JPH02176117A - 過給圧制御装置 - Google Patents

過給圧制御装置

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JPH02176117A
JPH02176117A JP63334875A JP33487588A JPH02176117A JP H02176117 A JPH02176117 A JP H02176117A JP 63334875 A JP63334875 A JP 63334875A JP 33487588 A JP33487588 A JP 33487588A JP H02176117 A JPH02176117 A JP H02176117A
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pressure
duty ratio
control
map
feedback
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JP63334875A
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Kazushi Kadota
門田 一志
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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    • F02B37/12Control of the pumps
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用ターボチャージャ付エンジンの過給圧
制御装置に関し、詳しくは、ウェイストゲート弁の開度
を電子制御して過給圧制御する方式に関する。
〔従来の技術〕
一般にターボチャージャ付エンジンでは、ターボチャー
ジャのタービンに対しウェイストゲート弁を有するバイ
パス通路が設けられ、ターボ領域ではウェイストゲート
弁を開いて排気の一部を逃がすことにより、過給圧を略
一定に制御してノッキングの発生を抑制することが行わ
れている。この場合に、ウェイストゲート弁の開閉をコ
ンプレッサ出口の過給圧を用いて制御すると、加速等の
過渡時に過給圧が大きくオーバシュートしてハンチング
を生じて好ましくない。このため、各運転条件に応じウ
ェイストゲート弁の開度を電子制御して過給圧制御する
ことが提案されている。
そこで従来、上記過給圧の電子制御に関しては、例えば
特開昭61−55316号公報の先行技術かある。ここ
で、過給圧センサにより検出された過給圧と目標過給圧
との偏差を求め、この偏差に基づく比例分(P)と積分
分(1)とを加算して過給圧をフィードバック制御する
ことが示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記先行技術のフィードバック制御によると
、過給圧の偏差により制御量を求めて追従制御するため
、過渡時に過給圧が遅れた後に急激に上昇するような特
性に対しては追いかけ制御し過ぎてしまい、過給圧ピー
クを充分に抑制できない。このため、過給圧が比較的大
きくオーバシュートしてノッキングを生じ易(なる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、過給圧の電子制御において過給圧のオ
ーバシュートを低減することか可能な過給圧1.1j御
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の過給圧制御装置は、
過給圧のオーバシュート低減にはマツプによるフィード
フォワード制御が適し、目標過給圧に対する収束性、タ
ーボのバラツキ等に対する補正にはフィードバック制御
が適するため、これらの両制御を適材適所に使用するこ
とで、両制御の利点により最適制御できる点に行目して
いる。
そこで、ターボチャージャ付エンジンのウェイストゲー
ト弁のアクチュエータを、デユーティ信号が入力するソ
レノイド弁により動作させて過給圧制御する制御系にお
いて、各運転条件で目標過給圧になるように定めた基本
デユーティ比のマツプ、吸入管圧力と目標過給圧の偏差
に応じてP。
■成分の値を定めたPI制御マツプを設定し、上記基本
デユーティ比のマツプ、PI制御マツプによる基本デユ
ーティ比と、オーバシュートした場合のP、I成分によ
るフィードバックデユーティ比でデユーティ比を決定し
て制御するものである。
〔作   用〕
上記構成に基づき、デユーティ信号による過給圧制御に
おいて、吸入管負圧が目標過給圧以下の場合は、基本デ
ユーティ比マツプの基本デユーティ比によりフィードフ
ォワード制御されて、目標過給圧に常に一致するように
過給圧制御される。
そして目標過給圧以上にオーバシュートする場合にのみ
、基本デユーティ比がフィードバックデユーティ比によ
り補正されてフィードバック制御され、迅速に収束する
。この場合に、過渡時のようにオーバシュートが大きく
、圧力ピークが設定時1141より速くくる場合は、圧
力ピーク直後に通常のフィードバック制御が開始して、
過給圧を迅速に収束するようになる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、本発明が適用されるターボチャージャ
付エンジンの概略について述べると、符号1はエンジン
本体であり、吸気系においてエアクリーナ2から吸気管
3によりターボチャージャ4のコンプレッサ4a側に迎
通し、このコンプレッサ4aの下流かスロットル弁5.
チャンバ6、吸気マニホールド7を介してエンジン本体
[に連通ずる。また、エンジン本体Iからのυ1゛気マ
ニホールド8が1本化してターボチャージャ4のタービ
ン4b側に連通し、このタービン4bから排気管9に連
通ずる。
そこで過給圧制御装置10として、タービン4bに対し
てウェイストゲート弁11を有するバイパス通路12が
連通し、このウェイストゲート弁11とタービン4bの
入口に設置されるベーン4cとにダイヤフラム式アクチ
ュエータ13.14が取付けられる。
方、コンプレッサ4aの下流の過給圧通路15が三方式
ソレノイド弁16に連通し、このソレノイド弁16から
制御通路17によりアクチュエ〜り1.3.14に、オ
リフィス19を有するリーク通路18によりコンプレッ
サ4aの上流側に連通ずる。ソレノイド弁16は、ソレ
ノイドleaを有する弁体18bが過給圧ポート16C
,リークボート16dを開閉するように構成され、制御
ユニット30のデユーティ信号により過給圧ボート16
c、  リークポート16dの開閉時間を調整して、ア
クチュエータ13. 14の圧力と共にウェイストゲー
ト弁11.ベーン4Cの開度を制御するようになってい
る。
第2図において、制御ユニット30の制御系について述
べる。
先ず、スロットル弁5の下流に設けられる圧力センサ2
1.エンジン回転数センサ22.スロットル開度センサ
23を有し、これらのセンサ信号が制御ユニット30に
入力する。
制御ユニット30は、フィードフォワード制御系として
圧力センサ21の吸入管圧力pbとエンジン回転数セン
サ22のエンジン回転数Neとが入力する基本デユーテ
ィ検索部31を有し、基本デユーティ検索部31には基
本デユーティマツプ設定部32が設けられる。基本デユ
ーティマツプ設定部32のマツプは、第3図(a)に示
すように各条件の定常運転でエンジン回転数Neと吸入
管圧力pbとの関係で、常に目標過給圧Ptとなるよう
に基本デユーティ比D13が決定される。即ち、エンジ
ン回転数Nc、吸入管圧力pbが小さい領域では、基本
デユーティ比DBの値が大きく、ソレノイド弁1Bにお
いてリークポート16dによるリーク時間を長くしてア
クチュエータ圧を減じ、エンジン回転数No、吸入管圧
力pbの増大に応じ基本デユーティ比DBの値が漸次小
さくなって、アクチュエータ圧を増大するようになって
いる。そこで基本デユーティ検索部31は、かかるマツ
プにより基本デユーティ比DBを検索してデユーティ比
決定部33に出力する。
またフィードバック制御系として、吸入管圧力pbが入
力する圧力偏差算出部34を有し、目標過給圧ptに対
する偏差ΔPを、Δp−pb −ptにより求める。偏
差ΔPはフィードバックデユーティ算出部35に入力し
、マツプ設定部36のマツプに基づいてフィードバック
デユーティ比DFBをPI制御方式で算出するようにな
っている。即ち、前回の値Do、今回の値Dn、P成分
値Dp、1成分変化二ΔIによりフィードバックデユー
ティ比DF[lを以下の式で算出する。
DPB=Dn +Dp 、Dn−Do+ΔIここで、P
成分値Dp、I成分変化mΔIは、偏差ΔPとの関係で
第3図(b)のようなマツプになっており、pb<pt
の場合のアップ値D pu。
ΔIuと、pb >ptの場合のダウン値Dpd。
ΔIdに分けられ、いずれも偏差ΔPに対し増大関数で
設定されている。こうして、フィードバックデユーティ
算出部35で算出されたフィードバックデユーティ比D
PBはデユーティ比決定部33に入力し、上述の基本デ
ユーティ比DBとフィードバックデユーティ比DPBと
によりデユーティDを、D−DB+DPB により算出して決定する。そしてこのデユーティ比りの
信号が、駆動部37によりソレノイド弁16に出力する
更に過渡時の制御系として、スロットル開度θが入力す
る急加速検出部38を有し、設定値θ!に対しθ≧θI
の場合に急加速と判断する。この急加速検出部38の出
力は制御モード判定部39に入力して判断され、θくθ
Iの定常時には、フィードバックデユーティ算出部35
でPn >Ptの場合にのみP、I成分のダウン値を出
力してPI副制御せる。またθ≧01の加速時には、p
b >ptか予11111されることで同様にダウンの
みのPI副制御行う。一方、吸入管圧力pbが入力する
圧力ピーク検出部40を有し、目標過給圧ptの上下の
設定値P1.P2  (Pl >P2 )に対し、Pl
  >pb>P2であり、更にdP、b/dtが変化し
てdPb/dtく0に変化した場合に吸入管圧力pbの
ピークを検出するのであり、この圧力ピーク信号も制御
モード判定部39に入力する。そ上てθ≧θ1が検出さ
れた後、圧力ピークに達する迄の時間Tが設定値Toに
対してT≦Toの場合は、T+Δtの時点でフィードバ
ックデユーティ算出部35に通常のフィードバックのP
I副制御行うように指示する。
またT>TOの場合は、設定値TOの時点で通常のフィ
ードバックPI制御を行うように指示する構成になって
いる。
次いで、かかる構成の過給圧制御装置の作用を、第4図
のフローチャートと第5図のタイムチャートとを用いて
述べる。
先ず、エンジン運転時に排気エネルギによりターボチャ
ージャ4のタービン4bが駆動してコンプレッサ4aを
回転することで、吸気系の空気が加圧されエンジン本体
1に供給されて過給作用する。
このときスロットル弁5の下流の吸入管圧力pbとエン
ジン回転数NOとが制御ユニット30の基本デユーティ
検索部31に入力し、マツプにより吸入管圧力Pb、エ
ンジン回転数NOに応じた基本デユーティ比DI3が検
索される。ここで通常時には、pb >ptにならない
限りフィードバックデユーティ算出部35のフィードバ
ックデユーティ比DPBは、DFB−0であるため、上
記基本デユーティ比DI3のデユーティ信号がソレノイ
ド弁16に出力してアクチュエータ13.14の圧力を
制御する。そこで吸入管圧力Pb、エンジン回転数Ne
が小さい場合は、アクチュエータ圧が低くなってウェイ
ストゲート弁11を閉じ、タービン人口のベーン4Cは
開いて過給を促す。また、吸入管圧力Pb、エンジン回
転数Neが上昇すると、基本デユーティ比DBの値が小
さくなってアクチュエータ圧力を増し、ウェイストゲー
ト弁11を所定全開いて排気エネルギの一部を逃がし、
ベーン4Cにより排気ガス流口を減じてターボチャージ
ャ4の駆動力を制限する。こうしてマツプの基本デユー
ティ比D[3によるフィードフォワード制御で、過給圧
が目標過給圧ptと一致するように制御される。
上記定常時に、エンジン回転数NOの変化等で一時的に
pb >ptになると、フィードバックデユーティ算出
部35で偏差ΔPに応じたP、I成分のダウン値D p
ci、 ΔIdが検索され、これを用いてフィードバッ
クデユーティ比DFBが算出される。
そしてデユーティ比決定部33から、このフィードバッ
クデユーティ比DF[3だけ減じたデユーティ比りの信
号が出力し、ターボチャージャ4の駆動をステップ状に
比較的大きく制限することになり、これにより過給圧は
迅速に低下して元に復帰する。
次いで、急加速検出部38てθ≧θ1の急加速が検出さ
れると、第4図のフローチャートか実行され、初期にお
いては、第5図のようにフィードフォワード制御されて
過給圧の急上昇に伴い基本デユーティ比DBの値が減少
する。そしてpb>ptのオーバシュートか生じると、
上述と同様にフィードバックデユーティ比DFBによる
ダウンのPI制御が開始し、吸入管圧力pbの上昇が抑
制される。このとき圧力ピーク検出部40で圧力ピーク
が検出されており、設定値10以内に圧力ピークを生じ
ると直ちにフィードバックデユーティ算出部35でP、
I成分のマツプとダウン値とがマツプ検索され、このフ
ィードバックデユーティ比DI’Bで基本デユーティ比
DBが補正されて通常のフィードバック制御が行われる
ことで、吸入管圧力pbはオーバシュート後、迅速に目
標過給圧ptに収束するようになる。
この場合に圧力ピークか遅れると、設定値T。
の時点でフィードバック制御が開始することになり、こ
のため基本デユーティ比DI3はフィードバックデユー
ティ比D[’[3によりアップ補正され、吸入管圧力p
bは迅速に目標過給圧ptに達するのである。
以上、本発明の一実施例について述べたか、フィードフ
ォワード制御の基本デユーティ比DI3のマツプ、フィ
ードバックデユーティ比DFBのマツプは、水温、大気
圧等により更に補正してもよい。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、ターボチャー
ジャ付エンジンの過給圧のデユーティ制御において、目
標過給圧に応じた基本デユーティ比のマツプでフィード
フォワード制御することをベースにしているので、フィ
ードバック制御のオーバシュートが低減し、変動の少な
い安定した制御を行い得る。
さらに、基本デユーティ比マツプはスロワ]・ル弁下流
の吸入管圧力とエンジン回転数との二次元マツプである
め、過給圧変化の応答性かよい。
また、フィードフォワード制御をベースとしてオーバシ
ュート時にのみフィードバック制御するので、低減した
オーパンニートを更に迅速に収束し得ることになって、
オーバシュート低減効果が向上する。
さらにまた、フィードバック制御はオーバシュートする
場合は圧力ピーク直後に、オーバシュートしない場合は
圧力ピーク前に開始するので、収束性が効果的に発揮さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の過給圧制御装置の実施例を示す全体構
成図、 第2図は制御系のブロック図、 第3図(a)は基本デユーティ比マツプ、(b)はP。 ■成分マツプを示す図、 第4図は作用のフローチャート図、 第5図は急加速の制御状態を示す図である。 ■・・・エンジン本体、4・・・ターボチャージャ、1
1・・・ウェイストゲート弁、13・・・アクチュエー
タ、16・・・ソレノイド弁、30・・・制御ユニット
、31・・・基本デユーティ検索部、32・・・基本デ
ユーティマツプ設定部、36・・・マツプ設定部、33
・・・デユーティ比決定部、34・・・圧力偏差算出部
、35・・・フィードバックデユーティ算出部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ターボチャージャ付エンジンのウェイストゲート
    弁のアクチュエータを、デューティ信号が入力するソレ
    ノイド弁により動作させて過給圧制御する制御系におい
    て、 各運転条件で目標過給圧になるように定めた基本デュー
    ティ比のマップ、吸入管圧力と目標過給圧の偏差に応じ
    て比例、積分成分の値を定めた比例積分制御マップを設
    定し、 上記基本デューティ比のマップ、比例積分制御マップに
    よる基本デューティ比と、オーバシュートした場合の比
    例、積分成分によるフィードバックデューティ比でデュ
    ーティ比を決定して制御することを特徴とする過給圧制
    御装置。
  2. (2)上記基本デューティ比のマップは、スロットル弁
    下流の吸入管圧力とエンジン回転数との二次元マップと
    する請求項(1)記載の過給圧制御装置。
  3. (3)過渡時のオーバシュートによる圧力ピークが設定
    時間内にある場合は、圧力ピーク直後に上記フィードバ
    ックデューティ比を通常の比例、積分制御に基づいて定
    める請求項(1)記載の過給圧制御装置。
JP63334875A 1988-12-27 1988-12-27 過給圧制御装置 Pending JPH02176117A (ja)

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