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JP3776707B2 - Control device for variable capacity turbocharger - Google Patents

Control device for variable capacity turbocharger Download PDF

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JP3776707B2
JP3776707B2 JP2000308309A JP2000308309A JP3776707B2 JP 3776707 B2 JP3776707 B2 JP 3776707B2 JP 2000308309 A JP2000308309 A JP 2000308309A JP 2000308309 A JP2000308309 A JP 2000308309A JP 3776707 B2 JP3776707 B2 JP 3776707B2
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量型ターボチャージャの制御装置に関し、特に機関運転状態に応じて可変ノズルの開度を目標スモーク濃度以下になるように制御するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、吸入空気を圧縮するターボチャージャを設け、燃焼室の充填効率を向上させて機関出力を向上させる技術が知られている。このようなターボチャージャとしては、内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して駆動される遠心ターボチャージャが知られている。
【０００３】
遠心ターボチャージャは、排気通路の途中に設けられたタービンハウジングと吸気通路の途中に設けられたコンプレッサハウジングとをセンタハウジングを介して連結するとともに、タービンハウジング内に回転自在に支持されたタービンホイールとコンプレッサハウジング内に回転自在に支持されたコンプレッサホイールとをセンタハウジング内に回転自在に支持されたロータシャフトを介して同軸上に連結して構成されている。
【０００４】
上記した遠心ターボチャージャでは、内燃機関から排出された排気が排気取入口からタービンハウジング内に流れ込む。タービンハウジング内に流れ込んだ排気は、スクロール通路に沿って渦巻き状に流れ、次いでスクロール通路からノズル通路を経てタービンホイールに吹き付けられ、タービンホイールを回転させる。タービンホイールに吹き付けられた排気は、タービンホイールの表面に形成されたタービンインペラに沿って流れ、排気排出口へ導かれる。
【０００５】
このようにタービンホイールが排気エネルギによって回転されると、タービンホイールの回転力が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、コンプレッサホイールがタービンホイールと同期して回転する。すると吸気取入口近傍の吸気は、コンプレッサホイールの回転によって発生する吸引力によってコンプレッサハウジング内に吸い込まれ、送出通路及びスクロール通路を経て吸気排出口へ圧送される。
【０００６】
このような遠心ターボチャージャによれば、コンプレッサハウジング内で圧縮された吸気が強制的に燃焼室に供給されるため、吸入空気の充填効率が向上する。その際、吸入空気量の増加に応じて燃料噴射量を増加させることにより、より大きな燃焼力及び爆発力を得ることができ、機関出力を高めることが可能となる。内燃機関がディーゼルエンジンである場合は、ターボチャージャの作用によって混合気中の吸入空気濃度が高められるので、混合気の空燃比が過剰なリッチ状態になることが防止され、スモーク等の発生を抑制することもできる。
【０００７】
ところで、遠心ターボチャージャは、排気エネルギを利用して吸気を圧縮するため、内燃機関が高回転運転状態にあるときのように排気量が多く且つ排気圧力が高いときは、タービンホイールの回転速度及び回転力を増加させることができ、十分な過給効果を得ることができるが、内燃機関が低回転運転状態にあるときのように排気量が少なく且つ排気圧力が低いときは、タービンホイールの回転速度及び回転力を増加させることができず、所望の過給効果を得ることができないという欠点がある。
【０００８】
このような問題に対し、可変ジオメトリターボチャージャ、あるいは可変ノズル型ターボチャージャと呼ばれる遠心ターボチャージャの開発が進められている。可変ノズル型ターボチャージャは、タービンハウジング内のノズル通路に、タービンホイールの軸線を中心として等角度毎に設けられた複数のノズルベーンを備えている。これらのノズルベーンは、タービンハウジングに回動自在に支持されたリング状のリングプレートとリンク機構等を介して接続され、リングプレートの回動によって全てのノズルベーンが同期して回動するようになっている。
【０００９】
可変ノズル型ターボチャージャは、例えば、内燃機関の低回転運転領域のように排気量が少ないときに、ノズルベーンにおいてリングプレートの円心側に位置する端部をその円心から離脱する方向に回動させるべくリングプレートを回転させる。このとき、隣接するノズルベーン間の隙間が狭められ、ノズルベーン間を通過する排気の流速が高まるとともに、ノズルベーン間を経てタービンホイールのインペラに衝突する排気の衝突角度が垂直に近づくため、少ない排気量でタービンホイールの回転速度及び回転力を増加させることが可能となる。これにより、コンプレッサホイールの回転速度及び回転力が増加し、コンプレッサハウジングにおける吸気の圧縮率が向上する。
【００１０】
リングプレートの回転駆動は、可変ノズル型ターボチャージャに併設されるＶＮＴアクチュエータによって行われ、ＶＮＴアクチュエータの制御は、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって行われる。
【００１１】
具体的には、ＥＣＵは、内燃機関の運転状態（機関回転数と機関負荷等）を判別し、判別された運転状態に応じた目標過給圧を算出する。次いで、ＥＣＵは、インテーク・マニホールド等に取り付けられた圧力センサの出力信号値（実際の過給圧）を参照しつつ、実際の過給圧が目標過給圧となるようにＶＮＴアクチュエータをフィードバック制御する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、過渡運転時（加速時等）には、前記可変ノズル型ターボチャージャのノズルベーンの開度を閉じすぎる傾向になる。これはノズルベーンの開度と過給圧との関係が、内燃機関が高回転及び高負荷になることで変化するためである。すなわち高回転及び高負荷時には排ガス量が増加するので、ノズルベーンの開度を小さくしてもそれが排気抵抗の増大となり、タービンホイールを回転させる排ガスの流速を高めることにならない。したがって回転数や負荷が高いときにはノズルベーンの開度を開き側に移行させて排ガスの抵抗を低減させ、回転数や負荷が低くなったときにはノズルベーンの開度を閉じ側に移行させてタービンホイールを回転させる排ガスの流速を高める必要がある。
【００１３】
ところがノズルベーンの開度が全閉から半開の間の位置にあるとき、急激に内燃機関の回転数が上昇すると、実際の過給圧が目標過給圧よりも小さくなるので過給圧を上昇させるようにノズルベーンは閉じ側に制御され、ノズルベーンが閉じすぎになる。
【００１４】
このような場合は、排圧が上昇し内燃機関の気筒内からの排ガスが排出されにくくなり、吸入空気量が減少するので、スモークの発生及び燃費が悪化する虞がある。
【００１５】
また排気再循環装置（ＥＧＲ装置）を稼働させている場合に前記ノズルベーンの開度が小さすぎると、 排圧が上昇して内燃機関の吸入側に送られて再循環する排ガス量が増大し、結果として吸入空気量が減りスモークが発生し易くなる。
【００１６】
したがって機関過渡状態においても適切なノズルベーンの開度が得られるように制御することが望まれる。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、可変容量型ターボチャージャを備えた内燃機関において、特に機関過渡状態でも適切にノズルベーンの開度を制御して、スモーク発生等の排気エミッションの悪化を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明における第１の発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。
【００１８】
すなわち、吸気の過給圧を所望の圧力とすべく、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変容量型ターボチャージャを制御する装置において、内燃機関の運転状態における推定スモーク濃度を検出する推定スモーク濃度検出手段と、内燃機関の運転状態に応じた目標スモーク濃度の記憶手段と、前記可変容量型ターボチャージャのノズルベーン開度を制御するノズルベーン開度制御手段と、を備え、前記ノズルベーン開度制御手段は、前記推定スモーク濃度検出手段によって検出された推定スモーク濃度が目標スモーク濃度より大きい場合、ノズルベーン開度を大きくすることを特徴とする。
【００１９】
このように構成された可変容量型ターボチャージャの制御装置では、内燃機関の現在の運転状態における空燃比を求め、この空燃比に基づいて推定スモーク濃度を検出し、この推定スモーク濃度が目標スモーク濃度以下になるように実際のノズルベーンの開度を制御する。よってノズルベーンを、機関回転数と機関負荷のみをパラメータとして予め求めた開度に制御する場合に比べ、実際のスモーク濃度が目標スモーク濃度以下になるように制御されるので、過渡運転時等のスモークの発生が抑制できる。
【００２０】
前記推定スモーク濃度検出手段は、指令燃料噴射量及び測定空気量を検出し、前記指令燃料噴射量及び測定空気量から空燃比を求め、この空燃比に基づいて推定スモーク濃度を検出するように制御することができる。このとき測定空気量の変化に基づいてノズルベーンの開度のフィードバック制御を実施して、推定スモーク濃度が目標スモーク濃度以下になるようにノズルベーンの開度を調整することができる。
【００２１】
また、この場合はノズルベーンの開度が、機関回転数と機関負荷に基づいて決定される基本開度よりも小さい場合にのみ、開度を大きくする制御が実施される。
このような制御によればスモークの発生を抑制しつつ、過給圧の上昇度を最大にすることができる。
【００２２】
本発明における第２の発明は、吸気の過給圧を所望の圧力とすべく、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変容量型ターボチャージャを制御する装置において、空燃比を算出する空燃比算出手段と、限界スモーク濃度に対応する限界空燃比の記憶手段と、前記可変容量型ターボチャージャのノズルベーン開度を制御するノズルベーン開度制御手段と、を備え、前記空燃比算出手段によって算出された空燃比が限界空燃比よりも小さい場合、ノズルベーン開度を大きくすることを特徴とする。
【００２３】
内燃機関の現在の運転状態における空燃比は、指令燃料噴射量及び測定空気量を検出し、前記指令燃料噴射量及び測定空気量から求めることができる。この空燃比に基づいてノズルベーンの開度を調整することで所定の範囲に保持し、目標スモーク濃度を超えるような空燃比の領域に達しないように、実際のノズルベーンの開度を制御する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる可変容量型ターボチャージャの制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、可変ノズル型ターボチャージャが併設された直噴式ディーゼルエンジンである。
【００２６】
内燃機関１は、１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）までの４つの気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備えている。内燃機関１は、その噴孔が各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に臨むように取り付けられた燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを備えている。
【００２７】
各燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、蓄圧室（コモンレール）１４と連通し、コモンレール１４は、燃料通路１５を介して燃料ポンプ１６と連通している。そして、コモンレール１４は、燃料ポンプ１６から圧送されてくる燃料を一旦貯留して所定の圧力まで蓄圧し、蓄圧された所定圧の燃料を各燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに分配する。コモンレール１４には、コモンレール１４内の燃料圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ１７が取り付けられている。
【００２８】
また、内燃機関１には、吸気枝管２が接続され、吸気枝管２の各枝管がそれぞれ各気筒１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの燃焼室に連通している。吸気枝管２は、吸気管３を介してエアクリーナボックス４に接続されている。エアクリーナボックス４には、新気をエアクリーナボックス４内に取り込むための吸気ダクト５が接続されている。
【００２９】
エアクリーナボックス４より下流の吸気管３には、吸気管３内を流れる新気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ６が設けられている。エアフローメータ６より下流の吸気管３には、可変ノズル型ターボチャージャ７のコンプレッサハウジング７ａが設けられている。さらに、コンプレッサハウジング７ａより下流の吸気管３にはインタークーラ８が配置され、インタークーラ８下流の吸気管３には吸気絞り弁（スロットル弁）９が設けられている。
【００３０】
一方、内燃機関１には、排気枝管１０が接続され、排気枝管１０の各枝管がそれぞれ各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に連通している。排気枝管１０は、可変ノズル型ターボチャージャ７のタービンハウジング７ｂを介して排気管１１と連通し、排気管１１は、図示しないマフラーへ接続されている。排気管１１の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化するための排気浄化触媒１２が設けられている。
【００３１】
このように構成された内燃機関１では、吸気ダクト５から吸入された新気がエアクリーナボックス４で埃や塵等を取り除かれてコンプレッサハウジング７ａに導入され、コンプレッサハウジング７ａで圧縮された後にインタークーラ８で冷却され、次いで吸気枝管２を介して各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に供給される。
【００３２】
各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に供給された新気は、圧縮行程において圧縮され、圧縮行程後半に燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから噴射された燃料を着火源として燃焼及び爆発し、その燃焼力及び爆発力によって図示しないピストンを下降させ、機関出力軸（クランクシャフト）を回転させる。
【００３３】
各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室で燃焼及び爆発した既燃ガスは、排気行程において燃焼室から排気枝管１０へ排出される。排気枝管１０に排出された既燃ガス（排気）は、排気枝管１０からタービンハウジング７ｂに流れ込み、タービンハウジング７ｂ内のタービンホイールを回転させた後に排気管１１へ排出され、次いで排気浄化触媒１２にて排気中の有害ガス成分を浄化された後に大気中に放出される。
【００３４】
続いて、内燃機関１には、排気再循環（ＥＧＲ）機構が併設されている。このＥＧＲ機構は、４番気筒（＃４）１ｄの図示しない排気ポートと吸気枝管２とを連通させる排気再循環通路１８、及び排気再循環通路１８内の排気流量を調節する流量制御弁（ＥＧＲ弁）１９から構成されている。ＥＧＲ弁１９は、ステップモータ等の電気式アクチュエータ、あるいは負圧の度合いによって可動するダイヤフラムを備えた負圧式のアクチュエータ等によって駆動される。
【００３５】
このように構成されたＥＧＲ機構では、ＥＧＲ弁１９が開弁されると、４番気筒（＃４）１ｄから排出された排気の一部が排気再循環通路１８を経て吸気枝管２へ流れ、吸気系の上流から流れてきた新気とともに各気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの燃焼室に供給される。このとき、燃焼室内の新気の量は、吸気系に再循環された排気（ＥＧＲガス）の分だけ減少する。そして、ＥＧＲ弁１９の開度量を制御してＥＧＲガス量を調節することにより、燃焼室内に供給される新気の量を調節することができる。また、上記した排気の再循環を実行することにより、燃焼室内に排気中の不活性ガス成分が供給されることになるため、混合気の燃焼温度を低下させ、ＮＯX等の排出量を低減させることも可能となる。
【００３６】
次に、可変ノズル型ターボチャージャ７の具体的な構成について図２及び図３に基づいて説明する。
可変ノズル型ターボチャージャ７は、図２に示すように、コンプレッサハウジング７ａとタービンハウジング７ｂとをセンタハウジング７ｃを介して連結して構成されている。
【００３７】
センタハウジング７ｃには、ロータシャフト３８がその軸線Ｌを中心に回転自在に支持されている。ロータシャフト３８の一端は、コンプレッサハウジング７ａ内に突出し、その突出部分には、複数のコンプレッサインペラ３６ａを備えたコンプレッサホイール３６が取り付けられている。
【００３８】
ロータシャフト３８の他端は、タービンハウジング７ｂ内に突出し、その突出部分には、複数のタービンインペラ３７ａを備えたタービンホイール３７が取り付けられている。
【００３９】
コンプレッサハウジング７ａにおいてセンタハウジング７ｃと反対側に位置する部分には、コンプレッサハウジング７ａ内に吸気を取り入れるための吸気取入口６２ａが形成されている。コンプレッサハウジング７ａ内には、コンプレッサホイール３６の外周を包囲する渦巻き状のコンプレッサ通路６４が形成されるとともに、コンプレッサホイール３６の内装部分とコンプレッサ通路６４とを連通する環状の送出通路６５が形成されている。コンプレッサ通路６４の終端部には、コンプレッサハウジング７ａ内で圧縮された吸気を排出するための吸気排出口（図示せず）が形成されている。
【００４０】
一方、タービンハウジング７ｂ内には、タービンホイール３７の外周を包囲する渦巻き状のスクロール通路６６が形成されるとともに、タービンホイール３７の内装部分とスクロール通路６６とを連通する環状のノズル通路６７が形成されている。スクロール通路６６の基端部には、タービンハウジング７ｂ内に排気を取り入れるための排気取入口（図示せず）が形成されている。タービンハウジング７ｂにおいてセンタハウジング７ｃと反対側に位置する部分には、タービンハウジング７ｂ内の排気を排出するための排気排出口６３ａが設けられている。
【００４１】
さらに、タービンハウジング７ｂのセンタハウジング７ｃ側には、可変ノズル機構７１が内装されている。この可変ノズル機構７１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、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。このノズルバックプレート７２は、図示しないボルトによってタービンハウジング７ｂに固定されている。続いて、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。
【００４２】
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。各軸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。一方、軸７３の他端部（図３（ａ）中の右端部）には、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、軸７３と開閉レバー７５とが一体で回動可能になっている。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。
【００４３】
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と重なり合う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７５ａ間に回動可能な状態で挟持されている。
【００４４】
このように構成された可変ノズル機構７１では、上記したリングプレート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の回動方向と同方向に押すことになる。その結果、開閉レバー７５が軸７３を回動させ、軸７３の回動に同期してノズルベーン７４が軸７３を中心に回動することになる。
【００４５】
例えば、ノズルベーン７４においてリングプレート７６の円心側に位置する端部をその円心から離脱させる方向に回動させるべくリングプレート７６が回動すると、隣接するノズルベーン７４間の隙間が狭くなり、ノズルベーン７４間の流路が閉じられることになる。
【００４６】
一方、ノズルベーン７４においてリングプレート７６の円心側に位置する端部をその円心に接近させる方向に回動させるべくリングプレート７６が回動すると、隣接するノズルベーン７４間の隙間が広くなり、ノズルベーン７４間の流路が開かれることになる。
【００４７】
続いて、可変ノズル機構７１の駆動、即ちリングプレート７６の回動駆動を行う機構について述べる。図２及び図３に示すように、リングプレート７６の外縁の一部には、軸線Ｌと同方向に延びるピン８６が取り付けられ、そのピン８６に駆動機構８２が連結されている。
【００４８】
駆動機構８２は、センタハウジング７ｃにピン８６と平行にコンプレッサハウジング７ａ側に延びた状態で回動自在に支持された支軸８３を備えている。この支軸８３のタービンハウジング７ｂ側の端部（図２中の左側端部）には、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。支軸８３のコンプレッサハウジング７ａ側の端部（図２中の右側端部）には、支軸８３を中心にして回動可能な操作片８５が取り付けられている。操作片８５は、負圧式のＶＮＴアクチュエータ８７に連結されている。
【００４９】
ＶＮＴアクチュエータ８７は、図４に示すように、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。負圧室８７ａには、ダイヤフラム８８と直交する方向に伸縮動作するコイルスプリング８８ａが内装されている。さらに、負圧室８７ａには、負圧通路８９が接続されており、負圧通路８９は、内燃機関１のクランクシャフト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。負圧通路８９の途中には、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
ＥＶＲＶ９０は、大気中に開口された大気導入口（図示せず）を備えており、ＥＶＲＶ９０よりＶＮＴアクチュエータ８７側に位置する負圧通路８９ａと大気導入口の導通と、ＥＶＲＶ９０よりバキュームポンプ９１側に位置する負圧通路８９ｂとＶＮＴアクチュエータ８７側の負圧通路８９ａの導通と、を切り換える。
【００５０】
尚、ＥＶＲＶ９０は、電磁ソレノイドを備えており、電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは負圧通路８９ａと大気導入口を導通状態に保持し、電磁ソレノイドが励磁状態にあるときは負圧通路８７ａと負圧通路８９ｂを導通状態に保持する。一方、ＶＮＴアクチュエータ８７の大気室８７ｂは、ＶＮＴアクチュエータ８７の外部（大気中）と連通し、大気室８７ａ内の圧力が常に大気圧となるようになっている。
【００５１】
ダイヤフラム８８の大気室８７ｂ側には、コイルスプリング８８ａの伸長方向に延出したロッド８８ｂが突設されている。このロッド８８ｂは、大気室８７ｂを貫通してＶＮＴアクチュエータ８７の外部まで突出しており、その先端部が前記操作片８５に連結されている。
【００５２】
このように構成されたＶＮＴアクチュエータ８７では、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと大気導入口とが導通状態となり、負圧室８７ａ内が大気圧となる。この場合、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂは、コイルスプリング８８ａの付勢力によって最も進出した状態に保持される。
【００５３】
また、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが励磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと負圧通路８９ｂとが導通状態になり、ＶＮＴアクチュエータ８７の負圧室８７ａ内が負圧となる。この場合、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し、それに伴ってロッド８８ｂが最も退行した状態に保持される。
【００５４】
さらに、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドの励磁と非励磁とをデューティ制御することにより、ロッド８８ｂの進退量を調節することが可能となる。
上記したようなＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂの進退動作により、前記操作片８５が回動される。操作片８５が回動されると、それに同期して支軸８３が回転し、支軸８３の回転に伴って駆動レバー８４が支軸８３を中心に回動する。その結果、駆動レバー８４がピン８６を介してリングプレート７６を周方向に押し、軸線Ｌを中心にリングプレート７６を回動させることになる。
【００５５】
以上述べた可変ノズル型ターボチャージャ７では、駆動機構８２によってノズルベーン７４の回動方向と回動量とを調節することにより、ノズルベーン７４間の流路の向き、及びノズルベーン７４間の隙間を変更することが可能となる。すなわち、ノズルベーン７４の回動方向と回動量とを制御することにより、スクロール通路６６からタービンホイール３７に吹き付けられる排気の方向と流速が調節されることになる。
【００５６】
例えば、内燃機関１からの排気の量が少ない場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を閉じるべく駆動機構８２を動作させることにより、タービンホイール３７に吹き付けられる排気の流速が高まるとともに、排気とタービンインペラ３７ａとの衝突角度がより垂直に近づくため、少ない排気量でもタービンホイール３７の回転速度及び回転力を高めることが可能となる。
【００５７】
逆に、内燃機関１からの排気の量が十分に多い場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を開くべく駆動機構８２を動作させることにより、タービンホイール３７に吹き付けられる排気の流速の過剰な上昇が抑制され、タービンホイール３７の回転速度及び回転力の過剰な上昇を抑えることが可能となる。
【００５８】
尚、本実施の形態では、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが非励磁状態にあって、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂが最も進出した状態のときに、ノズルベーン７４が最も開いた状態に保持され、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが励磁状態にあって、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂが最も退行した状態のときに、ノズルベーン７４が最も閉じた状態に保持されるものとする。
【００５９】
ここで図１に戻り、内燃機関１には、クランクシャフトの回転位置に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ２２と、機関冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ２１とが取り付けられている。また、吸気枝管２には、吸気枝管２内の圧力（過給圧）に対応した電気信号を出力する吸気圧力センサ２０が取り付けられている。さらに、内燃機関１を搭載する車両には、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ２３が取り付けられている。これらクランクポジションセンサ２２、水温センサ２１、吸気圧力センサ２０、アクセル開度センサ２３、及び、前述したエアフローメータ６やコモンレール圧センサ１７等の各種センサ類は、それぞれ電気配線を介して機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control
Unit）１００に接続されている。
【００６０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を双方向性バスで相互に接続して構成され、前記各種センサの出力信号をパラメータとして内燃機関１の運転状態等を判定し、判定された機関運転状態に応じて燃料噴射弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、燃料ポンプ１６、ＥＧＲ弁１９、ＶＮＴアクチュエータ８７等を制御する。すなわちＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２２からの検出信号に基づいて機関回転数Ｎｅを演算する。またアクセル開度センサ２３からの検出信号と機関回転数Ｎｅに対応する噴射量指令値を算出し、所定の時期に噴射量指令値に対応した燃料量を噴射する。
【００６１】
次いで、ＥＣＵ１００は前記機関回転数Ｎｅと、アクセル開度ｅａｃｃｐとをパラメータとして目標吸気管圧力、すなわち目標過給圧を算出する。
またＥＣＵ１００は、吸気圧力センサ２０の出力信号（実際の過給圧）を入力する。そして、ＥＣＵ１００は、実際の過給圧と目標過給圧とを比較して、目標過給圧よりも実際の過給圧が大きければ、実際の過給圧が目標過給圧となるように、すなわちノズルベーンの開度を大きくするように可変ノズル型ターボチャージャ７のＶＮＴアクチュエータ８７をフィードバック制御する。ここで、ノズルベーン７４の開度と過給圧ＰＩＭとの関係を図６に示す。図６（ａ）は、定常走行時におけるノズルベーン７４の開度変化に対する過給圧ＰＩＭの変化を示している。過給圧ＰＩＭは、ノズルベーン７４の全閉付近で最大になり、ノズルベーン７４の開度が大きくなる程、低下することがわかる。
【００６２】
したがって実際の過給圧を目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づけるためには次のような制御が実行される。すなわち、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも小さい場合には、ノズルベーン７４の開度を小さくすることで実際の過給圧ＰＩＭを上昇させ、反対に、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも大きい場合は、ノズルベーン７４の開度を大きくすることで実際の過給圧ＰＩＭを低下させる。このようなノズルベーン７４の開度制御に基づく過給圧調整を行うことができるのは、ノズルベーン７４の開度範囲のほぼ全域でこの開度の増大に伴い過給圧ＰＩＭが低下するためである。
【００６３】
上記目標過給圧は、例えば内燃機関の負荷及び回転数に基づいて、内燃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。これは低回転時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内燃機関の過給圧を低くすべくノズルベーン７４の開度を大きくするこで排ガスの排出抵抗を低減するためである。
【００６４】
以上のように、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも大きい場合は、ＥＣＵ１００ は、ノズル用のＶＮＴアクチュエータ８７を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮを例えば大きくして、実際の過給圧ＰＩＭを低下させる。
【００６５】
一方、実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも小さい場合は、ＥＣＵ１００は、ノズル用のＶＮＴアクチュエータ８７を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮを例えば小さくする。しかし、ここでは直ちに実際の過給圧ＰＩＭを上昇させ、これを目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに一致させるような制御を実行するのではなく、限界スモーク濃度を超えない範囲において、実際の過給圧ＰＩＭを上昇させる。ここで限界スモーク濃度とは、機関運転時において許容され得る最大のスモーク濃度である。
【００６６】
このような実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも小さい場合には機関過渡状態が含まれるが、このような場合は、後述するようにノズルベーンが閉じ過ぎになる傾向があり、スモークの発生が特に問題となるため、以下のような制御を実行する。
【００６７】
ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信号とをパラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を算出する。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入空気量から空燃比を演算する。
【００６８】
この空燃比と排ガス中のスモーク濃度（黒煙濃度）の関係は、図５に示すようになり、これをマップとして予め実験により求めて、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶しておく。ＥＣＵ１００は、このマップに基づいて空燃比から推定スモーク濃度ＳＣを求める。
【００６９】
または空燃比とスモーク濃度の関係は次式によって求めることができる。
空気過剰率(1ストロークあたりの噴射量／1回転あたりの吸入空気量)-エンジン係数×1回転あたりの吸入空気量=スモーク濃度
ここで「エンジン係数」とは、エンジンの排気量、緒元、仕向地等によって決まる係数である。
【００７０】
一方、ＥＣＵ１００は、所定の空燃比における限界スモーク濃度である目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを予め実験により求め、これをＲＯＭに記憶しておく。
ＥＣＵ１００は、前記推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較し、推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小さければノズルベーン７４の開度を小さくして、過給圧を上昇させて実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づくようにする。
【００７１】
一方、前記推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較し、推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも大きければ、現状のノズルベーン７４の開度とノズルベーンの基本開度を比較する。基本開度とは、目標過給圧におけるノズルベーンの開度である。そして現状のノズルベーン７４の開度が基本開度よりも小さいか、もしくはこれらが等しい場合はノズルの開度を大きくする。ここではＥＶＲＶ９０を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮｉ−１を、今回のＥＶＲＶ９０を駆動するためのデューティ比指令値ＤＮＦＩＮとして設定し直す。
【００７２】
このようにデューティ比指令値ＤＮＦＩＮが設定されると、ＥＣＵ１００はノズルベーン７４の開度調節を実施すべく、前記デューティ比指令値ＤＮＦＩＮに対応した駆動信号に基づいてＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドへの印加電圧をデューティ制御する。今回のデューティ制御指令値ＤＮＦＩＮは、前回のデューティ比指令値ＤＮＦＩＮｉ−１よりも大きいために、ノズルベーン７４は開き側に制御される。これにより排ガスの排出抵抗が低減され吸入空気量が増えるので、スモーク量が減少する。
【００７３】
またＥＣＵ１００は、冷却水温、機関回転数Ｎｅ、及び吸入空気圧等の機関運転状態に応じてＥＧＲを実行する。ＥＧＲは内燃機関１の運転状態によってこれを行うか否かが決定され、内燃機関１の運転が不安定になる虞があるときはＥＧＲは実行されない。
【００７４】
ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態に基づきＥＧＲ用ＥＶＲＶ（図示せず）を駆動するためのデューティー比指令値を算出し、同指令値に基づきＥＧＲ用ＥＶＲＶの電磁ソレノイドに対する印加電圧のデューティー制御を行う。この
制御によってＥＧＲバブルの開閉度が調整されて、ＥＧＲ量が非アイドル状態である内燃機関１の運転状態に応じた値となり、内燃機関１から排出される排ガスのエミッション悪化が抑制される。
【００７５】
前記のＥＧＲ制御が実行されているときは、ＥＣＵ１００はターボチャージャ７のノズルベーン７４の開度を固定すべく、ノズル用のＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドに対する印加電圧をデューティー制御する。これによりノズルベーン７４の開度が固定され、排気管１１内の圧力変動によってＥＧＲ量が頻繁に変化することが防止される。
【００７６】
ところで、通常はノズルベーン７４の開度変化と過給圧ＰＩＭとの関係は、図６（ａ）に示されるようにノズルベーン７４が全閉の付近の過給圧ＰＩＭが最も高くなり、ノズルベーン７４の開度が大きくなるにしたがって徐々に過給圧ＰＩＭは低くなり、またノズルベーン７４の開度が小さくなるにしたがって徐々に過給圧ＰＩＭは高くなる。しかし、内燃機関１の回転数が高くなると、ノズルベーン７４の開度変化と過給圧ＰＩＭとの関係が図６（ｂ）に示すようなものに変化する。ここではノズルベーン７４の半開付近で過給圧が最大になり、またノズルベーン７４が全閉から半開に至る領域Ａでは、ノズルベーン７４の開度の増大に伴って過給圧ＰＩＭが徐々に高くなり、またノズルベーン７４が半開から全開に至る領域Ｂではその開度増大に伴って過給圧ＰＩＭが徐々に低下する。
【００７７】
したがってノズルベーン７４の開度が図６（ａ）において全閉から半開の間に位置するとき、過渡時（加速時）等で機関回転Ｎｅが急上昇した場合は、ノズルベーン７４の開度が図６（ａ）の領域内に位置する。この状態では実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧよりも小さくなるが、ノズルベーン７４の開度を閉じ側に制御すると、ノズルベーン７４の閉じすぎとなって排ガスの排出抵抗が増大し、スモークの発生や燃費の低下が起こり得る。
【００７８】
本実施の形態ではこのようなノズルベーン７４の閉じ過ぎに対応するために、スモーク濃度ＳＣを目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧ以下とするようなノズルベーン７４の開度を設定するようにした。ここでは前述したように推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較し、推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも大きければ、現状のノズルベーンの開度とノズルベーンの基本開度を比較する。ノズルベーンの開度が基本開度以下のときはノズルベーン７４の開度を大きくする制御が実行される。
【００７９】
次に、前記ＥＣＵ１００によって実行される制御の流れを、図７を参照して説明する。
ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態に応じて、図７に示すようなスモーク濃度に応じたノズル開度制御ルーチンを実行する。このノズル開度制御ルーチンは、所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ２２がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【００８０】
（ステップ１０１）
クランクポジションセンサ２２の出力信号に基づいて機関回転数Ｎｅを算出するとともに、アクセル開度センサ２３の出力信号（アクセル開度ｅａｃｃｐ）を入力する。次いで、ＥＣＵ１００は、機関回転数Ｎｅとアクセル開度ｅａｃｃｐとをパラメータとして目標吸気管圧力、すなわち目標過給圧を算出する。
【００８１】
続いてＥＣＵ１００は、吸気圧力センサ２０の出力信号（実際の過給圧）を入力する。そして、ＥＣＵ１００は、実際の過給圧と目標過給圧とを比較し、目標過給圧よりも実際の過給圧（実過給圧）が大きければ、ステップ１０６に進む。
【００８２】
一方、実際の過給圧（実過給圧）が目標過給圧よりも小さければ、ステップ１０２に進む。
（ステップ１０２）
ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信号とをパラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を算出する。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入空気量から空燃比を演算する。
（ステップ１０３）
ＥＣＵ１００は、ステップ１０２で求めた空燃比と、所定空燃比における排ガス中のスモーク濃度（黒煙濃度）の関係から推定スモーク濃度ＳＣを求める。
（ステップ１０４）
ＥＣＵ１００は、ステップ１０３で求めた推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較する。これらの推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧの値が互いに等しければ、ノズルベーン７４の開度を変化させることなく、このルーチンを一旦終了する。これらが等しくなければ、ステップ１０５に進む。
（ステップ１０５）
ＥＣＵ１００は、前記推定スモーク濃度ＳＣと目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧを比較する。推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも大きければ、ステップ１０６に進み、反対に、推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小さければ、ステップ１０８に進み、ノズルベーン７４を閉じる方向にこれを制御する。
（ステップ１０６）
ＥＣＵ１００は、現状のノズルベーン７４の開度とノズルベーンの基本開度を比較する。現状のノズルベーン７４の開度が基本開度よりも小さいか、もしくはこれらが等しい場合は、ステップ１０７に進む。
【００８３】
一方、現状のノズルベーン７４の開度がノズルベーンの基本開度よりも大きいと判定した場合は、ＥＣＵ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノズルベーン７４の開度を補正することは不可能であるとみなし、ノズルベーンに異常があると判断して警告灯を点灯させ、運転者に注意を促す。
（ステップ１０７）
前記ステップ１０６において現状のノズルベーンの開度がノズルベーンの基本開度よりも小さいか、これらが互いに等しいと判定した場合は、ＥＣＵ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノズルベーン７４を開方向に制御する。
【００８４】
ステップ１０７の処理を実行し終えたＥＣＵ１００は、ステップ１０７においてノズルベーンの開度を大きくするように補正した後、本ルーチンの実行を一旦終了する。
（ステップ１０８）
ステップ１０５で、推定スモーク濃度ＳＣが目標スモーク濃度ＳＣＴＲＧよりも小さいときは、ＥＣＵ１００は、ノズルベーン７４の開度を閉じる方向に制御する。
【００８５】
ステップ１０８の処理を実行し終えたＥＣＵ１００は、ステップ１０８においてノズルベーン７４の開度を変化させる処理を実行した後に、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８６】
以上述べたように本実施の形態によれば、可変ノズル型ターボチャージャとを備える内燃機関において、特に機関が加速等の過渡状態にあるときの空燃比を指令噴射量及び測定空気量により求め、その値によりスモーク濃度を推定し、排気エミッション悪化防止と過給圧上昇の双方に対して最も有利なノズル開度に制御してスモーク濃度の上昇を抑制することができる。したがってＮＯｘ、スモークの排出量を低レベルに抑えつつ、過給圧の上昇度を最大に設定することが可能となり、機関性能の向上を図ることができる。
【００８７】
また、この制御は実空気質量に基づくものであるので、気圧、気温等の気象条件の影響を受けにくい利点がある。さらにこの制御は、基本的に指令噴射量と測定空気量の二つを基礎として実行するので、ばらつきが少なく正確なものとなる。
（第２の実施の形態）
この実施の形態では、第１の実施の形態のように推定スモーク濃度と目標スモーク濃度を比較するのではなく、これらのスモーク濃度を決定する空燃比自体に着目して、空燃比の変化によりノズルベーンの開度を制御するものである。その他、第１の実施の形態と同様の部分は説明を省略する。
【００８８】
ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信号とをパラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を算出する。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入空気量から空燃比を演算する。
【００８９】
この空燃比とノズルベーンの開度との関係は、図８に示すようになる。図中、ａはノズルベーン７４の最適な開度を示し、空燃比が高ければノズルベーン７４の開度は閉じ側に制御でき、空燃比が低ければこれを開き側に制御可能となる。これをマップとして予め実験により求めて、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶しておく。ＥＣＵ１００は、このマップに基づいて空燃比から最適なノズル開度を求める。
【００９０】
一方、ＥＣＵ１００は、限界スモーク濃度に対応する所定の空燃比を予め実験により求め、これをＲＯＭに記憶しておく。すなわち、限界スモーク濃度に達するこれに対応する空燃比（以下、限界空燃比ＡＦＬ）を求めておき、他方、実空燃比ＡＦと限界空燃比ＡＦＬとを比較し、この実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬよりも大きければ、ノズルベーン７４の開度を小さくして（閉じ側に制御して）、過給圧を上昇させて実際の過給圧ＰＩＭが目標過給圧ＰＩＭＴＲＧに近づくようにする。
【００９１】
また前記実空燃比ＡＦと限界空燃比ＡＦＬとを比較したとき、実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬよりも小さければ、現状のノズルベーンの開度とノズルベーンの基本開度を比較する。そして現状のノズルベーンの開度が基本開度よりも小さいか、もしくはこれらが等しい場合はノズルの開度を大きくする。
これにより排ガスの排出抵抗が低減され吸入空気量が増えるので、空燃比が高くなりスモーク量が減少する。
【００９２】
次に、前記ＥＣＵ１００によって実行されるこの実施の形態における制御の流れを、図９を参照して説明する。
ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態に応じて、図９に示すようなスモーク濃度に応じたノズル開度制御ルーチンを実行する。このノズル開度制御ルーチンは、所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ２２がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
（ステップ２０１）
クランクポジションセンサ２２の出力信号に基づいて機関回転数Ｎｅを算出するとともに、アクセル開度センサ２３の出力信号（アクセル開度ｅａｃｃｐ）を入力する。次いで、ＥＣＵ１００は、機関回転数Ｎｅとアクセル開度ｅａｃｃｐとをパラメータとして目標吸気管圧力、すなわち目標過給圧を算出する。
【００９３】
続いてＥＣＵ１００は、吸気圧力センサ２０の出力信号（実際の過給圧）を入力する。そして、ＥＣＵ１００は、実際の過給圧と目標過給圧とを比較し、目標過給圧よりも実際の過給圧（実過給圧）が大きければ、ステップ２０６に進む。
【００９４】
一方、実際の過給圧（実過給圧）が目標過給圧よりも小さければ、ステップ２０２に進む。
（ステップ２０２）ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２２の出力信号とエアフローメータ６の出力信号とをパラメータとして、１回転当たりの吸入空気量を算出する。そして燃料の前記指令噴射量及び実際の吸入空気量から実空燃比を演算する。
（ステップ２０３）ＥＣＵ１００は、排ガス中のスモーク濃度（黒煙濃度）が限界に達するときの限界空燃比ＡＦＬを求める。
（ステップ２０４）ＥＣＵ１００は、ステップ２０２で求めた実空燃比ＡＦと、ステップ２０３で求めた限界空燃比ＡＦＬとを比較する。これらの実空燃比ＡＦと限界空燃比ＡＦＬの値が互いに等しければ、ノズルベーン７４の現在の開度を保持して、このルーチンを一旦終了する。これらが等しくなければ、ステップ２０５に進む。
（ステップ２０５）ＥＣＵ１００は、実空燃比ＡＦと限界空燃比ＡＦＬとを比較する。実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬよりも小さければ、ステップ２０６に進み、反対に、実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬよりも大きければ、ステップ２０８に進み、ノズルベーンを閉じる方向にこれを制御する。
（ステップ２０６）ＥＣＵ１００は、現状のノズルベーンの開度とノズルベーンの基本開度（目標過給圧におけるノズルベーンの開度）を比較する。現状のノズルベーンの開度が基本開度よりも小さいか、もしくはこれらが等しい場合は、ステップ２０７に進む。
【００９５】
一方、現状のノズルベーンの開度がノズルベーンの基本開度よりも大きいと判定した場合は、ＥＣＵ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノズルベーン７４の開度を補正することは不可能であるとみなし、ノズルベーンに異常があると判断して警告灯を点灯させ、運転者に注意を促す。
（ステップ２０７）
前記ステップ２０６において現状のノズルベーンの開度がノズルベーンの基本開度よりも小さいか、これらが互いに等しいと判定した場合は、ＥＣＵ１００は、可変ノズル型ターボチャージャ７のノズルベーン７４を開方向に制御する。
【００９６】
ステップ２０７の処理を実行し終えたＥＣＵ１００は、ステップ２０７においてノズルベーンの開度を大きくするように補正した後、本ルーチンの実行を一旦終了する。
（ステップ２０８）ステップ２０５で、実空燃比ＡＦが限界空燃比ＡＦＬよりも大きいときは、ＥＣＵ１００は、ノズルベーン７４の開度を閉じる方向に制御する。
【００９７】
ステップ２０８の処理を実行し終えたＥＣＵ１００は、ステップ２０８においてノズルベーン７４の開度を変化させる処理を実行した後に、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９８】
以上述べたように本実施の形態によれば、可変ノズル型ターボチャージャとを備える内燃機関において、特に機関が加速等の過渡状態にあるときの空燃比を指令噴射量及び測定空気量に基づいて求め、その空燃比が限界空燃比以下になるようにノズルベーンの開度を調整してスモーク濃度が所定値以上にならないようにこれを抑制する。よって排気エミッション悪化防止と過給圧上昇の双方に対して最も有利なノズル開度に制御されるので、ＮＯｘ、スモークの排出量を低レベルに抑えつつ、過給圧の上昇度を最大に設定することが可能となり、機関性能の向上を図ることができる。
（他の実施の形態）
前記の実施の形態では、可変容量機構として多数のノズルベーン７４を設けた可変容量型ターボチャージャ７の制御について述べたが、これをタービンホイールにより上流にて排ガスの通路を複数に分割し、これらの通路に開閉弁を設けて排ガスの流通面積を可変とするもの、または排ガスの入口にフラップを設けて排ガスの流通面積を可変とするものであってもよい。
【００９９】
また前記の実施の形態では、ＥＧＲ装置を設けた内燃機関について述べたが、これを設けていない内燃機関に対しても本発明を適用することができる。
さらに内燃機関はディーゼルエンジンの他、ガソリンエンジンであってもよい。
【０１００】
【発明の効果】
本発明にかかる可変容量型ターボチャージャの制御装置では、特に機関過渡状態においてもノズルベーンの開度を適切に制御することで、スモークの発生の抑制と燃費悪化を低減させつつ、過給圧を上昇させることができるので、機関の性能向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】 可変ノズル型ターボチャージャの構成を示す断面図
【図３】 可変ノズル型ターボチャージャの可変ノズル機構の構成を示す図
【図４】 可変ノズル型ターボチャージャのＶＮＴアクチュエータの構成を示す図
【図５】 スモーク濃度と空燃比との関係を示すマップの一例を示す図
【図６】 ノズルベーンの開度と過給圧との関係を示す図
【図７】 本発明のノズルベーン制御ルーチンを示すフローチャート図
【図８】 ノズルベーンの開度と空燃比との関係を示す図
【図９】 本発明の他のノズルベーン制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２・・・・吸気枝管
６・・・・エアフローメータ
７・・・・可変ノズル型ターボチャージャ
１０・・・排気枝管
１８・・・排気再循環通路
１９・・・ＥＧＲ弁
２０・・・吸気圧力センサ
２２・・・クランクポジションセンサ
２３・・・アクセル開度センサ
１００・・ＥＣＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a variable displacement turbocharger, and more particularly to an apparatus for controlling the opening of a variable nozzle to be equal to or less than a target smoke concentration in accordance with an engine operating state.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine, a technique is known in which a turbocharger that compresses intake air is provided to improve the charging efficiency of the combustion chamber and improve the engine output. As such a turbocharger, a centrifugal turbocharger that is driven using the energy of exhaust gas discharged from an internal combustion engine is known.
[0003]
A centrifugal turbocharger connects a turbine housing provided in the middle of an exhaust passage and a compressor housing provided in the middle of an intake passage via a center housing, and a turbine wheel rotatably supported in the turbine housing; A compressor wheel rotatably supported in the compressor housing is coaxially connected via a rotor shaft rotatably supported in the center housing.
[0004]
In the centrifugal turbocharger described above, the exhaust discharged from the internal combustion engine flows into the turbine housing from the exhaust intake. The exhaust gas flowing into the turbine housing flows spirally along the scroll passage, and is then blown from the scroll passage through the nozzle passage to the turbine wheel to rotate the turbine wheel. Exhaust gas blown to the turbine wheel flows along a turbine impeller formed on the surface of the turbine wheel, and is guided to an exhaust outlet.
[0005]
When the turbine wheel is thus rotated by the exhaust energy, the rotational force of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel via the rotor shaft, and the compressor wheel rotates in synchronization with the turbine wheel. Then, the intake air in the vicinity of the intake air intake is sucked into the compressor housing by the suction force generated by the rotation of the compressor wheel, and is pumped to the intake discharge port through the delivery passage and the scroll passage.
[0006]
According to such a centrifugal turbocharger, the intake air compressed in the compressor housing is forcibly supplied to the combustion chamber, so that the charging efficiency of the intake air is improved. At that time, by increasing the fuel injection amount in accordance with the increase in the intake air amount, it is possible to obtain a larger combustion force and explosive force and to increase the engine output. When the internal combustion engine is a diesel engine, the intake air concentration in the air-fuel mixture is increased by the action of the turbocharger, preventing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture from becoming an excessively rich state and suppressing the occurrence of smoke and the like. You can also
[0007]
By the way, since the centrifugal turbocharger compresses the intake air by using the exhaust energy, when the exhaust amount is large and the exhaust pressure is high, such as when the internal combustion engine is in a high rotation operation state, the rotational speed of the turbine wheel and The rotational force can be increased, and a sufficient supercharging effect can be obtained. However, when the displacement is low and the exhaust pressure is low, such as when the internal combustion engine is in a low rotation operation state, the rotation of the turbine wheel There is a drawback that the speed and rotational force cannot be increased, and a desired supercharging effect cannot be obtained.
[0008]
In response to such problems, development of a centrifugal turbocharger called a variable geometry turbocharger or a variable nozzle type turbocharger is underway. The variable nozzle turbocharger includes a plurality of nozzle vanes provided at equal angles around the axis of the turbine wheel in the nozzle passage in the turbine housing. These nozzle vanes are connected to a ring-shaped ring plate rotatably supported by the turbine housing via a link mechanism or the like, and all the nozzle vanes are rotated synchronously by the rotation of the ring plate. Yes.
[0009]
The variable nozzle type turbocharger rotates, for example, an end portion of the nozzle vane that is located on the center side of the ring plate in a direction away from the center of the ring when the exhaust amount is small, such as in a low rotation operation region of an internal combustion engine. Rotate the ring plate as much as possible. At this time, the gap between the adjacent nozzle vanes is narrowed, the flow velocity of the exhaust gas passing between the nozzle vanes is increased, and the collision angle of the exhaust gas that collides with the impeller of the turbine wheel through the nozzle vanes approaches perpendicularly. It becomes possible to increase the rotational speed and rotational force of the turbine wheel. Thereby, the rotational speed and rotational force of the compressor wheel are increased, and the compression rate of the intake air in the compressor housing is improved.
[0010]
The rotation drive of the ring plate is performed by a VNT actuator provided in the variable nozzle type turbocharger, and the control of the VNT actuator is performed by an electronic control unit (ECU) for engine control.
[0011]
Specifically, the ECU determines the operating state (engine speed, engine load, etc.) of the internal combustion engine, and calculates a target boost pressure corresponding to the determined operating state. Next, the ECU feedback-controls the VNT actuator so that the actual boost pressure becomes the target boost pressure while referring to the output signal value (actual boost pressure) of the pressure sensor attached to the intake manifold, etc. To do.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, during transient operation (acceleration, etc.), the nozzle vane opening of the variable nozzle turbocharger tends to be closed too much. This is because the relationship between the opening degree of the nozzle vane and the supercharging pressure changes when the internal combustion engine becomes a high speed and a high load. That is, since the amount of exhaust gas increases at high rotation and high load, even if the opening of the nozzle vane is reduced, this increases exhaust resistance, and does not increase the flow rate of exhaust gas that rotates the turbine wheel. Therefore, when the rotational speed and load are high, the nozzle vane opening is shifted to the open side to reduce exhaust gas resistance, and when the rotational speed and load are low, the nozzle vane opening is shifted to the closed side and the turbine wheel is rotated. It is necessary to increase the flow rate of the exhaust gas.
[0013]
However, when the opening degree of the nozzle vane is in a position between fully closed and half open, if the rotational speed of the internal combustion engine suddenly increases, the actual boost pressure becomes smaller than the target boost pressure, so the boost pressure is increased. Thus, the nozzle vane is controlled to the closed side, and the nozzle vane becomes too closed.
[0014]
In such a case, the exhaust pressure rises and exhaust gas from the cylinders of the internal combustion engine becomes difficult to be discharged, and the amount of intake air is reduced.
[0015]
Also, when the exhaust gas recirculation device (EGR device) is operating and the nozzle vane opening is too small, the exhaust pressure rises and the amount of exhaust gas that is sent to the intake side of the internal combustion engine and recirculated increases. As a result, the amount of intake air is reduced and smoke is likely to be generated.
[0016]
Therefore, it is desirable to control so that an appropriate opening degree of the nozzle vane can be obtained even in an engine transient state.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an internal combustion engine equipped with a variable displacement turbocharger, particularly by controlling the opening degree of the nozzle vane even in an engine transient state, the occurrence of smoke, etc. An object of the present invention is to provide a technology capable of suppressing the deterioration of exhaust emission.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention employs the following means in order to solve the above-described problems.
[0018]
That is, an estimated smoke concentration in an operating state of an internal combustion engine is detected in an apparatus for controlling a variable displacement turbocharger that varies a flow rate of exhaust gas blown to a turbine wheel in order to set a supercharging pressure of intake air to a desired pressure. Estimated smoke concentration detection means; storage means for target smoke concentration according to the operating state of the internal combustion engine; Nozzle vane opening degree control means for controlling the nozzle vane opening degree of the variable capacity turbocharger, wherein the nozzle vane opening degree control means has an estimated smoke concentration detected by the estimated smoke concentration detecting means larger than a target smoke concentration. Increase the nozzle vane opening It is characterized by that.
[0019]
In the variable displacement turbocharger control apparatus configured as described above, the air-fuel ratio in the current operating state of the internal combustion engine is obtained, the estimated smoke concentration is detected based on this air-fuel ratio, and this estimated smoke concentration is the target smoke concentration. The actual nozzle vane opening is controlled to be as follows. Therefore, compared with the case where the nozzle vane is controlled to the opening degree obtained in advance using only the engine speed and engine load as parameters, the actual smoke concentration is controlled to be equal to or less than the target smoke concentration. Can be suppressed.
[0020]
The estimated smoke concentration detection means detects the command fuel injection amount and the measured air amount, obtains an air-fuel ratio from the command fuel injection amount and the measured air amount, and controls to detect the estimated smoke concentration based on the air-fuel ratio. can do. At this time, the feedback control of the opening degree of the nozzle vane is performed based on the change in the measured air amount, and the opening degree of the nozzle vane can be adjusted so that the estimated smoke concentration is equal to or lower than the target smoke concentration.
[0021]
Further, in this case, control for increasing the opening degree is performed only when the opening degree of the nozzle vane is smaller than the basic opening degree determined based on the engine speed and the engine load.
According to such control, it is possible to maximize the degree of increase in supercharging pressure while suppressing the generation of smoke.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a variable displacement turbocharger that varies a flow rate of exhaust gas blown to a turbine wheel so that a supercharging pressure of intake air is set to a desired pressure. Air-fuel ratio calculating means for calculating the air-fuel ratio, limit air-fuel ratio storage means corresponding to the limit smoke concentration, and nozzle vane opening degree control means for controlling the nozzle vane opening degree of the variable capacity turbocharger. Increase the nozzle vane opening when the air-fuel ratio calculated by the fuel-fuel ratio calculating means is smaller than the critical air-fuel ratio It is characterized by that.
[0023]
The air-fuel ratio in the current operating state of the internal combustion engine can be obtained from the command fuel injection amount and the measured air amount by detecting the command fuel injection amount and the measured air amount. By adjusting the opening degree of the nozzle vane based on this air-fuel ratio, the nozzle vane opening degree is maintained within a predetermined range, and the actual nozzle vane opening degree is controlled so as not to reach the air-fuel ratio region exceeding the target smoke concentration.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a control apparatus for a variable capacity turbocharger according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device of the present invention is applied. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a direct injection diesel engine provided with a variable nozzle type turbocharger.
[0026]
The internal combustion engine 1 includes four cylinders 1a, 1b, 1c, and 1d from the first cylinder (# 1) to the fourth cylinder (# 4). The internal combustion engine 1 includes fuel injection valves 13a, 13b, 13c, and 13d attached so that the nozzle holes face the combustion chambers of the cylinders 1a, 1b, 1c, and 1d.
[0027]
Each fuel injection valve 13 a, 13 b, 13 c, 13 d communicates with a pressure accumulation chamber (common rail) 14, and the common rail 14 communicates with a fuel pump 16 via a fuel passage 15. The common rail 14 temporarily stores the fuel pumped from the fuel pump 16 and accumulates the fuel to a predetermined pressure, and distributes the accumulated fuel of the predetermined pressure to the fuel injection valves 13a, 13b, 13c, and 13d. A common rail pressure sensor 17 that outputs an electric signal corresponding to the fuel pressure in the common rail 14 is attached to the common rail 14.
[0028]
An intake branch pipe 2 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 2 communicates with the combustion chamber of each cylinder 13a, 13b, 13c, 13d. The intake branch pipe 2 is connected to an air cleaner box 4 via an intake pipe 3. An air intake duct 5 for taking fresh air into the air cleaner box 4 is connected to the air cleaner box 4.
[0029]
An air flow meter 6 that outputs an electric signal corresponding to the mass of fresh air flowing in the intake pipe 3 is provided in the intake pipe 3 downstream of the air cleaner box 4. A compressor housing 7 a of a variable nozzle type turbocharger 7 is provided in the intake pipe 3 downstream from the air flow meter 6. Further, an intercooler 8 is disposed in the intake pipe 3 downstream of the compressor housing 7a, and an intake throttle valve (throttle valve) 9 is provided in the intake pipe 3 downstream of the intercooler 8.
[0030]
On the other hand, an exhaust branch pipe 10 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 10 communicates with the combustion chamber of each cylinder 1a, 1b, 1c, 1d. The exhaust branch pipe 10 communicates with the exhaust pipe 11 via the turbine housing 7b of the variable nozzle type turbocharger 7, and the exhaust pipe 11 is connected to a muffler (not shown). An exhaust purification catalyst 12 for purifying harmful gas components in the exhaust is provided in the middle of the exhaust pipe 11.
[0031]
In the internal combustion engine 1 configured as described above, fresh air sucked from the intake duct 5 is removed by dust and dust from the air cleaner box 4 and introduced into the compressor housing 7a, and after being compressed by the compressor housing 7a, the intercooler. 8 and then supplied to the combustion chambers of the cylinders 1a, 1b, 1c and 1d via the intake branch pipe 2.
[0032]
The fresh air supplied to the combustion chambers of the cylinders 1a, 1b, 1c and 1d is compressed in the compression stroke, and fuel injected from the fuel injection valves 13a, 13b, 13c and 13d in the latter half of the compression stroke is used as an ignition source. Combustion and explosion occur, the piston (not shown) is lowered by the combustion force and the explosion force, and the engine output shaft (crankshaft) is rotated.
[0033]
The burned gas burned and exploded in the combustion chamber of each cylinder 1a, 1b, 1c, 1d is discharged from the combustion chamber to the exhaust branch pipe 10 in the exhaust stroke. The burnt gas (exhaust gas) discharged to the exhaust branch pipe 10 flows into the turbine housing 7b from the exhaust branch pipe 10, and is discharged to the exhaust pipe 11 after rotating the turbine wheel in the turbine housing 7b, and then the exhaust purification catalyst. At 12, the harmful gas components in the exhaust gas are purified and released into the atmosphere.
[0034]
Subsequently, the internal combustion engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation (EGR) mechanism. This EGR mechanism includes an exhaust recirculation passage 18 that connects an exhaust port (not shown) of the fourth cylinder (# 4) 1d and the intake branch pipe 2, and a flow rate control valve that adjusts the exhaust flow rate in the exhaust recirculation passage 18 ( EGR valve) 19. The EGR valve 19 is driven by an electric actuator such as a step motor or a negative pressure actuator having a diaphragm that moves according to the degree of negative pressure.
[0035]
In the EGR mechanism configured as described above, when the EGR valve 19 is opened, a part of the exhaust discharged from the fourth cylinder (# 4) 1d flows to the intake branch pipe 2 via the exhaust recirculation passage 18. The fresh air flowing from the upstream side of the intake system is supplied to the combustion chamber of each cylinder 1a, 1b, 1c, 1d. At this time, the amount of fresh air in the combustion chamber decreases by the amount of exhaust gas (EGR gas) recirculated to the intake system. The amount of fresh air supplied into the combustion chamber can be adjusted by adjusting the amount of EGR gas by controlling the opening amount of the EGR valve 19. Further, by performing the exhaust gas recirculation described above, the inert gas component in the exhaust gas is supplied into the combustion chamber. X It is also possible to reduce the amount of discharge.
[0036]
Next, a specific configuration of the variable nozzle turbocharger 7 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the variable nozzle type turbocharger 7 is configured by connecting a compressor housing 7a and a turbine housing 7b via a center housing 7c.
[0037]
A rotor shaft 38 is supported on the center housing 7c so as to be rotatable about its axis L. One end of the rotor shaft 38 protrudes into the compressor housing 7a, and a compressor wheel 36 having a plurality of compressor impellers 36a is attached to the protruding portion.
[0038]
The other end of the rotor shaft 38 protrudes into the turbine housing 7b, and a turbine wheel 37 having a plurality of turbine impellers 37a is attached to the protruding portion.
[0039]
An intake intake port 62a for taking intake air into the compressor housing 7a is formed in a portion of the compressor housing 7a located on the opposite side of the center housing 7c. A spiral compressor passage 64 surrounding the outer periphery of the compressor wheel 36 is formed in the compressor housing 7 a, and an annular delivery passage 65 that connects the interior portion of the compressor wheel 36 and the compressor passage 64 is formed. Yes. An intake exhaust port (not shown) for discharging the intake air compressed in the compressor housing 7a is formed at the end of the compressor passage 64.
[0040]
On the other hand, a spiral scroll passage 66 surrounding the outer periphery of the turbine wheel 37 is formed in the turbine housing 7b, and an annular nozzle passage 67 that connects the interior portion of the turbine wheel 37 and the scroll passage 66 is formed. Has been. An exhaust intake port (not shown) for taking exhaust gas into the turbine housing 7b is formed at the base end of the scroll passage 66. An exhaust exhaust port 63a for exhausting exhaust gas in the turbine housing 7b is provided in a portion of the turbine housing 7b located on the opposite side of the center housing 7c.
[0041]
Furthermore, a variable nozzle mechanism 71 is internally provided on the center housing 7c side of the turbine housing 7b. As shown in FIGS. 3A and 3B, the variable nozzle mechanism 71 includes a nozzle back plate 72 formed in a ring shape. The nozzle back plate 72 is fixed to the turbine housing 7b by bolts (not shown). Subsequently, the nozzle back plate 72 is provided with a plurality of shafts 73 at equal angles around the center of the circle of the plate 72.
[0042]
Each shaft 73 is rotatably supported through the nozzle back plate 72 in its thickness direction. A nozzle vane 74 is fixed to one end of each shaft 73 (the left end in FIG. 3A). On the other hand, an opening / closing lever 75 that is orthogonal to the shaft 73 and extends to the outer edge of the nozzle back plate 72 is fixed to the other end of the shaft 73 (the right end in FIG. 3A). And can be rotated together. A pair of sandwiching portions 75 a that are bifurcated are provided at the tip of the opening / closing lever 75.
[0043]
An annular ring plate 76 is provided between each opening / closing lever 75 and the nozzle back plate 72 so as to overlap the nozzle back plate 72. The ring plate 76 is rotatable in the circumferential direction around the center of the circle. Further, the ring plate 76 is provided with a plurality of pins 77 at equal angles around the center of the circle, and these pins 77 are held between the holding portions 75a of the open / close levers 75 in a rotatable state. Yes.
[0044]
In the variable nozzle mechanism 71 configured as described above, when the above-described ring plate 76 is rotated around the center of the circle, each pin 77 causes the holding portion 75a of each opening / closing lever 75 to rotate. Will push in the same direction. As a result, the opening / closing lever 75 rotates the shaft 73, and the nozzle vane 74 rotates about the shaft 73 in synchronization with the rotation of the shaft 73.
[0045]
For example, when the ring plate 76 is rotated so as to rotate an end portion of the nozzle vane 74 located on the center side of the ring plate 76 in a direction in which the ring plate 76 is detached from the center, the gap between the adjacent nozzle vanes 74 is narrowed. The flow path between them is closed.
[0046]
On the other hand, when the ring plate 76 is rotated so that the end of the nozzle vane 74 located on the center side of the ring plate 76 is rotated in a direction approaching the center, the gap between the adjacent nozzle vanes 74 is widened. The flow path between 74 will be opened.
[0047]
Next, a mechanism for driving the variable nozzle mechanism 71, that is, for rotating the ring plate 76 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a pin 86 extending in the same direction as the axis L is attached to a part of the outer edge of the ring plate 76, and a drive mechanism 82 is connected to the pin 86.
[0048]
The drive mechanism 82 includes a support shaft 83 that is rotatably supported by the center housing 7c in a state of extending to the compressor housing 7a in parallel with the pin 86. A drive lever 84 that is rotatably connected to the pin 86 is fixed to an end portion of the support shaft 83 on the turbine housing 7b side (left end portion in FIG. 2). An operation piece 85 that is rotatable about the support shaft 83 is attached to the end of the support shaft 83 on the compressor housing 7a side (the right end in FIG. 2). The operation piece 85 is connected to a negative pressure type VNT actuator 87.
[0049]
As shown in FIG. 4, the VNT actuator 87 is divided into a negative pressure chamber 87 a and an atmospheric chamber 87 b by a diaphragm 88. The negative pressure chamber 87 a is internally provided with a coil spring 88 a that expands and contracts in a direction orthogonal to the diaphragm 88. Further, a negative pressure passage 89 is connected to the negative pressure chamber 87 a, and the negative pressure passage 89 is connected to a vacuum pump 91 that is drivingly connected to the crankshaft of the internal combustion engine 1. An electric vacuum regulating valve (EVRV) 90 is provided in the middle of the negative pressure passage 89.
The EVRV 90 includes an air inlet (not shown) that is opened to the atmosphere. The EVRV 90 is connected to the negative pressure passage 89a located on the VNT actuator 87 side from the EVRV 90 and the air inlet, and from the EVRV 90 to the vacuum pump 91 side. Switching between the negative pressure passage 89b and the conduction of the negative pressure passage 89a on the VNT actuator 87 side is switched.
[0050]
The EVRV 90 includes an electromagnetic solenoid. When the electromagnetic solenoid is in a non-excited state, the EVRV 90 holds the negative pressure passage 89a and the atmosphere inlet in a conductive state, and when the electromagnetic solenoid is in an excited state, the negative pressure passage 87a And the negative pressure passage 89b is kept conductive. On the other hand, the atmospheric chamber 87b of the VNT actuator 87 communicates with the outside (in the atmosphere) of the VNT actuator 87 so that the pressure in the atmospheric chamber 87a is always atmospheric pressure.
[0051]
A rod 88b extending in the extending direction of the coil spring 88a protrudes from the diaphragm 88 on the atmosphere chamber 87b side. The rod 88 b passes through the atmosphere chamber 87 b and protrudes to the outside of the VNT actuator 87, and its tip is connected to the operation piece 85.
[0052]
In the VNT actuator 87 configured as described above, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in a non-excited state, the negative pressure passage 89a and the air introduction port are in a conductive state, and the negative pressure chamber 87a is at atmospheric pressure. In this case, the rod 88b of the VNT actuator 87 is held in the most advanced state by the biasing force of the coil spring 88a.
[0053]
Further, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in an excited state, the negative pressure passage 89a and the negative pressure passage 89b are in a conductive state, and the inside of the negative pressure chamber 87a of the VNT actuator 87 has a negative pressure. In this case, the diaphragm 88 is displaced against the urging force of the coil spring 88a, and accordingly, the rod 88b is held in the most retracted state.
[0054]
Further, the amount of advance / retreat of the rod 88b can be adjusted by duty-controlling the excitation and non-excitation of the electromagnetic solenoid of the EVRV 90.
The operation piece 85 is rotated by the forward / backward movement of the rod 88b of the VNT actuator 87 as described above. When the operation piece 85 is rotated, the support shaft 83 rotates in synchronization with the operation piece 85, and the drive lever 84 rotates about the support shaft 83 as the support shaft 83 rotates. As a result, the drive lever 84 pushes the ring plate 76 in the circumferential direction via the pin 86 and rotates the ring plate 76 about the axis L.
[0055]
In the variable nozzle turbocharger 7 described above, the direction of the flow path between the nozzle vanes 74 and the gap between the nozzle vanes 74 are changed by adjusting the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vanes 74 by the drive mechanism 82. Is possible. That is, by controlling the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vane 74, the direction and flow velocity of the exhaust blown from the scroll passage 66 to the turbine wheel 37 are adjusted.
[0056]
For example, when the amount of exhaust from the internal combustion engine 1 is small, operating the drive mechanism 82 to close the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71 increases the flow rate of the exhaust blown to the turbine wheel 37 and increases the exhaust and turbine. Since the collision angle with the impeller 37a is closer to the vertical, the rotational speed and rotational force of the turbine wheel 37 can be increased even with a small displacement.
[0057]
Conversely, when the amount of exhaust from the internal combustion engine 1 is sufficiently large, the drive mechanism 82 is operated to open the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71, thereby excessively increasing the flow rate of the exhaust blown to the turbine wheel 37. And the excessive increase in the rotational speed and rotational force of the turbine wheel 37 can be suppressed.
[0058]
In the present embodiment, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in a non-excited state and the rod 88b of the VNT actuator 87 is in the most advanced state, the nozzle vane 74 is held in the most open state, and the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 Is in the excited state and the nozzle vane 74 is held in the most closed state when the rod 88b of the VNT actuator 87 is in the most retracted state.
[0059]
Returning to FIG. 1, the internal combustion engine 1 includes a crank position sensor 22 that outputs an electric signal corresponding to the rotational position of the crankshaft, and a water temperature sensor 21 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the engine cooling water. It is attached. Further, an intake pressure sensor 20 that outputs an electrical signal corresponding to the pressure (supercharging pressure) in the intake branch pipe 2 is attached to the intake branch pipe 2. Further, an accelerator opening sensor 23 that outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of an accelerator pedal (not shown) is attached to the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. The crank position sensor 22, the water temperature sensor 21, the intake pressure sensor 20, the accelerator opening sensor 23, and the various sensors such as the air flow meter 6 and the common rail pressure sensor 17 described above are for engine control via electric wiring. Electronic control unit (ECU)
Unit) 100.
[0060]
The ECU 100 is configured by connecting a CPU, a ROM, a RAM, and the like to each other via a bidirectional bus. The ECU 100 determines the operating state of the internal combustion engine 1 using the output signals of the various sensors as parameters and determines the determined engine operating state. Accordingly, the fuel injection valves 13a, 13b, 13c, 13d, the fuel pump 16, the EGR valve 19, the VNT actuator 87, and the like are controlled. That is, the ECU 100 calculates the engine speed Ne based on the detection signal from the crank position sensor 22. An injection amount command value corresponding to the detection signal from the accelerator opening sensor 23 and the engine speed Ne is calculated, and a fuel amount corresponding to the injection amount command value is injected at a predetermined timing.
[0061]
Next, the ECU 100 calculates a target intake pipe pressure, that is, a target boost pressure, using the engine speed Ne and the accelerator opening eaccp as parameters.
The ECU 100 also receives an output signal (actual supercharging pressure) of the intake pressure sensor 20. Then, the ECU 100 compares the actual boost pressure with the target boost pressure, and if the actual boost pressure is larger than the target boost pressure, the actual boost pressure becomes the target boost pressure. That is, the VNT actuator 87 of the variable nozzle turbocharger 7 is feedback controlled so as to increase the opening degree of the nozzle vane. Here, the relationship between the opening degree of the nozzle vane 74 and the supercharging pressure PIM is shown in FIG. FIG. 6A shows a change in the supercharging pressure PIM with respect to a change in the opening degree of the nozzle vane 74 during steady running. It can be seen that the supercharging pressure PIM becomes maximum near the fully closed state of the nozzle vane 74 and decreases as the opening degree of the nozzle vane 74 increases.
[0062]
Therefore, in order to bring the actual supercharging pressure closer to the target supercharging pressure PIMTRG, the following control is executed. That is, when the actual supercharging pressure PIM is smaller than the target supercharging pressure PIMTRG, the actual supercharging pressure PIM is increased by decreasing the opening of the nozzle vane 74, and conversely, the actual supercharging pressure PIM. Is larger than the target supercharging pressure PIMTRG, the actual supercharging pressure PIM is lowered by increasing the opening degree of the nozzle vane 74. The supercharging pressure adjustment based on the opening degree control of the nozzle vane 74 can be performed because the supercharging pressure PIM decreases as the opening degree increases in almost the entire opening range of the nozzle vane 74. .
[0063]
The target boost pressure is set to be high when the internal combustion engine is at a low rotation and high load, and is set to be low at a high rotation and a low load, for example, based on the load and the rotational speed of the internal combustion engine. This is to improve the output by increasing the boost pressure of the internal combustion engine when the load is low and high, and by increasing the opening of the nozzle vane 74 to reduce the boost pressure of the internal combustion engine when the load is high and low. This is to reduce the resistance.
[0064]
As described above, when the actual boost pressure PIM is larger than the target boost pressure PIMTRG, the ECU 100 increases the duty ratio command value DNFIN for driving the nozzle VNT actuator 87, for example, Reduce the supercharging pressure PIM.
[0065]
On the other hand, when the actual supercharging pressure PIM is smaller than the target supercharging pressure PIMTRG, the ECU 100 decreases the duty ratio command value DNFIN for driving the nozzle VNT actuator 87, for example. However, here, the actual boost pressure PIM is not increased immediately and the control to make this coincide with the target boost pressure PIMTRG is not executed, but the actual boost pressure PIM is within a range not exceeding the limit smoke concentration. To raise. Here, the limit smoke concentration is the maximum smoke concentration that can be allowed during engine operation.
[0066]
When the actual supercharging pressure PIM is smaller than the target supercharging pressure PIMTRG, an engine transient state is included. In such a case, the nozzle vane tends to close too much as will be described later, and the smoke The following control is executed because occurrence of this is particularly problematic.
[0067]
The ECU 100 calculates the intake air amount per rotation using the output signal of the crank position sensor 22 and the output signal of the air flow meter 6 as parameters. Then, the air-fuel ratio is calculated from the command injection amount of fuel and the actual intake air amount.
[0068]
The relationship between the air-fuel ratio and the smoke concentration (black smoke concentration) in the exhaust gas is as shown in FIG. 5, which is obtained beforehand by experiment as a map and stored in the ROM of the ECU 100. ECU 100 obtains estimated smoke concentration SC from the air-fuel ratio based on this map.
[0069]
Alternatively, the relationship between the air-fuel ratio and the smoke concentration can be obtained by the following equation.
Excess air ratio (injection amount per stroke / intake air amount per revolution)-engine coefficient x intake air amount per revolution = smoke concentration
Here, the “engine coefficient” is a coefficient determined by the engine displacement, specifications, destination, and the like.
[0070]
On the other hand, ECU 100 obtains in advance a target smoke concentration SCTRL that is a limit smoke concentration at a predetermined air-fuel ratio, and stores this in ROM.
The ECU 100 compares the estimated smoke concentration SC with the target smoke concentration SCTRG. If the estimated smoke concentration SC is smaller than the target smoke concentration SCTRL, the ECU 100 reduces the opening of the nozzle vane 74 and increases the supercharging pressure. The supply pressure PIM is made to approach the target supercharging pressure PIMTRG.
[0071]
On the other hand, the estimated smoke concentration SC and the target smoke concentration SCTRL are compared. If the estimated smoke concentration SC is larger than the target smoke concentration SCTRL, the current opening degree of the nozzle vane 74 and the basic opening degree of the nozzle vane are compared. The basic opening is the opening of the nozzle vane at the target supercharging pressure. If the current opening degree of the nozzle vane 74 is smaller than or equal to the basic opening degree, the opening degree of the nozzle is increased. Here, the duty ratio command value DNFINi-1 for driving the EVRV 90 is reset as the duty ratio command value DNFIN for driving the current EVRV 90.
[0072]
When the duty ratio command value DNFIN is set in this way, the ECU 100 adjusts the applied voltage to the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 based on the drive signal corresponding to the duty ratio command value DNFIN in order to adjust the opening degree of the nozzle vane 74. Duty control. Since the current duty control command value DNFIN is larger than the previous duty ratio command value DNFINi-1, the nozzle vane 74 is controlled to open. As a result, the exhaust gas discharge resistance is reduced and the intake air amount is increased, so that the smoke amount is reduced.
[0073]
Further, the ECU 100 executes EGR according to the engine operating state such as the coolant temperature, the engine speed Ne, and the intake air pressure. Whether or not EGR is performed is determined depending on the operating state of the internal combustion engine 1, and when there is a possibility that the operation of the internal combustion engine 1 becomes unstable, the EGR is not executed.
[0074]
The ECU 100 calculates a duty ratio command value for driving an EGR EVRV (not shown) based on the operating state of the internal combustion engine 1, and performs duty control of the voltage applied to the electromagnetic solenoid of the EGR EVRV based on the command value. Do. this
The degree of opening and closing of the EGR bubble is adjusted by the control, and the EGR amount becomes a value corresponding to the operating state of the internal combustion engine 1 that is in the non-idle state, and the emission deterioration of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is suppressed.
[0075]
When the EGR control is being executed, the ECU 100 duty-controls the voltage applied to the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 for the nozzle so as to fix the opening degree of the nozzle vane 74 of the turbocharger 7. Thereby, the opening degree of the nozzle vane 74 is fixed, and the EGR amount is prevented from frequently changing due to the pressure fluctuation in the exhaust pipe 11.
[0076]
By the way, normally, the relationship between the change in the opening degree of the nozzle vane 74 and the supercharging pressure PIM is such that the supercharging pressure PIM near the fully closed nozzle vane 74 becomes the highest as shown in FIG. The supercharging pressure PIM gradually decreases as the opening degree increases, and the supercharging pressure PIM gradually increases as the opening degree of the nozzle vane 74 decreases. However, as the rotational speed of the internal combustion engine 1 increases, the relationship between the change in the opening degree of the nozzle vane 74 and the supercharging pressure PIM changes to that shown in FIG. Here, the supercharging pressure becomes maximum near the half-opening of the nozzle vane 74, and in the region A where the nozzle vane 74 is fully closed to half-opening, the supercharging pressure PIM gradually increases as the opening degree of the nozzle vane 74 increases. Further, in the region B where the nozzle vane 74 extends from half open to full open, the supercharging pressure PIM gradually decreases as the opening degree increases.
[0077]
Therefore, when the opening degree of the nozzle vane 74 is located between the fully closed position and the half-opened position in FIG. 6A, the opening degree of the nozzle vane 74 is as shown in FIG. It is located in the area a). In this state, the actual supercharging pressure PIM becomes smaller than the target supercharging pressure PIMTRG. However, if the opening degree of the nozzle vane 74 is controlled to the closing side, the nozzle vane 74 is excessively closed and the exhaust gas discharge resistance increases, resulting in smoke. Occurrence of fuel consumption and fuel consumption may occur.
[0078]
In the present embodiment, in order to cope with such excessive closing of the nozzle vane 74, the opening degree of the nozzle vane 74 is set so that the smoke concentration SC is equal to or less than the target smoke concentration SCTRL. Here, as described above, the estimated smoke concentration SC and the target smoke concentration SCTRL are compared, and if the estimated smoke concentration SC is larger than the target smoke concentration SCTRL, the current opening degree of the nozzle vane and the basic opening degree of the nozzle vane are compared. When the opening degree of the nozzle vane is equal to or smaller than the basic opening degree, control for increasing the opening degree of the nozzle vane 74 is executed.
[0079]
Next, the flow of control executed by the ECU 100 will be described with reference to FIG.
The ECU 100 executes a nozzle opening control routine according to the smoke concentration as shown in FIG. 7 according to the operating state of the internal combustion engine 1. This nozzle opening control routine is a routine that is repeatedly executed every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 22 outputs a pulse signal).
[0080]
(Step 101)
The engine speed Ne is calculated based on the output signal of the crank position sensor 22, and the output signal (accelerator opening eaccp) of the accelerator opening sensor 23 is input. Next, the ECU 100 calculates a target intake pipe pressure, that is, a target boost pressure, using the engine speed Ne and the accelerator opening eaccp as parameters.
[0081]
Subsequently, the ECU 100 inputs an output signal (actual supercharging pressure) of the intake pressure sensor 20. Then, ECU 100 compares the actual supercharging pressure with the target supercharging pressure, and if the actual supercharging pressure (actual supercharging pressure) is larger than the target supercharging pressure, the ECU 100 proceeds to step 106.
[0082]
On the other hand, if the actual supercharging pressure (actual supercharging pressure) is smaller than the target supercharging pressure, the routine proceeds to step 102.
(Step 102)
The ECU 100 calculates the intake air amount per rotation using the output signal of the crank position sensor 22 and the output signal of the air flow meter 6 as parameters. Then, the air-fuel ratio is calculated from the command injection amount of fuel and the actual intake air amount.
(Step 103)
ECU 100 obtains estimated smoke concentration SC from the relationship between the air-fuel ratio obtained in step 102 and the smoke concentration (black smoke concentration) in the exhaust gas at the predetermined air-fuel ratio.
(Step 104)
ECU 100 compares estimated smoke concentration SC obtained in step 103 with target smoke concentration SCTRL. If the estimated smoke concentration SC and the target smoke concentration SCTRL are equal to each other, this routine is terminated once without changing the opening degree of the nozzle vane 74. If they are not equal, go to step 105.
(Step 105)
The ECU 100 compares the estimated smoke concentration SC with the target smoke concentration SCTRL. If the estimated smoke concentration SC is larger than the target smoke concentration SCTRL, the process proceeds to step 106. Conversely, if the estimated smoke concentration SC is smaller than the target smoke concentration SCTRL, the process proceeds to step 108 to control the nozzle vane 74 in the closing direction. To do.
(Step 106)
The ECU 100 compares the current opening degree of the nozzle vane 74 with the basic opening degree of the nozzle vane. When the current opening degree of the nozzle vane 74 is smaller than or equal to the basic opening degree, the routine proceeds to step 107.
[0083]
On the other hand, when it is determined that the current opening degree of the nozzle vane 74 is larger than the basic opening degree of the nozzle vane, the ECU 100 considers that it is impossible to correct the opening degree of the nozzle vane 74 of the variable nozzle type turbocharger 7. When it is determined that the nozzle vane is abnormal, the warning light is turned on to alert the driver.
(Step 107)
If it is determined in step 106 that the current opening degree of the nozzle vane is smaller than or equal to the basic opening degree of the nozzle vane, the ECU 100 controls the nozzle vane 74 of the variable nozzle type turbocharger 7 in the opening direction.
[0084]
After completing the processing of step 107, the ECU 100 corrects the opening degree of the nozzle vane to be increased in step 107, and then temporarily ends the execution of this routine.
(Step 108)
In step 105, when the estimated smoke concentration SC is smaller than the target smoke concentration SCTRL, the ECU 100 controls the opening degree of the nozzle vane 74 to be closed.
[0085]
The ECU 100 that has completed the process of step 108 executes the process of changing the opening degree of the nozzle vane 74 in step 108, and then temporarily ends the execution of this routine.
[0086]
As described above, according to the present embodiment, in the internal combustion engine provided with the variable nozzle type turbocharger, the air-fuel ratio is obtained from the command injection amount and the measured air amount, particularly when the engine is in a transient state such as acceleration, The smoke concentration is estimated based on the value, and the increase in the smoke concentration can be suppressed by controlling the nozzle opening to the most advantageous for both prevention of exhaust emission deterioration and boosting of the supercharging pressure. Therefore, it is possible to set the degree of increase in the supercharging pressure to the maximum while suppressing the NOx and smoke emission amounts to a low level, and to improve the engine performance.
[0087]
Further, since this control is based on the actual air mass, there is an advantage that it is not easily affected by weather conditions such as atmospheric pressure and temperature. Furthermore, this control is basically performed on the basis of the command injection amount and the measured air amount, so that there is little variation and it is accurate.
(Second Embodiment)
In this embodiment, instead of comparing the estimated smoke concentration with the target smoke concentration as in the first embodiment, focusing on the air-fuel ratio itself that determines these smoke concentrations, the nozzle vane is changed by changing the air-fuel ratio. Is controlled. Other parts similar to those of the first embodiment will not be described.
[0088]
The ECU 100 calculates the intake air amount per rotation using the output signal of the crank position sensor 22 and the output signal of the air flow meter 6 as parameters. Then, the air-fuel ratio is calculated from the command injection amount of fuel and the actual intake air amount.
[0089]
The relationship between the air-fuel ratio and the nozzle vane opening is 8 As shown. In the figure, a indicates the optimum opening degree of the nozzle vane 74. If the air-fuel ratio is high, the opening degree of the nozzle vane 74 can be controlled to the closing side, and if the air-fuel ratio is low, this can be controlled to the opening side. This is obtained beforehand by experiment as a map and stored in the ROM of the ECU 100. ECU 100 obtains the optimum nozzle opening from the air-fuel ratio based on this map.
[0090]
On the other hand, the ECU 100 obtains a predetermined air-fuel ratio corresponding to the limit smoke concentration by an experiment in advance and stores it in the ROM. That is, the air-fuel ratio corresponding to this reaching the limit smoke concentration (hereinafter referred to as the limit air-fuel ratio AFL) is obtained, and the actual air-fuel ratio AF is compared with the limit air-fuel ratio AFL. If it is larger than the fuel ratio AFL, the opening degree of the nozzle vane 74 is reduced (controlled to the closing side), and the supercharging pressure is increased so that the actual supercharging pressure PIM approaches the target supercharging pressure PIMTRG.
[0091]
When the actual air-fuel ratio AF is compared with the limit air-fuel ratio AFL, if the actual air-fuel ratio AF is smaller than the limit air-fuel ratio AFL, the current nozzle vane opening and the basic nozzle vane opening are compared. If the current nozzle vane opening is smaller than or equal to the basic opening, the nozzle opening is increased.
As a result, the exhaust gas discharge resistance is reduced and the intake air amount is increased, so that the air-fuel ratio is increased and the smoke amount is reduced.
[0092]
Next, the flow of control in this embodiment executed by the ECU 100 will be described with reference to FIG.
The ECU 100 executes a nozzle opening control routine according to the smoke concentration as shown in FIG. 9 according to the operating state of the internal combustion engine 1. This nozzle opening control routine is a routine that is repeatedly executed every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 22 outputs a pulse signal).
(Step 201)
The engine speed Ne is calculated based on the output signal of the crank position sensor 22, and the output signal (accelerator opening eaccp) of the accelerator opening sensor 23 is input. Next, the ECU 100 calculates a target intake pipe pressure, that is, a target boost pressure, using the engine speed Ne and the accelerator opening eaccp as parameters.
[0093]
Subsequently, the ECU 100 inputs an output signal (actual supercharging pressure) of the intake pressure sensor 20. Then, ECU 100 compares the actual supercharging pressure with the target supercharging pressure, and if the actual supercharging pressure (actual supercharging pressure) is larger than the target supercharging pressure, the ECU 100 proceeds to step 206.
[0094]
On the other hand, if the actual supercharging pressure (actual supercharging pressure) is smaller than the target supercharging pressure, the routine proceeds to step 202.
(Step 202) The ECU 100 calculates the intake air amount per one rotation using the output signal of the crank position sensor 22 and the output signal of the air flow meter 6 as parameters. Then, the actual air-fuel ratio is calculated from the command injection amount of fuel and the actual intake air amount.
(Step 203) The ECU 100 obtains the limit air-fuel ratio AFL when the smoke concentration (black smoke concentration) in the exhaust gas reaches the limit.
(Step 204) The ECU 100 compares the actual air-fuel ratio AF obtained in Step 202 with the limit air-fuel ratio AFL obtained in Step 203. If the values of the actual air-fuel ratio AF and the limit air-fuel ratio AFL are equal to each other, the current opening degree of the nozzle vane 74 is maintained, and this routine is once ended. If they are not equal, go to step 205.
(Step 205) The ECU 100 The actual air-fuel ratio AF is compared with the limit air-fuel ratio AFL. If the actual air-fuel ratio AF is smaller than the limit air-fuel ratio AFL, Go to step 206 and, conversely, If the actual air-fuel ratio AF is larger than the limit air-fuel ratio AFL, Proceeding to step 208, this is controlled in the direction to close the nozzle vane.
(Step 206) The ECU 100 determines the current opening degree of the nozzle vane and the basic opening degree of the nozzle vane ( Target boost pressure Nozzle vane opening degree at If the current nozzle vane opening is smaller than or equal to the basic opening, the process proceeds to step 207.
[0095]
On the other hand, when it is determined that the current opening degree of the nozzle vane is larger than the basic opening degree of the nozzle vane, the ECU 100 regards that it is impossible to correct the opening degree of the nozzle vane 74 of the variable nozzle turbocharger 7. It is judged that there is an abnormality in the nozzle vane and a warning light is turned on to alert the driver.
(Step 207)
If it is determined in step 206 that the current nozzle vane opening is smaller than or equal to the basic nozzle vane opening, the ECU 100 controls the nozzle vane 74 of the variable nozzle turbocharger 7 in the opening direction.
[0096]
After completing the process of step 207, the ECU 100 corrects the opening degree of the nozzle vane to be increased in step 207, and then temporarily ends the execution of this routine.
(Step 208) In step 205, the actual air-fuel ratio AF is greater than the limit air-fuel ratio AFL. large At this time, the ECU 100 controls the opening degree of the nozzle vane 74 in the closing direction.
[0097]
The ECU 100 that has finished the process of step 208 once ends the execution of this routine after executing the process of changing the opening degree of the nozzle vane 74 in step 208.
[0098]
As described above, according to the present embodiment, in an internal combustion engine equipped with a variable nozzle type turbocharger, the air-fuel ratio when the engine is in a transient state such as acceleration is determined based on the command injection amount and the measured air amount. Then, the opening degree of the nozzle vane is adjusted so that the air-fuel ratio becomes equal to or lower than the limit air-fuel ratio, and this is suppressed so that the smoke concentration does not exceed a predetermined value. Therefore, the nozzle opening is controlled to the most advantageous for both prevention of exhaust emission deterioration and boost pressure rise, so the degree of boost pressure rise is set to the maximum while keeping NOx and smoke emissions low. Engine performance can be improved.
(Other embodiments)
In the above embodiment, the control of the variable displacement turbocharger 7 provided with a large number of nozzle vanes 74 as the variable displacement mechanism has been described, but this is divided into a plurality of exhaust gas passages upstream by a turbine wheel, An opening / closing valve may be provided in the passage to make the exhaust gas flow area variable, or an exhaust gas inlet may be provided with a flap to make the exhaust gas flow area variable.
[0099]
In the above-described embodiment, the internal combustion engine provided with the EGR device has been described. However, the present invention can also be applied to an internal combustion engine provided with no EGR device.
Further, the internal combustion engine may be a gasoline engine in addition to a diesel engine.
[0100]
【The invention's effect】
In the control apparatus for a variable displacement turbocharger according to the present invention, the supercharging pressure is increased while suppressing the occurrence of smoke and reducing the deterioration of fuel consumption by appropriately controlling the opening degree of the nozzle vane even in an engine transient state. The engine performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a variable nozzle type turbocharger.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a variable nozzle mechanism of a variable nozzle type turbocharger.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a VNT actuator of a variable nozzle type turbocharger.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a map showing the relationship between smoke concentration and air-fuel ratio.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between nozzle vane opening and supercharging pressure.
FIG. 7 is a flowchart showing a nozzle vane control routine of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the nozzle vane opening and the air-fuel ratio.
FIG. 9 is a flowchart showing another nozzle vane control routine of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
2 ... Intake branch pipe
6. Air flow meter
7 .... Variable nozzle type turbocharger
10 ... Exhaust branch pipe
18 ... Exhaust recirculation passage
19 ... EGR valve
20 ... Intake pressure sensor
22 ... Crank position sensor
23 Accelerator opening sensor
100 ・ ・ ECU

Claims (5)

吸気の過給圧を所望の圧力とすべく、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変容量型ターボチャージャを制御する装置において、
内燃機関の運転状態における推定スモーク濃度を検出する推定スモーク濃度検出手段と、内燃機関の運転状態に応じた目標スモーク濃度の記憶手段と、
前記可変容量型ターボチャージャのノズルベーン開度を制御するノズルベーン開度制御手段と、を備え、
前記ノズルベーン開度制御手段は、前記推定スモーク濃度検出手段によって検出された推定スモーク濃度が目標スモーク濃度より大きい場合、ノズルベーン開度を大きくす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。In an apparatus for controlling a variable displacement turbocharger that varies the flow rate of exhaust gas blown to a turbine wheel in order to make the supercharging pressure of intake air a desired pressure,
An estimated smoke concentration detecting means for detecting an estimated smoke concentration in an operating state of the internal combustion engine; a storage means for storing a target smoke concentration according to the operating state of the internal combustion engine;
Nozzle vane opening control means for controlling the nozzle vane opening of the variable displacement turbocharger, and
The nozzle vane opening control means increases the nozzle vane opening when the estimated smoke concentration detected by the estimated smoke concentration detection means is larger than a target smoke concentration . 前記ノズルベーン開度制御手段は、前記推定スモーク濃度検出手段によって検出された推定スモーク濃度が目標スモーク濃度より大きい場合であって、ノズルベーン開度が目標過給圧におけるノズルベーン開度である基本開度以下である場合は、ノズルベーン開度を大きくすることを特徴とする請求項１記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。The nozzle vane opening degree control means is a case where the estimated smoke concentration detected by the estimated smoke concentration detection means is larger than a target smoke concentration, and the nozzle vane opening degree is equal to or less than a basic opening degree that is a nozzle vane opening degree at a target supercharging pressure. 2. The variable capacity turbocharger control device according to claim 1, wherein the nozzle vane opening degree is increased in the case of. 前記推定スモーク濃度検出手段は、指令燃料噴射量及び測定空気量を検出し、推定スモーク濃度を前記指令燃料噴射量及び測定空気量に基づいて推定することを特徴とする請求項１または２記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。3. The estimated smoke concentration detection means detects a command fuel injection amount and a measured air amount, and estimates the estimated smoke concentration based on the command fuel injection amount and the measured air amount . Control device for variable capacity turbocharger. 吸気の過給圧を所望の圧力とすべく、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可変容量型ターボチャージャを制御する装置において、
空燃比を算出する空燃比算出手段と、
限界スモーク濃度に対応する限界空燃比の記憶手段と、
前記可変容量型ターボチャージャのノズルベーン開度を制御するノズルベーン開度制御手段と、を備え、
前記空燃比算出手段によって算出された空燃比が限界空燃比よりも小さい場合、ノズルベ
ーン開度を大きくす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。In an apparatus for controlling a variable displacement turbocharger that varies the flow rate of exhaust gas blown to a turbine wheel in order to make the supercharging pressure of intake air a desired pressure,
Air-fuel ratio calculating means for calculating the air-fuel ratio;
Means for storing the limit air-fuel ratio corresponding to the limit smoke concentration;
Nozzle vane opening control means for controlling the nozzle vane opening of the variable displacement turbocharger, and
When the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means is smaller than the limit air-fuel ratio, the nozzle base
A variable capacity turbocharger control device characterized by increasing the engine opening . 前記ノズルベーン開度制御手段は、前記空燃比算出手段によって算出された空燃比が限界空燃比よりも小さい場合であって、ノズルベーン開度が目標過給圧におけるノズルベーン開度である基本開度以下である場合は、ノズルベーン開度を大きくすることを特徴とする請求項４記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置。The nozzle vane opening degree control means is a case where the air / fuel ratio calculated by the air / fuel ratio calculating means is smaller than a limit air / fuel ratio, and the nozzle vane opening degree is not more than a basic opening degree that is a nozzle vane opening degree at a target supercharging pressure. 5. The variable capacity turbocharger control device according to claim 4, wherein in some cases, the nozzle vane opening is increased.
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