JP2605053B2 - エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの過給圧制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） 過給機付きエンジンにおいては、従来よりエンジンの
運転状態に応じて過給圧を制御しもって運転性を改善す
るという要求があり、これを実現するひとつの方法とし
て、例えば特開昭57−146023号公報に開示されるものが
知られており、過給圧を制御する場合、エンジン保護を
考慮して高負荷時において、エンジン保護上定められる
最大過給圧を目標過給圧としてそれ以上過給圧が上らな
いような過給圧制御を行なっている。

ところが、低負荷時においては過給機からの過給圧が
適正でないと次述するように運転性の悪化あるいはレス
ポンス性能の悪化を招くことになる。即ち、一般に過給
機には高回転域ほど過給効率が良好になるという特性が
ある。このため、高速域においては低速域よりも過給効
率が高くなるところからスロットル弁上流側の吸気圧力
が高くなり、スロットル開度の変化に対する吸入空気量
変化が大きくなり、これに起因してトルク変動が大きく
なり、定常運転での制御性が悪化し運転しづらくなると
いう運転性面での問題が発生することになる。また逆
に、低速域においては過給効率が低いことによりスロッ
トル開度の変化に対するトルク増大率が低くレスポンス
性能が悪化するという問題が発生することになる。

このように、スロットル弁の低開度領域、即ち、エン
ジンの低負荷時においては、過給機のエンジン回転数に
対する過給特性により上記のような問題が現出するわけ
であるが、現状ではこのような問題の解決に結びつくよ
うな技術は提案されていない。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決し
ようとするもので、過給機を備えしかも過給圧をエンジ
ンの運転状態に応じて変化させるようにしたエンジンに
おいて、低スロットル開度領域での高回転時の運転性と
低回転時のレスポンス性能とを両立し得るようにした過
給圧制御装置を提供することを目的としてなされたもの
である。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、吸
気を絞ることにより吸入空気量を調整するスロットル弁
と、該スロットル弁の上流側に配置されエンジンに吸入
される吸気を過給する過給機と、該過給機下流側の過給
圧をエンジンの運転状態に応じて制御する過給圧制御手
段とを備えたエンジンにおいて、上記過給圧制御手段の
制御特性を、上記スロットル弁の低開度領域においては
過給機下流側で且つ上記スロットル弁上流側の過給圧を
エンジ回転数が高いほど大きく低下させるように設定し
たことを特徴としている。

（作 用） 本発明では上記の手段により、 （１） 低スロットル開度領域での高回転時には、過給
機下流側で且つスロットル弁上流側の過給圧が低く設定
されるところから、スロットル開度の変化に対するトル
ク変化が少なくなり定常運転での制御性が良好ならしめ
られ、 （２） 低スロットル開度領域での低回転時は、上記過
給圧が比較的高く設定されるところから、スロットル開
度の変化に対するトルク変化が大きくなりレスポンス性
能が良好ならしめられる、 等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の好適な
実施例を説明する。

第１図には本発明の実施例に係る過給圧制御装置を備
えた自動車用エンジンの吸・排気系システム図が示され
ており、同図において符号１はエンジン、２は吸気通
路、３は排気通路、４は吸気通路２側に設けたタービン
41と排気通路３側に設けたブロア42とからなるターボ過
給機、５はエアフローメータ、６はエアクリーナ、７は
スロットル弁（特許請求の範囲中のエンジン負荷制御手
段に該当する）、８はサージタンク、９はスロットル弁
の開度を検出するスロットル開度センサ、10はサージタ
ンク８内の吸気圧、即ち過給圧を検出するブーストセン
サ、11はエンジン１の回転数を検出する回転数センサ、
12は上記各センサからの検出信号を設けて後述するよう
に過給圧と燃料供給量（但し、この実施例では燃料供給
量の制御システムの説明は省略している）を制御するコ
ントロールユニットである。

以下、第１図ないし第４図を参照して、本発明の主体
である過給圧制御装置の構成並びにその制御システムを
詳述する。

過給圧制御装置のハード構成は、第１図に示す如く排
気通路３中に上記ターボ過給機４をバイパスする如く設
けられたバイパス通路43のバイパスポート44を開閉する
ウェストゲートバルブ45と、該ウェストゲートバルブ45
を開閉駆動する圧力応動型のアクチュエータ46と、該ア
クチュエータ46の圧力室47内に導入される圧力を制御す
るデューティソレノイドバルブ50とで構成されており、
これらで特許請求の範囲中の過給圧制御手段を構成して
いる。具体的には、デューティソレノイドバルブ50は、
ブロア42の上流側に連通する低圧導入路52とブロア42の
下流側に連通する高圧導入路53相互間の開弁比率（デュ
ーティ値:DUTY値）をエンジン負荷に応じて調整するこ
とにより上記アクチュエータ46の圧力室47に導入される
エア圧を増減制御し、もってウェストゲートバルブ45を
してバイパス通路44を適宜に開閉するようになってい
る。そして、この実施例の場合には、デューティソレノ
イドバルブ50のデューティ値（Ａ）を、低圧導入路52の
開口比率時間で規定している。従って、デューティソレ
ノイドバルブ50に与えられるデューティ値（Ａ）が小さ
い時には、アクチュエータ46の圧力室47の内圧が高くな
ってウェストゲートバルブ45の開度が大きくなるため、
タービン41をバイパスする排気ガス量が増え、過給圧は
低下する。これに対して、デューティ値（Ａ）が大きい
時には、圧力室47の内圧が低くなってウェストゲートバ
ルブ45の開度が小さくなるため、タービン41をバイパス
する排気ガス量が減少し過給圧は上昇する。

次に、この過給圧制御手段Ｚを用いての過給圧制御を
説明する。

第４図に示す如く、過給圧制御要素として、ブースト
センサ10から現在の過給圧と、回転数センサ11から現在
のエンジン回転数と、スロットル開度センサ９からの現
在のスロットル開度（即ち、負荷信号）がそれぞれコン
トロールユニット12に入力される。そして、この三つの
制御要素に基いてコントロールユニット12から出力され
るソレノイド制御信号によりデューティソレノイドバル
ブ50を操作し、ウェストゲートバルブ45をして過給圧を
増減制御するようになっている。このコントロールユニ
ット12による過給圧制御を第２図に示す制御フロチャー
ト図を参照して説明する。尚、この実施例ではエンジン
の負荷状態を全負荷状態（即ち、スロットル弁が高開度
領域にある高負荷状態）と部分負荷状態（即ち、スロッ
トル弁が低開度領域にある低負荷状態）とに分け、これ
ら二つの負荷状態に応じてそれぞれ過給圧の制御を行な
うようにしている。

過給圧制御に際しては、先ずエンジンの運転開始後、
現在の過給圧（Pin）と現在のスロットル開度（TVO）を
それぞれ読込む（ステップS₁、ステップS₂）。次に、ス
ロットル開度が全開かどうか（即ち、全負荷（高負荷）
状態か部分負荷（低負荷）状態か）を判定する。判定の
結果、全負荷（高負荷）状態であれば、過給圧は予め設
定された目標過給圧（即ち、最大許容過給圧）に固定す
ればよく、従って、この場合にはフィードバック制御に
より現在の過給圧を目標過給圧に収束せしめる如くデュ
ーティ値（Ａ）を求める（ステップS₄）。具体的には、
現在の過給圧が目標値を下回っているときにはデューテ
ィ値（Ａ）を前回のデューティ値（Ａ）に単位値（ａ）
を加えた値に設定し、逆に現在の過給圧が目標値を上回
っているときにはデューティ値（Ａ）を前回のデューテ
ィ値（Ａ）から単位値（ａ）を減じた値に設定し、この
新たに設定されたデューティ値（Ａ）を出力してデュー
ティソレノイドバルブ50を操作する（ステップS₅）。こ
のフィードバック制御は、全負荷運転の間連続して行な
われ、過給圧は常時目標過給圧に収束する如く制御され
る。

これに対して、ステップS₃での判定の結果、現在の運
転状態は部分負荷（低負荷）状態であると判定された場
合には、ステップS₆においてエンジンの運転ゾーンに応
じたデューティ値（特にゾーンデューティ値という）Ａ
を求め、このゾーンデューティ値（Ａ）に基いてデュー
ティソレノイドバルブ50のデューティ制御を行なう。即
ち、この実施例においては、第３図に示すように、部分
負荷域においてはエンジン回転数に対応して順次ゾーン
デューティ値（Ａ）を変化させるようにしており、具体
的にはエンジン回転数が高くなるほどゾーンデューティ
値（Ａ）を小さくするようにしている。

このようにすると、低負荷（部分負荷）・高回転時に
は、ゾーンデューティ値（Ａ）が小さな値に設定される
ためウェストゲートバルブ45の開度が大きくなり、過給
圧は低圧側に設定される。このため、スロットル開度の
変化に対するエンジンのトルク変化が少なくなり、それ
だけ定常運転時におけるエンジン出力の制御が容易とな
り、運転性が良好ならしめられる。

これに対して、低負荷（部分負荷）・低回転時には、
ゾーンデューティ値（Ａ）が大きな値に設定されるため
ウェストゲートバルブ45の開度が小さくなり、過給圧は
高圧側に設定される。従って、スロットル開度の変化に
対するトルク変化が大きくなり、従来発生し勝ちであっ
た低速時のレスポンスの悪さが改善され、より高水準の
レスポンス性能が得られることになる。即ち、この実施
例の如くはスロットル弁７が低開度とされる低負荷時に
おいてエンジン回転数に応じてデューティ値を変化させ
ることにより、高速時における運転性の改善と低速時に
おけるレスポンス性能の改善とが同時に実現されるもの
である。

尚、この実施例では、過給圧の制御手段として、ター
ボ過給機４のタービン41をバイパスして流れる排気ガス
量を調整する方法を採用したエンジンを対象として説明
したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば
過給圧の制御手段として吸気側にターボ過給機４のブロ
ア42をバイパスする吸気バイパス通路を設けるとともに
この吸気バイパス通路にデューティソレノイドバルブに
よりその開度がデューティ制御されるリリーフ弁を設け
エンジンの運転状態に応じて吸気のリリーフ量を調整し
もって過給圧を制御するようにしたものにも適用できる
ことは勿論である。そしてこのような吸気のリリーフ量
制御方式のエンジンにおいては、高速クルージング時の
如く低負荷・高回転時には上記吸気リリーフ量を増加さ
せて過給圧を下げることにより、高水準の運転性が確保
される。

（発明の効果） 本発明は、吸気を絞ることにより吸入空気量を調整す
るスロットル弁と、該スロットル弁の上流側に配置され
エンジンに吸入される吸気を過給する過給機と、該過給
機下流側の過給圧をエンジンの運転状態に応じて制御す
る過給圧制御手段とを備えたエンジンにおいて、上記過
給制御圧手段の制御特性を、上記スロットル弁の低開度
領域においては過給機下流側で且つ上記スロットル弁上
流側の過給圧をエンジン回転数が高いほど大きく低下さ
せるように設定したことを特徴としている。

従って、本発明のエンジンの過給圧制御装置によれ
ば、低スロットル開度領域での高回転時には過給機下流
側で且つ上記スロットル弁上流側の過給圧が低く設定さ
れスロットル開度の変化に対するトルク変化が少ならし
められるところから定常運転での制御性が良好となり運
転性が向上し、また低スロットル開度領域での低回転時
には過給圧が比較的高く設定されスロットル開度の変化
に対するトルク変化が大きくなることからレスポンス性
能が向上し、これらの結果、スロットル弁の低開度領
域、即ち、エンジンの低負荷時における運転性とレスポ
ンス性能との両立が実現されるという効果が得られるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る過給圧制御装置を備えた
エンジンのシステム図、第２図は第１図に示した過給圧
制御装置の制御フローチャート図、第３図は第１図に示
したデューティソレノイドバルブの制御特性図、第４図
は第１図に示した過給圧制御装置の機能ブロック図であ
る。 １……エンジン ２……吸気通路 ３……排気通路 ４……ターボ過給機 ５……エアフローメータ ６……エアクリーナ ７……スロットル弁 ８……サージタンク 41……タービン 42……ブロア 43……バイパス通路 44……バイパス通路 45……ウェストゲートバルブ 46……アクチュエータ 47……圧力室 50……デューティソレノイドバルブ 52……低圧導入路 53……高圧導入路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気を絞ることにより吸入空気量を調整す
   るスロットル弁と、 該スロットル弁の上流側に配置されエンジンに吸入され
   る吸気を過給する過給機と、 該過給機下流側の過給圧をエンジンの運転状態に応じて
   制御する過給圧制御手段とを備えたエンジンにおいて、 上記過給圧制御手段は、上記スロットル弁の低開度領域
   においては上記過給機下流側で且つ上記スロットル弁上
   流側の過給圧をエンジン回転数が高いほど大きく低下さ
   せるようにその制御特性が設定されていることを特徴と
   するエンジンの過給圧制御装置。