特開 2023-135087 ノズル開度制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135087

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】ノズル開度制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/12 20060101AFI20230921BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20230921BHJP

   F02B 37/24 20060101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

F02B37/12 302D

F02D29/02 331

F02B37/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022040111

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 一輝

【テーマコード（参考）】

3G005

3G093

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA37

3G005GA04

3G005GB86

3G005GD12

3G005JB09

3G005JB14

3G093BA19

3G093CA04

3G093DB12

3G093DB15

3G093EA14

3G093FB01

3G093FB02

(57)【要約】

【課題】燃費の悪化を抑制する。
【解決手段】車両２に搭載された可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を制御するノズル開度制御装置１は、車両２のエンジン６がアイドリング状態であるか否かを判定するアイドリング状態判定部１１と、車両２が直ぐに発進できない長期停車状態であるか否かを判定する長期停車状態判定部１４と、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を制御するノズル開度制御部１５と、を備え、ノズル開度制御部１５は、アイドリング状態判定部１１によりエンジン６がアイドリング状態であると判定され、且つ、長期停車状態判定部１４により車両が長期停車状態であると判定された場合、ノズル開度を大きくする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された可変ノズルターボチャージャのノズル開度を制御するノズル開度制御装置であって、
前記車両のエンジンがアイドリング状態であるか否かを判定するアイドリング状態判定部と、
前記車両が直ぐに発進できない長期停車状態であるか否かを判定する長期停車状態判定部と、
前記可変ノズルターボチャージャの前記ノズル開度を制御するノズル開度制御部と、を備え、
前記ノズル開度制御部は、前記アイドリング状態判定部により前記エンジンが前記アイドリング状態であると判定され、且つ、前記長期停車状態判定部により前記車両が前記長期停車状態であると判定された場合、前記ノズル開度を大きくする、
ノズル開度制御装置。

【請求項2】

前記長期停車状態判定部は、前記車両のシフトポジションがパーキングポジションである場合に、前記車両が前記長期停車状態であると判定する、
請求項１に記載のノズル開度制御装置。

【請求項3】

前記長期停車状態判定部は、前記車両のパーキングブレーキが作動している場合に、前記車両が前記長期停車状態であると判定する、
請求項１又は２に記載のノズル開度制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載された可変ノズルターボチャージャのノズル開度を制御するノズル開度制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車両に搭載されるターボチャージャとして、タービンに流れ込む排気ガスの流速を可変とするための可変ノズルを備える可変ノズルターボチャージャが知られている（例えば、特許文献１参照）。可変ノズルターボチャージャが搭載された車両では、エンジンがアイドリング状態等の低回転である場合、次の加速に備えるべく、可変ノズルターボチャージャのノズル開度を小さくしてタービンに流れ込む排気ガスの流速を上げている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１５０２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、可変ノズルターボチャージャのノズル開度を小さくすると、ポンプ損失が増加するため、燃費が悪化するという問題がある。

【0005】

そこで、本発明は、燃費の悪化を抑制することができるノズル開度制御装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るノズル開度制御装置は、車両に搭載された可変ノズルターボチャージャのノズル開度を制御するノズル開度制御装置であって、車両のエンジンがアイドリング状態であるか否かを判定するアイドリング状態判定部と、車両が直ぐに発進できない長期停車状態であるか否かを判定する長期停車状態判定部と、可変ノズルターボチャージャのノズル開度を制御するノズル開度制御部と、を備え、ノズル開度制御部は、アイドリング状態判定部によりエンジンがアイドリング状態であると判定され、且つ、長期停車状態判定部により車両が長期停車状態であると判定された場合、ノズル開度を大きくする。

【0007】

エンジンがアイドリング状態であるとともに、車両が長期停車状態である場合は、次の加速に備える必要性が低い。そこで、このノズル開度制御装置では、エンジンがアイドリング状態であり、且つ、車両が長期停車状態である場合に、可変ノズルターボチャージャのノズル開度を大きくする。これにより、ポンプ損失が低減されるため、燃費の悪化を抑制することができる。

【0008】

長期停車状態判定部は、車両のシフトポジションがパーキングポジションである場合に、車両が長期停車状態であると判定してもよい。車両のシフトポジションがパーキングポジションである場合は、ドライバは車両を直ぐに発進させないと考えられる。そこで、このノズル開度制御装置では、車両のシフトポジションがパーキングポジションである場合に車両が長期停車状態であると判定することで、長期停車状態を適切に判定することができる。

【0009】

長期停車状態判定部は、車両のパーキングブレーキが作動している場合に、車両が長期停車状態であると判定してもよい。車両のパーキングブレーキが作動している場合は、ドライバは車両を直ぐに発進させないと考えられる。そこで、このノズル開度制御装置では、車両のパーキングブレーキが作動している場合に車両が長期停車状態であると判定することで、長期停車状態を適切に判定することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、燃費の悪化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るノズル開度制御装置を示すブロック構成図である。

【図2】実施形態に係るノズル開度制御装置が搭載された車両のエンジン回りを示す模式図である。

【図3】ノズル開度とポンプ損失との関係の一例を示すグラフである。

【図4】ノズル開度と燃料消費量との関係の一例を示すグラフである。

【図5】ノズル開度制御装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0013】

図１は、実施形態に係るノズル開度制御装置１を示すブロック構成図である。図２は、実施形態に係るノズル開度制御装置１が搭載された車両２のエンジン６回りを示す模式図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るノズル開度制御装置１は、車両２に搭載された可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を制御する。ノズル開度制御装置１は、可変ノズルターボチャージャ３とともに車両２に搭載されている。可変ノズルターボチャージャ３は、タービン４に流れ込む排気ガスの流速を可変とするための可変ノズル５を備えるターボチャージャである。

【0014】

ノズル開度制御装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central ProcessingUnit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する電子制御ユニット（ＥＣＵ：ElectronicControl Unit）である。ノズル開度制御装置１では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。ノズル開度制御装置１は、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよく、複数の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。

【0015】

ノズル開度制御装置１は、アイドリング状態判定部１１と、シフトポジション検出部１２と、パーキングブレーキ作動検出部１３と、長期停車状態判定部１４と、ノズル開度制御部１５と、を備える。

【0016】

アイドリング状態判定部１１は、車両２のエンジン６がアイドリング状態であるか否かを判定する。エンジン６がアイドリング状態であるか否かは、例えば、エンジン６の燃料噴射制御を行うエンジンＥＣＵの制御情報に基づいて判定することができる。

【0017】

シフトポジション検出部１２は、車両２のシフトポジションを検出する。シフトポジション検出部１２は、シフトポジションとして、パーキングポジション、ニュートラルポジション、ドライブポジション、リバースポジション等を検出する。シフトポジションは、例えば、シフトポジションを検出するシフトポジションセンサの検出結果に基づいて検出することができる。

【0018】

パーキングブレーキ作動検出部１３は、車両２のパーキングブレーキ（不図示）の作動状態を検出する。パーキングブレーキ作動検出部１３は、パーキングブレーキの作動状態として、パーキングブレーキが作動している状態、及びパーキングブレーキが作動していない状態を検出する。パーキングブレーキの作動状態は、例えば、パーキングブレーキの作動状態を検出するブレーキセンサの検出結果に基づいて検出することができる。

【0019】

長期停車状態判定部１４は、車両２が直ぐに発進できない長期停車状態であるか否かを判定する。長期停車状態には、車両２のシフトポジションがパーキングポジションになっている状態、車両２のパーキングブレーキが作動している状態等が含まれる。車両２のシフトポジションがパーキングポジションになっている状態では、ドライバは、フットブレーキを踏んでシフトポジションをパーキングポジションからドライブポジションに変更する操作を行わないと、車両２を発進させることができない。また、車両２のパーキングブレーキが作動している状態では、ドライバは、パーキングブレーキを解除する操作を行わないと、車両２を発進させることができない。

【0020】

そこで、長期停車状態判定部１４は、例えば、シフトポジション検出部１２により車両２のシフトポジションがパーキングポジションであることが検出された場合、又は、パーキングブレーキ作動検出部１３により車両２のパーキングブレーキが作動していることが検出された場合に、車両２が長期停車状態であると判定する。一方、長期停車状態判定部１４は、例えば、シフトポジション検出部１２により車両２のシフトポジションがパーキングポジションであることが検出されず、且つ、パーキングブレーキ作動検出部１３により車両２のパーキングブレーキが作動していることが検出されない場合に、車両２が長期停車状態ではないと判定する。

【0021】

ノズル開度制御部１５は、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を制御する。ノズル開度は、可変ノズル５の開度である。具体的には、ノズル開度制御部１５は、可変ノズル５の開度を変更するアクチュエータ（不図示）を駆動制御することにより、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を制御する。

【0022】

例えば、ノズル開度制御部１５は、エンジン６が低回転のときに、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を小さくする（可変ノズル５を絞り側に変位させる）。これにより、排気ガスの流れが速くなるため、エンジン６が低回転でもタービン４が回り、次の加速に備えることができる。一方、ノズル開度制御部１５は、エンジン６が高回転のときに、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする（可変ノズル５を開放側に変位させる）。これにより、可変ノズル５により排気ガスの流れが妨げられるのを抑制することができる。

【0023】

ところで、エンジン６がアイドリング状態を含む低回転のときは、次の加速に備えるために、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を小さくするが、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を小さくすると、ポンプ損失が増加して燃費が悪化する。一方、エンジン６がアイドリング状態であるとともに、車両２が長期停車状態である場合は、次の加速に備える必要性が低い。

【0024】

そこで、ノズル開度制御部１５は、アイドリング状態判定部１１によりエンジン６がアイドリング状態であると判定され、且つ、長期停車状態判定部１４により車両２が長期停車状態であると判定された場合、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする。なお、エンジン６のアイドリング状態はエンジン６の低回転状態でもあるため、アイドリング状態判定部１１によりエンジン６がアイドリング状態であると判定された場合は、当該判定の前から、ノズル開度制御部１５の制御により可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度が小さくなっている。このため、アイドリング状態判定部１１によりエンジン６がアイドリング状態であると判定され、且つ、長期停車状態判定部１４により車両２が長期停車状態であると判定された場合は、ノズル開度が小さくなっている可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする。

【0025】

ノズル開度制御部１５は、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする場合、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を全開にしてもよく、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を全開にしなくてもよい。図３は、ノズル開度とポンプ損失との関係の一例を示すグラフである。図４は、ノズル開度と燃料消費量との関係の一例を示すグラフである。図３及び図４に示すように、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度がある程度大きくなると、ポンプ損失の増加が頭打ちとなって燃料消費量の増加も頭打ちとなる。このため、ノズル開度制御部１５は、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする場合、ポンプ損失及び燃料消費量の増加が頭打ちとなるノズル開度まで、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくすることが好ましい。ポンプ損失及び燃料消費量の増加が頭打ちとなるノズル開度は、可変ノズルターボチャージャ３の種別、排気管の取り回し、使用する部品の種別等により変わる。このため、事前の実験やシミュレーション等によりポンプ損失及び燃料消費量の増加が頭打ちとなるノズル開度を求めておき、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする場合は、このノズル開度まで可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくしてもよい。

【0026】

次に、図５を参照して、ノズル開度制御装置１の処理動作の一例について説明する。図５は、ノズル開度制御装置１の処理動作の一例を示すフローチャートである。

【0027】

図５に示すように、まず、ノズル開度制御装置１は、エンジン６がアイドル状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、アイドリング状態判定部１１によりエンジン６がアイドリング状態であると判定された場合に、エンジン６がアイドル状態であると判定し、アイドリング状態判定部１１によりエンジン６がアイドリング状態ではないと判定された場合に、エンジン６がアイドル状態ではないと判定する。エンジン６がアイドル状態でないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ノズル開度制御装置１は、一旦処理を終了して、再度ステップＳ１から繰り返し行う。

【0028】

エンジン６がアイドル状態であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ノズル開度制御装置１は、車両２が長期停車状態であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、長期停車状態判定部１４により車両２が長期停車状態であると判定された場合に、車両２が長期停車状態であると判定し、長期停車状態判定部１４により車両２が長期停車状態ではないと判定された場合に、車両２が長期停車状態ではないと判定する。車両２が長期停車状態ではないと判定された場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ノズル開度制御装置１は、一旦処理を終了して、再度ステップＳ１から繰り返し行う。

【0029】

車両２が長期停車状態であると判定された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ノズル開度制御装置１は、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする（ステップＳ３）。その後、ノズル開度制御装置１は、車両２が長期停車状態でなくなるまで、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくした状態を維持する（ステップＳ４）。

【0030】

車両２が長期停車状態でなくなったと判定されると（ステップＳ４：ＮＯ）、ノズル開度制御装置１は、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を元に戻す（ステップＳ５）。そして、ノズル開度制御装置１は、一旦処理を終了して、再度ステップＳ１から繰り返し行う。

【0031】

以上説明したように、本実施形態に係るノズル開度制御装置１では、エンジン６がアイドリング状態であり、且つ、車両２が長期停車状態である場合に、可変ノズルターボチャージャ３のノズル開度を大きくする。これにより、ポンプ損失が低減されるため、燃費の悪化を抑制することができる。

【0032】

また、このノズル開度制御装置１では、車両２のシフトポジションがパーキングポジションである場合に車両２が長期停車状態であると判定することで、長期停車状態を適切に判定することができる。

【0033】

また、このノズル開度制御装置１では、車両２のパーキングブレーキが作動している場合に車両２が長期停車状態であると判定することで、長期停車状態を適切に判定することができる。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

【符号の説明】

【0035】

１…ノズル開度制御装置、２…車両、３…可変ノズルターボチャージャ、４…タービン、５…可変ノズル、６…エンジン、１１…アイドリング状態判定部、１２…シフトポジション検出部、１３…パーキングブレーキ作動検出部、１４…長期停車状態判定部、１５…ノズル開度制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】