JPH10196381A - 可変ノズル型ターボチャージャを搭載する内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は可変ノズル型ターボチャージャを搭
載する内燃機関の制御装置に関し、可変ノズルの閉側ス
ティック異常を正確に検出することを目的とする。 【解決手段】 内燃機関が所定の加速状態であることを
検出する（ステップ１００〜１０２）。機関回転数ＮＥ
が単位回転数変化する際に可変ノズル型ターボチャージ
ャによって発生される過給圧Ｐ_B に生ずる変化量を変化
率ΔＰ_B ／ΔＮＥとして求める（ステップ１０４）。変
化率ΔＰ_B ／ΔＮＥの時間微分値ｄ（ΔＰ _B ／ΔＮＥ）
ｄｔが所定値βに比して小さい場合に、可変ノズル型タ
ーボチャージャに閉側スティックが生じていると判断す
る（ステップ１０８、１１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変ノズル型ター
ボチャージャを搭載する内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６０−１７８９
３２号に開示される如く、可変ノズル型ターボチャージ
ャを搭載した内燃機関が知られている。可変ノズル型タ
ーボチャージャは、排気タービン内部の流通経路の有効
面積を増減させる可変ノズルを備えている。

【０００３】可変ノズルは、排気ガスの流量が少ない低
負荷・低回転領域では流通経路の有効面積が小さくなる
ように制御される。また、可変ノズルは、排気ガスの流
量が多量となる高負荷・高回転領域では流通経路の有効
面積が大きくなるように制御される。可変ノズルが上記
の如く制御されると、可変ノズル型ターボチャージャに
よって、低負荷・低回転領域から高負荷・高回転領域に
わたる広い運転領域で、優れた応答性と高い効率とを得
ることができる。

【０００４】可変ノズル型ターボチャージャにおいて
は、可変ノズルが何れかの状態に固定される異常、すな
わち、スティック異常が生ずることがある。上記従来の
装置は、内燃機関の運転状態に応じて決定される可変ノ
ズルの目標角度と、現実の実角度とを比較して、両者の
差が所定値を超えている場合にスティック異常の発生を
認識する機能を備えている。上記従来の手法によれば、
可変ノズルのスティック異常を正確に検出することがで
きる。

【０００５】ところで、可変ノズルのスティック異常
は、可変ノズルが、排気タービンの内部に有効面積の小
さな流通経路を形成する状態でスティックする異常、す
なわち、閉側スティック異常と、可変ノズルが、排気タ
ービンの内部に有効面積の大きな流通経路を形成する状
態でスティックする異常、すなわち、開側スティック異
常とに区分することができる。

【０００６】可変ノズルに閉側スティック異常が生じて
いる場合、多量の排気ガスが流通する領域で排気圧が過
大となり易い。排気圧が過大となると、排気抵抗が増大
することに伴って、同一の過給圧Ｐ_B に対する吸入空気
量が通常時に比して少量となる。一方、吸入空気量を直
接的に検出せず、過給圧Ｐ_B に基づいて燃料噴射量を演
算する内燃機関においては、閉側スティックの有無に関
わらず燃料噴射量は同量に演算される。このため、かか
る内燃機関においては、閉側スティック異常が生ずるこ
とにより、混合気の空燃比が燃料リッチとなり、その結
果、排気温が不当に高温となることがある。

【０００７】上記従来の内燃機関は、その排気系に、排
気タービンをバイパスするバイパス通路を備えている。
バイパス通路には、スティック異常の発生が認識された
際にその開度が増大されるバイパス弁が加設されてい
る。このため、上記従来の内燃機関においては、可変ノ
ズル型ターボチャージャに閉側スティック異常が発生し
ても、その影響で排気圧が過大となることがなく、従っ
て、排気温が不当に高温となることがない。

【０００８】可変ノズルに開側スティック異常が生じて
いる場合は、多量の排気ガスが流通する領域であっても
排気圧が過大となること、すなわち、不当に高い排気温
が生ずることがない。このため、可変ノズルの異常が開
側スティック異常である場合には、何らバイパス弁の開
度を増大させる必要が生じない。従って、可変ノズルの
異常が開弁スティック異常である場合は、内燃機関の出
力が無駄に低下されるのを防止する観点から、パイパス
弁の開度が増大されないことが望ましい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したステ
ィック異常の検出手法によっては、スティック異常の発
生は認識できるものの、そのスティック異常が閉側ステ
ィック異常であるか、或いは、開側スティック異常であ
るかを区別することができない。このため、上記従来の
内燃機関においては、スティック異常が認識された場合
に、一律にバイパス弁の開度が増大されていた。この
点、上記従来の内燃機関は、可変ノズル型ターボチャー
ジャに異常が生じた際に、出力を無駄に低下させる特性
を有するものであった。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、可変ノズルの閉側スティック異常を正確に検出
することのできる可変ノズル型ターボチャージャを搭載
する内燃機関の制御装置を提供することを第１の目的と
する。また、本発明は、可変ノズルの閉側スティック異
常を正確に検出すると共に、閉側スティック異常が検出
された場合に、混合気が燃料リッチとなるのを防止し得
る可変ノズル型ターボチャージャを搭載する内燃機関の
制御装置を提供することを第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、請求
項１に記載する如く、排気タービンの内部に可変ノズル
を備える可変ノズル型ターボチャージャを搭載する内燃
機関の制御装置において、 内燃機関が所定の加速状態
であることを検出する加速状態検出手段と、前記可変ノ
ズル型ターボチャージャの過給圧の変化率を検出する過
給圧変化率検出手段と、前記変化率の増減傾向を検出す
る変化率増減傾向検出手段と、内燃機関が前記所定の加
速状態である場合に、前記変化率の増減傾向に基づいて
前記可変ノズルの閉側スティック異常を検出するスティ
ック異常検出手段と、を備える可変ノズル型ターボチャ
ージャを搭載する内燃機関の制御装置により達成され
る。

【００１２】本発明において、可変ノズル型ターボチャ
ージャには、その可変ノズルが、排気タービンの内部に
有効面積の小さな流通経路を形成する状態でスティック
する異常、すなわち、閉側スティック異常が生ずること
がある。また、可変ノズルターボチャージャには、その
可変ノズルが、排気タービンの内部に有効面積の大きな
流通経路を形成する状態でスティックする異常、すなわ
ち、開側スティック異常が生ずることがある。

【００１３】可変ノズル型ターボチャージャに閉側ステ
ィック異常および開側スティック異常の何れも生じてい
ない場合、すなわち、可変ノズル型ターボチャージャが
正常である場合、可変ノズル型ターボチャージャによっ
て発生される過給圧は、内燃機関が加速されるに伴っ
て、全ての回転領域で効率良く上昇する。この場合、内
燃機関が所定の加速状態を維持している限り、過給圧の
変化率は常に増加傾向を示す。

【００１４】可変ノズル型ターボチャージャに開側ステ
ィック異常が生じている場合、可変ノズル型ターボチャ
ージャによって発生される過給圧は、内燃機関が加速さ
れるに伴って、低回転領域では緩やかに上昇し、高回転
領域では効率良く上昇する。この場合、可変ノズル型タ
ーボチャージャが正常である場合に比して緩やかではあ
るが、内燃機関が所定の加速状態を維持している限り、
過給圧の変化率は常に増加傾向を示す。

【００１５】可変ノズル型ターボチャージャに閉側ステ
ィック異常が生じている場合、可変ノズル型ターボチャ
ージャによって発生される過給圧は、内燃機関が加速さ
れるに伴って、低回転領域では効率良く上昇する。しか
しながら、多量の排気ガスが発生する高回転領域では、
可変ノズル型ターボチャージャのターボ効率が著しく悪
化して、過給圧の上昇傾向が極めて緩やかとなる。この
ため、かかる状況下では、内燃機関が所定の加速状態を
維持しているにも関わらず、過給圧の変化率に減少傾向
が現れる。本発明においては、内燃機関が所定の加速状
態を維持しており、かつ、過給圧の変化率に上記の減少
傾向が現れた場合に、可変ノズル型ターボチャージャに
閉側スティックが発生していると判断される。

【００１６】尚、本発明において、過給圧変化率検出手
段によって検出される過給圧の変化率は、単位時間当た
りの過給圧の変化量に相当する値、および、機関回転数
の単位変化量当たりの過給圧の変化量に相当する値の双
方を含むものとする。また、上記第２の目的は、請求項
２に記載する如く、請求項１記載の可変ノズル型ターボ
チャージャを搭載する内燃機関の制御装置において、前
記過給圧の大きさが反映されるように燃料噴射量を演算
する燃料噴射量演算手段と、前記可変ノズルの閉側ステ
ィック異常が検出された場合に、前記燃料噴射量を減量
する噴射量減量手段と、を備える可変ノズルターボチャ
ージャを搭載する内燃機関の制御装置により達成され
る。

【００１７】本発明において、内燃機関に噴射される燃
料の量には、過給圧が反映されている。すなわち、内燃
機関に吸入される空気量は、過給圧が高圧であるほど多
量となり、一方、過給圧が低圧であるほど少量となる。
本発明においては、過給圧に応じてこのように変化する
吸入空気量に対して、所定の空燃比が実現されるよう
に、燃料噴射量に過給圧が反映される。

【００１８】可変ノズル型ターボチャージャに閉側ステ
ィック異常が発生すると、可変ノズル型ターボチャージ
ャが正常に作動する場合に比して排気圧が高圧となる。
排気圧が高圧となると、排気抵抗が増加して、同一の過
給圧に対する吸入空気量が通常時に比して少量となる。
このため、閉側スティック異常が発生した場合に、通常
時と同量の燃料が内燃機関に噴射されると、吸入空気量
に対して過剰な燃料が噴射されることになり、内燃機関
に供給される混合気が燃料リッチとなる。本発明におい
ては、このような場合に燃料噴射量の減量が図られる。
このため、可変ノズルターボチャージャに閉側スティッ
ク異常が発生しても、内燃機関に供給される混合気が不
当に燃料リッチとなることがない。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例に対
応する排気ガス再循環装置を搭載する内燃機関１０のシ
ステム構成図を示す。本実施例において、内燃機関１０
は、電子制御ユニット１２（以下、ＥＣＵ１２と称す）
によって制御されている。

【００２０】内燃機関１０は、シリンダブロック１４を
備えている。シリンダブロック１４の壁中には、ウォー
タジャケット１６が形成されている。シリンダブロック
１４の内部には、ピストン１８、コンロッド２０、およ
び、クランクシャフト２２が収納されている。

【００２１】シリンダブロック１４の壁面にはウォータ
ジャケット１６の内部を流れる冷却水の温度を検出する
水温センサ２４が配設されていると共に、クランクシャ
フト２２の回転角検出するクランク角センサ２６が配設
されている。水温センサ２４の出力信号、および、クラ
ンク角センサ２６の出力信号は、共にＥＣＵ１２に供給
されている。ＥＣＵ１２は、これらの出力信号に基づい
て、冷却水の温度ＴＨＷ、および、クランク角ＣＡを検
出する。

【００２２】シリンダブロック１４の下部には、オイル
パン２８が固定されている。オイルパン２８の内部に
は、エンジンオイル３０が貯蔵されている。また、シリ
ンダブロック１４の上部には、シリンダヘッド３２が固
定されている。シリンダヘッド３２とピストン１８との
間には、主燃焼室３３が形成されている。シリンダヘッ
ド３２の内部には、主燃焼室３３に連通する吸気ポート
３４、副燃焼室３６、および、排気ポート３８が形成さ
れている。

【００２３】シリンダヘッド３６には、先端部を副燃焼
室３６に露出させた燃料噴射弁４０、および、同様に先
端部を副燃焼室３６に露出されたグロープラグ４２が配
設されている。また、シリンダヘッド３６には、吸気ポ
ート３４を開閉する吸気弁（図示せず）および排気ポー
ト３８を開閉する排気弁４４が配設されている。

【００２４】燃料噴射弁４０には、図示しない燃料パイ
プを介して燃料噴射ポンプ４６が接続されている。燃料
噴射ポンプ４６は、内燃機関１０の出力トルクを駆動力
として作動するポンプであり、内燃機関１０の各気筒に
配設された燃料噴射弁に対して、適当なタイミングで高
圧燃料を供給する。各気筒に配設されている燃料噴射弁
は、燃料ポンプ４６から高圧燃料の供給を受けた際に、
副燃焼室３６の内部に燃料を噴射する。燃料ポンプ４６
には、内燃機関１０の回転数ＮＥを検出するＮＥセンサ
４８が内蔵されている。ＮＥセンサ４８の出力信号はＥ
ＣＵ１２に供給されている。ＥＣＵ１２は、ＮＥセンサ
４８の出力信号に基づいて機関回転数ＮＥを検出する。

【００２５】内燃機関１０の吸気ポート３４には、吸気
通路５０が連通している。吸気通路５０には、吸気通路
５０の内圧（以下、過給圧Ｐ_B と称す）を検出する過給
圧センサ５２、および、吸気通路５０を流通する吸入空
気の温度、すなわち、吸気温ＴＨＡを検出する吸気温セ
ンサ５４が配設されている。過給圧センサ５２の出力信
号、および、吸気温センサ５４の出力信号は、共にＥＣ
Ｕ１２に供給されている。ＥＣＵ１２は、これらの出力
信号に基づいて、過給圧Ｐ_B および吸気温ＴＨＡを検出
する。

【００２６】吸気通路５０には、可変ノズル型ターボチ
ャージャ５６（以下、単にターボチャージャと称す）の
コンプレッサ５８が連通している。ターボチャージャ５
６のコンプレッサ５８には、図示しないエアフィルタが
連通している。ターボチャージャ５６は、内燃機関１０
の運転中、エアフィルタで濾過された空気をコンプレッ
サ５８から吸気通路５０へ過給する。コンプレッサ５８
には、ウェストゲートバルブ６０が組み込まれている。
ウェストゲートバルブ６０は、コンプレッサ５８の内圧
が所定値を超える場合に開弁して、過剰な過給圧Ｐ_B が
発生するのを防止する。

【００２７】内燃機関１０の排気ポート３８には、排気
通路６２が連通している。排気通路６２には、ターボチ
ャージャ５６の排気タービン６４が連通している。ま
た、排気タービン６４には、図示しない触媒コンバータ
およびマフラが連通している。コンプレッサ５８は、排
気タービン６４の内部を流れる排気ガスのエネルギを利
用して、エアフィルタから導いた空気を吸気通路５０へ
過給する。排気通路６２から排気タービン６４へ流入し
た排気ガスは、排気タービン６４の内部に形成されてい
る流通経路を通って触媒コンバータへ向かう。

【００２８】排気タービン６４の内部に形成されている
流通経路が大きな有効面積を有している場合は、コンプ
レッサ５８によって適当な過給圧Ｐ_B を得るために、多
量の排気流量が必要とされる。従って、内燃機関１０が
低負荷・低回転領域で運転している場合に、優れた応答
性の下に十分な過給圧Ｐ_B を得るためには、排気タービ
ン６４内部の流通経路の有効面積が小さいことが望まし
い。

【００２９】一方、排気タービン６４内部の流通経路の
有効面積が小さい場合は、排気タービン６４に多量の排
気ガスが流入する環境下で、排気圧Ｐ_EXが不当に高圧と
なる状態、すなわち、排気抵抗が増加して内燃機関１０
の出力が低下する状態が実現される。従って、排気ガス
が多量に発生する状況下、すなわち、内燃機関１０が高
負荷・高回転領域で運転している場合は、排気タービン
６４の内部に形成される流通経路が大きな有効面積を有
していることが望ましい。

【００３０】ターボチャージャ５６の排気タービン６４
には、その内部に形成される流通経路の有効面積を変更
する可変ノズル６６が複数設けられている。これらの可
変ノズル６６には、図示しないバキュームポンプ（Ｖ／
Ｐ）から供給される負圧を動力源として作動する負圧ア
クチュエータ６８および７０が連結されている。負圧ア
クチュエータ６８および７０は、ＥＣＵ１２から供給さ
れる制御信号に応じて可変ノズル６６の角度を変化させ
る。

【００３１】ＥＣＵ１２は、内燃機関１０が低負荷・低
回転領域で運転している場合は、排気タービン６４内に
形成される流通経路の有効面積が小さくなるように、可
変ノズル６６の角度を調整する。また、ＥＣＵ１２は、
内燃機関１０が高負荷・高回転領域で運転している場合
は、排気タービン６４内に形成される流通経路の有効面
積が大きくなるように、可変ノズル６６の角度を調整す
る。可変ノズル６６がこのように制御されると、流通経
路の有効面積に関する上記の要求を満たすことができ、
広い運転領域でターボチャージャ５６に優れた応答性と
高い過給能力とを発揮させることができる。

【００３２】ＥＣＵ１２には、アクセルペダル７２の開
度θを検出するアクセル開度センサ７４が接続されてい
る。ＥＣＵ１２は、アクセル開度センサ７４の出力信号
に基づいて、アクセル開度θを検出し、更に、アクセル
開度θに基づいて、内燃機関１０の負荷を推定する。

【００３３】次に、図２および図３を参照して、ターボ
チャージャ６８の状態と過給圧Ｐ_Bとの関係について説
明する。図２は、内燃機関１０がアイドル運転状態から
全開加速された際に実現される機関回転数ＮＥと過給圧
Ｐ_B との関係を示す。図２中に一点鎖線で示す特性は、
ターボチャージャ５６が正常である場合に実現される特
性を表している。また、図２中に実線および破線で示す
特性は、それぞれ、ターボチャージャ５６の可変ノズル
６６に閉側スティック異常が生じている場合、および、
開側スティック異常が生じている場合に実現される特性
を表している。

【００３４】上述の如く、ターボチャージャ５６の可変
ノズル６６は、内燃機関１０の運転状態に応じて制御さ
れる。ターボチャージャ５６が正常である場合、すなわ
ち、可変ノズル６６の角度が適正に変化する場合、図２
中に一点鎖線で示すように、過給圧Ｐ_B は、低回転領域
から高回転領域に至るまで、広い運転領域にわたって急
激な増加傾向を示す。

【００３５】これに対して、ターボチャージャ５６の可
変ノズル６６に開側スティック異常が生じている場合
は、排気タービンの内部に有効面積の大きな流通経路を
有するターボチャージャと同様の特性が得られる。この
場合、過給圧Ｐ_B は、図２中に破線で示すように、低回
転領域で小さな値となり、かつ、高回転領域で急増する
傾向を示す。

【００３６】そして、ターボチャージャ５６の可変ノズ
ル６６に閉側スティック異常が生じている場合は、排気
タービンの内部に有効面積の小さな流通経路を備えるタ
ーボチャージャと同様の特性が得られる。この場合、過
給圧Ｐ_B は、図２中に実線で示すように、低回転領域で
急激な増加特性を示し、かつ、高回転領域で極めて緩や
かな増加傾向を示す。

【００３７】図３は、内燃機関１０がアイドル運転状態
から全開加速された際に、全開加速が開始された後の経
過時間ｔ（以下、全開加速時間ｔと称す）と、過給圧Ｐ
_B の変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥとの間に成立する関係を示
す。図３中に一点鎖線、実線および破線で示す関係は、
それぞれ、ターボチャージャ５６が正常である場合に実
現される特性、ターボチャージャ５６に閉側スティック
異常が生じている場合に実現される特性、および、ター
ボチャージャ５６に開側スティック異常が生じている場
合に実現される特性を表している。尚、変化率ΔＰ_B ／
ΔＮＥは、機関回転数ＮＥが単位回転数だけ変化する間
に過給圧Ｐ_B に生ずる変化量であり、図２中に示す各種
特性曲線の傾きに相当している。

【００３８】図３中に一点鎖線で示す如く、ターボチャ
ージャ５６が正常である場合は、全開加速が開始された
後常に変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥが増加傾向を示す。同様
に、ターボチャージャ５６に開側スティック異常が生じ
ている場合も、図３中に破線で示す如く、変化率ΔＰ_B
／ΔＮＥは全開加速が開始された後常に増加傾向を示
す。これに対して、図３中に実線で示す如く、ターボチ
ャージャ５６に閉側スティック異常が生じている場合
は、全開加速が開始された後しばらくの間は変化率ΔＰ
_B ／ΔＮＥが増加傾向を示すものの、その後、変化率Δ
Ｐ_B ／ΔＮＥが減少傾向を示す。

【００３９】このように、内燃機関１０においては、タ
ーボチャージャ５６に閉側スティック異常が生じている
場合にのみ、全開加速中の変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥに減少
傾向が現れる。ところで、上述した変化率ΔＰ_B ／ΔＮ
Ｅの増減傾向は、内燃機関１０において全開加速が行わ
れている場合の他、ウエストゲートバルブ６０が開弁し
ない領域で、内燃機関１０が加速されている場合にも現
れる。従って、本実施例のシステムによれば、内燃機関
１０が上記の条件を満たす加速状態にある場合に、変化
率ΔＰ_B ／ΔＮＥに減少傾向が現れるか否かを判別する
ことで、ターボチャージャ５６の閉側スティック異常の
有無を判断することができる。

【００４０】図４は、上記の手法を用いてターボチャー
ジャ５６に閉側スティック異常が生じているか否かを判
別すべくＥＣＵ１２が実行する制御ルーチンの一例のフ
ローチャートを示す。図４に示す制御ルーチンは、所定
時間毎に起動される定時割り込みルーチンである。図４
に示すルーチンが起動されると、先ずステップ１００の
処理が実行される。

【００４１】ステップ１００では、内燃機関１０が加速
中であるか否かが判別される。本ステップ１００では、
機関回転数ＮＥの増加率 dＮＥ/dt が所定値を超えてい
る場合に内燃機関１０が加速中であると判別される。本
ステップ１００で内燃機関１０が加速中でないと判別さ
れた場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回
のルーチンが終了される。一方、内燃機関１０が加速中
であると判別された場合は、次にステップ１０２の処理
が実行される。

【００４２】ステップ１０２では、機関回転数ＮＥが所
定回転数ＮＥ₀ に比して小さく、かつ、スロットル開度
θが所定開度θ₀ に比して大きいか否かが判別される。
所定回転数ＮＥ₀ は、ウエストゲートバルブ６０の開弁
状態を判別するためのしきい値である。内燃機関１０に
おいては、ＮＥ＜ＮＥ₀ が成立しない場合は、ウエスト
ゲートバルブ６０が開弁している可能性があると判断で
きる。また、所定開度θ₀ は、燃料噴射量に関するしき
い値である。内燃機関１０においては、スロットル開度
θが所定値θ₀ がに比して小さい場合には、ターボチャ
ージャ５６に閉側スティック異常が生じても、混合気の
空燃比が不当に燃料リッチとなることはない。

【００４３】従って、上記ステップ１０２の条件が成立
しない場合は、閉側スティック異常を正確に検出できる
状態が実現されていない可能性がある、若しくは、閉側
スティック異常を検出する必要のない状態が形成されて
いると判断することができる。この場合、以後、何ら処
理が進められることなく今回のルーチンが終了される。
一方、上記ステップ１０２の条件が成立する場合は、閉
側スティック異常を正確に検出することができ、かつ、
閉側スティック異常を検出する必要のある状態が実現さ
れていると判断することができる。この場合、次にステ
ップ１０４の処理が実行される。

【００４４】ステップ１０４では、変化率ΔＰ_B ／ΔＮ
Ｅが所定値αを超えているか否かが判別される。所定値
αは、内燃機関１０が加速状態である場合に最低限発生
する変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥに比して僅かに小さな値であ
る。従って、変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥがα以下である場
合、すなわち、ΔＰ_B ／ΔＮＥ＞αが成立しない場合
は、ターボチャージャ５６による過給が行われていない
と判断することができる。この場合、次にステップ１０
６の処理が実行される。

【００４５】ステップ１０６では、内燃機関１０の吸気
系またはターボチャージャ系に異常が生じていることが
認識される。本ステップ１０６で異常が認識されると、
ＥＣＵ１２にその異常が記憶されると共に、車両の運転
者に対して異常の発生が警報される。本ステップ１０６
の処理が終了すると今回のルーチンが終了される。

【００４６】上記ステップ１０４で、ΔＰ_B ／ΔＮＥ＞
αが成立すると判別された場合は、次にステップ１０８
の処理が実行される。ステップ１０８では、変化率ΔＰ
_B ／ΔＮＥの時間微分値ｄ（ΔＰ_B ／ΔＮＥ）／ｄｔが
所定値βに比して小さいか否かが判別される。所定値β
は、ターボチャージャ５６に閉側スティック異常が生じ
ていない限りは、内燃機関１０の加速中に生ずることの
ない値である。従って、上記の条件が成立しない場合
は、ターボチャージャ５６に閉側スティック異常が生じ
ていないと判断することができる。この場合、以後、何
ら処理が進められることなく今回のルーチンが終了され
る。一方、上記の条件が成立する場合は、ターボチャー
ジャ５６に閉側スティック異常が生じていると判断する
ことができる。この場合、次にステップ１１０の処理が
実行される。

【００４７】ステップ１１０では、ターボチャージャ５
６に閉側スティック異常が生じていることが認識され
る。本ステップ１１０で異常が認識されると、ＥＣＵ１
２にその異常が記憶され、車両の運転者に対して異常の
発生が警報されると共に、後述の如く燃料噴射量の減量
補正が開示される。本ステップ１１０の処理が終了する
と、今回のルーチンが終了される。

【００４８】上述の如く、本実施例のシステムによれ
ば、ターボチャージャ５６に閉側スティック異常が生じ
た場合に、その異常を開側スティック異常と区別して確
実に検出することができる。尚、上記の実施例では、機
関回転数ＮＥが単位回転数だけ変化する間に過給圧Ｐ_B
に生ずる変化量を変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥとして、その値
の増減傾向、すなわち、変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥの時間微
分値ｄ（ΔＰ_B ／ΔＮＥ）／ｄｔに基づいて閉側スティ
ック異常の有無を判別することとしているが、本発明は
これに限定されるものではなく、単位時間当たりの過給
圧Ｐ_B の変化量ΔＰ_B ／Δｔを変化率として、その値の
増減傾向、すなわち、過給圧Ｐ_B の２回微分値d²（ΔＰ
_B ／ΔＮＥ）／ｄt²に基づいて閉側スティック異常の有
無を判別することとしてもよい。

【００４９】ターボチャージャ５６に閉側スティック異
常が発生すると、排気ガスが多量に流通する領域で、通
常時に比して高圧の排気圧が発生する。排気圧が高圧と
なると、排気抵抗が増加するため、通常時に比して吸入
空気量が減少する。内燃機関１０においては、吸入空気
量が過給圧Ｐ_B に基づいて推定されると共に、推定され
た吸入空気量に対して適正な空燃比が得られるように、
燃料噴射量が決定される。このため、ターボチャージャ
５６に閉側スティック異常が発生して、その結果、吸入
空気量が減少された場合に、通常時と同量の燃料が噴射
されると、内燃機関１０に供給される混合気が燃料リッ
チとなる。

【００５０】内燃機関１０の排気温は、内燃機関１０に
供給される混合気が燃料リッチであるほど高温となる。
このため、上述の如く燃料リッチな混合気が内燃機関１
０に供給されると、排気温が不当に高温となる可能性が
生ずる。かかる不都合は、例えば、内燃機関１０の排気
系に、排気タービン６４をバイパスするバイパス通路
と、そのバイパス通路の導通状態を制御するバイパス制
御弁とを設け、かつ、ターボチャージャ５６の閉側ステ
ィック異常が検出された場合にバイパス弁を開弁して、
高圧の排気圧が発生するのを防止することで回避するこ
とが可能である。

【００５１】しかしながら、上記の構成を実現するため
には、内燃機関１０の排気系に、その内部にバイパス弁
を収納するに足る径を有するバイパス通路を設けること
が必要である。このため、かかる構成を実現するために
は、内燃機関１０の排気ポート３８の周辺に十分なスペ
ースを確保する必要がある。

【００５２】本実施例のシステムは、上記の如きバイパ
ス通路を設けることなく、閉側スティック異常の発生時
に排気温が不当に高温となるのを防止することができ
る。図５は、かかる機能を実現すべくＥＣＵ１２が実行
する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図５
に示すルーチンは、所定時間毎に起動される定時割り込
みルーチンである。図５に示すルーチンが起動される
と、先ずステップ２００の処理が実行される。

【００５３】ステップ２００では、内燃機関１０が備え
る各種センサより、スロットル開度θ、機関回転数Ｎ
Ｅ、冷却水温ＴＨＷおよび過給圧Ｐ_B が読み込まれる。
ステップ２０２では、上記ステップ２００で読み込まれ
た各種データに基づいて、ターボチャージャ５６が正常
である場合に噴射すべき燃料噴射量Ｑが演算される。

【００５４】ステップ２０４では、閉側スティック異常
が検出されているか否かが判別される。その結果、閉側
スティック異常が検出されていない場合は、以後、何ら
処理が進行されることなく今回のルーチンが終了され
る。この場合、上記ステップ２０２で求められた燃料噴
射量Ｑが内燃機関１０に供給される。一方、上記ステッ
プ２０４で、閉側スティック異常が検出されていると判
別された場合は、次にステップ２０６の処理が実行され
る。

【００５５】ステップ２０６では、燃料噴射量Ｑを減量
補正する処理が実行される。本実施例ステップの処理が
終了すると、今回のルーチンが終了される。この場合、
内燃機関１０に供給される燃料の量は、ターボチャージ
ャ５６が正常である場合に比して少量となる。本ステッ
プ２０６の処理が実行されることにより、燃料噴射量が
減量補正されると、ターボチャージャ５６に閉側スティ
ック異常が生じていても混合気が燃料リッチとなること
がない。このため、本実施例のシステムによれば、バイ
パス通路を備えていないにも関わらず、排気温が不当に
高温となることを確実に防止することができる。

【００５６】尚、上記の実施例においては、ＥＣＵ１２
が、上記ステップ１００〜１０４の処理を実行すること
により前記請求項１記載の「加速状態検出手段」が、変
化率ΔＰ_B ／ΔＮＥを演算することにより前記請求項１
記載の「過給圧変化率検出手段」が、変化率ΔＰ_B ／Δ
ＮＥの微分値ｄ（ΔＰ_B ／ΔＮＥ）／ｄｔを演算するこ
とにより前記請求項１記載の「変化率増減傾向検出手
段」が、上記ステップ１０８および１１０の処理を実行
することにより前記請求項１記載の「スティック異常検
出手段」が、それぞれ実現されている。

【００５７】また、上記の実施例においては、ＥＣＵ１
２が、上記ステップ２００および２０２の処理を実行す
ることにより前記請求項２記載の「燃料噴射量演算手
段」が、上記ステップ２０４および２０６の処理を実行
することにより前記請求項２記載の「噴射量減量手段」
が、それぞれ実現されている。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、過給圧の変化率の増減傾向に基づいて、可変ノズル
型ターボチャージャに閉側スティック異常が生じている
か否かを正確に判別することができる。

【００５９】また、請求項２記載の発明によれば、可変
ノズル型ターボチャージャに閉側スティック異常が発生
した場合に、すなわち、同一の過給圧に対する吸入空気
量が通常時に比して少量となる場合に、内燃機関に供給
される混合気が著しく燃料リッチとなることを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に対応する内燃機関のシステ
ム構成図である。

【図２】図１に示す内燃機関によって実現される機関回
転数ＮＥと過給圧Ｐ_B との関係を表す特性図である。

【図３】図１に示す内燃機関が全開加速状態に以降した
後の経過時間ｔと過給圧Ｐ_B の変化率ΔＰ_B ／ΔＮＥと
の関係を表す特性図である。

【図４】図１に示す内燃機関において実行される閉側ス
ティック異常検出ルーチンの一例のフローチャートであ
る。

【図５】図１に示す内燃機関において実行される燃料噴
射量演算ルーチンの一例のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） ５６ 可変ノズル型ターボチャージャ（ターボチャージ
ャ） ６４ 排気タービン ６６ 可変ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３８０ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気タービンの内部に可変ノズルを備え
   る可変ノズル型ターボチャージャを搭載する内燃機関の
   制御装置において、 内燃機関が所定の加速状態であることを検出する加速状
   態検出手段と、 前記可変ノズル型ターボチャージャの過給圧の変化率を
   検出する過給圧変化率検出手段と、 前記変化率の増減傾向を検出する変化率増減傾向検出手
   段と、 内燃機関が前記所定の加速状態である場合に、前記変化
   率の増減傾向に基づいて前記可変ノズルの閉側スティッ
   ク異常を検出するスティック異常検出手段と、 を備えることを特徴とする可変ノズル型ターボチャージ
   ャを搭載する内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可変ノズル型ターボチャ
   ージャを搭載する内燃機関の制御装置において、 前記過給圧の大きさが反映されるように燃料噴射量を演
   算する燃料噴射量演算手段と、 前記可変ノズルの閉側スティック異常が検出された場合
   に、前記燃料噴射量を減量する噴射量減量手段と、 を備えることを特徴とする可変ノズルターボチャージャ
   を搭載する内燃機関の制御装置。