JP3765972B2

JP3765972B2 - Turbocharger supercharging pressure control method

Info

Publication number: JP3765972B2
Application number: JP2000234943A
Authority: JP
Inventors: 秀彰大澤; 勝博正田; 賢治林; 貴裕尾崎; 桂一山口
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: JP2002047940A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボ過給機による過給圧を、目標過給気圧に制御するターボ過給機の過給圧制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの排気ガスを利用してタービンを回転し、そのタービンの回転によりコンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機にあっては、過給圧を制御するために、タービンに導入する排気ガスの一部をタービンに導入せずに迂回させるウェストゲートバルブを設け、ウェストゲートバルブを開閉することにより過給圧を目標となる過給圧すなわち目標過給圧にフィードバック制御し、過剰な過給圧の上昇を防止するとともに、エンジン回転数に応じたトルクが発生するように制御するものが知られている。ウェストゲートバルブの開閉制御は、過給圧をダイヤフラム式のアクチュエータに導き、このアクチュエータによりウェストゲートバルブを駆動するものである。アクチュエータは、そのダイヤフラム室に過給圧が導入されるとともに、エンジンに導入される過給圧とは独立にダイヤフラム室を大気に開放し得る制御弁により制御される。制御弁は、目標過給圧と実際の過給圧との差に基づいて設定される制御電圧のデューティ比により制御される。したがって、制御弁を全開つまりデューティ比を１００％に制御することにより、ダイヤフラム室が大気圧近くにまで減圧されてウェストゲートバルブが閉じられ、逆に所定のデューティ比で制御することによりダイヤフラム室には実際の過給圧より低いものの大気圧よりは高い圧力が導入されてウェストゲートバルブが開かれるものである。このように、ウェストゲートバルブの開度を制御して、過給圧が目標過給圧となるようにフィードバック制御されるものである。
【０００３】
このような構成を採用するものとしては、例えば特開昭６２−１１３８２８号公報に記載のもののように、エンジン回転数とスロットル開度とから目標過給圧を決定し、過給圧をフィードバック制御するものや、特開平５−１０６４５８号公報に記載のもののように、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいてターボ過給機の回転数を制御し、過給圧を制御するものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の発明では、ウェストゲートバルブを制御するための制御弁の制御上限値をスロットル開度で設定するものではないので、スロットル開度が急激に変更した場合、制御の応答性が低く、要求通りの過給圧に制御するのが困難なことがある。同様な理由で、上記後者の発明にあっても、制御の応答性が低かった。
【０００５】
ところで、制御の応答性を改善するためには、目標過給圧にまで迅速に過給圧を上昇させるようにすればよいが、過給圧を急激に上昇させる制御を行うと、目標過給圧を上回って上昇してしまういわゆるオーバーシュートを生じさせてしまうことがある。このような事情に鑑みて、上記した過給圧の制御にあっては、過渡時の目標過給圧に対する制御のオーバーシュートを防止するために、制御弁の制御電圧信号のデューティ比の上限値つまり上限デューティ比を設定している。この上限デューティ比は、スロットル全開スイッチが作動したスロットルバルブが全開の場合にのみ設定されるもので、スロットルバルブが全開でない、いわゆるエンジンのパーシャル負荷の状態では設定されないものである。
【０００６】
このようなスロットルバルブが全開に達していないパーシャル負荷のエンジンの運転状態にあっては、その時点の過給圧を目標過給圧にするために、制御弁に要求されるデューティ比が１００％近くになり、したがってウェストゲートバルブが閉じられて、ターボ過給機は常時過給圧を上げるように作動する。この結果、少ない排気ガス量で過給圧を上昇させるようになるので、ターボ効率の悪い運転領域でターボ過給機を使用することになり、吸入空気温度が上昇する、ターボ過給機の回転軸、軸受あるいはガスケット背等の部品等が過熱される、さらにはタービンの耐久性が低下する等の不具合が生じることになった。加えて、このように過給圧が常時上昇するように作用するので、アクセルの踏度に対して急激にエンジンのトルクが高くなり、わずかなアクセルの踏度の変化に対しても大きくトルクが変動することになった。このようにトルクが変動すると、運転がぎくしゃくして運転性（ドライバビリティ）が低下することになった。
【０００７】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明は、スロットルバルブを備えたエンジンの排気を利用して吸気を過給するターボ過給機において、エンジン回転数に応じて設定された目標過給圧となるよう、ターボ過給機のウェストゲートバルブの開閉制御に要する圧力を制御弁で制御するターボ過給機の過給圧制御方法であって、少なくともスロットルバルブの開度が中開度の領域において過給圧が目標過給圧未満となるように制御弁の開度を制御するための制御信号のデューティ比の制限値を設定するものであり、前記制限値が、スロットル開度に基づいて設定された上限値をデューティ学習値に加算して求める上限デューティ比であり、デューティ学習値はトルク変動の少ない安定した運転領域においてデューティ比を学習した値であることを特徴とする。
【０００９】
このような構成のものであれば、スロットルバルブの開度が中程度の領域となった場合に、制御弁の制御信号のデューティ比の制限値は目標過給圧未満に設定されるので、制御弁の制御信号のデューティ比を大きく又は小さくしても設定した制限値である上限デューティ比により規制される。このように、制御弁の制御信号のデューティ比が上限デューティ比により規制されることにより、目標過給圧に対応するものに設定して制御を行っても、目標過給圧を超えて過給圧が上昇することを防止することが可能にする。しかも、目標過給圧となるように制御弁の制御信号のデューティ比を制御するに際して、上限デューティ比により制御信号のデューティ比を規制するだけであるので、制御信号のデューティ比を運転状態に応じて変更するような制御と比較して制御を簡素化することが可能になる。
【００１０】
スロットルバルブの操作感覚とエンジンの運転状態と釣り合わせるためには、制御量の制限値を、スロットルバルブの開度が大きくなるに応じて過給圧が高くなるように設定することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に概略的に示したターボ過給機であるターボチャージャは１、例えば自動車用の４気筒エンジンに装着されるものである。このターボチャージャ１は、エンジンから排出される排気ガスのエネルギつまり排気圧により回転する排気タービン２と、この排気タービン２により駆動されるコンプレッサ３とを具備してなるもので、エアクリーナ４を通して吸気通路５に導入した空気をこのコンプレッサ３により圧縮してエンジンに供給し得るようになっている。また、排気タービン２に対してバイパス通路６を設け、そのバイパス通路６にウェストゲートバルブ７をダイヤフラム式のアクチュエータ８により開閉動作させるようにしている。バイパス通路６の内径は、排気タービン２のホイール径の０．６〜１．０倍の内径となるように形成される。
【００１３】
アクチュエータ８は、図示しない調圧スプリングにより後方に付勢されたダイヤフラム室８ａを形成してなるもので、このダイヤフラム室８ａ内に導入される空気の圧力が調圧スプリングにより規定される所定の値を上回った場合にダイヤフラム８ａが偏位して作動ロッド８ｃが前方へ突出作動するようになっている。そして、作動ロッド８ｃの前進によりウェストゲートバルブ７が開成するように構成されている。ダイヤフラム室８ｂは、導圧路９を介して吸気通路５のコンプレッサ下流側５ａに連通させてある。また、この導圧路９の途中から分岐させた圧抜路１０をエアクリーナ４内に連通させ、この圧抜路１０の途中に開閉制御弁（ＶＳＶ）１１を介設してある。
【００１４】
開閉制御弁１１は、図示しない開閉する弁体を電磁アクチュエータにより作動させるようにしたもので、その電磁アクチュエータに開成時間長を決定するデューティ比ＤＢＳＴを有する制御電圧信号を印加して、デューティ比ＤＢＳＴに対応した開度に制御される。すなわち、開閉制御弁１１は電子制御装置１２によりデューティ制御されて、ウェストゲートバルブ７の開度をフィードバック制御するものである。
【００１５】
電子制御装置１２は、図示しない中央演算処理装置と、メモリと、入力インターフェースと、出力インターフェースとを備えたマイクロコンピュータシステムからなる。この入力インターフェースには、少なくとも、アクセルペダルに連動するスロットルバルブ１３の開度を検出するためのスルットルセンサ１４から出力される信号ａと、サージタンク１５内の圧力を検出する圧力センサ１６から出力される過給圧信号ｂと、サージタンク１５内の吸入空気温度を検出する温度センサ２１から出力される吸気温信号ｇと、エンジンの回転状態を検出するためのカムポジションセンサ１７から出力される気筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｃと、エンジンの冷却水温を検出するための水温センサ１８から出力される水温信号ｄと、車速を検出するための車速センサ１９から出力される車速信号ｅ等がそれぞれ入力されるようになっている。出力インターフェースからは、開閉制御弁１１の電磁アクチュエータに対して駆動用の制御電圧信号（パルス電圧）が供給されるようになっている。
【００１６】
この電子制御装置１２には、上記の各種のセンサからの出力信号に基づいて、燃料噴射量を制御するプログラムが内蔵してある。また、電子制御装置１２には、エンジン回転数ＮＥに応じて設定された目標過給圧となるよう、ウェストゲートバルブ７の開閉制御に要する圧力を開閉制御弁１１で制御するとともに、少なくともスロットルバルブ１３の開度が中開度の領域において過給圧が目標過給圧未満となるように開閉制御弁１１の開度を制御するための制御信号のデューティ比の制限値である上限値を設定するように構成された過給圧制御プログラムが内蔵してある。
【００１７】
この過給圧制御プログラムには、開閉制御弁１１の制御電圧信号のデューティ比ＤＢＳＴを設定するために、エンジン回転数ＮＥとスロットルバルブ１３の開度すなわちスロットル開度ＴＡとに基づいて設定される上限値ＤＭＭＡＸがメモリに二次元テーブルＴＤＭＭＡＸとして保存してある。この二次元テーブルＴＤＭＭＡＸには、スロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとの代表的な値に対して上限値ＤＭＭＡＸが設定してある。上限値ＤＭＭＡＸは、パーシャル負荷域、つまりスロットルバルブ１３のスロットル開度ＴＡが中開度である場合に、スロットル開度ＴＡが大きくなるにしたがって高くなるように設定してある。また、この上限値ＤＭＭＡＸは、開閉制御弁１１をこの値を用いて制御した場合に、過給圧が目標過給圧未満となるように設定するものである。なお、この実施の形態においては、従来と同様に、スロットル開度ＴＡが略全開状態において、エンジン回転数ＮＥに応じて、中開度における上限値ＤＭＭＡＸとは異なる値の上限値ＤＭＭＡＸが設定してある。
【００１８】
この過給圧制御プログラムにおける概略的な制御手順を、図２〜３に示す。
【００１９】
この制御プログラムにおいて、開閉制御弁１１は、実際の過給圧（以下、実過給圧と称する）ＰＭＴＰＢが目標過給圧ＰＭＴとなるようにフィードバック制御されるとともに、フィードバック制御の条件を満足しない運転状態にあっっては全閉制御されるものである。フィードバック制御は、以下の条件を満足した場合に実行される。すなわち、エンジンの冷却水温が所定の範囲、例えば暖機完了を判定する温度と高負荷状態にある場合の温度とで規定される範囲内である、始動後である、圧力センサ１６と水温センサ１８とが正常な状態が所定時間継続している、過大なトルクが発生するために走行に支障がでる場合に燃料の供給を中止するトラクション燃料カット中ではない、と言った条件下にエンジンの運転状態がある場合に、フィードバック制御を実行する。一方、上記した条件の１つを満足しない場合には、全閉制御を実行する。
【００２０】
フィードバック制御における開閉制御弁１１の制御電圧信号のデューティ比ＤＢＳＴは、図２に示す手順により決定される。図２において、まずステップＳ１において、実過給圧ＰＭＴＰＢが目標過給圧ＰＭＴを中心とする所定圧力範囲内にあるか否かを判定する。所定圧力範囲は、目標過給圧ＰＭＴから所定値ＫＤＰＭＴを減じた値を下限とし、目標過給圧ＰＭＴに所定値ＫＤＰＭＴを加えた値を上限とするように設定する。ステップＳ１において、実過給圧ＰＭＴＰＢが所定圧力範囲内である場合は、今回のデューティ比ＤＢＳＴ_nを前回のデューティ比ＤＢＳＴ_n-1に設定する。これとは逆にステップＳ１において、実過給圧ＰＭＴＰＢが所定圧力範囲外である場合は、ステップＳ３に進み、実過給圧ＰＭＴＰＢと目標過給圧ＰＭＴとに基づいて、デューティ比ＤＢＳＴをＰＩＤ制御により求める。
【００２１】
ステップＳ４では、今回得られたデューティ比ＤＢＳＴが上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸ以下であるか否かを判定し、以下であればステップＳ５に進み、超えている場合にはステップＳ６に移行する。ステップＳ５では、デューティ比ＤＢＳＴが下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮ以上か否かを判定し、未満である場合にはステップＳ７に進み、以上である場合には、デューティ比ＤＢＳＴをステップＳ３Ｉにより求めた値に設定して今回の処理を終了する。この下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮは、開閉制御弁１１の機械的に全閉となる状態に対応して設定するものである。ステップＳ６では、デューティ比ＤＢＳＴが上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを超えている場合であるので、デューティ比ＤＢＳＴを上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸに設定する。ステップＳ７では、デューティ比ＤＢＳＴが下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮ未満であると判定した場合であるので、デューティ比ＤＢＳＴを下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮに設定して今回の処理を終了する。
【００２２】
以上に説明したように、開閉制御弁１１をフィードバック制御している場合のデューティ比ＤＢＳＴは、実過給圧ＰＭＴＰＢが、所定圧力範囲内にあり、しかも前回設定されたデューティ比ＤＢＳＴn-1 が上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸと下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮとの間の値であれば、その値を採用して前回設定されたデューティ比ＤＢＳＴn-1 を維持するものである（ステップＳ１→Ｓ２）。一方、実過給圧ＰＭＴＰＢが一方所定圧力範囲外である場合には、目標過給圧と実過給圧とに基づいて演算したデューティ比ＤＢＳＴをＰＩＤ制御してデューティ比ＤＢＳＴを演算する（ステップＳ１→Ｓ３）。このようにして得られたデューティ比ＤＢＳＴが上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸと下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮとの間の値であればその値を採用し（ステップＳ４→Ｓ５→エンド）、そうでない場合、つまり得られたデューティ比ＤＢＳＴが、上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを上回っている場合には上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを（ステップＳ６→エンド）、下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮを下回っている場合には下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮを（ステップＳ７→エンド）を、それぞれ採用するものである。
【００２３】
したがって、過給圧は、このフィードバック制御により、常時目標過給圧を含んでその近傍に維持される。また、過給圧が目標過給圧を超えてオーバーシュートするような運転状態にあっても、過給圧が目標過給圧未満となるように設定される上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸによりデューティ比ＤＢＳＴが規制されるので、過給圧が目標過給圧以上に大きくなって大きなトルクの変化が生じることを防止することができる。
【００２４】
上記した上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸは、以下に説明する手順で演算する。図３において、まずステップＳ１１では、デューティ学習値ＤＯＵＴＭにスロットルバルブ１３のスロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定された上限値ＤＭＭＡＸを加算して上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを演算する。デューティ学習値ＤＯＵＴＭは、トルク変動の少ない安定した運転領域である中速域における所定のエンジン回転数においてデューティ比ＤＢＳＴを学習した値である。一方、上限値ＤＭＭＡＸは、テーブルＴＤＭＭＡＸを検索して、この時点のエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡとに対応する上限値ＤＭＭＡＸを求めるもので、対応するエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡとがない場合には、補間計算により求めるものである。
【００２５】
上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを演算した後、ステップＳ１２において、演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが上限ガード値ＫＤＯＵＴＭＡＸ以下であるか否かを判定し、上回っている場合はステップＳ１３に進み、以下である場合はステップＳ１４に進む。この上限ガード値ＫＤＯＵＴＭＡＸは、開閉制御弁１１の機械的に全開となる状態に対応して設定するもので、上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸをデューティ学習値ＤＯＵＴＭと上限値ＤＭＭＡＸとの合計値で決定しているために、デューティ比が１００％以上になって開閉制御弁１１をその機械的な全開状態以上に開成制御することを防止するために設定されている。演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが上限ガード値ＫＤＯＵＴＭＡＸを上回っている場合は、ステップＳ１３において、上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを上限ガード値ＫＤＯＵＴＭＡＸに設定してこの処理を終了する。一方、演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが上限ガード値ＫＤＯＵＴＭＡＸ以下である場合は、ステップＳ１４において、上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮ以上であるか否かを判定し、未満である場合にはステップＳ１５に進み、以上である場合には演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸを採用してこの処理を終了する。ステップＳ１５では、演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮに達していないため、上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸとして下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮを設定する。
【００２６】
このような構成において、開閉制御弁１１をフィードバック制御している運転状態において、スロットルバルブ１３が中開度になり、デューティ比ＤＢＳＴを上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸに設定すると、この時のエンジン回転数ＮＥとスロットルバルブＴＡとにより設定される上限値ＤＭＭＡＸとデューティ学習値ＤＯＵＴＭとの合計値により上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが演算される。そして、この演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが上限ガード値ＫＤＯＵＴＭＡＸと下限ガード値ＫＤＯＵＴＭＩＮとの中間の値となる場合にはこの演算された上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸ以上に大きなデューティ比ＤＢＳＴで開閉制御弁１１を制御することはない。
【００２７】
このように、開閉制御弁１１が上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸで開成されても、開閉制御弁１１の開度が小さく、よってアクチュエータ８にかかる圧力は小さく、ウェストゲートバルブ７がその圧力に応じて開けられて、スロットルバルブ１３のスロットル開度ＴＡに応じて過給圧は低くなり、トルクは低く抑えられる。また、スロットルバルブ１３のスロットル開度ＴＡが中開度領域において大きくなると、それに応じて上限デューティ比ＤＢＳＴＭＡＸが大きくなるので、開閉制御弁１１の開度は大きくなり、ウェストゲートバルブ１３が閉じられて過給圧は高くなり、トルクが大きくなる。しかも、この上限デューティ比ＤＢＳＴは、目標過給圧にするためのデューティ比より低く設定されるゆえに、目標過給圧を超えて過給圧が上昇し、スロットルバルブ１３の変化に対して急激にトルクが大きくなることはない。
【００２８】
したがって、スロットルバルブ１３のスロットル開度ＴＡが中開度の領域において、スロットル開度ＴＡに略比例した状態でウェストゲートバルブ７の開度が制御されて過給圧が制御されるので、過給圧が必要以上に上昇するオーバーシュートを抑えることができる。このため、過剰な過給圧によりトルクが変動することを防止することができ、トルクの上昇がスロットル開度ＴＡに略比例する、言い換えればアクセルペダルの操作感に略比例することになり、ドライバビリティを向上させることができ、扱いやすいエンジン特性を得ることができる。しかも、過給圧が上がり過ぎることを抑制することができるので、過給圧の過剰な上昇によるターボ効率の低下を防止することができる。この結果、吸入空気温度を低減することができ、ターボチャージャを構成する部品の熱害を低くして、タービンの耐久性を改善することができる。さらに、フィードバック制御を実行する際に、目標過給圧とするためのデューティ比ＤＢＳＴの演算にスロットル開度ＴＡを加味するのではなく、デューティ比ＤＢＳＴの上限値ＤＭＭＡＸに対してスロットル開度ＴＡをパラメータとしているので、開閉制御弁１１の制御つまりはその制御プログラムの構成を簡素化することができる。
【００２９】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態にあっては、開閉制御弁が全開状態にされた場合にウェストゲートバルブが閉成するように構成したが、逆に開閉制御弁が全閉状態にされた場合にウェストゲートバルブが閉成するように構成するものであってもよい。この場合には、開閉制御弁の制御量の制限値としては、エンジン回転数とスロットルバルブのスロットル開度に基づいて設定される下限値となるものである。
【００３０】
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スロットルバルブの開度が中程度の領域となった場合に、制御弁の制御信号のデューティ比の制限値は目標過給圧未満に設定されるので、制御弁の制御信号のデューティ比を大きくあるいは小さくしても設定した制限値により規制されるため、制御信号のデューティ比を目標過給圧に対応するものに設定して制御を行っても、目標過給圧を超えて過給圧が上昇することを防止することができる。しかも、目標過給圧となるように制御弁の制御信号のデューティ比を制御するに際して、制限値により制御信号のデューティ比を規制するだけであるので、制御信号のデューティ比を運転状態に応じて変更するような制御と比較して制御を簡素化することができる。
【００３２】
また、制御信号のデューティ比の制限値を、スロットルバルブの開度が大きくなるに応じて過給圧が高くなるように設定するようにすれば、スロットルバルブの操作感覚とエンジンの運転状態すなわちトルク特性とを釣り合わせるあるいは略比例させることができ、扱いの容易なエンジン特性にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体構成を示す概略構成図。
【図２】同実施の形態の制御手順を概略的に示すフローチャート。
【図３】同実施の形態の制御手順を概略的に示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ターボチャージャ
２…排気タービン
３…コンプレッサ
７…ウェストゲートバルブ
１１…開閉制御弁
１２…電子制御装置
１３…スロットルバルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbocharger supercharging pressure control method for controlling a supercharging pressure by a turbocharger to a target supercharging pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a turbocharger that rotates a turbine using engine exhaust gas and drives a compressor by the rotation of the turbine to supercharge intake air, in order to control the supercharging pressure, Provide a waste gate valve that bypasses a part of the exhaust gas to be introduced without introducing it into the turbine, and feedback control the boost pressure to the target boost pressure, that is, the target boost pressure by opening and closing the waste gate valve, There is known one that prevents an excessive increase in supercharging pressure and performs control so that torque according to the engine speed is generated. In the opening / closing control of the wastegate valve, the supercharging pressure is guided to a diaphragm type actuator, and the wastegate valve is driven by this actuator. The actuator is controlled by a control valve capable of opening the diaphragm chamber to the atmosphere independently of the supercharging pressure introduced into the engine while the supercharging pressure is introduced into the diaphragm chamber. The control valve is controlled by the duty ratio of the control voltage set based on the difference between the target boost pressure and the actual boost pressure. Therefore, when the control valve is fully opened, that is, the duty ratio is controlled to 100%, the diaphragm chamber is reduced to near atmospheric pressure and the waste gate valve is closed, and conversely, the diaphragm chamber is controlled by controlling at a predetermined duty ratio. Although the pressure is lower than the actual supercharging pressure, a pressure higher than the atmospheric pressure is introduced to open the wastegate valve. In this way, feedback control is performed so that the boost pressure becomes the target boost pressure by controlling the opening degree of the wastegate valve.
[0003]
For example, as described in JP-A-62-113828, a target boost pressure is determined from the engine speed and the throttle opening, and the boost pressure is feedback controlled. There are some which control the supercharging pressure by controlling the rotational speed of the turbocharger based on the engine rotational speed and the accelerator opening, such as those described in JP-A-5-106458.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former invention, the control upper limit value of the control valve for controlling the wastegate valve is not set by the throttle opening, so when the throttle opening is changed suddenly, the control responsiveness is low. It may be difficult to control the boost pressure as required. For the same reason, even in the latter invention, the control response is low.
[0005]
By the way, in order to improve the control responsiveness, it is sufficient to increase the supercharging pressure rapidly to the target supercharging pressure. This may cause a so-called overshoot that rises above the pressure. In view of such circumstances, in the above-described supercharging pressure control, in order to prevent overshooting of the control with respect to the target supercharging pressure at the time of transition, the upper limit value of the duty ratio of the control voltage signal of the control valve That is, an upper limit duty ratio is set. This upper limit duty ratio is set only when the throttle valve in which the throttle fully open switch is operated is fully open, and is not set in a so-called partial load state of the engine where the throttle valve is not fully open.
[0006]
In such a partial load engine operating state where the throttle valve has not fully opened, the duty ratio required for the control valve is 100% in order to set the supercharging pressure at that time to the target supercharging pressure. As a result, the wastegate valve is closed and the turbocharger always operates to increase the supercharging pressure. As a result, the boost pressure is increased with a small amount of exhaust gas, so the turbocharger is used in an operating region with poor turbo efficiency, and the intake air temperature rises. Problems such as overheating of parts such as shafts, bearings or gasket backs, and a decrease in turbine durability have occurred. In addition, since the supercharging pressure acts so as to constantly increase in this way, the torque of the engine suddenly increases with respect to the degree of depression of the accelerator, and the torque greatly increases even with slight changes in the degree of depression of the accelerator. It will fluctuate. When the torque fluctuates in this way, the driving is jerky and drivability is reduced.
[0007]
The object of the present invention is to eliminate such problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention takes the following measures. That is, the present invention relates to a turbocharger that supercharges intake air using exhaust of an engine equipped with a throttle valve, so that the turbocharger has a target supercharging pressure set in accordance with the engine speed. Is a turbocharger supercharging pressure control method that uses a control valve to control the pressure required to control the opening and closing of the wastegate valve, wherein the supercharging pressure is the target supercharging at least in the region where the throttle valve opening is in the middle opening degree. The limit value of the duty ratio of the control signal for controlling the opening degree of the control valve so as to be less than the pressure is set, and the limit value is duty learning the upper limit value set based on the throttle opening degree. It is an upper limit duty ratio obtained by adding to the value, and the duty learning value is a value obtained by learning the duty ratio in a stable operation region with little torque fluctuation .
[0009]
With such a configuration, the control valve control signal duty ratio limit value is set to be less than the target boost pressure when the throttle valve opening is in a medium range. Even if the duty ratio of the control signal of the valve is increased or decreased, it is regulated by the upper limit duty ratio which is a set limit value. In this way, the duty ratio of the control signal of the control valve is regulated by the upper limit duty ratio , so that even if the control is performed by setting the control valve so as to correspond to the target supercharging pressure, the supercharging exceeds the target supercharging pressure. It is possible to prevent the pressure from rising. Moreover, when controlling the duty ratio of the control signal of the control valve so that the target supercharging pressure, since only regulates the duty ratio of the control signal by the upper limit duty ratio, depending the duty ratio of the control signal to the operating state Therefore, it is possible to simplify the control as compared with the control that changes.
[0010]
In order to balance the feeling of operation of the throttle valve and the operating state of the engine, it is preferable to set the limit value of the control amount so that the supercharging pressure increases as the throttle valve opening increases.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
A turbocharger, which is a turbocharger schematically shown in FIG. 1, is installed in a 4-cylinder engine for an automobile, for example. The turbocharger 1 includes an exhaust turbine 2 that is rotated by energy of exhaust gas discharged from an engine, that is, exhaust pressure, and a compressor 3 that is driven by the exhaust turbine 2. The air introduced into the engine 5 can be compressed by the compressor 3 and supplied to the engine. Further, a bypass passage 6 is provided for the exhaust turbine 2, and a waste gate valve 7 is opened and closed in the bypass passage 6 by a diaphragm actuator 8. The inner diameter of the bypass passage 6 is formed to be 0.6 to 1.0 times the wheel diameter of the exhaust turbine 2.
[0013]
The actuator 8 is formed by forming a diaphragm chamber 8a urged rearward by a pressure adjusting spring (not shown). The pressure of the air introduced into the diaphragm chamber 8a is a predetermined value defined by the pressure adjusting spring. When the value exceeds the upper limit, the diaphragm 8a is displaced, and the operating rod 8c projects forward. And it is comprised so that the wastegate valve 7 may be opened by advance of the action | operation rod 8c. The diaphragm chamber 8 b communicates with the compressor downstream side 5 a of the intake passage 5 through the pressure guide path 9. A pressure relief passage 10 branched from the middle of the pressure introduction passage 9 is communicated with the air cleaner 4, and an open / close control valve (VSV) 11 is provided in the middle of the pressure relief passage 10.
[0014]
The open / close control valve 11 is a valve body that opens and closes (not shown) is operated by an electromagnetic actuator. A control voltage signal having a duty ratio DBST that determines the opening time length is applied to the electromagnetic actuator, and the duty ratio DBST is applied. Is controlled to an opening corresponding to. That is, the opening / closing control valve 11 is duty-controlled by the electronic control unit 12 to feedback control the opening degree of the wastegate valve 7.
[0015]
The electronic control unit 12 includes a microcomputer system including a central processing unit (not shown), a memory, an input interface, and an output interface. The input interface includes at least a signal a output from the throttle sensor 14 for detecting the opening degree of the throttle valve 13 interlocked with the accelerator pedal, and an output from the pressure sensor 16 for detecting the pressure in the surge tank 15. The boost pressure signal b, the intake air temperature signal g output from the temperature sensor 21 that detects the intake air temperature in the surge tank 15, and the cam position sensor 17 that detects the rotational state of the engine. From the cylinder discrimination signal G1, the crank angle reference position signal G2, the engine speed signal c, the water temperature signal d output from the water temperature sensor 18 for detecting the engine coolant temperature, and the vehicle speed sensor 19 for detecting the vehicle speed. An output vehicle speed signal e and the like are respectively input. From the output interface, a driving control voltage signal (pulse voltage) is supplied to the electromagnetic actuator of the open / close control valve 11.
[0016]
The electronic control unit 12 incorporates a program for controlling the fuel injection amount based on output signals from the various sensors. Further, the electronic control unit 12 controls the pressure required for opening / closing control of the wastegate valve 7 with the opening / closing control valve 11 so that the target boost pressure set according to the engine speed NE is set, and at least the throttle valve. An upper limit value that is a limit value of the duty ratio of the control signal for controlling the opening degree of the open / close control valve 11 is set so that the supercharging pressure is less than the target supercharging pressure in the region where the opening degree of 13 is the middle opening degree. A supercharging pressure control program configured to do so is incorporated.
[0017]
In this supercharging pressure control program, in order to set the duty ratio DBST of the control voltage signal of the open / close control valve 11, it is set based on the engine speed NE and the opening of the throttle valve 13, that is, the throttle opening TA. The upper limit value DMMAX is stored in the memory as a two-dimensional table TDMMAX. In this two-dimensional table TDMMAX, an upper limit value DMMAX is set for typical values of the throttle opening degree TA and the engine speed NE. The upper limit value DMMAX is set to increase as the throttle opening degree TA increases in the partial load range, that is, when the throttle opening degree TA of the throttle valve 13 is the middle opening degree. The upper limit value DMMAX is set so that the supercharging pressure becomes less than the target supercharging pressure when the open / close control valve 11 is controlled using this value. In this embodiment, as in the prior art, when the throttle opening degree TA is substantially fully open, an upper limit value DMMAX that is different from the upper limit value DMMAX at the middle opening degree is set according to the engine speed NE. It is.
[0018]
A schematic control procedure in this supercharging pressure control program is shown in FIGS.
[0019]
In this control program, the open / close control valve 11 is feedback-controlled so that the actual supercharging pressure (hereinafter referred to as actual supercharging pressure) PMTPB becomes the target supercharging pressure PMT, and does not satisfy the conditions of the feedback control. In the operating state, the fully closed control is performed. The feedback control is executed when the following conditions are satisfied. That is, the pressure sensor 16 and the water temperature sensor 18 after the engine start are within a predetermined range, for example, a range defined by a temperature for determining completion of warm-up and a temperature in a high load state. The engine is operating under the condition that it is not in a traction fuel cut to stop the fuel supply when the normal condition continues for a predetermined time, or excessive torque is generated and the driving is interrupted. When there is a state, feedback control is executed. On the other hand, if one of the above conditions is not satisfied, full-closed control is executed.
[0020]
The duty ratio DBST of the control voltage signal of the open / close control valve 11 in the feedback control is determined by the procedure shown in FIG. In FIG. 2, first, in step S1, it is determined whether or not the actual boost pressure PMTPB is within a predetermined pressure range centered on the target boost pressure PMT. The predetermined pressure range is set such that a value obtained by subtracting the predetermined value KDPMT from the target boost pressure PMT is set as a lower limit, and a value obtained by adding the predetermined value KDPMT to the target boost pressure PMT is set as an upper limit. In step S1, when the actual supercharging pressure PMTPB is within a predetermined pressure range, it sets the current duty ratio DBST _n the previous duty ratio DBST _n-1. On the contrary, if the actual boost pressure PMTPB is outside the predetermined pressure range in step S1, the process proceeds to step S3, and the duty ratio DBST is set to PID based on the actual boost pressure PMTPB and the target boost pressure PMT. Determined by control.
[0021]
In step S4, it is determined whether or not the duty ratio DBST obtained this time is equal to or less than the upper limit duty ratio DBSTMAX. If so, the process proceeds to step S5, and if it exceeds, the process proceeds to step S6. In step S5, it is determined whether or not the duty ratio DBST is equal to or greater than the lower limit guard value KDOUTMIN. If the duty ratio DBST is less than the lower limit guard value KDOUTMIN, the process proceeds to step S7, and if so, the duty ratio DBST is set to the value obtained in step S3I. And this process is complete | finished. This lower limit guard value KDOUTMIN is set corresponding to a state in which the open / close control valve 11 is mechanically fully closed. In step S6, since the duty ratio DBST exceeds the upper limit duty ratio DBSTMAX, the duty ratio DBST is set to the upper limit duty ratio DBSTMAX. In step S7, since it is determined that the duty ratio DBST is less than the lower limit guard value KDOUTMIN, the duty ratio DBST is set to the lower limit guard value KDOUTMIN, and the current process ends.
[0022]
As described above, the duty ratio DBST when the open / close control valve 11 is feedback-controlled is such that the actual boost pressure PMTPB is within the predetermined pressure range, and the previously set duty ratio DBSTn-1 is the upper limit. If the value is between the duty ratio DBSTMAX and the lower limit guard value KDOUTMIN, that value is adopted to maintain the previously set duty ratio DBSTn-1 (steps S1 to S2). On the other hand, if the actual boost pressure PMTPB is outside the predetermined pressure range, the duty ratio DBST calculated based on the target boost pressure and the actual boost pressure is PID-controlled to calculate the duty ratio DBST (step). S1 → S3). If the duty ratio DBST obtained in this way is a value between the upper limit duty ratio DBSTMAX and the lower limit guard value KDOUTMIN, that value is adopted (step S4 → S5 → end), otherwise, it is obtained. When the duty ratio DBST exceeds the upper limit duty ratio DBSTMAX, the upper limit duty ratio DBSTMAX is exceeded (Step S6 → End), and when the duty ratio DBST is lower than the lower limit guard value KDOUTMIN, the lower limit guard value KDOUTMIN is set (Step S7 → End). Are adopted respectively.
[0023]
Accordingly, the supercharging pressure is always maintained in the vicinity including the target supercharging pressure by this feedback control. Further, even in an operating state where the supercharging pressure exceeds the target supercharging pressure and overshoots, the duty ratio DBST is set by the upper limit duty ratio DBSTMAX set so that the supercharging pressure becomes less than the target supercharging pressure. Since it is regulated, it is possible to prevent the supercharging pressure from becoming larger than the target supercharging pressure and causing a large torque change.
[0024]
The above-described upper limit duty ratio DBSTMAX is calculated according to the procedure described below. In FIG. 3, first, in step S11, the upper limit duty ratio DBSTMAX is calculated by adding the upper limit value DMMAX set based on the throttle opening degree TA of the throttle valve 13 and the engine speed NE to the duty learning value DOUTM. The duty learning value DOUTM is a value obtained by learning the duty ratio DBST at a predetermined engine speed in the middle speed range, which is a stable operating range with little torque fluctuation. On the other hand, the upper limit value DMMAX is obtained by searching the table TDMMAX and obtaining the upper limit value DMMAX corresponding to the engine speed NE and the throttle opening degree TA at this time. When there is no error, it is obtained by interpolation calculation.
[0025]
After calculating the upper limit duty ratio DBSTMAX, in step S12, it is determined whether or not the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX is less than or equal to the upper limit guard value KDOUTMAX. If it exceeds, the process proceeds to step S13. Proceed to step S14. This upper limit guard value KDOUTMAX is set corresponding to a state in which the open / close control valve 11 is mechanically fully opened, and the upper limit duty ratio DBSTMAX is determined by the total value of the duty learned value DOUTM and the upper limit value DMMAX. Therefore, the duty ratio is set to prevent the opening / closing control valve 11 from being controlled to be opened more than its mechanical fully opened state when the duty ratio becomes 100% or more. If the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX exceeds the upper limit guard value KDOUTMAX, in step S13, the upper limit duty ratio DBSTMAX is set to the upper limit guard value KDOUTMAX, and this process ends. On the other hand, if the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX is less than or equal to the upper limit guard value KDOUTMAX, it is determined in step S14 whether or not the upper limit duty ratio DBSTMAX is greater than or equal to the lower limit guard value KDOUTMIN. The process proceeds to S15, and if it is above, the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX is adopted and the process is terminated. In step S15, since the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX has not reached the lower limit guard value KDOUTMIN, the lower limit guard value KDOUTMIN is set as the upper limit duty ratio DBSTMAX.
[0026]
In such a configuration, when the throttle valve 13 is in the middle opening degree and the duty ratio DBST is set to the upper limit duty ratio DBSTMAX in the operating state in which the on-off control valve 11 is feedback controlled, the engine speed NE at this time is The upper limit duty ratio DBSTMAX is calculated from the total value of the upper limit value DMMAX and the duty learning value DOUTM set by the throttle valve TA. When the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX is an intermediate value between the upper limit guard value KDOUTMAX and the lower limit guard value KDOUTMIN, the opening / closing control valve 11 is set at a duty ratio DBST larger than the calculated upper limit duty ratio DBSTMAX. There is no control.
[0027]
Thus, even when the opening / closing control valve 11 is opened with the upper limit duty ratio DBSTMAX, the opening degree of the opening / closing control valve 11 is small, so the pressure applied to the actuator 8 is small, and the wastegate valve 7 is opened according to the pressure. Thus, the supercharging pressure is lowered according to the throttle opening degree TA of the throttle valve 13, and the torque is kept low. Further, when the throttle opening TA of the throttle valve 13 increases in the middle opening range, the upper limit duty ratio DBSTMAX increases accordingly, so the opening of the open / close control valve 11 increases and the wastegate valve 13 is closed. The supercharging pressure increases and the torque increases. In addition, since this upper limit duty ratio DBST is set lower than the duty ratio for achieving the target boost pressure, the boost pressure rises beyond the target boost pressure and abruptly changes with respect to changes in the throttle valve 13. Torque does not increase.
[0028]
Accordingly, in the region where the throttle opening degree TA of the throttle valve 13 is the middle opening degree, the opening pressure of the wastegate valve 7 is controlled and the supercharging pressure is controlled in a state substantially proportional to the throttle opening degree TA. An overshoot in which the pressure rises more than necessary can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the torque from fluctuating due to excessive supercharging pressure, and the increase in torque is approximately proportional to the throttle opening TA, in other words, approximately proportional to the feeling of operation of the accelerator pedal. The engine characteristics that are easy to handle can be obtained. And since it can suppress that a supercharging pressure rises too much, the fall of the turbo efficiency by the excessive raise of a supercharging pressure can be prevented. As a result, the intake air temperature can be reduced, the heat damage of the components constituting the turbocharger can be reduced, and the durability of the turbine can be improved. Further, when the feedback control is executed, the throttle opening degree TA is not added to the calculation of the duty ratio DBST for setting the target supercharging pressure, but the throttle opening degree TA is set to the upper limit value DMMAX of the duty ratio DBST. Since the parameters are used, the control of the open / close control valve 11, that is, the configuration of the control program can be simplified.
[0029]
The present invention is not limited to the embodiment described above. In the above embodiment, the waste gate valve is configured to be closed when the open / close control valve is fully opened. Conversely, when the open / close control valve is fully closed, the waste gate valve is configured. May be configured to be closed. In this case, the limit value of the control amount of the open / close control valve is a lower limit value set based on the engine speed and the throttle opening of the throttle valve.
[0030]
In addition, the structure of each part is not limited to the illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the throttle valve opening is in the middle region, the limit value of the duty ratio of the control signal of the control valve is set to be less than the target boost pressure. Even if the duty ratio of the control signal of the control valve is increased or decreased, it is regulated by the set limit value. Therefore, even if control is performed with the duty ratio of the control signal corresponding to the target boost pressure, It is possible to prevent the boost pressure from rising beyond the boost pressure. Moreover, when controlling the duty ratio of the control signal of the control valve so that the target supercharging pressure, since only regulates the duty ratio of the control signal by the limit value, in accordance with the duty ratio of the control signal to the operating state Control can be simplified as compared with control that changes.
[0032]
In addition, if the limit value of the duty ratio of the control signal is set so that the boost pressure increases as the throttle valve opening increases, the operating feeling of the throttle valve, that is, the operating state of the engine, that is, the torque The characteristics can be balanced or approximately proportional, and the engine characteristics can be easily handled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically showing a control procedure of the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart schematically showing a control procedure of the embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbocharger 2 ... Exhaust turbine 3 ... Compressor 7 ... Wastegate valve 11 ... Open / close control valve 12 ... Electronic control unit 13 ... Throttle valve

Claims

In a turbocharger that supercharges intake air using the exhaust of an engine equipped with a throttle valve, the turbocharger's wastegate valve opens and closes so that the target boost pressure is set according to the engine speed A turbocharger supercharging pressure control method for controlling a pressure required for control with a control valve,
Is at least one of the throttle valve opening is set a limit value of the duty ratio of the control signal for controlling the opening degree of the control valve as the boost pressure is lower than the target supercharging pressure in the region of the mid opening amount ,
The limit value is an upper limit duty ratio obtained by adding an upper limit value set based on the throttle opening to the duty learned value, and the duty learned value is a value obtained by learning the duty ratio in a stable operation region with less torque fluctuation. A supercharging pressure control method for a turbocharger, characterized in that:

2. The turbocharger supercharging pressure control according to claim 1, wherein the limit value of the duty ratio of the control signal is set so that the supercharging pressure increases as the opening of the throttle valve increases. Method.