JP3607078B2 - エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボチャージャ等の過給機を具備するエンジンの過給圧を制御する過給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターボチャージャ付エンジンでは、ターボチャージャのタービン側に、排気の一部を逃がすウエストゲート弁を設け、ウエストゲート弁の開度を電子制御して過給圧を制御している。
【０００３】
過給圧の制御方式としては、運転状態に応じて設定される目標過給圧と実過給圧との偏差から算定される目標制御量に基づく制御を行うフィードバック方式が一般的である。然し、フィードバック制御では、過給圧の上昇過渡期に当初過給圧の上昇が遅れて途中から急激に上昇した場合、過給圧の上昇遅れ期間で追いかけ制御し過ぎてしまい、過給圧が目標過給圧に対し大きくオーバーシュートしてノッキングを生じ易くなる。
【０００４】
かかる不具合を解消するため、従来、特開平２−１７６１１７号公報により、過給圧の制御方式として、上記フィードバック制御と、エンジンの運転状態に応じて設定される基本制御量に基づくオープンループ制御とを併用し、エンジン負荷の増加等で過給圧の上昇が必要になったとき、過給圧の上昇過渡期はオープンループ制御を実行し、過給圧が目標過給圧に上昇したところでフィードバック制御を実行するようにしたものも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、実過給圧が目標過給圧に上昇するまでオープンループ制御が実行され、過給圧の上昇過渡期におけるフィードバック方式での追いかけ制御のし過ぎによるオーバーシュートが防止される。然し、オープンループ制御の実行中にエンジン負荷の急増等で基本制御量が急増すると、過給圧が急上昇して目標過給圧に対し大きくオーバーシュートしてしまう。
【０００６】
この場合、基本制御量の上限値を定め、実際の制御量を上限値以下に制限することも考えられるが、上限値を低く設定すると過給圧の上昇が遅れて加速性が損われ、上限値を高く設定するとオーバーシュートを生じ易くなり、オーバーシュートの防止と加速性との両立が困難になる。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、加速性を損うことなくオーバーシュートを防止できるようにした過給圧制御装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、過給機付エンジンの過給圧を、エンジンの運転状態に応じて設定される基本制御量に基づくオープンループ制御と、エンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧と実過給圧との偏差から算定される目標制御量に基づくフィードバック制御とによって制御するエンジンの過給圧制御装置であって、実過給圧が目標過給圧に上昇するまでオープンループ制御を実行するものにおいて、オープンループ制御の実行時に前記基本制御量と前記目標制御量とを比較する第１比較手段と、該第１比較手段により基本制御量が目標制御量より大きいと判別されたときに、過給圧の制御に用いる制御量を基本制御量から目標制御量に置換する第１置換手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、オープンループ制御の実行中に基本制御量が急増して目標制御量より大きくなると、実際の制御量が基本制御量から目標制御量に置換され、制御方式が実質的にフィードバック制御に移行する。従って、基本制御量が急増したときは、実過給圧が目標過給圧に上昇する前にフィードバック制御が実行され、過不足のない過給圧が得られ、オーバーシュートが防止されると共に加速性も確保される。
【００１０】
ところで、フィードバック制御の開始後は、フィードバック制御とオープンループ制御との切換ハンチングを防止するため、一般に、実過給圧が目標過給圧よりも所定のヒステリシス量分だけ低く設定した下限目標過給圧を下回るまでフィードバック制御を継続しているが、フィードバック制御中に、実過給圧の一時的な減少で実過給圧が下限目標過給圧を下回り、オープンループ制御に移行してしまうことがある。この場合、フィードバック制御の開始後、エンジン負荷を軽減する操作が行われない限りフィードバック制御を継続するフィードバック継続手段を備えておけば、実過給圧の一時的な減少によってもフィードバック制御が継続されて、安定した過給圧の制御が行われる。一方、これでは、フィードバック制御中に、エンジン負荷の急増等で目標過給圧が実過給圧をかなり上回ってもフィードバック制御が続行される。ここで、目標制御量は実過給圧が目標過給圧に段階的に近付くように設定されるから、目標過給圧が急増した場合、実過給圧が目標過給圧に到達するまでに時間がかかる。この場合、フィードバック制御の実行中に、目標過給圧が実過給圧よりも所定値以上大きくなった時、前記基本制御量と前記目標制御量とを比較する第２比較手段と、該第２比較手段により基本制御量が目標制御量よりも大きいと判定されたときに、過給圧の制御に用いる制御量を目標制御量から基本制御量に置換する第２置換手段と、を備えておけば、目標過給圧の急増時には、目標制御量と基本制御量のうち大きい方が実際の制御量として選択されることになり、実過給圧が目標過給圧に速やかに到達し、加速性能が向上する。ここで、前記所定値は、実過給圧を目標過給圧に上昇させるのにフィードバック制御だけでは加速性に悪影響を及ぼすような応答遅れを生ずる目標過給圧と実過給圧との偏差の下限値に合わせて設定される。
【００１１】
尚、後記する実施形態において、上記第１比較手段に相当するのは図７のＳ１２−１９のステップであり、上記第１置換手段に相当するのはＳ１２−１９のステップからＳ１２−１７のステップに至る処理である。また、上記フィードバック継続手段に相当するのは図６のＳ１１−１４のステップからＳ１１−１０のステップに至る処理であり、上記第２比較手段に相当するのは図７のＳ１２−１８のステップであり、上記第２置換手段に相当するのはＳ１２−１８のステップからＳ１２−２１のステップに至る処理である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は過給機たるターボチャージャ１付きのエンジンを示しており、エンジン本体２の吸気ポート２ａに連なる吸気通路３にターボチャージャ１のコンプレッサ１ａを介設すると共に、エンジン本体２の排気ポート２ｂに連なる排気通路４にターボチャージャ１のタービン１ｂを介設している。尚、吸気通路３のコンプレッサ１ａ上流側にはエアクリーナ５が設けられ、コンプレッサ１ａ下流側にはインタークーラ６とスロットルバルブ７と燃料噴射弁８とが設けられている。
【００１３】
タービン１ｂには排気の一部を逃がすウエストゲート弁１ｃが設けられており、ウエストゲート弁１ｃの開度に応じてコンプレッサ１ａ下流側の吸気通路部分の過給圧が変化する。ウエストゲート弁１ｃは内部にダイヤフラム９ａを有するアクチュエータ９に連結され、アクチュエータ９内のばね９ｂで閉じ側に付勢されている。そして、ウエストゲート弁１ｃを開き側に押圧するアクチュエータ９内の圧力室９ｃをオリフィス１０ａ付きの連通路１０を介してコンプレッサ１ａ下流側の吸気通路部分に連通させると共に、連通路１０を電磁弁１１を介設したリーク通路１２を介してコンプレッサ１ａ上流側の吸気通路部分に連通させ、圧力室９ｃに入力される過給圧を電磁弁１１を介してリークして圧力室９ｃの内圧を制御し、ウエストゲート弁１ｃの開度を制御し得るようにしている。
【００１４】
電磁弁１１は電子制御回路（以下ＥＣＵと記す）１３によりデューティ制御されるようになっており、電磁弁１１の駆動信号のデューティ比が大きくなる程電磁弁１１の開度が増して圧力室９ｃの内圧が低下し、ウエストゲート弁１ｃの開度が減少して過給圧が高くなる。
【００１５】
ＥＣＵ１３には、エンジンの回転数ＮＥを検出するセンサ１４と、コンプレッサ１ａ下流側の吸気通路部分の過給圧ＰＢＡを検出するセンサ１５と、スロットル開度ＴＨを検出するセンサ１６と、エンジン冷却水の水温ＴＷを検出するセンサ１７と、吸気温ＴＡを検出するセンサ１８と、ブレーキペダルの踏込みを検出するブレーキスイッチ１９とからの信号が入力されており、これら信号に基づいて制御量たる駆動信号の出力デューティ比ＷＣＭＤを演算する。尚、本実施形態ではＰＢＡセンサ１５をスロットルバルブ７の下流側に設けているが、上流側に設けても良い。
【００１６】
ＥＣＵ１３で行う処理の詳細は図２に示す通りであり、先ず、Ｓ１のステップでエンジンが停止中か否かを判別し、エンジン停止中であればＳ２のステップに進んで出力デューティ比を０に設定し、即ち、駆動信号の出力を停止し、１回の演算処理を終了する。エンジン停止中でなければＳ３のステップでエンジンが始動中か否かを判別し、始動中でなければＳ４のステップで車載機器の故障によるフェールセーフ中か否かを判別する。始動中やフェールセーフ中であれば、Ｓ５のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢを０にリセットした後、Ｓ６のステップでＷＣＭＤを所定値ＷＣＭＤＯに設定し、１回の処理を終了する。尚、ＷＣＭＤＯは、電磁弁１１が実質的に閉弁状態に維持されるデューティ比の上限値に設定されており、デューティ比がＷＣＭＤＯより僅かでも大きくなると電磁弁１１が開き始める。
【００１７】
Ｓ４のステップでフェールセーフ中でないと判定されると、Ｓ７のステップで後記詳述する基本制御量たる基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳの算出処理を実行した後、Ｓ８のステップでアクセル・ブレーキ同時踏み判定フラグＦＡＴＳＡが１にセットされているか否かを判別する。ＦＡＴＳＡは、スロットル開度ＴＨとブレーキスイッチ１９とに基づいてアクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏み込まれていると判断したときに１にセットされるフラグであり、ＦＡＴＳＡ≠１であればＳ９のステップに進み、過回転によるフューエルカット時に１にセットされるフューエルカット判定フラグＦＮＨＦＣＴＣが１にセットされているか否かを判別する。ＦＡＴＳＡ＝１やＦＮＨＦＣＴＣ＝１であれば、始動中やフェールセーフ中と同様にＳ５以下のステップに進み、ＷＣＭＤはＷＣＭＤＯに設定され、これらの状態での過給によるエンジンの無用の出力アップが防止される。
【００１８】
Ｓ９のステップでＦＮＨＦＣＴＣ≠１と判定されると、Ｓ１０のステップで後記詳述する目標過給圧ＰＯＢＪの算出処理を実行すると共に、Ｓ１１のステップで後記詳述するフィードバック判定処理を実行し、次にＳ１２のステップで後記詳述する出力デューティ比ＷＣＭＤの算出処理を実行し、最後にＳ１３のステップに進み、ＷＣＭＤが所定の上限値以上や所定の下限値以下のときにＷＣＭＤをこれら上限値や下限値に置き換えるリミット処理を実行し、１回の処理を終了する。
【００１９】
上記基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳは、エンジンの各回転域においてエンジン負荷の増減に応じて過給圧が増減されるように設定されるもので、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨとに応じたＷＣＭＤＢＳの値がＷＣＭＤＢＳマップとしてＥＣＵ１３に格納されている。上記Ｓ７のステップにおけるＷＣＭＤＢＳの算出処理の詳細は図３に示す通りであり、先ず、Ｓ７−１のステップにおいて、後記する如く更新されるスロットル開度の値ＴＨＷＢＳと今回検出されたスロットル開度ＴＨとの偏差の絶対値が所定値ＤＴＨＷＢＳ（例えば３゜）より大きいか否かを判別し、大きければＳ７−２のステップでＴＨＷＢＳをＴＨに更新し、小さければＴＨＷＢＳを更新せずにＳ７−３のステップに進み、今回検出されたエンジン回転数ＮＥとＴＨＷＢＳとに応じた基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳをＷＣＭＤＢＳマップから検索する。これによれば、スロットル開度の変化が僅かな場合にはＷＣＭＤＢＳが変化せず、安定走行が行なえ、スロットル開度が急に変化した場合にはその変化に応じてＷＣＭＤＢＳが変化し、加速性能及び減速性能が向上する。
【００２０】
上記Ｓ１０のステップにおけるＰＯＢＪの算出処理の詳細は図４に示す通りであり、先ず、Ｓ１０−１のステップで後記詳述する基本目標過給圧ＰＯＢＪＭの算出処理を実行し、次にＳ１０−２のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ≠１であれば、Ｓ１０−３のステップで目標過給圧ＰＯＢＪをＰＯＢＪＭに更新し、１回の処理を終了する。ＦＴＢＦＢ＝１であれば、Ｓ１０−４のステップに進んで前回算出されたＰＯＢＪが今回算出されたＰＯＢＪＭと等しいか否かを判別し、ＰＯＢＪ≠ＰＯＢＪＭであれば、Ｓ１０−５のステップでＰＯＢＪとＰＯＢＪＭとを比較し、ＰＯＢＪ＜ＰＯＢＪＭであれば、Ｓ１０−６のステップでＰＯＢＪをＰＯＢＪＭに更新すると共に、Ｓ１０−７のステップでＥＣＵ１３に内蔵する第１の減算式タイマの残り時間ｔｍ１を所定時間ｔｍＡ（例えば０．２秒）にセットし、１回の処理を終了する。一方、ＰＯＢＪ＞ＰＯＢＪＭであれば、Ｓ１０−８のステップでｔｍ１が０になったか否かを判別し、ｔｍ１≠０であればそのまま１回の処理を終了し、ｔｍ１＝０になったときＳ１０−６以下のステップに進み、ＰＯＢＪをＰＯＢＪＭに更新すると共にｔｍ１を所定時間ｔｍＡにセットする。また、Ｓ１０−４のステップでＰＯＢＪ＝ＰＯＢＪＭと判定されたときは、ＰＯＢＪを更新せずにＳ１０−７のステップに進み、ｔｍ１を所定時間ｔｍＡにセットする。かくて、ＰＯＢＪ＞ＰＯＢＪＭになっても所定時間ｔｍＡが経過するまではＰＯＢＪが更新されないためハンチングが防止され、また、ＰＯＢＪ＜ＰＯＢＪＭになったときはＰＯＢＪが直ちに更新されるためドライバビリティが向上する。
【００２１】
上記Ｓ１０−１のステップにおけるＰＯＢＪＭの算出処理の詳細は図５（Ａ）に示す通りである。ＰＯＢＪＭは、エンジンの各回転域でターボチャージャの最適能力を引き出し得るようエンジン回転数ＮＥに応じて図５（Ｂ）に示す如く設定される過給圧ＰＮＧＲＨと、吸気充填効率とノッキング回避とを最適に両立し得るようエンジン回転数ＮＥと吸気温ＴＡとに応じて設定される過給圧ＰＬＭＴＴＡと、エンジンやターボチャージャの耐久性を良好に保持し得るよう冷却水温ＴＷに応じて設定される過給圧ＰＬＭＴＴＷとを用いて算出しており、先ず、Ｓ１０−１のステップでＰＮＧＲＨ，ＰＬＭＴＴＡ、ＰＬＭＴＴＷを検索し、次に、Ｓ１０−１−２のステップでＰＯＢＪＭをＰＮＧＲＨに設定する。次に、Ｓ１０−１−３のステップでＰＬＭＴＴＡとＰＬＭＴＴＷとを比較し、ＰＬＭＴＴＡ≧ＰＬＭＴＴＷであればＳ１０−１−４のステップで過給圧のリミット値ＰＬＭＴをＰＬＭＴＴＷに設定し、ＰＬＭＴＴＡ＜ＰＬＭＴＴＷであればＳ１０−１−５でＰＬＭＴをＰＬＭＴＴＡに設定する。次に、Ｓ１０−１−６のステップでＰＯＢＪＭ、即ち、Ｓ１０−１−２のステップでＰＯＢＪＭとして設定されたＰＮＧＲＨとＰＬＭＴとを比較し、ＰＯＢＪＭ＞ＰＬＭＴであれば、Ｓ１０−１−７のステップでＰＯＢＪＭをＰＬＭＴに設定し直し、ＰＯＢＪＭ≦ＰＬＭＴであればＰＯＢＪＭを設定し直さずに処理を終了する。かくて、ＰＯＢＪＭはＰＮＧＲＨとＰＬＭＴＴＡとＰＬＭＴＴＷとのうちの最小圧に設定され、このＰＯＢＪＭが最終的に目標過給圧ＰＯＢＪに設定されるため、最適能力の引き出し、吸気充填効率とノッキング回避との両立、耐久性の確保という各課題を解決可能な必要最大の過給圧にＰＯＢＪを簡単、且つ、正確に設定できる。
【００２２】
上記Ｓ１１のステップにおけるフィードバック判定処理の詳細は図６に示す通りであり、先ず、Ｓ１１−１のステップで目標過給圧ＰＯＢＪから所定のヒステリシス量ＤＦＢＰＢＬを減算した値を下限目標過給圧ＰＯＢＪＬとして設定する。次に、Ｓ１１−２のステップに進み、エンジンの各回転域において過給圧がインターセプト（非過給状態から過給状態への移行点）を充分越え、且つ、過給圧の安定したフィードバック制御が可能か否かをスロットル開度ＴＨに基づいて判別するためのエンジン回転数ＮＥに応じた判別基準値ＴＨＴＢＦＢを検索する。次に、Ｓ１１−３のステップに進み、ＷＣＭＤＢＳの算出処理で設定された上記ＴＨＷＢＳとＴＨＴＢＦＢとを比較し、ＴＨＷＢＳ≧ＴＨＴＢＦＢであれば、Ｓ１１−４のステップで今回のスロットル開度と前回のスロットル開度との偏差ＤＴＨが所定値ＤＴＨＴＢＦＢ以下か否かを判別する。ＤＴＨＴＢＦＢは運転者の加速の意図をスロットル開度の変化に基づいて判断するための値であり、ＤＴＨ≦ＤＴＨＴＢＦＢのとき、即ち、運転者が加速を意図していないときは、Ｓ１１−５のステップでＥＣＵ１３に内蔵する第２の減算式タイマの残り時間ｔｍ２が０になったか否かを判別し、ｔｍ２＝０になるまではそのまま処理を終了し、ｔｍ２＝０になったときにＳ１１−７のステップに進む。また、ＤＴＨ＞ＤＴＨＴＢＦＢのとき、即ち、運転者が加速を意図しているときは、Ｓ１１−６のステップでｔｍ２を０にリセットしてＳ１１−７のステップに進む。
【００２３】
Ｓ１１−７のステップではフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ＝０であれば、Ｓ１１−８のステップで実過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪ以上であるか否をを判別し、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであれば、Ｓ１１−９のステップでｔｍ２を所定時間ｔｍＢ（例えば１秒）にセットすると共に、Ｓ１１−１０のステップでＦＴＢＦＢを１にセットし、１回の判別処理を終了する。ＰＢＡ＜ＰＯＢＪであれば、Ｓ１１−１１のステップで実過給圧ＰＢＡが下限目標過給圧ＰＯＢＪＬ以上であるか否かを判別し、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬであれば、Ｓ１１−１２のステップでＥＣＵ１３に内蔵する第３の減算式タイマの残り時間ｔｍ３を所定時間ｔｍＣ（例えば０．５秒）にセットし、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであれば、Ｓ１１−１３のステップでｔｍ３が０になったか否かを判別し、ｔｍ３＝０になったときにＳ１１−９以下のステップに進む。次回はＳ１１−７のステップでＦＴＢＦＢ＝１と判定され、この場合はＳ１１−１４のステップに進み、ＴＨＷＢＳの今回の値ＴＨＷＢＳ（ｎ）と前回の値ＴＨＷＢＳ（ｎ−１）とを比較する。そして、ＴＨＷＢＳ（ｎ）＜ＴＨＷＢＳ（ｎ−１）のとき、即ち、スロットル開度（エンジン負荷）を減少するアクセル戻し操作が行われているときにＳ１１−１５のステップに進み、ＰＢＡがＰＯＢＪＬ以上か否かを判別し、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであればＳ１１−１０のステップに進んでＦＴＢＦＢ＝１に維持し、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになったとき、Ｓ１１−１６のステップでｔｍ２をｔｍＢにセットすると共に、Ｓ１１−１７のステップでＦＴＢＦＢを０にリセットする。また、Ｓ１１−３のステップでＴＨＷＢＳ＜ＴＨＴＢＦＢと判定されたときや、Ｓ１１−１１のステップでＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬと判定されたときや、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであってもＳ１１−１３のステップでｔｍ３≠０と判定されたときはＳ１１−１７のステップに進みＦＴＢＦＢを０にリセットする。一方、Ｓ１１−１４のステップでＴＨＷＢＳ（ｎ）≧ＴＨＷＢＳ（ｎ−１）と判定されたときは、Ｓ１１−１０のステップに進んでＦＴＢＦＢ＝１に維持する。
【００２４】
かくて、ＴＨＷＢＳ≧ＴＨＴＢＦＢであって、且つ、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪのとき、または、ＰＢＡが所定時間ｔｍＣ継続してＰＯＢＪＬ以上のときにＦＴＢＦＢが１にセットされ、その後はＴＨＷＢＳ≧ＴＨＴＢＦＢである限り、アクセル戻し操作（エンジン負荷の軽減操作）が行われ、且つ、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになるまでＦＴＢＦＢ＝１に維持され、ＰＢＡの微小変化によるＦＴＢＦＢの切換ハンチングが防止される。更に、アクセル戻し操作が行われない限り、実過給圧ＰＢＡの一時的な減少でＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになってもＦＴＢＦＢ＝１に維持され、フィードバック制御が続行されて、安定した過給圧の制御が行われる。
【００２５】
また、ＤＴＨ≦ＤＴＨＴＢＦＢとなる非加速時は、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪ、または、所定時間ｔｍＣ継続してＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬになってＦＴＢＦＢが０から１に切換えられ、或いは、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになってＦＴＢＦＢが１から０に切換えられてから所定時間ｔｍＢが経過するまでＦＴＢＦＢの切換えが阻止され、一方、ＤＴＨ＞ＤＴＨＴＢＦＢとなる加速時は直ちにＦＴＢＴＢの切換えが可能となり、ハンチング防止と加速性向上との両立が図られる。
【００２６】
上記Ｓ１２のステップにおけるＷＣＭＤの算出処理の詳細は図７に示す通りであり、先ず、Ｓ１２−１のステップで目標過給圧ＰＯＢＪと実過給圧ＰＢＡとの今回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ）を演算し、次に、Ｓ１２−２のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ＝１であればＳ１２−３のステップに進み、前回のＦＴＢＦＢが０であったか否かを判別する。前回のＦＴＢＦＢが０であった場合、即ち、ＦＴＢＦＢが今回０から１に切換えられた場合は、Ｓ１２−４のステップで前回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ−１）を今回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ）に置き換えてＳ１２−５のステップに進む。また、今回のＦＴＢＦＢが０である場合や、今回及び前回のＦＴＢＦＢが共に１である場合はそのままＳ１２−５のステップに進む。
【００２７】
Ｓ１２−５のステップでは、エンジン回転数ＮＥに応じて設定されるフィードバック補正係数ＫＴＢＦＢＮＥを検索し、次に、Ｓ１２−６のステップでＤＰＢＴＢ（ｎ）が０以下か否かを判別し、ＤＰＢＴＢ（ｎ）≦０、即ち、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪであればＳ１２−７のステップに進み、ＤＰＢＴＢ（ｎ）＞０、即ち、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪであればＳ１２−８のステップに進み、これらステップにおいて、ＰＩＤ式フィードバック制御のＩ項（積分項）、Ｐ項（比例項）、Ｄ項（微分項）の各項の係数ＫＷＩ，ＫＷＰ、ＫＷＤを基準係数に上記補正係数ＫＴＢＦＢＮＥを乗算して算出する。尚、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪの場合の各項の基準係数ＫＷＩＭ，ＫＷＰＭ，ＫＷＤＭはＰＢＡ＜ＰＯＢＪの場合の各項の基準係数ＫＷＩＰ，ＫＷＰＰ，ＫＷＤＰより大きく設定されている。
【００２８】
係数を算出すると、次に、Ｓ１２−９のステップに進み、ＤＰＢＴＢ（ｎ）とＫＷＩとの乗算値を前回のＩ項値ＷＩ（ｎ−１）に加算して今回のＩ項値ＷＩ（ｎ）を求めると共に、ＤＰＢＴＢ（ｎ）にＫＷＰを乗算してＰ項値ＷＰを求め、更に、ＤＰＢＴＢ（ｎ）とＤＰＢＴＢ（ｎ−１）との偏差にＫＷＤを乗算してＤ項値ＷＤを求める。次に、Ｓ１２−１０乃至Ｓ１２−１３のステップにおいて、ＷＩ（ｎ）を所定の上下限値ＷＩＬＭＴＨ，ＷＩＬＭＴＬの間に収めるリミット処理を行なった後、Ｓ１２−１４のステップでＷＩ（ｎ），ＷＰ，ＷＤを加算して目標制御量たる目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢを算出する。
【００２９】
次に、Ｓ１２−１５のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ＝１であれば、Ｓ１２−１６のステップでＤＰＢＴＢ（ｎ）が所定値ＤＰＢＴＢＦＢ以上であるか否かを判別し、ＤＰＢＴＢ（ｎ）＜ＤＰＢＴＢＦＢ、即ち、ＰＯＢＪ＜ＰＢＡ＋ＤＰＢＴＢＦＢのときは、Ｓ１２−１７のステップで出力デューティ比ＷＣＭＤを目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢとする。また、ＤＰＢＴＢ（ｎ）≧ＤＰＢＴＢＦＢ、即ち、ＰＯＢＪ≧ＰＢＡ＋ＤＰＢＴＢＦＢのときは、Ｓ１２−１８のステップで基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳと目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢとを比較し、ＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤＦＢであれば、上記と同様にＳ１２−１７のステップに進む。かくて、ＦＴＢＦＢ＝１のときは、原則として、目標過給圧ＰＯＢＪと実過給圧ＰＢＡとの偏差から求められる目標デューティ比ＷＣＮＤＦＢに基づくフィードバック制御が行われる。
【００３０】
ＦＴＢＦＢ＝０であれば、Ｓ１２−１９のステップで基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳと目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢとを比較し、ＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤＦＢであれば、Ｓ１２−２０のステップでＷＩ（ｎ）をＷＣＭＤＢＳに置き換えた後、Ｓ１２−２１のステップで出力デューティ比ＷＣＭＤをＷＣＭＤＢＳとする。かくて、ＦＴＢＦＢ＝０のときは、原則として、基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳに基づくオープンループ制御が行われる。
【００３１】
また、ＦＴＢＦＢ＝０であってもＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤＦＢの場合はＳ１２−１７のステップに進む。そのため出力デューティ比ＷＣＭＤが基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳから目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢに置換される。一方、ＦＴＢＦＢ＝１であっても、ＤＰＢＴＢ（ｎ）≧ＤＰＢＴＢＦＢで、且つ、ＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤＦＢであれば、Ｓ１２−２０のステップを経てＳ１２−２１のステップに進み、出力デューティ比ＷＣＭＤが目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢから基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳに置換される。そして、Ｓ１２−１７やＳ１２−２１のステップでＷＣＭＤをＷＣＭＤＦＢやＷＣＭＤＢＳに設定した後は、Ｓ１２−９のステップにおける次回の演算に備えるため、Ｓ１２−２２のステップで今回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ）を前回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ−１）として記憶させると共に、Ｓ１２−２３のステップで今回のＩ項値ＷＩ（ｎ）を前回のＩ項値ＷＩ（ｎ−１）として記憶させ、１回の処理を終了する。
【００３２】
以上の処理によれば、エンジン負荷の増加等で過給圧ＰＢＡの上昇が必要になったとき、過給圧の上昇過渡期は基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳに基づくオープンループ制御で過給圧ＰＢＡが上昇され、過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに達したところで目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢに基づくフィードバック制御が行われ、過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに安定する。ところで、出力デューティ比ＷＣＭＤを基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳとするオープンループ制御の実行中にスロットル開度ＴＨの急増等で基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが急増すると過給圧ＰＢＡが急上昇し、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪになったところでフィードバック制御に移行したのでは、過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに対し大きくオーバーシュートしてしまう。然し、本実施形態では、基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが急増すると、前回の急増前のＷＣＭＤＢＳを前回のＩ項値ＷＩ（ｎ−１）としてＰＩＤ方式で算出する目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢよりも基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが大きくなり、出力デューティ比ＷＣＭＤが目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢに置換される。この場合、次回にＳ１２−９のステップの演算で用いるＷＩ（ｎ−１）は、今回Ｓ１２−９のステップで急増前のＷＣＭＤＢＳをＷＩ（ｎ−１）として演算したＷＩ（ｎ）となるから、基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが急増状態に維持されている限り次回もＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤＦＢになってＷＣＭＤ＝ＷＣＭＤＦＢになり、実質的にフィードバック制御に移行する。このように、基本デューティ比が急増したときはＰＢＡ≧ＰＯＢＪになる前にフィードバック制御に移行することになり、過不足ない過給圧ＰＢＡが得られ、加速性を損うことなくオーバーシュートを防止できる。
【００３３】
また、ＦＴＢＦＢ＝１となるフィードバック制御の実行中に、エンジン負荷の急増等による目標過給圧ＰＯＢＪの増加でこれが実過給圧ＰＢＡよりも所定値ＤＰＢＴＢＦＢ以上大きくなると、目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢと基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳとのうち大きい方が出力デューティ比ＷＣＭＤとして選択される。かくて、実過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに速やかに上昇され、加速性が向上する。ここで、ＤＰＢＴＢＦＢは、実過給圧ＰＢＡを目標過給圧ＰＯＢＪに上昇させるのにフィードバック制御だけでは加速性に悪影響を及ぼすような応答遅れを生ずるＰＯＢＪとＰＢＡの偏差の下限値に合わせて設定されており、例えば、１００ｍｍＨｇ程度に設定される。
【００３４】
尚、上記実施形態では、Ｓ１２−１４のステップで目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢを算出し、Ｓ１２−１７のステップで出力デューティ比ＷＣＭＤをＷＣＭＤＦＢに設定しているが、Ｓ１２−１４のステップでＷＣＭＤをＷＩ（ｎ）とＷＰとＷＤとの合計値、即ち、目標デューティ比に設定し、Ｓ１２−１８やＳ１２−１９のステップでこのＷＣＭＤとＷＣＭＤＢＳとを比較し、Ｓ１２−１８のステップでＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤと判定されたときやＳ１２−１９のステップでＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤと判定されたときにはＷＣＭＤをそのままにし、Ｓ１２−１８のステップでＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤと判定されたときやＳ１２−１９のステップでＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤと判定されたときにＳ１２−２１のステップでＷＣＭＤをＷＣＭＤＢＳに設定し直すようにしても良い。この場合はＳ１２−１７のステップは不要となり、Ｓ１２−１９のステップがオープンループ制御中の基本デューティ比と目標デューティ比の比較と、基本デューティ比から目標デューティ比への置換とを行うステップとなる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、オープンループ制御の実行中に基本制御量が急増すると、実過給圧が目標過給圧に上昇する前にフィードバック制御に移行して、基本制御量の急増によるオーバーシュートが防止されると共に、過給圧の上昇が過度に抑制されることもないため加速性が損われることも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一例の全体構成を示す図
【図２】過給圧の制御プロブラムを示すフローチャート
【図３】基本デューティ比の算出処理を示すフローチャート
【図４】目標過給圧の算出処理を示すフローチャート
【図５】（Ａ）基準目標過給圧の算出処理を示すフローチャート、（Ｂ）ＰＮＧＲＨテーブルを示す図
【図６】フィードバック判定処理を示すフローチャート
【図７】出力デューティ比の算出処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１ ターボチャージャ １ｃ ウエストゲート弁
１１ 過給圧制御用電磁弁 １３ ＥＣＵ
ＰＢＡ 実過給圧 ＰＯＢＪ 目標過給圧
ＷＣＭＤ 出力デューティ比（制御量）
ＷＣＭＤＢＳ 基本デューティ比（基本制御量）
ＷＣＭＤＦＢ 目標デューティ比（目標制御量）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボチャージャ等の過給機を具備するエンジンの過給圧を制御する過給圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターボチャージャ付エンジンでは、ターボチャージャのタービン側に、排気の一部を逃がすウエストゲート弁を設け、ウエストゲート弁の開度を電子制御して過給圧を制御している。
【０００３】
過給圧の制御方式としては、運転状態に応じて設定される目標過給圧と実過給圧との偏差から算定される目標制御量に基づく制御を行うフィードバック方式が一般的である。然し、フィードバック制御では、過給圧の上昇過渡期に当初過給圧の上昇が遅れて途中から急激に上昇した場合、過給圧の上昇遅れ期間で追いかけ制御し過ぎてしまい、過給圧が目標過給圧に対し大きくオーバーシュートしてノッキングを生じ易くなる。
【０００４】
かかる不具合を解消するため、従来、特開平２−１７６１１７号公報により、過給圧の制御方式として、上記フィードバック制御と、エンジンの運転状態に応じて設定される基本制御量に基づくオープンループ制御とを併用し、エンジン負荷の増加等で過給圧の上昇が必要になったとき、過給圧の上昇過渡期はオープンループ制御を実行し、過給圧が目標過給圧に上昇したところでフィードバック制御を実行するようにしたものも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、実過給圧が目標過給圧に上昇するまでオープンループ制御が実行され、過給圧の上昇過渡期におけるフィードバック方式での追いかけ制御のし過ぎによるオーバーシュートが防止される。然し、オープンループ制御の実行中にエンジン負荷の急増等で基本制御量が急増すると、過給圧が急上昇して目標過給圧に対し大きくオーバーシュートしてしまう。
【０００６】
この場合、基本制御量の上限値を定め、実際の制御量を上限値以下に制限することも考えられるが、上限値を低く設定すると過給圧の上昇が遅れて加速性が損われ、上限値を高く設定するとオーバーシュートを生じ易くなり、オーバーシュートの防止と加速性との両立が困難になる。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、加速性を損うことなくオーバーシュートを防止できるようにした過給圧制御装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、過給機付エンジンの過給圧を、エンジンの運転状態に応じて設定される基本制御量に基づくオープンループ制御と、エンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧と実過給圧との偏差から算定される目標制御量に基づくフィードバック制御とによって制御するエンジンの過給圧制御装置であって、実過給圧が目標過給圧に上昇するまでオープンループ制御を実行するものにおいて、オープンループ制御の実行時に前記基本制御量と前記目標制御量とを比較する第１比較手段と、該第１比較手段により基本制御量が目標制御量より大きいと判別されたときに、過給圧の制御に用いる制御量を基本制御量から目標制御量に置換する第１置換手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、オープンループ制御の実行中に基本制御量が急増して目標制御量より大きくなると、実際の制御量が基本制御量から目標制御量に置換され、制御方式が実質的にフィードバック制御に移行する。従って、基本制御量が急増したときは、実過給圧が目標過給圧に上昇する前にフィードバック制御が実行され、過不足のない過給圧が得られ、オーバーシュートが防止されると共に加速性も確保される。
【００１０】
ところで、フィードバック制御の開始後は、フィードバック制御とオープンループ制御との切換ハンチングを防止するため、一般に、実過給圧が目標過給圧よりも所定のヒステリシス量分だけ低く設定した下限目標過給圧を下回るまでフィードバック制御を継続しているが、フィードバック制御中に、実過給圧の一時的な減少で実過給圧が下限目標過給圧を下回り、オープンループ制御に移行してしまうことがある。この場合、フィードバック制御の開始後、エンジン負荷を軽減する操作が行われない限りフィードバック制御を継続するフィードバック継続手段を備えておけば、実過給圧の一時的な減少によってもフィードバック制御が継続されて、安定した過給圧の制御が行われる。一方、これでは、フィードバック制御中に、エンジン負荷の急増等で目標過給圧が実過給圧をかなり上回ってもフィードバック制御が続行される。ここで、目標制御量は実過給圧が目標過給圧に段階的に近付くように設定されるから、目標過給圧が急増した場合、実過給圧が目標過給圧に到達するまでに時間がかかる。この場合、フィードバック制御の実行中に、目標過給圧が実過給圧よりも所定値以上大きくなった時、前記基本制御量と前記目標制御量とを比較する第２比較手段と、該第２比較手段により基本制御量が目標制御量よりも大きいと判定されたときに、過給圧の制御に用いる制御量を目標制御量から基本制御量に置換する第２置換手段と、を備えておけば、目標過給圧の急増時には、目標制御量と基本制御量のうち大きい方が実際の制御量として選択されることになり、実過給圧が目標過給圧に速やかに到達し、加速性能が向上する。ここで、前記所定値は、実過給圧を目標過給圧に上昇させるのにフィードバック制御だけでは加速性に悪影響を及ぼすような応答遅れを生ずる目標過給圧と実過給圧との偏差の下限値に合わせて設定される。
【００１１】
尚、後記する実施形態において、上記第１比較手段に相当するのは図７のＳ１２−１９のステップであり、上記第１置換手段に相当するのはＳ１２−１９のステップからＳ１２−１７のステップに至る処理である。また、上記フィードバック継続手段に相当するのは図６のＳ１１−１４のステップからＳ１１−１０のステップに至る処理であり、上記第２比較手段に相当するのは図７のＳ１２−１８のステップであり、上記第２置換手段に相当するのはＳ１２−１８のステップからＳ１２−２１のステップに至る処理である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は過給機たるターボチャージャ１付きのエンジンを示しており、エンジン本体２の吸気ポート２ａに連なる吸気通路３にターボチャージャ１のコンプレッサ１ａを介設すると共に、エンジン本体２の排気ポート２ｂに連なる排気通路４にターボチャージャ１のタービン１ｂを介設している。尚、吸気通路３のコンプレッサ１ａ上流側にはエアクリーナ５が設けられ、コンプレッサ１ａ下流側にはインタークーラ６とスロットルバルブ７と燃料噴射弁８とが設けられている。
【００１３】
タービン１ｂには排気の一部を逃がすウエストゲート弁１ｃが設けられており、ウエストゲート弁１ｃの開度に応じてコンプレッサ１ａ下流側の吸気通路部分の過給圧が変化する。ウエストゲート弁１ｃは内部にダイヤフラム９ａを有するアクチュエータ９に連結され、アクチュエータ９内のばね９ｂで閉じ側に付勢されている。そして、ウエストゲート弁１ｃを開き側に押圧するアクチュエータ９内の圧力室９ｃをオリフィス１０ａ付きの連通路１０を介してコンプレッサ１ａ下流側の吸気通路部分に連通させると共に、連通路１０を電磁弁１１を介設したリーク通路１２を介してコンプレッサ１ａ上流側の吸気通路部分に連通させ、圧力室９ｃに入力される過給圧を電磁弁１１を介してリークして圧力室９ｃの内圧を制御し、ウエストゲート弁１ｃの開度を制御し得るようにしている。
【００１４】
電磁弁１１は電子制御回路（以下ＥＣＵと記す）１３によりデューティ制御されるようになっており、電磁弁１１の駆動信号のデューティ比が大きくなる程電磁弁１１の開度が増して圧力室９ｃの内圧が低下し、ウエストゲート弁１ｃの開度が減少して過給圧が高くなる。
【００１５】
ＥＣＵ１３には、エンジンの回転数ＮＥを検出するセンサ１４と、コンプレッサ１ａ下流側の吸気通路部分の過給圧ＰＢＡを検出するセンサ１５と、スロットル開度ＴＨを検出するセンサ１６と、エンジン冷却水の水温ＴＷを検出するセンサ１７と、吸気温ＴＡを検出するセンサ１８と、ブレーキペダルの踏込みを検出するブレーキスイッチ１９とからの信号が入力されており、これら信号に基づいて制御量たる駆動信号の出力デューティ比ＷＣＭＤを演算する。尚、本実施形態ではＰＢＡセンサ１５をスロットルバルブ７の下流側に設けているが、上流側に設けても良い。
【００１６】
ＥＣＵ１３で行う処理の詳細は図２に示す通りであり、先ず、Ｓ１のステップでエンジンが停止中か否かを判別し、エンジン停止中であればＳ２のステップに進んで出力デューティ比を０に設定し、即ち、駆動信号の出力を停止し、１回の演算処理を終了する。エンジン停止中でなければＳ３のステップでエンジンが始動中か否かを判別し、始動中でなければＳ４のステップで車載機器の故障によるフェールセーフ中か否かを判別する。始動中やフェールセーフ中であれば、Ｓ５のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢを０にリセットした後、Ｓ６のステップでＷＣＭＤを所定値ＷＣＭＤＯに設定し、１回の処理を終了する。尚、ＷＣＭＤＯは、電磁弁１１が実質的に閉弁状態に維持されるデューティ比の上限値に設定されており、デューティ比がＷＣＭＤＯより僅かでも大きくなると電磁弁１１が開き始める。
【００１７】
Ｓ４のステップでフェールセーフ中でないと判定されると、Ｓ７のステップで後記詳述する基本制御量たる基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳの算出処理を実行した後、Ｓ８のステップでアクセル・ブレーキ同時踏み判定フラグＦＡＴＳＡが１にセットされているか否かを判別する。ＦＡＴＳＡは、スロットル開度ＴＨとブレーキスイッチ１９とに基づいてアクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏み込まれていると判断したときに１にセットされるフラグであり、ＦＡＴＳＡ≠１であればＳ９のステップに進み、過回転によるフューエルカット時に１にセットされるフューエルカット判定フラグＦＮＨＦＣＴＣが１にセットされているか否かを判別する。ＦＡＴＳＡ＝１やＦＮＨＦＣＴＣ＝１であれば、始動中やフェールセーフ中と同様にＳ５以下のステップに進み、ＷＣＭＤはＷＣＭＤＯに設定され、これらの状態での過給によるエンジンの無用の出力アップが防止される。
【００１８】
Ｓ９のステップでＦＮＨＦＣＴＣ≠１と判定されると、Ｓ１０のステップで後記詳述する目標過給圧ＰＯＢＪの算出処理を実行すると共に、Ｓ１１のステップで後記詳述するフィードバック判定処理を実行し、次にＳ１２のステップで後記詳述する出力デューティ比ＷＣＭＤの算出処理を実行し、最後にＳ１３のステップに進み、ＷＣＭＤが所定の上限値以上や所定の下限値以下のときにＷＣＭＤをこれら上限値や下限値に置き換えるリミット処理を実行し、１回の処理を終了する。
【００１９】
上記基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳは、エンジンの各回転域においてエンジン負荷の増減に応じて過給圧が増減されるように設定されるもので、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨとに応じたＷＣＭＤＢＳの値がＷＣＭＤＢＳマップとしてＥＣＵ１３に格納されている。上記Ｓ７のステップにおけるＷＣＭＤＢＳの算出処理の詳細は図３に示す通りであり、先ず、Ｓ７−１のステップにおいて、後記する如く更新されるスロットル開度の値ＴＨＷＢＳと今回検出されたスロットル開度ＴＨとの偏差の絶対値が所定値ＤＴＨＷＢＳ（例えば３゜）より大きいか否かを判別し、大きければＳ７−２のステップでＴＨＷＢＳをＴＨに更新し、小さければＴＨＷＢＳを更新せずにＳ７−３のステップに進み、今回検出されたエンジン回転数ＮＥとＴＨＷＢＳとに応じた基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳをＷＣＭＤＢＳマップから検索する。これによれば、スロットル開度の変化が僅かな場合にはＷＣＭＤＢＳが変化せず、安定走行が行なえ、スロットル開度が急に変化した場合にはその変化に応じてＷＣＭＤＢＳが変化し、加速性能及び減速性能が向上する。
【００２０】
上記Ｓ１０のステップにおけるＰＯＢＪの算出処理の詳細は図４に示す通りであり、先ず、Ｓ１０−１のステップで後記詳述する基本目標過給圧ＰＯＢＪＭの算出処理を実行し、次にＳ１０−２のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ≠１であれば、Ｓ１０−３のステップで目標過給圧ＰＯＢＪをＰＯＢＪＭに更新し、１回の処理を終了する。ＦＴＢＦＢ＝１であれば、Ｓ１０−４のステップに進んで前回算出されたＰＯＢＪが今回算出されたＰＯＢＪＭと等しいか否かを判別し、ＰＯＢＪ≠ＰＯＢＪＭであれば、Ｓ１０−５のステップでＰＯＢＪとＰＯＢＪＭとを比較し、ＰＯＢＪ＜ＰＯＢＪＭであれば、Ｓ１０−６のステップでＰＯＢＪをＰＯＢＪＭに更新すると共に、Ｓ１０−７のステップでＥＣＵ１３に内蔵する第１の減算式タイマの残り時間ｔｍ１を所定時間ｔｍＡ（例えば０．２秒）にセットし、１回の処理を終了する。一方、ＰＯＢＪ＞ＰＯＢＪＭであれば、Ｓ１０−８のステップでｔｍ１が０になったか否かを判別し、ｔｍ１≠０であればそのまま１回の処理を終了し、ｔｍ１＝０になったときＳ１０−６以下のステップに進み、ＰＯＢＪをＰＯＢＪＭに更新すると共にｔｍ１を所定時間ｔｍＡにセットする。また、Ｓ１０−４のステップでＰＯＢＪ＝ＰＯＢＪＭと判定されたときは、ＰＯＢＪを更新せずにＳ１０−７のステップに進み、ｔｍ１を所定時間ｔｍＡにセットする。かくて、ＰＯＢＪ＞ＰＯＢＪＭになっても所定時間ｔｍＡが経過するまではＰＯＢＪが更新されないためハンチングが防止され、また、ＰＯＢＪ＜ＰＯＢＪＭになったときはＰＯＢＪが直ちに更新されるためドライバビリティが向上する。
【００２１】
上記Ｓ１０−１のステップにおけるＰＯＢＪＭの算出処理の詳細は図５（Ａ）に示す通りである。ＰＯＢＪＭは、エンジンの各回転域でターボチャージャの最適能力を引き出し得るようエンジン回転数ＮＥに応じて図５（Ｂ）に示す如く設定される過給圧ＰＮＧＲＨと、吸気充填効率とノッキング回避とを最適に両立し得るようエンジン回転数ＮＥと吸気温ＴＡとに応じて設定される過給圧ＰＬＭＴＴＡと、エンジンやターボチャージャの耐久性を良好に保持し得るよう冷却水温ＴＷに応じて設定される過給圧ＰＬＭＴＴＷとを用いて算出しており、先ず、Ｓ１０−１のステップでＰＮＧＲＨ，ＰＬＭＴＴＡ、ＰＬＭＴＴＷを検索し、次に、Ｓ１０−１−２のステップでＰＯＢＪＭをＰＮＧＲＨに設定する。次に、Ｓ１０−１−３のステップでＰＬＭＴＴＡとＰＬＭＴＴＷとを比較し、ＰＬＭＴＴＡ≧ＰＬＭＴＴＷであればＳ１０−１−４のステップで過給圧のリミット値ＰＬＭＴをＰＬＭＴＴＷに設定し、ＰＬＭＴＴＡ＜ＰＬＭＴＴＷであればＳ１０−１−５でＰＬＭＴをＰＬＭＴＴＡに設定する。次に、Ｓ１０−１−６のステップでＰＯＢＪＭ、即ち、Ｓ１０−１−２のステップでＰＯＢＪＭとして設定されたＰＮＧＲＨとＰＬＭＴとを比較し、ＰＯＢＪＭ＞ＰＬＭＴであれば、Ｓ１０−１−７のステップでＰＯＢＪＭをＰＬＭＴに設定し直し、ＰＯＢＪＭ≦ＰＬＭＴであればＰＯＢＪＭを設定し直さずに処理を終了する。かくて、ＰＯＢＪＭはＰＮＧＲＨとＰＬＭＴＴＡとＰＬＭＴＴＷとのうちの最小圧に設定され、このＰＯＢＪＭが最終的に目標過給圧ＰＯＢＪに設定されるため、最適能力の引き出し、吸気充填効率とノッキング回避との両立、耐久性の確保という各課題を解決可能な必要最大の過給圧にＰＯＢＪを簡単、且つ、正確に設定できる。
【００２２】
上記Ｓ１１のステップにおけるフィードバック判定処理の詳細は図６に示す通りであり、先ず、Ｓ１１−１のステップで目標過給圧ＰＯＢＪから所定のヒステリシス量ＤＦＢＰＢＬを減算した値を下限目標過給圧ＰＯＢＪＬとして設定する。次に、Ｓ１１−２のステップに進み、エンジンの各回転域において過給圧がインターセプト（非過給状態から過給状態への移行点）を充分越え、且つ、過給圧の安定したフィードバック制御が可能か否かをスロットル開度ＴＨに基づいて判別するためのエンジン回転数ＮＥに応じた判別基準値ＴＨＴＢＦＢを検索する。次に、Ｓ１１−３のステップに進み、ＷＣＭＤＢＳの算出処理で設定された上記ＴＨＷＢＳとＴＨＴＢＦＢとを比較し、ＴＨＷＢＳ≧ＴＨＴＢＦＢであれば、Ｓ１１−４のステップで今回のスロットル開度と前回のスロットル開度との偏差ＤＴＨが所定値ＤＴＨＴＢＦＢ以下か否かを判別する。ＤＴＨＴＢＦＢは運転者の加速の意図をスロットル開度の変化に基づいて判断するための値であり、ＤＴＨ≦ＤＴＨＴＢＦＢのとき、即ち、運転者が加速を意図していないときは、Ｓ１１−５のステップでＥＣＵ１３に内蔵する第２の減算式タイマの残り時間ｔｍ２が０になったか否かを判別し、ｔｍ２＝０になるまではそのまま処理を終了し、ｔｍ２＝０になったときにＳ１１−７のステップに進む。また、ＤＴＨ＞ＤＴＨＴＢＦＢのとき、即ち、運転者が加速を意図しているときは、Ｓ１１−６のステップでｔｍ２を０にリセットしてＳ１１−７のステップに進む。
【００２３】
Ｓ１１−７のステップではフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ＝０であれば、Ｓ１１−８のステップで実過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪ以上であるか否をを判別し、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであれば、Ｓ１１−９のステップでｔｍ２を所定時間ｔｍＢ（例えば１秒）にセットすると共に、Ｓ１１−１０のステップでＦＴＢＦＢを１にセットし、１回の判別処理を終了する。ＰＢＡ＜ＰＯＢＪであれば、Ｓ１１−１１のステップで実過給圧ＰＢＡが下限目標過給圧ＰＯＢＪＬ以上であるか否かを判別し、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬであれば、Ｓ１１−１２のステップでＥＣＵ１３に内蔵する第３の減算式タイマの残り時間ｔｍ３を所定時間ｔｍＣ（例えば０．５秒）にセットし、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであれば、Ｓ１１−１３のステップでｔｍ３が０になったか否かを判別し、ｔｍ３＝０になったときにＳ１１−９以下のステップに進む。次回はＳ１１−７のステップでＦＴＢＦＢ＝１と判定され、この場合はＳ１１−１４のステップに進み、ＴＨＷＢＳの今回の値ＴＨＷＢＳ（ｎ）と前回の値ＴＨＷＢＳ（ｎ−１）とを比較する。そして、ＴＨＷＢＳ（ｎ）＜ＴＨＷＢＳ（ｎ−１）のとき、即ち、スロットル開度（エンジン負荷）を減少するアクセル戻し操作が行われているときにＳ１１−１５のステップに進み、ＰＢＡがＰＯＢＪＬ以上か否かを判別し、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであればＳ１１−１０のステップに進んでＦＴＢＦＢ＝１に維持し、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになったとき、Ｓ１１−１６のステップでｔｍ２をｔｍＢにセットすると共に、Ｓ１１−１７のステップでＦＴＢＦＢを０にリセットする。また、Ｓ１１−３のステップでＴＨＷＢＳ＜ＴＨＴＢＦＢと判定されたときや、Ｓ１１−１１のステップでＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬと判定されたときや、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬであってもＳ１１−１３のステップでｔｍ３≠０と判定されたときはＳ１１−１７のステップに進みＦＴＢＦＢを０にリセットする。一方、Ｓ１１−１４のステップでＴＨＷＢＳ（ｎ）≧ＴＨＷＢＳ（ｎ−１）と判定されたときは、Ｓ１１−１０のステップに進んでＦＴＢＦＢ＝１に維持する。
【００２４】
かくて、ＴＨＷＢＳ≧ＴＨＴＢＦＢであって、且つ、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪのとき、または、ＰＢＡが所定時間ｔｍＣ継続してＰＯＢＪＬ以上のときにＦＴＢＦＢが１にセットされ、その後はＴＨＷＢＳ≧ＴＨＴＢＦＢである限り、アクセル戻し操作（エンジン負荷の軽減操作）が行われ、且つ、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになるまでＦＴＢＦＢ＝１に維持され、ＰＢＡの微小変化によるＦＴＢＦＢの切換ハンチングが防止される。更に、アクセル戻し操作が行われない限り、実過給圧ＰＢＡの一時的な減少でＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになってもＦＴＢＦＢ＝１に維持され、フィードバック制御が続行されて、安定した過給圧の制御が行われる。
【００２５】
また、ＤＴＨ≦ＤＴＨＴＢＦＢとなる非加速時は、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪ、または、所定時間ｔｍＣ継続してＰＢＡ≧ＰＯＢＪＬになってＦＴＢＦＢが０から１に切換えられ、或いは、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪＬになってＦＴＢＦＢが１から０に切換えられてから所定時間ｔｍＢが経過するまでＦＴＢＦＢの切換えが阻止され、一方、ＤＴＨ＞ＤＴＨＴＢＦＢとなる加速時は直ちにＦＴＢＴＢの切換えが可能となり、ハンチング防止と加速性向上との両立が図られる。
【００２６】
上記Ｓ１２のステップにおけるＷＣＭＤの算出処理の詳細は図７に示す通りであり、先ず、Ｓ１２−１のステップで目標過給圧ＰＯＢＪと実過給圧ＰＢＡとの今回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ）を演算し、次に、Ｓ１２−２のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ＝１であればＳ１２−３のステップに進み、前回のＦＴＢＦＢが０であったか否かを判別する。前回のＦＴＢＦＢが０であった場合、即ち、ＦＴＢＦＢが今回０から１に切換えられた場合は、Ｓ１２−４のステップで前回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ−１）を今回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ）に置き換えてＳ１２−５のステップに進む。また、今回のＦＴＢＦＢが０である場合や、今回及び前回のＦＴＢＦＢが共に１である場合はそのままＳ１２−５のステップに進む。
【００２７】
Ｓ１２−５のステップでは、エンジン回転数ＮＥに応じて設定されるフィードバック補正係数ＫＴＢＦＢＮＥを検索し、次に、Ｓ１２−６のステップでＤＰＢＴＢ（ｎ）が０以下か否かを判別し、ＤＰＢＴＢ（ｎ）≦０、即ち、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪであればＳ１２−７のステップに進み、ＤＰＢＴＢ（ｎ）＞０、即ち、ＰＢＡ＜ＰＯＢＪであればＳ１２−８のステップに進み、これらステップにおいて、ＰＩＤ式フィードバック制御のＩ項（積分項）、Ｐ項（比例項）、Ｄ項（微分項）の各項の係数ＫＷＩ，ＫＷＰ、ＫＷＤを基準係数に上記補正係数ＫＴＢＦＢＮＥを乗算して算出する。尚、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪの場合の各項の基準係数ＫＷＩＭ，ＫＷＰＭ，ＫＷＤＭはＰＢＡ＜ＰＯＢＪの場合の各項の基準係数ＫＷＩＰ，ＫＷＰＰ，ＫＷＤＰより大きく設定されている。
【００２８】
係数を算出すると、次に、Ｓ１２−９のステップに進み、ＤＰＢＴＢ（ｎ）とＫＷＩとの乗算値を前回のＩ項値ＷＩ（ｎ−１）に加算して今回のＩ項値ＷＩ（ｎ）を求めると共に、ＤＰＢＴＢ（ｎ）にＫＷＰを乗算してＰ項値ＷＰを求め、更に、ＤＰＢＴＢ（ｎ）とＤＰＢＴＢ（ｎ−１）との偏差にＫＷＤを乗算してＤ項値ＷＤを求める。次に、Ｓ１２−１０乃至Ｓ１２−１３のステップにおいて、ＷＩ（ｎ）を所定の上下限値ＷＩＬＭＴＨ，ＷＩＬＭＴＬの間に収めるリミット処理を行なった後、Ｓ１２−１４のステップでＷＩ（ｎ），ＷＰ，ＷＤを加算して目標制御量たる目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢを算出する。
【００２９】
次に、Ｓ１２−１５のステップでフィードバック判定フラグＦＴＢＦＢが１にセットされているか否かを判別し、ＦＴＢＦＢ＝１であれば、Ｓ１２−１６のステップでＤＰＢＴＢ（ｎ）が所定値ＤＰＢＴＢＦＢ以上であるか否かを判別し、ＤＰＢＴＢ（ｎ）＜ＤＰＢＴＢＦＢ、即ち、ＰＯＢＪ＜ＰＢＡ＋ＤＰＢＴＢＦＢのときは、Ｓ１２−１７のステップで出力デューティ比ＷＣＭＤを目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢとする。また、ＤＰＢＴＢ（ｎ）≧ＤＰＢＴＢＦＢ、即ち、ＰＯＢＪ≧ＰＢＡ＋ＤＰＢＴＢＦＢのときは、Ｓ１２−１８のステップで基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳと目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢとを比較し、ＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤＦＢであれば、上記と同様にＳ１２−１７のステップに進む。かくて、ＦＴＢＦＢ＝１のときは、原則として、目標過給圧ＰＯＢＪと実過給圧ＰＢＡとの偏差から求められる目標デューティ比ＷＣＮＤＦＢに基づくフィードバック制御が行われる。
【００３０】
ＦＴＢＦＢ＝０であれば、Ｓ１２−１９のステップで基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳと目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢとを比較し、ＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤＦＢであれば、Ｓ１２−２０のステップでＷＩ（ｎ）をＷＣＭＤＢＳに置き換えた後、Ｓ１２−２１のステップで出力デューティ比ＷＣＭＤをＷＣＭＤＢＳとする。かくて、ＦＴＢＦＢ＝０のときは、原則として、基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳに基づくオープンループ制御が行われる。
【００３１】
また、ＦＴＢＦＢ＝０であってもＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤＦＢの場合はＳ１２−１７のステップに進む。そのため出力デューティ比ＷＣＭＤが基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳから目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢに置換される。一方、ＦＴＢＦＢ＝１であっても、ＤＰＢＴＢ（ｎ）≧ＤＰＢＴＢＦＢで、且つ、ＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤＦＢであれば、Ｓ１２−２０のステップを経てＳ１２−２１のステップに進み、出力デューティ比ＷＣＭＤが目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢから基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳに置換される。そして、Ｓ１２−１７やＳ１２−２１のステップでＷＣＭＤをＷＣＭＤＦＢやＷＣＭＤＢＳに設定した後は、Ｓ１２−９のステップにおける次回の演算に備えるため、Ｓ１２−２２のステップで今回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ）を前回の偏差ＤＰＢＴＢ（ｎ−１）として記憶させると共に、Ｓ１２−２３のステップで今回のＩ項値ＷＩ（ｎ）を前回のＩ項値ＷＩ（ｎ−１）として記憶させ、１回の処理を終了する。
【００３２】
以上の処理によれば、エンジン負荷の増加等で過給圧ＰＢＡの上昇が必要になったとき、過給圧の上昇過渡期は基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳに基づくオープンループ制御で過給圧ＰＢＡが上昇され、過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに達したところで目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢに基づくフィードバック制御が行われ、過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに安定する。ところで、出力デューティ比ＷＣＭＤを基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳとするオープンループ制御の実行中にスロットル開度ＴＨの急増等で基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが急増すると過給圧ＰＢＡが急上昇し、ＰＢＡ≧ＰＯＢＪになったところでフィードバック制御に移行したのでは、過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに対し大きくオーバーシュートしてしまう。然し、本実施形態では、基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが急増すると、前回の急増前のＷＣＭＤＢＳを前回のＩ項値ＷＩ（ｎ−１）としてＰＩＤ方式で算出する目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢよりも基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが大きくなり、出力デューティ比ＷＣＭＤが目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢに置換される。この場合、次回にＳ１２−９のステップの演算で用いるＷＩ（ｎ−１）は、今回Ｓ１２−９のステップで急増前のＷＣＭＤＢＳをＷＩ（ｎ−１）として演算したＷＩ（ｎ）となるから、基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳが急増状態に維持されている限り次回もＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤＦＢになってＷＣＭＤ＝ＷＣＭＤＦＢになり、実質的にフィードバック制御に移行する。このように、基本デューティ比が急増したときはＰＢＡ≧ＰＯＢＪになる前にフィードバック制御に移行することになり、過不足ない過給圧ＰＢＡが得られ、加速性を損うことなくオーバーシュートを防止できる。
【００３３】
また、ＦＴＢＦＢ＝１となるフィードバック制御の実行中に、エンジン負荷の急増等による目標過給圧ＰＯＢＪの増加でこれが実過給圧ＰＢＡよりも所定値ＤＰＢＴＢＦＢ以上大きくなると、目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢと基本デューティ比ＷＣＭＤＢＳとのうち大きい方が出力デューティ比ＷＣＭＤとして選択される。かくて、実過給圧ＰＢＡが目標過給圧ＰＯＢＪに速やかに上昇され、加速性が向上する。ここで、ＤＰＢＴＢＦＢは、実過給圧ＰＢＡを目標過給圧ＰＯＢＪに上昇させるのにフィードバック制御だけでは加速性に悪影響を及ぼすような応答遅れを生ずるＰＯＢＪとＰＢＡの偏差の下限値に合わせて設定されており、例えば、１００ｍｍＨｇ程度に設定される。
【００３４】
尚、上記実施形態では、Ｓ１２−１４のステップで目標デューティ比ＷＣＭＤＦＢを算出し、Ｓ１２−１７のステップで出力デューティ比ＷＣＭＤをＷＣＭＤＦＢに設定しているが、Ｓ１２−１４のステップでＷＣＭＤをＷＩ（ｎ）とＷＰとＷＤとの合計値、即ち、目標デューティ比に設定し、Ｓ１２−１８やＳ１２−１９のステップでこのＷＣＭＤとＷＣＭＤＢＳとを比較し、Ｓ１２−１８のステップでＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤと判定されたときやＳ１２−１９のステップでＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤと判定されたときにはＷＣＭＤをそのままにし、Ｓ１２−１８のステップでＷＣＭＤＢＳ＞ＷＣＭＤと判定されたときやＳ１２−１９のステップでＷＣＭＤＢＳ≦ＷＣＭＤと判定されたときにＳ１２−２１のステップでＷＣＭＤをＷＣＭＤＢＳに設定し直すようにしても良い。この場合はＳ１２−１７のステップは不要となり、Ｓ１２−１９のステップがオープンループ制御中の基本デューティ比と目標デューティ比の比較と、基本デューティ比から目標デューティ比への置換とを行うステップとなる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、オープンループ制御の実行中に基本制御量が急増すると、実過給圧が目標過給圧に上昇する前にフィードバック制御に移行して、基本制御量の急増によるオーバーシュートが防止されると共に、過給圧の上昇が過度に抑制されることもないため加速性が損われることも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一例の全体構成を示す図
【図２】過給圧の制御プロブラムを示すフローチャート
【図３】基本デューティ比の算出処理を示すフローチャート
【図４】目標過給圧の算出処理を示すフローチャート
【図５】（Ａ）基準目標過給圧の算出処理を示すフローチャート、（Ｂ）ＰＮＧＲＨテーブルを示す図
【図６】フィードバック判定処理を示すフローチャート
【図７】出力デューティ比の算出処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１ ターボチャージャ １ｃ ウエストゲート弁
１１ 過給圧制御用電磁弁 １３ ＥＣＵ
ＰＢＡ 実過給圧 ＰＯＢＪ 目標過給圧
ＷＣＭＤ 出力デューティ比（制御量）
ＷＣＭＤＢＳ 基本デューティ比（基本制御量）
ＷＣＭＤＦＢ 目標デューティ比（目標制御量）
Claims (2)
- 過給機付エンジンの過給圧を、エンジンの運転状態に応じて設定される基本制御量に基づくオープンループ制御と、エンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧と実過給圧との偏差から算定される目標制御量に基づくフィードバック制御とによって制御するエンジンの過給圧制御装置であって、
実過給圧が目標過給圧に上昇するまでオープンループ制御を実行するものにおいて、
オープンループ制御の実行時に前記基本制御量と前記目標制御量とを比較する第１比較手段と、
該第１比較手段により基本制御量が目標制御量より大きいと判定されたときに、過給圧の制御に用いる制御量を基本制御量から目標制御量に置換する第１置換手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの過給圧制御装置。 - フィードバック制御の開始後、エンジン負荷を軽減する操作が行われない限りフィードバック制御を継続するフィードバック継続手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15477898A JP3607078B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-06-03 | エンジンの過給圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-1377 | 1998-01-07 | ||
| JP137798 | 1998-01-07 | ||
| JP15477898A JP3607078B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-06-03 | エンジンの過給圧制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257081A JPH11257081A (ja) | 1999-09-21 |
| JP3607078B2 true JP3607078B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=26334586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15477898A Expired - Lifetime JP3607078B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-06-03 | エンジンの過給圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3607078B2 (ja) |
-
1998
- 1998-06-03 JP JP15477898A patent/JP3607078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11257081A (ja) | 1999-09-21 |
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