃料噴射時期制御、燃料噴射量制
御、及び排気ガス再循環制御など、エンジン１１の運転
状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣ
Ｕ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、Ｒ
ＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲ
ＡＭ９６等を備える論理演算回路として構成されてい
る。

【００５４】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されるメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バ
ス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路９８及び外部出力回路９９と接続されている。

【００５５】外部入力回路９８には、水温センサ１１
ｂ、クランクポジションセンサ１６、カムポジションセ
ンサ２６、アクセル全閉スイッチ２７、スロットルポジ
ションセンサ２８及び圧力センサ３０ａ等が接続されて
いる。一方、外部出力回路９９には、ＥＧＲ用ＥＶＲＶ
４０ａ、電磁スピル弁４３、タイマ装置４４及びノズル
用ＥＶＲＶ９０等が接続されている。

【００５６】このように構成されたＥＣＵ９２は、クラ
ンクポジションセンサ１６及びカムポジションセンサ２
６からの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥやクラン
ク角度を求め、そのエンジン回転数ＮＥやクランク角度
から噴射時期目標値を算出する。また、ＥＣＵ９２は、
上記スロットルポジションセンサ２８からの検出信号に
基づきアクセルペダル３４ａの踏込量を求め、そのアク
セル踏込量及びエンジン回転数ＮＥに対応した噴射量指
令値を算出する。そして、ＥＣＵ９２は、上記求めた噴
射量指令値及び噴射時期目標値に基づき電磁スピル弁４
３及びタイマ装置４４を駆動制御し、上記噴射量指令値
に対応した燃料量を噴射させるとともに、燃料の噴射時
期を上記噴射時期目標値に近づける。このように燃料噴
射量及び燃料噴射時期を制御することで、ディーゼルエ
ンジン１１の運転状態を良好に保つことができるように
なる。

【００５７】また、ＥＣＵ９２は、冷却水温、エンジン
回転数ＮＥ及び吸入空気圧など、ディーゼルエンジン１
１の運転状態に基づき、ＥＧＲ用ＥＶＲ４０ａを駆動す
るためのデューティ比指令値を算出する。ＥＣＵ９２
は、算出されたデューテイ比指令値に基づき、ＥＧＲ用
ＥＶＲＶ４０ａの電磁ソレノイドに対する印加電圧をデ
ューティ制御することでＥＧＲバルブ４０の開度調節を
行う。即ち、ＥＧＲバルブ４０は、上記デューティ比指
令値の増加により開き側に制御され、上記デューティ比
指令値の減少により閉じ側に制御される。こうしたＥＧ
Ｒバルブ４０の開度調整によってＥＧＲ量が調整され、
ディーゼルエンジン１１から排出される排気ガスのエミ
ッション悪化が抑制される。

【００５８】更に、ＥＣＵ９２は、スロットルポジショ
ンセンサ２８からの検出信号に基づきディーゼルエンジ
ン１１の負荷を求め、その求められた負荷とエンジン回
転数ＮＥとに基づいて図５に示すマップを参照して過給
圧目標値ＰＩＭＴＲＧを算出する。このマップは、予め
実験によって求められてＲＯＭ９３に記憶されている。
ＥＣＵ９２は、圧力センサ３０ａからの検出信号に基づ
き求められる実際の過給圧ＰＩＭを上記過給圧目標値Ｐ
ＩＭＴＲＧに近づけるべく、ターボチャージャ３５にお
けるノズルべーン７４の開度を制御する。

【００５９】即ち、実際の過給圧が過給圧目標値ＰＩＭ
ＴＲＧよりも小さい場合、ＥＣＵ９２は、ノズル用ＥＶ
ＲＶ９０を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩ
Ｎを例えば小さくすることで、ノズルベーン７４の開度
を小さくして実際の過給圧を上昇させる。また、実際の
過給圧が過給圧目標値ＰＩＭＴＲＧよりも大きい場合、
ＥＣＵ９２は、ノズル用ＥＶＲＶ９０を駆動するための
デューティ比指令値ＤＮＦＩＮを例えば大きくすること
で、ノズルベーン７４の開度を大きくして実際の過給圧
を低下させる。

【００６０】こうして実際の過給圧を過給圧目標値ＰＩ
ＭＴＲＧに近づけることで、その実際の過給圧はディー
ゼルエンジン１１の低回転高負荷時に大きくなり、同エ
ンジン１１の高回転低負荷時には小さくなる。これは低
回転高負荷時には過給圧を高めて出力向上を図り、高回
転低負荷時には過給を低くすべくノズルベーン７４間の
隙間を大きくすることで排気ガスの排出抵抗を低減する
ためである。そして、このように過給圧制御することに
よって、ディーゼルエンジン１１の出力向上と燃焼室１
８及び排気通路３３内の過剰圧防止との両立が図られる
ようになる。

【００６１】次に、上記ＥＣＵ９２を通じて実行される
制御態様について図７〜図９を参照して説明する。図７
は、本実施形態におけるノズル開度制御のメインルーチ
ンを示すフローチャートである。同メインルーチンは、
ＥＣＵ９２を通じて例えば１００ｍｓ毎の時間割り込み
にて実行される。

【００６２】このメインルーチンにおいてＥＣＵ９２
は、ステップＳ１０１の処理として、各種センサからの
検出信号を読み込む。続いてステップＳ１０２に進み、
ＥＣＵ９２は、ノズルベーン７４に異常が発生している
か否かを判断する。即ち、ＥＣＵ９２は、例えば圧力セ
ンサ３０ａからの検出信号に基づき求められる実際の過
給圧と、エンジン１１の運転状態に基づき算出される目
標過給圧ＰＩＭＴＲＧとの差を計算する。そして、その
計算値が所定のしきい値よりも小さいときにはノズルベ
ーン７４に異常が無いと判断してステップＳ１０３に進
み、同計算値が所定のしきい値よりも大きいときにはノ
ズルベーン７４に異常が有ると判断してステップＳ１０
６に進む。

【００６３】例えばノズルベーン７４が熱変形などによ
り固着した場合には、実際の過給圧が変化しなくなるた
め、その実際の過給圧と目標過給圧ＰＩＭＴＲＧとが離
れた値になる。従って、上記ステップＳ１０２の処理を
実行することで、ノズルベーン７４の固着といった異常
を的確に判断することができるようになる。

【００６４】上記ステップＳ１０２でＹＥＳと判断され
てステップＳ１０６に進むと、ＥＣＵ９２は、ノズルベ
ーン７４に異常が発生したときのフェイルセーフ制御を
実行する。即ち、例えばノズルベーン７４が適正状態よ
りも閉じ側で固着した場合、ＥＣＵ９２は、ＥＧＲバル
ブ４０を閉じてＥＧＲ量を「０」にするとともに、電磁
スピル弁４３を駆動制御して燃料噴射量を減量補正す
る。このようにＥＧＲ量を「０」にすることで、ノズル
ベーン７４の閉じ過ぎに起因してエンジン１１の排気圧
が過剰に上昇し、ＥＧＲ量が過多になってエミッション
が悪化するのを防止することができるようになる。ま
た、燃料噴射量を減量補正することで、エンジン１１の
出力が低減され、排気通路３３内の過剰圧抑制が図られ
るようになる。こうしてノズルベーン７４異常時のフェ
イルセーフ制御が実行された後、ＥＣＵ９２は、この処
理ルーチンを一旦終了する。

【００６５】一方、上記ステップＳ１０２の処理でＮＯ
と判断された場合、即ちノズルベーン７４に異常の無い
状態である旨の判断がなされた場合にはステップＳ１０
３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理とし
て、ＥＧＲ制御が実行されて排気通路３３から吸気通路
３２へ排気ガスが再循環されているか否かを判断する。
そして、ＥＧＲ制御実行中である旨判断した場合にはス
テップＳ１０４に進み、ＥＣＵ９２は、ノズル用ＥＶＲ
Ｖ９０を駆動制御してノズルベーン７４の開度を固定す
る。このようにノズルベーン７４の開度を固定するの
は、ＥＧＲ制御中にノズルベーン７４の開度が変更され
てエンジン１１の排気圧が変動し、ＥＧＲ量が変動して
しまうのを防止するためである。このノズル開度固定制
御を実行した後、ＥＣＵ９２は、当該処理ルーチンを一
旦終了する。

【００６６】また、上記ステップＳ１０３の処理で、Ｅ
ＧＲ制御実行中でない旨判断した場合にはステップＳ１
０５に進み、ディーゼルエンジン１１の運転状態に基づ
くノズルベーン７４の開閉制御を実行する。その後、Ｅ
ＣＵ９２は、当該処理ルーチンを一旦終了する。

【００６７】次に、メインルーチンにおけるステップＳ
１０５で実行される処理について、図８及び図９を参照
して詳しく説明する。なお、図８は、変速機４６のシフ
トダウンが行われる際の時間経過に対するアクセル踏込
量、エンジン回転数ＮＥ、目標過給圧ＰＩＭＴＲＧ及び
ノズル用デューティ比指令値ＤＮＦＩＮの推移態様を示
すタイムチャートである。また、図９は、ノズルベーン
７４を開閉制御するためのノズル開閉制御ルーチンを示
すフローチャートである。このノズル開閉制御ルーチン
は、上記メインルーチンにおいてステップＳ１０５に進
んだとき、ＥＣＵ９２を通じて実行される。

【００６８】同ノズル開閉制御ルーチンにおいてステッ
プＳ２０１〜Ｓ２０３の処理は、ディーゼルエンジン１
１がレーシング状態であるか否かを判断するためのもの
である。なお、ディーゼルエンジン１１のレーシング状
態とは、前述したように、クラッチ４５が切られたり変
速機４６の変速位置がニュートラルであったりして、同
エンジン１１の駆動力が自動車の車輪に伝達されない状
態で、エンジン回転数ＮＥが急上昇する運転状態のこと
である。

【００６９】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理と
して、ディーゼルエンジン１１の駆動力が自動車の車輪
に伝達されない状態（以下、駆動力非伝達状態という）
であるか否かを判断する。即ち、ＥＣＵ９２は、アクセ
ル踏込量の変化に対するエンジン回転数ＮＥの変化量に
基づき駆動力非伝達状態か否かを判断する。こうした判
断処理を行うことができるのは、駆動力非伝達状態では
アクセル踏込量の変化に対するエンジン回転数ＮＥの変
化量が、エンジン１１の駆動力を自動車の車輪に伝達可
能な状態のときに比べて大きいためである。

【００７０】上記ステップＳ２０１の処理で駆動力非伝
達状態である旨判断されると、続くステップＳ２０２に
進むことになる。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処
理として、アクセル全閉スイッチ２７がＯＦＦであるか
否か、即ちアクセルペダル３４ａが踏み込まれているか
否かを判断する。そして、アクセル全閉スイッチ２７が
ＯＦＦである場合、即ちアクセルペダル３４ａが踏み込
まれている場合には、続くステップＳ２０３に進む。Ｅ
ＣＵ９２は、ステップＳ２０３の処理として、エンジン
回転数ＮＥが上昇したか否かを、今回のエンジン回転数
ＮＥi と前回のエンジン回転数ＮＥi-1 との差が「０」
よりも大きいか否かに基づき判断する。そして、エンジ
ン回転数ＮＥが上昇した旨判断されると、ステップＳ２
０４に進むことになる。

【００７１】このようにステップＳ２０４に進むという
ことは、ディーゼルエンジン１１がレーシング状態にな
っているということである。このステップＳ２０４の処
理は、ディーゼルエンジン１１がレーシング状態になっ
ていることを再確認するためのものである。即ち、ＥＣ
Ｕ９２は、ステップＳ２０４の処理として、アクセル踏
込量及びエンジン回転数ＮＥに基づき算出される噴射量
指令値ＱＦＩＮが判定値Ｂよりも小さいか否かを判断す
る。

【００７２】一般に、ディーゼルエンジンのレーシング
によってエンジン回転数ＮＥを所定の値まで上昇させた
場合の噴射指令値ＱＦＩＮは、自動車の通常走行時にエ
ンジン回転数ＮＥを上記と同じ値に上昇させた場合の噴
射量指令値ＱＦＩＮに比べて小さい値になる。これはレ
ーシング時のエンジン回転数ＮＥは、走行抵抗等が働か
ないことに起因して、アクセル踏込量（噴射指令値ＱＦ
ＩＮ）が小さくても速やかに上昇するためである。従っ
て、上記ステップＳ２０４の処理で、現在の噴射指令値
ＱＦＩＮが判定値Ｂより小さいか否かを判断することに
よって、ディーゼルエンジン１１がレーシング状態にな
っているか否かを再確認することができる。なお、本実
施形態の判定値Ｂは、上記レーシング状態の再確認を的
確に行うことのできる値に設定されている。

【００７３】上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の判断処
理で全てＹＥＳと判断された場合には、ディーゼルエン
ジン１１がレーシング状態である旨判断されてステップ
Ｓ２０５に進む。また、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の
内のいずれかでＮＯと判断された場合には、ディーゼル
エンジン１１がレーシング状態でない旨判断されてステ
ップＳ２０７に進む。

【００７４】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の処理と
して、ノズルベーン７４におけるノズル開度のフィード
バック制御を実行する。即ち、ディーゼルエンジン１１
における実際の過給圧を、同エンジン１１の負荷とエン
ジン回転数ＮＥとに基づき求められた過給圧目標値ＰＩ
ＭＴＲＧに近づけるべく、ターボチャージャ３５におけ
るノズルべーン７４の開度を制御する。こうしたノズル
開度のフィードバック制御により、実際の過給圧を過給
圧目標値ＰＩＭＴＲＧに近づけることで、ディーゼルエ
ンジン１１における低回転高負荷時の出力向上と、高回
転低負荷時の排出抵抗を低減とが図られる。以上のフィ
ードバック制御を実行した後、ＥＣＵ９２は、このノズ
ル開閉制御ルーチンを一旦終了する。

【００７５】一方、ディーゼルエンジン１１がレーシン
グ状態になって、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の判
断処理で全てＹＥＳと判断されると、ステップＳ２０５
に進むことになる。このようにディーゼルエンジン１１
がレーシング状態になる運転状態の一例として、変速機
４６のシフトダウン時にエンジン１１の回転数合わせを
行う場合や、エンジン１１の調子をみるための空ぶかし
等があげられる。ここで、変速機４６のシフトダウン時
にエンジン１１の回転数合わせが行われる際の時間経過
に対するアクセル踏込量、エンジン回転数ＮＥ、目標過
給圧ＰＩＭＴＲＧ及びノズル用デューティ比指令値ＤＮ
ＦＩＮの推移態様を示すタイムチャートをそれぞれ図８
(ａ）〜図８（ｄ）に示す。

【００７６】変速機４６のシフトダウンが行われる際、
自動車の運転者は、図８（ａ）に示すようにアクセル踏
込量を「０」にしてクラッチ４５を切り、シフトレバー
４６ａの位置を変更してシフトダウンを実行する。この
状態にあっては、クラッチ４５が切られているために図
８（ｂ）に示すようにエンジン回転数ＮＥが低下すると
ともに、アクセル踏込量が「０」であるために図８
（ｃ）に示すように目標過給圧ＰＩＭＴＲＧが低下す
る。そのため、実際の過給圧を同目標過給圧ＰＩＭＴＲ
Ｇまで低下させるべく、図８（ｄ）に実線で示すように
ノズル用ＥＶＲＶ９０を駆動するためのデューティ比指
令値ＤＮＦＩＮが大きくされ、ノズルベーン７４が開き
側に制御される。

【００７７】その後、運転者はクラッチ４５を切ったま
まで、アクセルペダル３４ａを踏み込んでディーゼルエ
ンジン１１をレーシングし、エンジン回転数ＮＥを上昇
させた後にクラッチ４５をつなぎ、変速機４６のシフト
ダウンを完了する。このようにエンジン１１をレーシン
グすることにより、シフトダウン完了前と完了後とのエ
ンジン回転数ＮＥの差がなくなるよう回転数合わせが実
行され、シフトダウン時の変速ショックが低減される。
このため、こうして変速機４６のシフトダウンを実行す
る際には、デイーゼルエンジン１１がレーシング状態に
されることが多い。

【００７８】上記ノズル開閉制御ルーチン（図９）で
は、こうしたレーシング状態の発生に基づき上記ステッ
プＳ２０５に進むと、ＥＣＵ９２は、同ステップＳ２０
５の処理として、ノズル用ＥＶＲＶ９０を駆動するため
のデューティ比指令値ＤＮＦＩＮが、第１のノズル開度
判定値ＤＮＲＥＭＮ以下であるか否かを判断する。この
ノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮは、レーシング時におけ
るディーゼルエンジン１１の排気圧増大を抑制しつつ必
要な過給圧が得られるノズル開度に対応したデューティ
比指令値ＤＮＦＩＮと同じ値になっている。

【００７９】なお、そのノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮ
は、機関制御量としてのエンジン回転数ＮＥ及び噴射量
指令値ＱＦＩＮ（アクセル踏込量、負荷）に基づき予め
実験によって求められたマップから算出される。即ち、
本実施形態において、このノズル開度判定値ＤＮＲＥＭ
Ｎは、ディーゼルエンジン１１の運転状態に応じて可変
設定され、例えば低負荷状態からのレーシング時では小
さくなり、高負荷状態からのレーシング時では大きく設
定される。このようにノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮを
可変設定するのは、・燃焼室１８内での燃焼温度が低い
低負荷状態からのレーシング時には、ノズル開度判定値
ＤＮＲＥＭＮを小さく設定することで、後述するステッ
プＳ２０６等の処理に基づきノズルベーン７４の開度を
小さ目に制御し、エンジン１１の運転状態を安定させる
べく過給圧を高めて燃焼温度を上昇させる。

【００８０】・燃焼室１８内での燃焼温度が高い高負荷
状態からのレーシング時には、ノズル開度判定値ＤＮＲ
ＥＭＮを大きく設定することで、後述するステップＳ２
０６等の処理に基づきノズルベーン７４の開度を大き目
に制御し、エンジン１１のレーシング時における回転数
上昇を速やかに行うべく排気圧を低減させる。等々の理
由があげられる。

【００８１】さて、上記ステップＳ２０５の処理で「Ｄ
ＮＦＩＮ≦ＤＮＲＥＭＮ」であると判断された場合、即
ちノズルベーン７４の開度が閉じ過ぎてエンジン１１の
排気圧が過剰に増大する旨の判定がなされてステップＳ
２０６に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０６の処理
として、レーシング用デューティ比指令値ＤＮＲＥＢＳ
を新たなデューティ比指令値ＤＮＦＩＮとして設定した
後、このノズル開閉制御ルーチンを一旦終了する。上記
レーシング用デューティ比指令値ＤＮＲＥＢＳも、エン
ジン回転数ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮ（アクセル踏込
量、負荷）とに基づき上記ノズル開度判定値ＤＮＲＥＭ
Ｎを算出する際のマップから算出される。即ち、ノズル
開度判定値ＤＮＲＥＭＮとレーシングデューティ比指令
値ＤＮＲＥＢＳとは、同じマップによって算出されて共
に同じ値に設定されるようになる。

【００８２】言い換えれば、ディーゼルエンジン１１の
レーシング時には、デューティ比指令値ＤＮＦＩＮが図
８（ｄ）に示すように、レーシング用デューティ比指令
値ＤＮＲＥＢＳ（ノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮ）によ
って下限ガードされるようになる。この下限ガードによ
って、ノズルベーン７４の閉じ側への制御が禁止、若し
くはノズルベーン７４が開き側へ制御されるため、ノズ
ルベーン７４の閉じ過ぎによる同エンジン１１の排気抵
抗増大が防止される。そして、同排気抵抗増大に基づく
排気圧増大に起因して、エンジン回転数ＮＥの上昇が妨
げられることが防止される。そしてその結果、レーシン
グ時にエンジン回転数ＮＥがアクセル踏込量に対して相
応の速さで上昇し、シフトダウン実行時のエンジン回転
数ＮＥの回転数合わせ等を速やかに行うことができるよ
うになる。

【００８３】また、上記シフトダウンのためのレーシン
グ開始直前には、例えばデューティ比指令値ＤＮＦＩＮ
が最大値に到達してノズルベーン７４が全開になること
がある。この場合、レーシング開始直後の初期状態で
は、アクセル踏込量増加に基づきデューティ比指令値Ｄ
ＮＦＩＮが小さくなっても、同デューティ比指令値ＤＮ
ＦＩＮがノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮ以下にならな
い。そして、「ＤＮＦＩＮ≦ＤＮＲＥＭＮ」でない間
は、ステップＳ２０５でＮＯと判断されてステップＳ２
０７に進んでノズル開度のフィードバック制御が実行さ
れる。

【００８４】即ち、この場合には、デューティ比指令値
ＤＮＦＩＮがレーシング用デューティ比指令値ＤＮＲＥ
ＢＳに近づくよう速やか小さくされることで、ノズルベ
ーン７４が閉じられて実際の過給圧が目標過給圧ＰＩＭ
ＴＲＧへと高められる。そして、「ＤＮＦＩＮ≦ＤＮＲ
ＥＭＮ」になると、ステップＳ２０５でＹＥＳと判断さ
れてステップＳ２０６に進み、レーシング時におけるデ
ィーゼルエンジン１１の排気圧増大を抑制しつつ必要な
過給圧を得られる開度にノズルベーン７４が開度制御さ
れる。

【００８５】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。・変速
機４６のシフトダウン時におけるエンジン回転数ＮＥの
回転数合わせなどのためにディーゼルエンジン１１がレ
ーシング状態にされるとき、同エンジン１１の排気圧増
大を抑制しつつ必要な過給圧が得られる開度へとノズル
ベーン７４が開度制御される。こうしたノズルベーン７
４の開度制御を行うことによって、ディーゼルエンジン
１１のレーシング時において同エンジン１１の排気抵抗
の増大が抑制されるとともに、排気圧増大が抑制されて
エンジン回転数ＮＥがアクセル踏込に対して相応の速さ
で上昇するようになる。従って、上記シフトダウン時に
おけるエンジン回転数ＮＥの回転数合わせなどを、速や
かに行うことができるようになる。こうしてエンジン回
転数ＮＥの素早い上昇が得られることにより、上記回転
数合わせの際にはアクセルペダル３４ａの踏込時間が短
くなり、ひいては燃料噴射時間が短くなって燃費を向上
させることができるようになる。

【００８６】・上記シフトダウンのためのレーシング開
始直前に例えばノズルベーン７４が全開になっている場
合、レーシング開始直後の初期状態では「ＤＮＦＩＮ≦
ＤＮＲＥＭＮ」になっていないため、実際の過給圧を目
標過給圧ＰＩＭＴＲＧに高めるべくノズルベーン７４が
閉じ側に制御される。従って、上記のようなノズルベー
ン７４全開時でのレーシング状態であったとしても、実
際の過給圧が目標過給圧ＰＩＭＴＲＧへ向けてフィード
バック制御される。そして、上記フィードバック制御に
よって「ＤＮＦＩＮ≦ＤＮＲＥＭＮ」となると、ステッ
プＳ２０６（図９）の処理で「ＤＮＦＩＮ＝ＤＮＲＥＢ
Ｓ」とされるため、ノズルベーン７４全開時でのレーシ
ング状態であったとしても必要な過給圧が得られるよう
になる。

【００８７】・本実施形態では、レーシング時の排気圧
増大を抑制するために、ノズルベーン７４が閉じ側に制
御されるのを禁止したり、ノズルベーン７４を開き側に
制御したりした。従って、ノズルベーン７４が閉じ側へ
制御されてエンジン１１の排気圧が増大することがなく
なり、レーシング時における排気圧の増大を一層好適に
抑制することができる。

【００８８】・本実施形態では、低負荷状態からのレー
シング状態か高負荷状態からのレーシング状態かに応じ
て、ステップＳ２０５，Ｓ２０６（図９）でのノズル開
度判定値ＤＮＲＥＭＮ及びレーシング用デューティ比指
令値ＤＮＲＥＢＳを可変設定した。そのため、レーシン
グ時において、燃焼室１８内での燃焼温度やエンジン１
１の排気圧などをエンジン１１の運転状態に応じた適切
な値とし、同エンジン１１の運転を良好な状態に維持す
ることができる。

【００８９】・本実施形態では、ステップＳ２０１（図
９）の処理で同エンジン１１と自動車の車輪との間が駆
動力非伝達状態であるか判断し、ステップＳ２０３（図
９）の処理でエンジン回転数ＮＥが上昇したか否かを判
断した。そして、それらステップＳ２０１，２０３の処
理でＹＥＳと判断されることに基づき、ディーゼルエン
ジン１１がレーシング状態である旨判断されるため、そ
のレーシング状態である旨の判断を的確に行うことがで
きる。

【００９０】・また、上記レーシング状態である旨の判
断の際には、ステップＳ２０２（図９）の処理における
アクセルペダル３４ａが踏み込まれているか否かの判断
でＹＥＳとされることが条件に加わるため、その判断は
一層確実なもものとなる。

【００９１】・更に、ステップＳ２０４（図９）におけ
る「ＱＦＩＮ＜Ｂ」か否かの判断処理を実行すること
で、レーシング状態であるか否かの再確認を行うように
したため、ディーゼルエンジン１１のレーシング状態を
誤判断することがなくなる。

【００９２】・本実施形態のようにノズルベーン７４の
開度によって自身の回転速度が変化するターボチャージ
ャ３５では、そのノズルベーン７４の開閉によりエンジ
ン１１の排気圧が大きく変動する。従って、レーシング
時におけるエンジン１１の排気圧増大を抑制すべくノズ
ルベーン７４の開度制御を行うことで、当該レーシング
時においてエンジン回転数ＮＥを的確にアクセル踏込量
に対して相応の速さで上昇させ、一層速やかエンジン回
転数上昇を図ることができる。

【００９３】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・ステップＳ２０２〜Ｓ２０４（図９）の処理の内、い
ずれか一つ又は二つの処理のみを実行するようにしても
よい。この場合でも、それらの処理とステップＳ２０１
の処理とにより、ディーゼルエンジン１１のレーシング
状態を判断することができる。

【００９４】・本実施形態では、ステップＳ２０５（図
９）の処理で用いられるノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮ
と、ステップＳ２０６（図９）の処理で用いられるレー
シング用デューティ比指令値ＤＮＲＥＢＳとを同じ値に
したが、それらの値を互いに異なるものとしてもよい。
例えば、ノズル開度判定値ＤＮＲＥＭＮよりもレーシン
グ用デューティ比指令値ＤＮＲＥＢＳを大きい値とすれ
ば、ステップＳ２０５でＹＥＳと判断されたときにはノ
ズルベーン７４が開き側に制御され、一層好適にエンジ
ン１１における排気圧増大の抑制が図られる。この場
合、ノズル開度判定値ＤＮＥＭＮを算出するためのマッ
プと、レーシング用デューティ比指令値ＤＮＲＥＢＳを
算出するためのマップとは、互いに異なるものとなる。

【００９５】・本実施形態では、ノズル開度判定値ＤＮ
ＲＥＭＮ及びレーシング用デューティ比指令値ＤＮＲＥ
ＢＳを可変設定したが、それらの値を経験に基づく固定
値としてもよい。

【００９６】・本実施形態では、レーシング状態になっ
たときに「ＤＮＦＩＮ≦ＤＮＲＥＭＮ」であることを条
件に（図９のステップＳ２０５）、エンジン１１の排気
圧が増大しないようノズルベーン７４を開度制御してい
るが、本発明はこれに限定されない。即ち、レーシング
状態になったときには、上記の条件に関係なくエンジン
１１の排気圧が増大しないようノズルベーン７４の開度
制御を行ってもよい。この場合でも、レーシング状態に
おける排気圧の増大を抑制したり、燃費の悪化を抑制し
たりすることはできる。なお、上記エンジン１１の排気
圧が増大しない方向へのノズルベーン７４の開度制御は
任意であって、ノズルベーン７４の閉じ動作の禁止、制
限、若しくはノズルベーン７４を開き側に制御する等々
のかたちで実施することができる。

【００９７】・本実施形態では、ステップＳ２０５，Ｓ
２０６の処理によってデューティ比指令値ＤＮＦＩＮを
下限ガードし、レーシング状態のときのエンジン１１の
ノズルベーン７４の開度が閉じ過ぎないようにしたが、
本発明はこれに限定されない。即ち、ディーゼルエンジ
ン１１がレーシング状態のとき、デューティ比指令値の
上記下限ガード処理に代えて、レーシング時用の別マッ
プによるデューティ比指令値ＤＮＦＩＮの算出を行う。
そして、そのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮに基づくノ
ズルベーン７４の開度制御によって、同ノズルベーン７
４の閉じ過ぎを防止してもよい。この場合においても、
上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００９８】・本実施形態では、手動式の変速機４６を
自動車に搭載する場合について例示したが、自動変速機
が搭載された自動車に本発明を適用してもよい。この場
合、自動車変速機がニュートラルになったときのみ、デ
ィーゼルエンジン１１と自動車の車輪との間は駆動力非
伝達状態になる。

【００９９】・本実施形態では、ディーゼルエンジン１
１における実際の過給圧を求め、その過給圧が同エンジ
ン１１の運転状態に基づき求められる目標過給圧ＰＩＭ
ＴＲＧに近づくようノズルベーン７４の開度制御を行っ
たが、本発明はこれに限定されない。即ち、上記実際の
過給圧の代わりに圧力センサ３０ａからの検出信号に基
づき空気の過給量を求め、その過給量をエンジン１１の
運転状態に基づいて求めた空気の目標過給量に近づける
ようノズルベーン７４の開度制御を行ってもよい。この
場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ること
ができる。

【０１００】・本実施形態では、ＥＧＲ通路３９及びＥ
ＧＲバルブ４０等のＥＧＲ機構が設けられたエンジン１
１に本発明を適用したが、ＥＧＲ機構が設けられていな
いエンジンに本発明を適用してもよい。

【０１０１】・ディーゼルエンジン１１に本発明を適用
する代わりに、ガソリンエンジンに本発明を適用しても
よい。次に、以上の実施形態から把握することができる
請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以下に記
載する。

【０１０２】（イ）請求項３記載の可変容量型ターボチ
ャージャの制御装置において、前記第２の制御手段は、
前記レーシング状態検出手段によってレーシング状態が
検出されるとき、前記可変容量機構の作動を禁止、制
限、若しくは前記排気ガス流の抵抗を低下させる側に制
御するものである可変容量型ターボチャージャの制御装
置。同構成によれば、内燃機関がレーシング状態のと
き、可変容量機構が排気ガス流の抵抗を増加させる側に
制御されることがないため、同機関の排気圧増大を一層
好適に抑制することができる。

【０１０３】（ロ）請求項３記載の可変容量型ターボチ
ャージャの制御装置において、前記第２の制御手段は、
前記レーシング状態検出手段によってレーシング状態が
検出されるとき、当該状態における機関制御量に応じて
前記可変容量機構の作動を制限、若しくは前記排気ガス
流の抵抗を低下させる側に制御するものである可変容量
型ターボチャージャの制御装置。 請求項３記載の発明
によれば、可変容量機構の作動を制限、若しくは排気ガ
ス流の抵抗を低下させる側に制御することは、レーシン
グ時における内燃機関の機関制御量に応じて行われる。
そのため、レーシング時における上記可変容量制御機構
の制御を実行した際でも、内燃機関の運転を好適な状態
に維持することができる。

【０１０４】（ハ）請求項１〜４、上記（イ）及び
（ロ）のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャ
の制御装置において、前記可変容量機構は前記排気ガス
流の抵抗を増減させるべく開閉動作するノズルベーン備
え、そのノズルベーンの開度調節により前記排気ガス流
の流速が変化して可変容量型ターボチャージャの回転数
が調整される可変容量型ターボチャージャの制御装置。
同構成によれば、ノズルベーンの開閉により内燃機関の
排気圧が大きく変動するため、内燃機関のレーシング時
に内燃機関の排気圧が増大しないようにノズルベーンの
開度制御を行うことで、レーシング時の速やかな機関回
転数上昇を図ることができる。

【０１０５】（ニ）請求項１〜４及び上記（イ）〜
（ハ）のいずれかに記載の可変容量型ターボチャージャ
の制御装置において、内燃機関から同機関が搭載される
車両に対して駆動力が伝達されない駆動力非伝達状態を
検出する非伝達状態検出手段と、同機関の機関回転数を
検出する回転数検出手段とを更に備え、前記レーシング
状態検出手段は、前記非伝達状態検出手段によって駆動
力非伝達状態が検出され、且つ回転数検出手段によって
機関回転数の上昇が検出されたこと基づき内燃機関のレ
ーシング状態を検出する可変容量型ターボチャージャの
制御装置。同構成によれば、非伝達状態検出手段による
内燃機関から車両側への駆動力非伝達状態の検出と、回
転数検出手段による機関回転数の上昇とに基づき、内燃
機関のレーシング状態を的確に検出することができる。

【０１０６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、アクセル
ペダルの踏み込み等によって内燃機関がレーシング状態
になると、制御手段によって当該機関の排気圧が増大し
ない方向に可変容量機構が制御される。そのため、レー
シング時における内燃機関の排気圧増大に基づき、その
レーシング時の機関回転数上昇が妨げられることはなく
なり、同機関の回転数がアクセルペダルの踏み込みに対
して相応の速さで上昇するようになる。

【０１０７】請求項２記載の発明によれば、内燃機関が
レーシング状態のとき、可変容量機構が排気ガス流の抵
抗を増加させる側に制御されることがないため、同機関
の排気圧増大を一層好適に抑制することができる。

【０１０８】請求項３記載の発明によれば、可変容量機
構の作動を制限、若しくは排気ガス流の抵抗を低下させ
る側に制御することは、レーシング時における内燃機関
の機関制御量に応じて行われる。そのため、レーシング
時における上記可変容量制御機構の制御を実行した際で
も、内燃機関の運転を好適な状態に維持することができ
る。

【０１０９】請求項４記載の発明によれば、例えば可変
容量機構が排気ガス流の抵抗をもっとも小さくした制御
状態で、内燃機関がレーシング状態になったときには、
操作量検出手段によって可変容量機構の操作量が所定の
過給値を得ることのできない操作量である旨が検出され
る。この場合、レーシング時に第２の制御手段によって
可変容量制御手段が内燃機関の排気圧を増大させない方
向に強制制御されるのを、強制制御禁止手段が禁止す
る。その結果、第１の制御手段によって燃料室に吸入さ
れる空気の過給値が内燃機関の運転状態に基づき求めら
れる目標過給値に近づくよう可変容量制御手段が排気ガ
ス流の抵抗を増大させる方向に制御され、その制御によ
って内燃機関に必要な所定の空気の過給値を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の制御装置が適用されたディーゼル
エンジン全体を示す概略一部断面図。

【図２】同エンジンに設けられたターボチャージャを示
す断面図。

【図３】同ターボチャージャにおけるノズルベーンを開
閉動作させるための可変ノズル機構を示す断面図及び正
面図。

【図４】上記可変ノズル機構を駆動する装置を示す概略
図。

【図５】過給圧目標値を算出する際に参照されるマッ
プ。

【図６】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。

【図７】本実施形態の制御手順全体を示すフローチャー
ト。

【図８】変速機のシフトダウン実行時におけるノズルベ
ーン制御態様を示すタイムチャート。

【図９】本実施形態のノズル開閉制御手順を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１１…ディーゼルエンジン、１６…クランクポジション
センサ、１８…燃焼室、２６…カムポジションセンサ、
２７…アクセル全閉スイッチ、２８…スロットルポジシ
ョンセンサ、３５…ターボチャージャ、３６…コンプレ
ッサホイール、３７…タービンホイール、７１…可変ノ
ズル機構（可変容量機構）７４…ノズルベーン、８７…
アクチュエータ、９０…ノズル用エレクトリック・バキ
ューム・レギュレーティング・バルブ（ＥＶＲＶ）、９
１…バキュームポンプ、９２…電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関からの排気ガス流に基づき作動す
   ることにより同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を
   行うとともに、可変容量機構の操作を通じてその作動量
   が制御される可変容量型ターボチャージャの制御装置で
   あって、 内燃機関のレーシング状態を検出するレーシング状態検
   出手段と、 前記レーシング状態検出手段によってレーシング状態が
   検出されるとき、当該機関の排気圧が増大しない方向に
   前記可変容量機構を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする可変容量型ターボチャージャ
   の制御装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記レーシング状態検出
   手段によってレーシング状態が検出されるとき、前記可
   変容量機構の作動を禁止、制限、若しくは前記排気ガス
   流の抵抗を低下させる側に制御するものである請求項１
   記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記レーシング状態検出
   手段によってレーシング状態が検出されるとき、当該状
   態における機関制御量に応じて前記可変容量機構の作動
   を制限、若しくは前記排気ガス流の抵抗を低下させる側
   に制御するものである請求項１記載の可変容量型ターボ
   チャージャの制御装置。
4. 【請求項４】内燃機関からの排気ガス流に基づき作動す
   ることにより同機関の燃焼室に吸入される空気の過給を
   行うとともに、可変容量機構の操作を通じてその作動量
   が制御される可変容量型ターボチャージャの制御装置で
   あって、 前記燃焼室に吸入される空気の過給値が同機関の運転状
   態に基づき求められる目標過給値に近づくよう前記可変
   容量機構を制御する第１の制御手段と、 内燃機関のレーシング状態を検出するレーシング状態検
   出手段と、 前記レーシング状態検出手段によってレーシング状態が
   検出されるとき、当該機関の排気圧が増大しない方向に
   前記可変容量機構を強制制御する第２の制御手段と、 前記可変容量機構の操作量が所定の過給値を得ることの
   できない操作量である旨を検出する操作量検出手段と、 前記操作量検出手段によって前記可変容量機構の操作量
   が所定の過給値を得ることのできない操作量である旨検
   出されるとき、前記第２の制御手段による前記可変容量
   機構の強制制御を禁止する強制制御禁止手段と、 を備えることを特徴とする可変容量型ターボチャージャ
   の制御装置。