JP2001280150A

JP2001280150A - エンジンの過給圧制御装置

Info

Publication number: JP2001280150A
Application number: JP2000092166A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Wakutani; 新一涌谷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ＶＧＴフィードバック制御において、ハンチ
ングを防止しつつ、実過給圧を目標過給圧に一致させる
領域を広げてエミッション性能を向上させる。【解決手段】ＶＧＴを備えたエンジンにおいて、排気
ガス流量が少ない時は、可動ベーンのベーン角度に対す
る過給圧変化の感度が低いことから、不感帯を可及的に
小さくし実過給圧を目標過給圧に極力一致させてエミッ
ション性能を維持するようにし、排気ガス流量が多い時
には、可動ベーンのベーン角度変化に対する過給圧変化
の感度が高いことから不感帯を大きくしてフィードバッ
クによる過給圧のハンチングを防止するようにする。具
体的には、エンジン回転数とエンジン負荷とを検出し、
低回転かつ低負荷側で不感帯を縮小するよう不感帯を補
正する。この不感帯の補正は、フィードバック比例項お
よびフィードバック微分項に対して行い、積分項に対し
ては不感帯を常時一定とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの過給
圧制御装置、特に、タービンに作用する排気ガス流速を
可動ベーンによって変更可能な排気ターボ過給機を備え
たエンジンの過給圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ターボ過給機を備えたエンジン、特
にディーゼルエンジンにおいて、特に低負荷領域で空気
過剰率を高めて、排気エミッションやスモークを改善す
るため、排気ターボ過給機を、タービンに作用する排気
ガス流速を変更可能な可動ベーンを備え、該可動ベーン
を駆動する負圧アクチュエータを負圧源に連通する負圧
通路に配置した制御弁をエンジンの運転状態に応じて制
御することにより、可動ベーンの角度を制御するよう構
成したものが従来から知られている。このようにタービ
ンに作用する排気ガス流速を可動ベーンによって変更可
能とした排気ターボ過給機を、例えばＶＧＴ（バリアブ
ル・ジオメトリ・ターボ）と称している。特開平１０−
３３１６５０号公報は、こうしたＶＧＴを開示するもの
である。また、特開平７−３３２０９７号公報には、エ
ンジン回転数の変化率に応じて過給圧フィードバックゲ
インを変更するものが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＶＧＴを備えたエンジ
ンにおいて、吸気圧センサによって過給圧を検出し、そ
の検出された実際の過給圧と目標過給圧との偏差に基づ
いて可動ベーン制御のフィードバック補正量を演算し、
実過給圧が目標過給圧となるようフィードバッ制御する
場合に、検出された過給圧が目標過給圧から少しでも外
れれば直ちにフィードバックが効いて過給圧が変化する
というのでは、ハンチングを起こし、走行安定性に悪影
響がでるということから、目標過給圧に近くて実過給圧
と目標過給圧との偏差が小さいところでは、補正値を動
かさない不感帯を設定する必要があるが、そうした不感
帯を設定するにしても、不感帯が小さいとハンチング防
止の効果が期待できず、逆に不感帯が大きいと、実過給
圧を目標過給圧に一致させてエミッション性能を維持す
るというＶＧＴフィードバック本来の効果が期待できな
くなるというので、ハンチングの防止と、実過給圧を目
標過給圧に一致させることの両方を十分に達成すること
ができなかった。

【０００４】そこで、ＶＧＴフィードバック制御におい
て、ハンチングを防止しつつ、実過給圧を目標過給圧に
一致させる領域を広げてエミッション性能を向上させる
ことが課題である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、排気ガス流
量が少ない時は、ガスエネルギーが小さいために、排気
ガス流量の変化に対する感度が低くて、ＶＧＴのベーン
角度が多少動いても過給圧の変化として現れないのに対
し、排気ガス流量が多い時は、ガスエネルギーが元々大
きいために、ガス流量の変化に対する感度が高く、ベー
ン角度の少しの動きで過給圧が敏感に変化するというよ
うに、排気ガス流量によって過給圧変化の感度が違って
くることに着目し、排気ガス流量が少ない時は、実過給
圧を目標過給圧にできるだけ一致させるよう不感帯を小
さくし、排気ガス流量が多い時にはハンチングを十分抑
制できるよう不感帯を大きくするものである。

【０００６】すなわち、この発明によるエンジンの過給
圧制御装置は、排気ガスのエネルギーによってタービン
が回転しブロワを駆動してエンジンを過給する排気ター
ボ過給機を備え、該排気タービン過給機は、上記タービ
ンに作用する排気ガス流速を変更可能な可動ベーンを備
え、過給圧を検出する過給圧検出手段と、該過給圧検出
手段により検出された過給圧と目標過給圧との偏差に基
づいて上記可動ベーン制御のフィードバック補正量を設
定するフィードバック補正量設定手段と、上記検出され
た過給圧と目標過給圧との偏差が所定値以下のときは上
記フィードバック補正量を固定するよう不感帯を設定す
る不感帯設定手段とを備えたエンジンの過給圧制御装置
において、排気ガス流量に関連する運転パラメータを検
出する運転パラメータ検出手段と、該運転パラメータ検
出手段により検出された運転パラメータに基づき、排気
ガス流量に応じて、排気ガス流量が少ない時は排気ガス
流量が多い時に対して上記不感帯を縮小する不感帯補正
手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】この場合、排気ガス流量が少ない時は、不
感帯が小さくなるため、フィードバック補正により実過
給圧を目標過給圧に極力一致させてエミッション性能を
維持することができ、排気ガス流量が多い時には不感帯
を十分大きくして過給圧のハンチングを防止することが
できる。

【０００８】ここで、上記運転パラメータ検出手段は、
エンジン回転数とエンジン負荷とを検出するものであっ
てよく、上記不感帯補正手段は、検出されたエンジン回
転数とエンジン負荷とに基づいて、低回転かつ低負荷側
で不感帯を縮小するものであってよい。排気ガス流量
は、低回転、低負荷側で多く、高回転、高負荷側で少な
い。したがって、低回転かつ低負荷側で不感帯を縮小す
るよう構成することにより、初期の目的を達成すること
ができる。

【０００９】また、上記不感帯補正手段は、フィードバ
ック比例項およびフィードバック微分項に対する不感帯
を補正するとするのがよく、積分項に対する不感帯は常
時一定であってよい。つまり、積分項は、ＶＧＴのバラ
ツキ等の補正を狙った補正項であって、運転状態の変化
を追いかけるものではないので、運転状態に拘わらず不
感帯は一定の幅に固定し、それに対し、比例項と微分項
は、運転状態の変化を追いかける補正項であることか
ら、比例項および微分項について不感帯を補正するのが
よい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１１】図１は実施の形態の一例の全体系統図、図
２は排気ターボ過給機の可動ベーン機構を示す要部拡大
断面図、図３は制御系統図、図４は制御領域図、図５は
ＥＧＲフィードバック補正値演算のテーブル特性図、図
６は始動後のＶＧＴ負圧導入禁止の制御を示すタイムチ
ャート、図７はＶＧＴフィードバック補正の積分項演算
のテーブル特性図、図８はＶＧＴフィードバック補正の
比例項と微分項とを足した値を対象とする不感帯設定の
説明図、図９はＶＧＴフィードバック補正の比例項およ
び微分項演算のための不感帯設定のマップ特性図、図１
０はＶＧＴフィードバック制御のメインルーチンを示す
フローチャート、図１１は実施の形態におけるＶＧＴフ
ィードバック制御の補正項演算のサブルーチンを示すフ
ローチャートである。

【００１２】この実施の形態のエンジンは、自動車用の
多気筒直噴式ディーゼルエンジンで、図１において、１
はエンジン本体である。また、２はシリンダブロック、
３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃料噴射弁、
６はグロープラグ、７は吸気弁、８は排気弁である。吸
気弁７および排気弁８は、各気筒にそれぞれ２個づつ設
けられている（図１では一方の吸気弁７と排気弁８のみ
が示されている）。

【００１３】エンジン本体１の一側には吸気通路１０が
延設されている。そして、吸気通路１０は、途中にサー
ジタンク１１を有し、サージタンク１１よりも上流側が
各気筒に共通の共通吸気通路１２とされて、その上流側
から下流側へ順次、エアクリーナ１３、空気量検出手段
としてのエアフローメータ１４、排気ターボ過給機１５
のブロア１５ａ、インタークーラ１６、過給圧検出手段
としての吸気圧センサ１７、吸気絞り弁１８が配設され
ている。

【００１４】吸気絞り弁１８は、全閉時でも共通吸気通
路１２を完全には閉じないで、所定の小さな有効開口面
積でもって共通吸気通路１２を開通させておくように設
定されている。

【００１５】サージタンク１１と各気筒とは、個々の独
立吸気通路１９によりそれぞれ独立して接続されてい
る。そして、気筒毎のそれら独立吸気通路１９は、それ
ぞれが隔壁１９ｃによって並列な２本の分岐独立吸気通
路１９ａ、１９ｂに区画されている。上記各気筒の２個
の吸気弁７は、これら気筒毎の２本の分岐独立吸気通路
１９ａ、１９ｂをそれぞれ開閉する。

【００１６】各気筒の独立吸気通路１９は、一方の分岐
独立吸気通路１９ａが、燃焼室内で吸気のスワールを生
成すべく、略シリンダ接線方向に指向するように燃焼室
内に開口され、他方の分岐独立吸気通路１９ｂには、ス
ワール弁２０が配設されている。スワール弁２０が閉じ
られたとき、上記他方の分岐独立吸気通路１９ｂが完全
に閉じられ、吸気は上記一方の分岐独立吸気通路１９ａ
にのみ流れて、勢いよく燃焼室へと供給され、それによ
り、吸気流動が大となり、スワールが強化される。

【００１７】エンジン本体１には、また、上記吸気通路
１０とは反対側に排気通路２１が延設され、該排気通路
２１には、その上流側から下流側へ向け順次、排気ター
ボ過給機１５のタービン１５ｂ，排気ガス浄化用の触媒
装置（プレキャタ）２２が配設されている。エンジンの
排気ガスは、上記触媒装置２２を経由した後、排気ガス
浄化用のもう一つの触媒装置（メインキャタ）およびサ
イレンサ（共に図示せず）を経て、大気へ排出される。

【００１８】排気ターボ過給機１５は、ブロア１５ａと
タービン１５ｂの各ホイールが、軸１５ｃを介して一体
回転するように連結されている。この排気ターボ過給機
１５は、可変ベーン機構を備えた所謂ＶＧＴで、後述す
るように、過給能力（過給効率）を連続的に変更可能で
ある。

【００１９】吸気通路１０と排気通路２１の間には、所
定運転状態において排気通路２１から排気ガスの一部を
共通吸気通路１２へと還流するＥＧＲ通路２３が設けら
れ、該ＥＧＲ通路の途中には、ＥＧＲ量（排気ガス還流
量）を調整可能とするようＥＧＲバルブ２４が配設され
ている。ＥＧＲ通路２３は、排気通路２１に対しては、
タービン１５ｂの上流側に開口するＥＧＲガス取入口２
３ａにて接続し、共通吸気通路１２に対しては、吸気絞
り弁１８とサージタンク１１との間に開口するＥＧＲガ
ス導入口２３ｂにて接続する。また、ＥＧＲ通路２３の
外周には、ＥＧＲバルブ２４よりも排気通路２１側で、
所定長さに亙ってＥＧＲガス冷却用の冷却フィン２５が
形成されている。

【００２０】上記吸気絞り弁１８、スワール弁２０、排
気ターボ過給機１５の可変ベーン機構は、いずれも負圧
応動式で駆動するもので、そのため、吸気絞り弁１８に
負圧アクチュエータ３１が連結され、スワール弁２０に
別の負荷アクチュエータ３２が連結され、また、排気タ
ーボ過給機１５の可変ベーン機構には、さらに別の負圧
アクチュエータ３３が連結されている。また、ＥＧＲバ
ルブ２４も、負圧応動式で、それ自体が負圧アクチュエ
ータ２４ａを備えている。

【００２１】そして、負圧源として、エンジンにより駆
動されるバキュームポンプ３４が設けられ、このバキュ
ームポンプ３４に、上記各負圧アクチュエータ３１〜３
３およびＥＧＲバルブ２４の負圧アクチュエータ２４ａ
が連通されている。

【００２２】すなわち、バキュームポンプ３４によって
常時負圧とされた負圧供給用通路３５に対して、負圧通
路３６を介して吸気絞り弁１８駆動用の負圧アクチュエ
ータ３１が接続され、その負圧通路３６の途中には、電
磁式の切換弁３７が配設されている。この切換弁３７
は、負圧アクチュエータ３１に対して負圧を供給し吸気
絞り弁１８を閉とするよう、負圧通路３５を負圧供給用
通路３５に接続する状態と、負圧アクチュエータ３１を
大気へ開放して吸気絞り弁１８を開とするよう負圧通路
３５と負圧供給用通路３５との接続を遮断する状態と
に、オン、オフ式に切換える。

【００２３】また、上記負圧供給用通路３５に対して、
負圧通路３８を介してスワール弁２０駆動用の負圧アク
チュエータ３２が接続され、その負圧通路３８の途中に
電磁式の切換弁３９が接続されている。この切換弁３９
は、負圧アクチュエータ３２に対して負圧を供給しスワ
ール弁２０を閉とするよう、負圧通路３８を負圧供給用
通路３５に接続する状態と、負圧アクチュエータ３２を
大気へ開放してスワール弁２０を開とするよう負圧通路
３８と負圧供給用通路３５との接続を遮断する状態と
に、オン、オフ式に切換える。

【００２４】また、上記排気ターボ過給機１５の可変ベ
ーン機構を駆動する負圧アクチュエータ３３は、デュー
ティ制御される電磁式の調整弁４０によって連続可変式
に作動負圧が調整される。調整弁４０は、三方弁であっ
て、負圧通路４１を介して負圧アクチュエータ３３に接
続されるとともに、他の負圧通路４２を介して負圧供給
用通路３５に接続され、さらに大気圧通路４３を介し
て、エアクリーナ１３から延びる大気圧供給用通路４４
に接続されている。また、負圧供給用通路３５に接続す
る負圧通路４２には、負圧貯溜室４５が配設されてい
る。

【００２５】そして、調整弁４０によって、負圧アクチ
ュエータ３３側の負圧通路４１の、負圧供給用通路３５
側の負圧通路４２と、大気圧供給用通路４４側の大気圧
通路４３とに対する連通度合を連続可変式に変更するこ
とにより、排気ターボ過給機１５の可変ベーン機構が制
御され、過給能力が連続可変式に変更される。

【００２６】また、上記調整弁４０をバイパスして、負
圧アクチュエータ３３側の負圧通路４１を大気供給用通
路４４に接続するバイパス通路４６が設けられ、このバ
イパス通路４６には、電磁式の開閉弁４７が接続されて
いる。

【００２７】上記負圧アクチュエータ３３は、供給され
る負圧が大きいほど過給能力が高くなるように可変ベー
ン機構を駆動するよう設定されたもので、上記開閉弁４
７を開くことにより、負圧アクチュエータ３３に作用す
る負圧が下がり、排気ターボ過給機１５の過給能力が応
答よく一気に低下する。

【００２８】ＥＧＲバルブ２４は、デューティ式の二つ
の調整弁５０、５１によって開度調整されるもので、一
方の調整弁５０は三方弁とされて、負圧通路５２を介し
てＥＧＲバルブ２４の負圧アクチュエータ２４ａに接続
されるとともに、他の負圧通路５３を介して負圧供給用
通路３５に接続され、また、大気圧通路５４を介して大
気供給用通路４４に接続されている。また、もう一つの
調整弁５１は、負圧供給用通路３５側の上記負荷通路５
３に接続されている。

【００２９】そして、上記一方の調整弁５０によって、
負圧アクチュエータ２４ａ側の負圧通路５２の、負圧供
給用通路３５側の負圧通路５３と大気圧通路５４とに対
する連通度合が連続可変式に変更され、もう一つの調整
弁５１によって、上記一方の調整弁５０へ供給される負
圧の大きさが連続可変式に調整される。

【００３０】ＥＧＲバルブ２４の負圧アクチュエータ２
４ａは、供給される負圧が大きいほどＥＧＲバルブ２４
の開度が大きくし、ＥＧＲ量を増大させるもので、上記
一方の調整弁５０によって負圧アクチュエータ２４ａ側
の通路５２を大気供給用通路５４のみに接続することに
より、ＥＧＲバルブ２４が応答よく一気に閉弁される。

【００３１】また、図１において、５５はブレーキ用の
真空倍力装置である。真空倍力装置５５は、やはり上記
バキュームポンプ３４を負圧源とするよう接続されてい
る。

【００３２】図２は、排気ターボ過給機１５の可変ベー
ン機構の要部を示すものである。図２において、６１は
スクロール部であり、タービン１５ｂのホイール周囲
に、周方向等間隔に多数の可動ベーン６２が配設されて
いる。各可動ベーン６２は、それぞれの回転軸６３を中
心に揺動可能で、揺動しベーン角度が変わることによっ
て、排気ガスのタービン１５ｂに対する流入方向を変え
る。そして、可動ベーン６２が、例えば図２の波線で示
す角度位置にあるときには、図２の実線で示す角度位置
にあるときに比べて、タービン１５ｂに作用する排気ガ
ス流速が増大し、、過給効率が増大する。その可動ベー
ン６２の角度位置が、前述した負圧アクチュエータ３３
によって変更されるのである。

【００３３】図３は、制御系統例を示すものであり、図
中Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコ
ントローラである。このコントローラＵには、前述した
エアフローメータ１４からの実際の空気量を示す信号、
吸気圧センサ１７からの吸気圧を示す信号が入力される
他、アクセル開度センサＳ１からのアクセル開度を示す
信号、およびエンジン回転数センサＳ２からのエンジン
回転数を示す信号が入力される。また、コントローラＵ
からは、前述した各電磁式の弁３７、３９、４０、４
７、５０、５１に対して所定の制御信号が出力される。

【００３４】次に、コントローラＵによる制御の概要に
ついて説明する。

【００３５】この実施の形態の制御では、図４に示すよ
うに、エンジン回転数とエンジン負荷（燃料噴射量）と
をパラメータとして、エンジンの運転領域をＸ１〜Ｘ４
の４つの領域に分けている。領域Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ
４は、その順に、低回転、低負荷側から高回転、高負荷
側となるように設定されたものである。吸気絞り弁１８
およびスワール弁２０の開閉制御、ＥＧＲ制御、過給圧
制御は、それぞれ、領域Ｘ１〜Ｘ４に対し次のように設
定されている。

【００３６】吸気絞り弁１８およびスワール弁２０の制
御では、領域Ｘ１では、吸気絞り弁１８およびスワール
弁２０はそれぞれ閉とされ、領域Ｘ２〜Ｘ４では、それ
ぞれ開とされる。

【００３７】ＥＧＲ制御では、領域Ｘ１とＸ２では、エ
アフローメータ１４で検出される実際の空気量が目標空
気量となるように、ＥＧＲバルブ２４の開度がフィード
バック制御される。また、領域Ｘ３とＸ４では、ＥＧＲ
が停止される。

【００３８】過給圧制御では、全領域Ｘ１〜Ｘ４で過給
が行われるが、領域Ｘ４では、吸気圧センサ１７で検出
される実際の過給圧が目標過給圧となるように、排気タ
ーボ過給機１５の可動ベーンの角度位置がフィードバッ
ク制御される。また、領域Ｘ１〜Ｘ３では、実際の過給
圧が目標過給圧となるように、オープンループ制御され
る。

【００３９】ＥＧＲ制御は、所謂エアフロー・フィード
バックＥＧＲで、上述のように、エアフローメータ１４
で検出される実際の空気量が目標空気量となるように、
ＥＧＲバルブ２４の開度をフィードバック制御する。エ
ミッション改善の要求に沿ってＮＯｘを最大限低減する
には、ＥＧＲ量を増やす必要があるが、ＥＧＲ量が増え
ると、その分新気の入る量が減ることになって、失火等
の問題が発生するため、新気吸入量すなわちエアフロー
メータ１４で検出される空気量に目標値を設定して、そ
の目標空気量となるように、ＥＧＲバルブ２４の開度を
フィードバック制御するのである。

【００４０】そして、そのＥＧＲフィードバック制御に
おいては、実際の空気量と目標空気量との偏差が所定値
よりも小さい状態では、フィードバック補正値の更新を
行わないよう、図５に示すように不感帯が設定され、不
感帯ではフィードバック補正値として前回値がそのまま
ホールドされる。そして、この不感帯は、吸気脈動の大
きさに関連したパラメータに基づいて変更され、吸気脈
動が大きいほど不感帯が拡大される。例えば、吸気絞り
弁１８が開弁されたとき（スワール弁２０が開弁された
とき）は、閉弁されているときに比して吸気脈動が大き
いとして、不感帯が拡大されるのである。

【００４１】ＥＧＲフィードバック制御は、不感帯を設
定した上記図５のマップによってフィードバック補正値
を演算する。図５は、横軸に実際の空気量から目標空気
量を差し引いた偏差ＤＡＦＳをとり、縦軸にフィードバ
ック補正値（ＥＧＲバルブ２４の開度補正値）に相当す
るデューティ制御値（Ｄｕｔｙ）を設定するものであっ
て、上記偏差ＤＡＦＳがプラスの値で大きいときは、実
際の空気量が多すぎるということで、このときはフィー
ドバック補正値（デューティ制御値）を大きくする（フ
ィードバック補正値が大きくなると、ＥＧＲバルブ２４
の開度が大きくなる）。また、逆に、上記偏差ＤＡＦＳ
がマイナスの値で大きいときは、実際の空気量が少なす
ぎるということで、このときはフィードバック補正値を
小さくする（フィードバック補正値が小さくなると、Ｅ
ＧＲバルブ２４の開度が小さくなる）。偏差ＤＡＦＳ
が、図５に示す不感帯範囲となるような小さな値のとき
は、フィードバック補正値は前回値にホールドする。

【００４２】領域Ｘ１は、ＥＧＲガス量の増大が要求さ
れる領域であり、このため吸気絞り弁１８が閉じられ
（吸気通路１２の有効開口面積が最小となる）、ＥＧＲ
量増大に伴う燃焼性確保のためにスワール弁２０が閉じ
られて吸気流動が強化される。目標空気量は、例えば燃
料噴射量とエンジン回転数とに応じてあらかじめ設定さ
れたマップに照合して決定されるが、吸気絞り弁１８が
閉じられたとき、目標空気量が減量される（小さい値に
変更される）。その際の目標空気量の減量分は、吸気絞
り弁１８が閉じられたことによる実際の空気量の減量分
相当である。吸気通路１２を流れることのできる最大空
気量は、吸気絞り弁１８の開度が小さいほど小さくな
る。そこで、吸気絞り弁１８が全開のときに確保可能な
最大空気量と、吸気絞り弁１８が全閉のときに確保可能
な最大空気量との差分が、上記目標空気量の減量分とさ
れるのである。

【００４３】過給圧制御では、上述のように、図４に示
す領域Ｘ４で、吸気圧センサ１７で検出される実際の過
給圧が目標過給圧となるように、実過給圧と目標過給圧
との偏差に基づいて排気ターボ過給機１５の可動ベーン
６２の角度位置をフィードバック制御し、領域Ｘ１〜Ｘ
３では、実際の過給圧が目標過給圧となるように、オー
プンループ制御するが、例えばエンジン始動直後でバキ
ュームポンプに十分な負圧が発生していない状態で、Ｖ
ＧＴ用の負圧アクチュエータ３３と真空倍力装置５５と
が同時に作動すると、真空倍力装置５５を作動させるた
めの負圧が不足して、ブレーキ性能を確保できなくなる
ため、そうした始動直後等で、負圧源であるバキューム
ポンプに十分な負圧が発生していない状態では、運転状
態に拘わらずＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対す
るバキュームポンプ３４からの負圧の導入を禁止する。
例えば、図６に示すように、エンジ回転数（Ｎｅ）が始
動回転数に達したときに、禁止タイマーをセットし、一
定期間（図６の例では８秒間）フラグを立てて負圧導入
を禁止する。また、タイマーの代わりに、エンジン回転
数が所定回転数に達するまではＶＧＴ用の負圧アクチュ
エータ３３に対する負圧導入を禁止するものであってよ
い。さらに、真空倍力装置５５に負圧センサを付けて、
真空倍力装置５５に所定の負圧が得られたかどうかを直
接検知し、所定の負圧が得られるまではＶＧＴ用の負圧
アクチュエータ３３に対する負圧導入を禁止するように
してもよい。また、いずれの場合も、ＶＧＴ用の負圧ア
クチュエータ３３に対する負圧導入を完全に禁止するの
ではなく、所定の制限を加えるものであってもよい。な
お、この例では、実過給圧と目標過給圧との偏差に基づ
くフィードバック制御は領域Ｘ４のみで行うようにして
いるが、全領域（Ｘ１〜Ｘ４）で行ってもよい。

【００４４】ＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３は、該
負圧アクチュエータ３３に負圧が導入された時に可動ベ
ーン６２の角度がタービン１５ｂに作用する排気ガス流
速を高めて過給効果を増大させる角度となり、該負圧ア
クチュエータ３３に対する負圧の導入が禁止ないし制限
された時には過給効果を低減させる角度となるよう、可
動ベーン６２との関係が設定されている。そのため、Ｖ
ＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負圧の導入を
禁止ないし制限している状態で例えばエンジンが加速し
て高負荷域に入っても、過過給が発生することはない。

【００４５】ＶＧＴフィードバック制御では、上述のよ
うに実過給圧と目標過給圧との偏差に基づいて排気ター
ボ過給機１５の可動ベーン６２の角度位置をフィードバ
ック制御するが、その際、フィードバック補正項として
積分項（Ｉ値）、比例項（Ｐ値）および微分項（Ｄ値）
を演算し、それら積分項、比例項および微分項を足して
最終のフィードバック補正項を設定する。そして、積分
項は、上記偏差に基づいて例えば図７に示すような特性
のテーブルから演算し、比例項および微分項もまた、そ
れぞれのテーブルから演算する。また、その際、積分項
演算のテーブルには、実過給圧と目標過給圧との偏差が
所定値以下であるときは補正値を前回値に固定するよ
う、不感帯を設定し、また、比例項および微分項につい
ても、同様に不感帯を設定する。そして、その不感帯
は、積分項については常時一定幅に設定するが、比例項
および微分項については、エンジンの運転状態に応じて
不感帯の幅を変えるものとする。

【００４６】実過給圧が目標過給圧となるようフィード
バッ制御する場合に、検出された過給圧が目標過給圧か
ら少しでも外れれば直ちにフィードバックが効いて過給
圧が変化するというのでは、ハンチングを起こし、走行
安定性に悪影響がでるということから、目標過給圧に近
くて実過給圧と目標過給圧との偏差が小さいところでは
補正値を動かさないよう不感帯を設定する必要がある
が、そうした不感帯を設定するにしても、不感帯が小さ
いハンチング防止の効果が期待できず、逆に不感帯が大
きいと、実過給圧を目標過給圧に一致させてエミッショ
ン性能を維持するというＶＧＴフィードバック本来の効
果が期待できなくなる。そこで、ハンチングを防止しつ
つ、実過給圧を目標過給圧に一致させる領域を広げてエ
ミッション性能を向上させる制御ということで、エンジ
ン運転状態に応じて過給圧制御の不感帯を補正するので
ある。

【００４７】つまり、排気ガス流量が少ない時は、ガス
エネルギーが小さいために、排気ガス流量の変化に対す
る感度が低くて、ＶＧＴのベーン角度が多少動いても過
給圧の変化として現れないのに対し、排気ガス流量が多
い時は、ガスエネルギーが元々大きいために、ガス流量
の変化に対する感度が高く、ベーン角度の少しの動きで
過給圧が敏感に変化するというように、排気ガス流量に
よって過給圧変化の感度が違ってくる。そこで、排気ガ
ス流量が少ない時は、実過給圧を目標過給圧にできるだ
け一致させるよう不感帯を小さくし、排気ガス流量が多
い時にはハンチングを十分抑制できるよう不感帯を大き
くする。そして、その場合に、積分項は、ＶＧＴのバラ
ツキ等の補正を狙った補正項であって、運転状態の変化
を追いかけるものではないので、運転状態に拘わらず不
感帯は一定の幅に固定し、それに対し、比例項と微分項
は、運転状態が変わる過渡状態においてハンチングを抑
制し、収束性を高めるのに効いてくる補正項であり、そ
うした運転状態の変化を追いかける補正項であることか
ら、、比例項および微分項については、運転状態に応じ
て不感帯の幅を変え、最適な不感帯を設定するのであ
る。

【００４８】そして、その比例項と微分項の演算におけ
る不感帯は、図８に示すように、比例項と微分項を足し
た値を対象として、その比例項と微分項を足した値につ
いて設定する不感帯の幅を、図９に示すように、低回
転、低負荷側では小さく、高回転、高負荷側では大きく
するのである。図９は、横軸をエンジン回転数（Ｎｅ）
とし、縦軸を燃料噴射量（ＱＣＯＮＴ）として、矢印の
方向に不感帯が大きくなるマップ特性を示したものであ
る。

【００４９】上記ＶＧＴフィードバック制御は、例えば
図１０に示すフローチャートによって実行するもので、
スタートすると、まず、ステップＳ１で、ＶＧＴフィー
ドバック制御のための各種信号（アクセル開度、エンジ
ン回転数、冷却水温等）を読み込む。

【００５０】そして、ステップＳ２で、調整弁４０をデ
ューティ制御するための基本デューティ比を、エンジン
回転数と燃料噴射量から演算する。

【００５１】次いで、ステップＳ３で、高地で気圧が下
がった場合等の密度補正としての大気圧補正項を演算す
る。

【００５２】また、ステップＳ４で、アクセル開度の変
化から加速状態が検出された時の補正項である加速補正
項を演算する。

【００５３】さらに、ステップＳ５で、後述のサブルー
チンによりフィードバック補正項を演算する。

【００５４】そして、ステップＳ６で、最終のデューテ
ィ比を演算する。

【００５５】つぎに、ステップＳ７で、始動後所定期間
が経過したかどうかを判定し、所定期間経過していれ
ば、上記演算した最終デューティの制御信号を過給圧制
御弁である上記調整弁４０に出力する。この場合、負圧
アクチュエータ３３側の負圧通路４１の、負圧供給用通
路３５側の負圧通路４２と、大気圧供給用通路４４側の
大気圧通路４３とに対する連通度合がデューティ比に応
じて調整され、負圧アクチュエータ３３に作用する負圧
が調整されて、可動ベーン６２の角度が制御される。

【００５６】ステップＳ７で始動後所定期間が経過して
いないときは、ステップＳ８で、最終デューティを強制
的にゼロに戻す。この場合、調整弁４０は、負圧アクチ
ュエータ３３側の負圧通路４１を大気圧通路４３側に完
全開放する。この状態では、負圧アクチュエータ３３に
負圧は導入されず、可動ベーン６２は図２に実線で示す
角度に固定される。

【００５７】なお、上記ステップＳ７〜９は、図６にお
ける禁止タイマーを用いた場合の処理であって、この部
分は、前述のようにエンジン回転数が所定回転数に達す
るまではＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３３に対する負
圧導入を禁止するものであってよく、また、真空倍力装
置５５の負圧を負圧センサによって直接検知し、所定の
負圧が得られるまではＶＧＴ用の負圧アクチュエータ３
３に対する負圧導入を禁止するものであってよい。

【００５８】上記ステップＳ５におけるフィードバック
補正項の演算は、図１１のフローチャートによって実行
する。このフローチャートは、スタートして、まずステ
ップＴ１で、エンジン回転数、エンジン負荷（アクセル
開度、燃料噴射量）等の各種信号を読み込む。

【００５９】そして、ステップＴ２で、エンジン回転数
とエンジン負荷とから目標過給圧を演算する。

【００６０】つぎに、ステップＴ３で大気圧補正項を演
算し、次いで、ステップＴ４で、大気圧補正後の目標過
給圧と実過給圧との偏差を演算し、その演算した偏差に
基づいて、ステップＴ５でフィードバック補正の積分項
を演算し、ステップＴ６で比例項を演算し、また、ステ
ップＴ７で微分項を演算する。

【００６１】そして、ステップＴ８で、運転状態に応じ
て比例項＋微分項の不感帯を設定し、ステップＴ９で、
不感帯を設定したテーブルから比例項＋微分項の値を演
算する。

【００６２】そして、ステップＴ１０で、積分項と比例
項と微分項を足した最終のフィードバック補正項を演算
し、ステップＴ１１で最終フィードバック補正項が上限
ガードを越えたかどうかを判定して、上限ガードを越え
たら、ステップＴ１２でその上限ガードの値に固定す
る。

【００６３】また、ステップＴ１１の判定で上限ガード
以下のときは、ステップＴ１３で下限ガードを下回った
かどうかを判定して、下限ガードを下回ったら、ステッ
プＴ１４で下限ガードの値に固定する。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
の過給圧制御装置によれば、ＶＧＴを備えたエンジンに
おいて、排気ガス流量が少ない時は、可動ベーンのベー
ン角度に対する過給圧変化の感度が低いことから、不感
帯を可及的に小さくし実過給圧を目標過給圧に極力一致
させてエミッション性能を維持するとともに、排気ガス
流量が多い時には、可動ベーンのベーン角度変化に対す
る過給圧変化の感度が高いことから不感帯を大きくして
フィードバックによる過給圧のハンチングを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の全体系統図

【図２】実施の形態における排気ターボ過給機の可動ベ
ーン機構を示す要部拡大断面図

【図３】実施の形態における制御系統図

【図４】実施の形態における制御領域図

【図５】実施の形態におけるＥＧＲフィードバック補正
値演算のテーブル特性図

【図６】実施の形態における始動後のＶＧＴ負圧導入禁
止の制御を示すタイムチャート

【図７】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック補正
の積分項演算のテーブル特性図

【図８】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック補正
の比例項と微分項とを足した値を対象とする不感帯設定
の説明図

【図９】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック補正
の比例項および微分項演算のための不感帯設定のマップ
特性図

【図１０】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック制
御のメインルーチンを示すフローチャート

【図１１】実施の形態におけるＶＧＴフィードバック制
御の補正項演算のサブルーチンを示すフローチャート

【符号の説明】

１エンジン本体５燃料噴射弁１５排気ターボ過給機１５ｂタービン４０調整弁６２可動ベーン

フロントページの続きＦターム(参考） 3G005 EA15 FA06 FA07 GA04 GB24 GD11 GD16 GE01 GE08 JA24 JA39 3G084 BA00 BA04 BA05 BA07 BA20 BA21 DA08 EB15 EB16 FA07 FA10 FA12 FA13 FA33 3G092 AA02 AA10 AA17 AA18 BA02 DB03 DC03 DC06 DC09 DF04 DF09 DG06 DG09 EA02 EA13 EA14 EA19 EA22 EB02 EB03 EC02 EC08 FA05 FA39 GA05 GA17 HA01Z HA05Z HA06X HA11Z HA16X HA16Z HD07X HE01Z HF09Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスのエネルギーによってタービン
が回転しブロワを駆動してエンジンを過給する排気ター
ボ過給機を備え、該排気タービン過給機は、上記タービ
ンに作用する排気ガス流速を変更可能な可動ベーンを備
え、過給圧を検出する過給圧検出手段と、該過給圧検出
手段により検出された過給圧と目標過給圧との偏差に基
づいて上記可動ベーン制御のフィードバック補正量を設
定するフィードバック補正量設定手段と、上記検出され
た過給圧と目標過給圧との偏差が所定値以下のときは上
記フィードバック補正量を固定するよう不感帯を設定す
る不感帯設定手段とを備えたエンジンの過給圧制御装置
において、排気ガス流量に関連する運転パラメータを検出する運転
パラメータ検出手段と、該運転パラメータ検出手段によ
り検出された運転パラメータに基づき、排気ガス流量に
応じて、排気ガス流量が少ない時は排気ガス流量が多い
時に対して上記不感帯を縮小する不感帯補正手段を設け
たことを特徴とするエンジンの過給圧制御装置。
【請求項２】上記運転パラメータ検出手段は、エンジ
ン回転数とエンジン負荷とを検出し、上記不感帯補正手
段は、低回転かつ低負荷側で不感帯を縮小する請求項１
記載のエンジンの過給圧制御装置。
【請求項３】上記不感帯補正手段は、フィードバック
比例項およびフィードバック微分項に対する不感帯を補
正する請求項１記載のエンジンの過給圧制御装置。