JP2750889B2 - 過給機付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、過給機付エンジンの過給圧制御装置に関す
る。

（従来の技術） このような過給圧制御装置としては、例えば、特開昭
61−16240号公報に開示されているように、過給圧を、
エンジンの運転状態等に応じて予め設定された目標過給
圧にフィードバック制御するフィードバック手段を備え
た過給機付エンジンの過給圧制御装置が知られている。

このような過給圧制御装置においては、通常、エンジ
ンの低負荷時において、エンジンの出力も小さいので、
目標過給圧を大きくする傾向があるため、フィードバッ
ク量も大きくなる傾向がある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような状態において、例えば、エンジン負荷
が、低負荷から高負荷に移行した場合に、その移行初期
においては、低負荷時の上記したような大きなフィード
バック量が反映されるため、過給圧のオーバーシュート
が生じてしまうという問題が生じてくる。一方、エンジ
ン負荷が、高負荷から低負荷に移行した場合には、逆
に、アンダーシュートが生じる傾向がある。

そこで、本発明は、上記のようなエンジンの運転状態
の移行時における過給圧のオーバーシュート、アンダー
シュートを防止することのできる過給機付エンジンの過
給圧制御装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、フィードバック制御においては、フィード
バック値の上限値、下限値であるガードが設けられるこ
とに着目してなされたものであり、過給圧を予め設定さ
れた目標過給圧にフィードバック制御するフィードバッ
ク手段を備えた過給機付エンジンの過給圧制御装置にお
いて、前記フィードバック手段のフィードバック値のガ
ード値が、エンジン負荷が小さいとき、エンジン負荷が
大きいときに対して、比較的小さく設定されるようにな
っていることを特徴とするものである。本過給機付エン
ジンの過給圧制御装置においては、エンジン負荷が小さ
いとき、前記ガード値の下限値が、実過給圧と目標過給
圧の大小関係により調整されることが好ましい。

（発明の作用・効果） 本発明の過給機付エンジンの過給圧制御装置において
は、上記したように、フィードバック手段のフィードバ
ック値のガード値が、エンジン負荷が小さいとき、エン
ジン負荷が大きいときに対して、比較的小さく設定され
るようになっているので、エンジン負荷が小さいときに
は、フィードバック値も所定の小さな値以下となるた
め、目標過給圧が異なる運転状態に移行したとき、移行
前のフィードバック値が反映されることによる過給圧の
オーバーシュート、アンダーシュートを防止することが
できる。なお、エンジン負荷が大きいときには、ガード
値をそのままの値としているので、十分なフィードバッ
ク値を得ることができ、良好なフィードバック制御を行
うことができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施
例による過給機付エンジンの過給圧制御装置について説
明する。

第１図は、本発明の実施例による過給機付エンジンの
過給圧制御装置の全体構成図であり、この図において、
符号１は、吸気通路２に介設したブロア３を、排気通路
４に介設したタービン５により吸気を加圧して供給する
ようにしてなる過給機付エンジンであるロータリピスト
ンエンジンを示す。上記吸気通路２のブロア３より上流
側には、エアクリーナ６およびエアフローメータ７が、
また下流側には、インタークーラ８、スロットルバルブ
９、およびプライマリとセカンダリの燃料噴射弁10、11
が設けられている。この燃料噴射弁10、11は、燃料タン
ク12に燃料通路13を介して連痛されており、燃料ポンプ
14により燃料タンク12内の燃料が供給されるようになっ
ている。また、上記燃料噴射弁10、11には、マイクロコ
ンピュータからなるコントロールユニット15が接続され
ており、このコントロールユニット15は、上記エアフロ
ーメータ７からの出力信号を受け、この信号に基づい
て、吸気量に応じた燃料供給量を演算し、該燃料噴射弁
10、11の開弁時間を制御するものである。なお、上記燃
料通路13には、燃料供給の脈動を防止するための脈動防
止ダンパ16、および燃料の圧力を所定圧力に調整するた
めの圧力調整器17が設けられている。

上記排気通路４には、タービン５をバイパスして、該
タービン５の上流の排圧をタービン下流にリリーフする
バイパス通路20が設けられている。このバイパス通路20
には、このバイパス通路20の通路面積を調整し、該バイ
パス通路を流れる排気ガスの量を制御し、過給圧の制御
を行うためのウエストゲートバルブ21が設けられてい
る。このウエストゲートバルブ21は、ダイヤフラム式の
通常の構造のものであって、図示はしていないが、その
圧力室には、吸気通路２のタービン３下流の吸気圧すな
わち過給圧を取り出す圧力通路22が連通されている。こ
の圧力通路22には、圧力リリーフ通路23がその一端にお
いて連通されており、該圧力リリーフ通路23の他端は、
吸気通路２のエアフローメータ７とブロア３の間の部分
に連通されている。この圧力通路22には、その途中の部
分を開閉するためのデューティソレノイドバルブ24が設
けられている。このデューティソレノイドバルブ24は、
上記コントロールユニット15によりその作動のデューテ
ィ比が制御されて、そのデューティ比に応じて、圧力通
路22からの過給圧をリリーフし、これによって、ダイヤ
フラム式のウエストゲートバルブ21の圧力室に作用する
圧力を制御し、このウエストゲートバルブ21の開度を調
節し、上記したようにして、過給圧を調整するようにな
っている。

上記コントロールユニット15には、スロットル開度セ
ンサ25、大気圧センサ26、エンジン回転数センサ27、車
両の走行距離センサ28、過給圧センサ29等のエンジンの
運転状態等を検出するためのセンサが接続されている。

上記コントロールユニット15は、上記の各種センサか
らのエンジンの運転状態に関する出力信号に応じて、目
標過給圧を演算するとともに、過給圧センサ29により実
過給圧を検出し、この実過給圧を目標過給圧となるよう
にフィードバック制御するものである。

次に、第２図以降を参照して、上記コントロールユニ
ット15による過給圧の制御に付いて説明する。

第２図は、上記コントロールユニット15による過給圧
の制御、すなわち上記デューティソレノイドバルブ24の
作動デューティを決定するための制御の概略を説明する
ためのブロック図である。

この図において、符号30は、エンジン回転数とスロッ
トル開度とから、基本となるベースデューティPBを演算
するためのベースデューティ演算部、符号31は、同様に
エンジン回転数とスロットル開度とから、目標過給圧P0
を演算する目標過給圧演算部、および符号32は、上記過
給圧センサ29からの出力信号を平均することによって、
実過給圧を演算する実過給圧演算部である。上記目標過
給圧演算部31および実過給圧演算部32には、これらの演
算部31、32からの出力信号を受け、これらの信号に基づ
いてフィードバックデューティPFBを演算するためのフ
ィードバックデューティ演算部33が接続されている。こ
のフィードバックデューティ演算部33には、第３図に示
されているようなフィードバックデューティの最大限値
および最小限値を示すガードマップを予め記憶してい
る。このガードマップは、エンジン負荷すなわちスロッ
トル開度が所定値以下のときに用いられる第１マックス
ガードl1および第１ミニマムガードl2、およびエンジン
負荷すなわちスロットル開度が所定値以上のときに用い
られる第２マックスガードl3および第２ミニマスガード
l4を有している。第１マックスガードl1および第１ミニ
マムガードl2の値は、例えば、デューティ比として＋10
％、−10％にそれぞれ設定され、第２マックスガードl3
および第２ミニマスガードl4の値は、例えば、デューテ
ィ比として＋30％、−30％にそれぞれ設定される。すな
わち、第１マックスガードl1および第１ミニマムガード
l2の値は、第２マックスガードl3および第２ミニマムガ
ードl4の値より小さく設定されている。このフィードバ
ックデューティ演算部33においては、演算したフィード
バックデューティの値を、スロットル開度に応じたガー
ドに照らして、それ以内のときには、演算したフィード
バックデューティをそのまま用い、それ以上のときに
は、ガード値を用い、フィードバックデューティが所定
値以上とならないように制限している。

上記ベースデューティ演算部30およびフィードバック
デューティ演算部33には、加速判定部34が接続されてお
り、この加速判定部34により加速か否かを判定し、加速
時において、ベースデューティおよびフィードバックデ
ューティに加速補正を行わさせるものである。

上記ベースデューティ演算部30およびフィードバック
デューティ演算部33には、出力デューティ演算部35が接
続されており、上記演算部30および33で演算されたベー
スデューティPBとフィードバックデューティPFBを加算
して、出力デューティPD、すなわち上記デューティソレ
ノイドバルブ24の作動デューティを演算し、制御を終了
する。

次に、以上説明した説明における各ブロック毎の制御
の詳細について、第４図以降を参照しつつ説明する。

ベースデューティ演算部30（第４図参照） この演算部30においては、まず、ステップS1におい
て、レギュラ判定フラグREGにより、使用されている燃
料がレギュラであるかを判定する。この判定がYESのと
き、すなわち燃料がレギュラであるときには、ステップ
S2において、エンジン回転数NEおよびスロットル開度TV
Oをパラメータとする二次間補間マップ（レギュラのベ
ースデューティマップ）MBPBREGに基づきベースデュー
ティPB2を演算し、一方、上記判定がNOのとき、すなわ
ち燃料がハイオクのときには、ステップS3において、エ
ンジン回転数NEおよびスロットル開度TVOをパラメータ
とする二次間補間マップ（ハイオクのベースデューティ
マップ）MBPBHIOに基づきベースデューティPB2を演算す
る。

次いで、ステップS4において、レギュラ判定フラグRE
Gがオフであり、車両の走行距離が所定値以上であるこ
とを示すフラグMLG2がオフ、すなわち走行距離が所定値
以下であり、かつ吸気マニホルド圧力が所定値以上であ
ることを示すフラグP1がオンであるかの判定を行う。こ
の判定がYESのときには、ステップS5において、エンジ
ン回転数NEをパラメータとする一次補間テーブル（走行
距離補正の定数・回転テーブル）TBPBMLGに基づき、走
行距離補正係数PBMLGを演算し、一方、上記判定がNOの
ときには、ステップS6で、上記走行距離補正係数PBMLG
を０とする。なお、上記ステップS5で、走行距離補正係
数PBMLGの演算に用いられるテーブルとしては、例え
ば、第５図に示されているようなものとすることができ
る。

次いで、ステップS7において、大気圧ATPをパラメー
タとする一次補間テーブル（大気圧補正の定数・大気圧
のテーブル）TBPBAに基づき、大気圧補正係数PBATPを演
算する。なお、このステップS7では、例えば、第６図に
示したようなテーブルを用いることができる。この後、
ステップS8で、エンジン回転数NEをパラメータとする一
次補間テーブル（加速判定用スロットル開度の定数・回
転テーブル）TBTVOAHに基づき、加速判定用スロットル
開度TVOAHを演算する。なお、このステップS8では、例
えば、第７図に示したようなテーブルを用いることがで
きる。

次いで、ステップS9で、実際のスロットル開度TVOAが
加速判定用スロットル開度TVOAHより大きいか、あるい
は加速判定フラグPCTVOAがオンかの判定により、現在加
速状態かを判定する。この判定がYESのときには、ステ
ップS10で、実過給圧PNが、目標過給圧P0から所定の定
数KBPKを引いた値より小さいかを判定し、この判定がYE
Sのときには、ステップS11で、加速補正の所定の定数KB
PBCを加速補正係数PBCとし、一方、この判定がNOのとき
には、ステップS12で、減衰処理を行うため、前回の加
速補正係数PBC（ｉ−１）から定数KBPBCDECを引いたも
のを加速補正係数PBCとする。上記ステップS9における
判定がNOのときには、加速中でないので、ステップS13
で加速補正係数PBCを０とする。最後に、ステップS14内
に示した式によりベースデューティPBを演算して、制御
を終了する。

目標過給圧演算部31（第８図参照） この演算部31においては、まず、ステップS21におい
て、レギュラ判定フラグREGにより、使用されている燃
料がレギュラであるかを判定する。この判定がYESのと
き、すなわち燃料がレギュラであるときには、ステップ
S22において、エンジン回転数NEおよびスロットル開度T
VOをパラメータとする二次間補間マップ（レギュラのベ
ース目標過給圧マップ）MBP0REGに基づきベース目標過
給圧P0Bを演算し、一方、上記判定がNOのとき、すなわ
ち燃料がハイオクのときには、ステップS23において、
エンジン回転数NEおよびスロットル開度TVOをパラメー
タとする二次間補間マップ（ハイオクのベース目標過給
圧マップ）MB0BHIOに基づきベース目標過給圧P0Bを演算
する。これらのベース目標過給圧P0Bの演算は、例え
ば、第９図に示されているようなベース目標過給圧マッ
プを用いて行うことができる。

次いで、ステップS24において、レギュラ判定フラグR
EGがオフであり、車両の走行距離が所定値以上であるこ
とを示すフラグMLG2がオフ、すなわち走行距離が所定値
以下であり、かつ吸気マニホルド圧力が所定値以上であ
ることを示すフラグP1がオンであるかの判定を行う。こ
の判定がYESのときには、ステップS25において、エンジ
ン回転数NEをパラメータとする一次補間テーブル（走行
距離補正の定数・回転テーブル）TBP0MLGに基づき、走
行距離補正係数P0MLGを演算し、一方、上記判定がNOの
ときには、ステップS26で、上記走行距離補正係数PBMLG
を０とする。なお、上記ステップS5で、走行距離補正係
数P0MLGの演算に用いられるテーブルとしては、例え
ば、第10図に示されているようなものとすることができ
る。

次いで、ステップS27において、エンジン回転数NEを
パラメータとする一次補間テーブル（目標過給圧の最高
限度であるマックスガードの係数定数・第11図参照）TB
PONに基づいて得られた値を、第12図に示された大気圧A
TPによるマックスガードPOMAXの演算マップから得られ
たマッカスガード値に掛け、マックスガードPOMAXの値
を演算する。

次に、ステップS28において、ベース目標過給圧P0Bか
ら走行距離補正係数P0MLGを引いた値が上記マックスガ
ードPOMAXより大きい（あるいは等しい）かを判定す
る。この判定がYESのときには、ステップS29で、上記マ
ックスガードPOMAXを目標過給圧P0とし、この判定がNO
のときには、ステップS30で、上記減算の値を目標過給
圧P0として、制御を終了する。

実過給圧演算部32 この演算部においては、式 PN=P(i-3)+P(i-2)+P(i-1)+P(i)/4 によって、吸気マニホルド圧力Ｐの過去３回の検出値と
現在の検出値の４回の平均値を実過給圧PNの値とする。

フィードバックデューティ演算部33（第13図） この演算部においては、先ず、ステップS31におい
て、実際のスロットル開度TVOAが加速判定用スロットル
開度TVOAHより小さいか、あるいは加速判定フラグPCTVO
Aがオフか、または実過給圧PNが、目標過給圧P0から所
定の定数KBPKを引いた値より大きい（または等しい）か
の判定により、加速中でないことの判定、および加速補
正値PBCが零かの判定を行う。この判定がNOときには、
ステップS32で、フィードバックデューティPFBを０とし
て、制御を終了し、一方、上記判定がYESのときには、
ステップS33で、実過給圧PNからP0を引き差分ΔＰを演
算する。

この後、ステップS34で、上記差分ΔＰをパラメータ
による一次補間テーブル（フィードバックの制御利得の
定数・ΔＰのテーブル）TBDPFB（第14図参照）に基づ
き、フィードバックの制御利得DPFBを演算する。ところ
で、従来の過給圧のフィードバック制御においては、実
過給圧が目標過給圧より高いときにも、低いときにも、
フィードバック手段の制御利得を比較的小さな値に設定
しているので、実過給圧が目標過給圧より大きいときに
も、目標過給圧への収束が遅く、エンジンが高負荷に長
時間さらされるという問題がある。

そこで、この実施例においては、上記コントロールユ
ニット15に、第14図に示すようなフィードバック制御利
得特性マップを予め記憶させておき、この制御利得特性
マップに従い過給圧のフィードバック制御を行うように
している。この制御利得特性マップにおいて、横軸は、
実過給圧から目標過給圧を引いた差分ΔＰを示し、右に
行くほど実過給圧が大きくなっており、縦軸は、フィー
ドバック制御の制御利得DPFBを示している。この図から
も分かるように、実過給圧が目標過給圧より大きく、そ
の差分ΔＰが大きくなるにつれて、フィードバック制御
の制御利得DPFBが大きくなるように設定し、これによっ
て、実過給圧が目標過給圧より大きいときに、この実過
給圧を素早く目標過給圧まで低減させるようにしてい
る。

次いで、ステップS35で、実際のスロットル開度TVOA
が加速判定用スロットル開度TVOAHより大きいかを判定
し、この判定がYESのとき、ステップS36で、比較的大き
な値である定数KBPFBMXH、KBPFBMNHをそれぞれフィード
バックデューティPFBの上限、下限を定めるマックスガ
ードPFBMAX、ミニマムガードPFBMIN（第３図に線l3およ
びl4で示されている）とする。一方、上記ステップS34
における判定がNOのときには、ステップS37で、実過給
圧PNが、目標過給圧P0より大きいかを判定し、この判定
がYESのときには、異常と判定されるので、ステップS38
で、マックスガードPFBMAXを比較的小さな値の定数KBPF
BMXL（第３図の線l1）とし、下げ側のミニマムガードPF
BMINを比較的大きな値である定数KBPFBMNH（第３図の線
l4）とする。ここで、実際のスロットル開度TVOAが小さ
い、すなわちエンジン負荷が小さい時においても、実過
給圧PNが目標過給圧POより大きい時は、ミニマムガード
PFBMINを比較的大きな値（第３図の線l4）に設定するこ
とで、過給圧の低下制御範囲を広く確保でき、エンジン
の信頼性を確保している。一方、上記ステップS37にお
ける判定がNOのときには、ステップS39で、比較的小さ
な値である定数KBPFBMXL、KBPFBMNL（第３図の線l1、l
2）をそれぞれマックスガードPFBMAX、ミニマムガードP
FBMINとする。

次いで、ステップS40で、前回のフィードバックデュ
ーティPFB（ｉ−１）にDPFBを足したもの（今回のフィ
ードバックデューティPFBとして演算したもの）が、上
記マックスガードPFBMAXより小さい（等しい）かを判定
し、この判定がNOのときには、ステップS41で、今回の
フィードバックデューティPFBをマックスガードPFBMAX
の値として制御を終了する。一方、この判定がYESのと
きには、ステップS42で、今度は、前回のフィードバッ
クデューティPFB（ｉ−１）にDPFBを足したもの（今回
のフィードバックデューティPFBとして演算したもの）
が、上記ミニマムガードPFBMINより大きい（あるいは等
しい）かを判定し、この判定がNOのときには、ステップ
S43で、今回のフィードバックデューティPFBをミニマム
ガードPFBMINの値として制御を終了する一方、この判定
がYESのときには、上記の前回のフィードバックデュー
ティPFB（ｉ−１）にDPFBを足したもの（今回のフィー
ドバックデューティPFBとして演算したもの）を今回の
フィードバックデューティPFBとして制御を終了する。

加速判定部34（第15図参照） この判定部34においては、先ず、ステップS51におい
て、加速判定フラグPCTVOAが現在しか、すなわちオン状
態となっているかの判定を行う。この判定がYESのとき
には、ステップS52で、実際のスロットル開度TVOAが加
速判定用スロットル開度TVOAHより小さいか、あるいは
実過給圧PNが、目標過給圧P0より大きい（等しい）かを
判定し、この判定がNOのときには、ステップS53で、上
記加速判定フラグPCTVOAを１、すなわちオン状態として
制御を終了し、一方この判定がYESのときには、ステッ
プS54で、加速判定フラグPCTVOAを０、すなわちオフ状
態として制御を終了する。

また、上記ステップS52における判定がNOのときに
は、現在の実際のスロットル開度TVOA（ｉ）と前回の実
際のスロットル開度TVOA（ｉ−１）の差分が所定の定数
KBTVOAより大きい（等しい）かを判定し、この判定がYE
Sのときには、上記ステップS53で上記加速判定フラグPC
TVOAを１、すなわちオン状態として制御を終了する一
方、この判定がNOのときには、上記ステップS54で加速
判定フラグPCTVOAを０、すなわちオフ状態として制御を
終了する。

出力デューティ演算部35（第16図参照） この演算部においては、ベースデューティPBにフィー
ドバックデューティPFBを加えて、出力デューティPDを
演算するものであるが、この出力デューティPDが、95％
以上となったり、５％以下となったりする場合は、望ま
しい状態とは言えないので、第15図に示したフローチャ
ートにより、PB＋PFBの値が95％以上のときには、この9
5％を出力デューティPDとし、PB＋PFBの値が５％以下の
ときには、この５％を出力デューティPDとし、それ以外
のときにのみ、PB＋PFBの値を出力デューティPDとして
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による過給機付エンジンの過
給圧制御装置の全体構成図、 第２図は、上記過給圧制御装置における過給圧の制御の
状態を説明するためのブロック図 第３図は、上記過給圧制御装置に使用されるフィードバ
ック値のガードマップを示す図、 第４図は、ベースデューティ演算部における制御を説明
するためのフローチャート図、 第５図は、走行距離補正の特性を示す図、 第６図は、大気圧補正の特性を示す図、 第７図は、加速度判定用スロットル開度の特性を示す
図、 第８図は、目標過給圧演算部における制御を説明するた
めのフローチャート図、 第９図は、目標過給圧特性マップを示す図、 第10図は、目標過給圧演算部における走行距離補正の特
性を示す図、 第11図は、目標過給圧演算部におけるマックスガード係
数の特性を示す図、 第12図は、目標過給圧演算部におけるマックスガードの
特性を示す図、 第13図は、フィードバックデューティ演算部における制
御を説明するためのフローチャート図、 第14図は、上記過給圧制御装置に使用されるフィードバ
ック制御利得特性マップを示す図、 第15図は、加速判定部における制御を説明するためのフ
ローチャート図、 第16図は、出力デューティ演算部における制御を説明す
るためのフローチャート図である。 １……過給機付エンジン 15……コントロールユニット 30……ベースデューティ演算部 31……目標過給圧演算部 32……実過給圧演算部 33……フィードバックデューティ演算部 35……出力デューティ演算部

フロントページの続き (72)発明者 能瀬 宏 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−68722（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−263245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−4830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−16240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−55316（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】過給圧を予め設定された目標過給圧にフィ
   ードバック制御するフィードバック手段を備えた過給機
   付エンジンの過給圧制御装置において、前記フィードバ
   ック手段のフィードバック値のガード値が、エンジン負
   荷が小さいとき、エンジン負荷が大きいときに対して、
   比較的小さく設定されるようになっていることを特徴と
   する過給機付エンジンの過給圧制御装置。
2. 【請求項２】前記ガード値の下限値は、エンジン負荷が
   小さいとき、実過給圧と目標過給圧の大小関係により調
   整される請求項第１項の過給機付エンジンの過給圧制御
   装置。