JPH02196129A - エンジンの過給圧制御手段 - Google Patents

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、過給機を備え、該過給機からの過給圧をフィ
ードバック制御するようにしたエンジンの過給圧制御手
段の改良に関する。

（従来の技術） 従来、排気ターボ過給機付きのエンジンとして、例えば
特開昭５７−１５７０１８号公報に開示されるように、
排気エネルギにより吸気を加圧してエンジンを過給する
排気ターボ過給機と、該排気ターボ過給機のタービンを
迂回して排気通路に設けられたバイパス通路と、該バイ
パス通路に設けられたウェストゲート弁と、過給圧を作
動源として作動しウェストゲート弁の開度を調節する圧
力応動式のアクチュエータと、該アクチュエータに供給
される過給圧をリリーフしてアクチュエータの作動を調
整するデユーティ・ソレノイド・バルブと、過給圧を検
出する過給圧センサとを設け、過給圧が目標過給圧にな
るように上記デユーティ・ソレノイド・バルブをフィー
ドバック制御するようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来のものでは、過給圧のフィードバッ
ク制御においては、（１）ノッキングの発生防止対策、
（２）吸気慣性過給効果とのマツチングを図る、などの
観点から目標過給圧をエンジン回転数に応じて設定する
ことが行われる。すなわち、エンジン回転数に応じて目
標過給圧が設定され、実際の過給圧が目標過給圧になる
ようにデユーティ比が設定され、このデユーティ比に基
づいてデユーティ・ソレノイド・バルブが駆動されるも
のである。

（発明が解決しようとする課２ｉ） しかし、その場合、スロットル開度が小さい低負荷時な
どでは、過給圧そのものが、さほど高くならないので、
実際の過給圧が目標過給圧になり難い。そのため、過給
圧を上げるべくデユーティ・ソレノイド・バルブが略全
開になってアクチュエータへの供給圧力が略大気圧まで
リリーフされる。この状態から加速要求によりアクセル
が踏み込まれてスロットル開度がいきなり増すと、過給
圧が増大して高負荷運転に応じた目標過給圧に達するが
、上述したようにアクチュエータへの供給圧力が略大気
圧までリリーフされているので、目標過給圧を超えた過
給圧を下げるべくウェストゲート弁を開こうとしても、
アクチュエータへの供給圧力の増加に手間取り、高負荷
時における過給圧のフィードバック制御をレスポンス良
く行えないという問題がある。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、このようにウェストゲート弁
などの過給圧調整手段に供給される過給圧をリリーフし
て過給圧をフィードバック制御する場合、スロットル開
度に応じて過給圧のリリーフ量を変えて、レスポンス良
く高負荷時における過給圧のフィードバック制御を行う
ことにある。

また、このようにスロットル開度に応じて過給圧のリリ
ーフ量を変えるとともに、エンジン回転数に応じても過
給圧のリリーフ量を変えるようにして、レスポンスのみ
ならず過給圧のフィードバック制御の精度を向上させる
ことをも目的としている。

さらに、過給圧リリーフ量の制御遅れをなくして過給圧
のフィードバック制御のレスポンスを向上させることを
も目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、過給圧が目標過
給圧になるようにデユーティ・ソレノイドΦバルブなど
のリリーフ手段をフィードバック制御するとともに、該
フィードバック制御における過給圧リリーフ量の基本量
をスロットル開度に応じて変えることである。

具体的に、請求項（１）に係る発明の講じた解決手段は
、第１図に示すように、吸気を加圧してエンジンを過給
する過給機５と、過給圧を作動源として作動し過給圧を
調整する過給圧：Ａ整手段３１と、該過給圧調整手段３
１に供給される過給圧をリリーフして過給圧：Ａ整手段
３１の作動を調整するリリーフ手段１５と、過給圧を検
出する過給圧検出手段２２と、該過給圧検出手段２２の
出力を受け、過給圧が目標過給圧になるように上記リリ
ーフ手段２２をフィードバック制御する制御手段３２と
を備えるとともに、該制御手段３２における過給圧リリ
ーフ量の基本量をスロットル開度に応じて変える構成と
したものである。

また、請求項（２）に係る発明の講じた解決手段は、制
御手段３２における過給圧リリーフ量の基本量をスロッ
トル開度とエンジン回転数とに応じて変える構成とした
ものである。

さらに、請求項（３）に係る発明の購じた解決手段は、
制御手段３２における過給圧リリーフ量の基本量を運転
状態に関連する状態量の変化率に応じて補正する構成と
したものである。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、過給
圧検出手段２２により検出された過給圧に基づいて、制
御手段３２によりリリーフ手段１５が制御され、過給圧
調整手段３１が制御されて、過給圧が目標過給圧になる
。

その場合、上記制御手段３２における過給圧リリーフ量
の基本量がスロットル開度に応じて変るので、スロット
ル開度が小さい低負荷時から加速要求などによりスロッ
トル開度がいきなり増した場合、過給圧の増大に遅れる
ことなくリリーフ手段１５に出力される過給圧リリーフ
量の基本量が増し、高負荷時における過給圧調整手段３
〕−による過給圧のフィードバック制御をレスポンス良
く行われることになる。

また、請求項（２）に係る発明では、過給圧リリーフ量
の基本量がエンジン回転数にも応じて変わるので、ノッ
キングの発生防止および吸気慣性過給効果とのマツチン
グなどが図られて、過給圧のフィードバック制御の精度
が向上する。

さらに、請求項（３）に係る発明では、過給圧リリーフ
量の基本量が運転状態に関連する状態量の変化率に応じ
て補正されるので、過給圧リリーフ量の制御遅れがなく
なって、過給圧のフィードバック制御のレスポンスが向
上する。

（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２図は本発明の実施例に係る過給圧制御手段を備えた
エンジンを示す。同図において、１はエンジンである。

２は一端がエンジン１に接続され、他端が大気に開放さ
れてエンジン１に吸気を供給する吸気通路、３は一端が
エンジンｌに接続され、他端が大気に開放されてエンジ
ン１から排気を排出する排気通路である。そして、上記
吸気通路２にはスロットル弁７が配設されている。

また、上記エンジン１には排気ターボ式の過給機５が装
備されている。すなわち、上記吸気通路２には排気ター
ボ過給機５のフンブレッサ５ａが、排気通路３には排気
ターボ過給機５のタービン５ｂが配設されて、排気エネ
ルギにより吸気を加圧してエンジンを過給するようにし
ている。

上記排気通路３には、タービン５ｂを迂回してバイパス
通路１１が設けられている。該バイパス通路１１には、
ウェストゲート弁１２が設けられており、その開度に応
じてタービン５ｂ上流の排気をそのままタービン５ｂ下
流に流して、その全開時よりも低い過給圧に調整するよ
うにしている。

そして、このウェストゲート弁１２には、公知のダイヤ
フラム式のアクチュエータ１３が接続されている。該ア
クチュエータ１３は、ウェストゲート弁１２に接続され
たダイヤフラムと、該ダイヤフラムにより区画形成され
た圧力室および大気室と、該大気室に縮装されダイヤプ
ラムを介してウェストゲート弁１２を閉じ方向に付勢す
るスプリングとを備え、該圧力室は圧力通路１４を介し
てスロットル弁７上流の吸気通路２に接続されている。

しかして、この圧力通路１４により圧力室に供給される
圧力が低いときにはスプリングの付勢力によってウェス
トゲート弁１２を閉じる一方、供給圧力が高くなるほど
スプリングの付勢力に抗してダイヤフラムを偏倚させて
ウェストゲート弁１２を開くようにしている。このウェ
ストゲート弁】２と、アクチュエータ１３とにより、過
給圧を作動源として作動し過給圧を調整する過給圧調整
手段３１を構成している。

さらに、該圧力通路１４の中途部には、リリーフ手段と
してのデユーティ・ソレノイド・バルブ１５が設けられ
ている。該デユーティ・ソレノイド・バルブ１５は、そ
のデユーティ比に応じて上記アクチュエータ１３に供給
される過給圧をリリーフしてウェストゲート弁１２の作
動を調整するものである。そして、該デユーティ・ソレ
ノイドナバルブ１５はコントロールユニット２０により
、その作動が制御される。

また、２１はスロットル弁７に連結されスロットル弁７
の開度を検出するスロットルセンサ、２２はスロットル
弁７下流の吸気通路２に接続され過給圧（ブースト圧）
を検出する過給圧検出手段としてのブーストセンサ、２
３はエンジン１の回転数を検出する回転数センサであっ
て、該各センサ２１〜２３の出力信号は上記コントロー
ルユニット２０に入力されている。

次に、上記コントロールユニット２０の作動制御を第３
図のフローに基づいて説明する。スタート後、まずステ
ップＳ１で現在（第４図の（２）の時点）のエンジン回
転数ＲＰＭ、スロットル開度ＴｖＯ１過給圧Ｐｍなどを
読み込み、ステップＳ２で次（第４図の（３）の時点）
のスロットル開度およびエンジン回転数の予測値ＦＴＶ
Ｏ，ＦＲＰＭを、“ＦＴＶＯ−ＴＶＯ＋　（ＴＶＯ−Ｌ
ＴＶＯ）“”ＦＲＰＭ−ＲＰＭ＋　（ＲＰＭ−ＬＲＰＭ
）”により算出する。ここで、ＬＴＶＯ，ＬＲＰＭはデ
ユーティ信号の繰り返し周期（例えば１２．５ｍ５）で
の１周期前（第４図の（１）の時点）におけるスロット
ル開度およびエンジン回転数である。すなわち、予測値
ＦＴＶＯＳＦＲＰＭは、スロットル開度およびエンジン
回転数が１周期前から現在までの変化率のままで変化し
続けるとした場合の１周期後における予測値である。

そして、ステップＳ３で下記第１表に示すマツプから、
スロットル開度およびエンジン回転数の予測値ＦＴＶＯ
，ＦＲＰＭに基づいてデユーティ・ソレノイド・バルブ
１５の基本量である基本デユーティ比ＰＤＢを索引する
。また、ステップＳ４で下記第２表に示すマツプから、
スロットル開度およびエンジン回転数の予測値ＦＴＶＯ
，ＦＲＰＭに基づいて目標過給圧Ｐｍｔを索引する。こ
の目標過給圧Ｐｍｔは、そのスロットル開度およびエン
ジン回転数に対応する運転状態において最適な目標過給
圧を予め定めたものである。また、上記基本デユーティ
比ＰＤＢは、その目標過給圧Ｐｍｔを得るために最適な
デユーティ番ソレノイド・バルブ１５のデユーティ比と
して実験的に求めたものである。

第１表 次に、ステップ８５以下で過給圧のフィードバック制御
を行う。すなわち、ステップＳ５で目標過給圧Ｐｍｔと
現在の過給圧Ｐｍとの偏差Ｐｍｄを算出し、ステップＳ
６で、この偏差Ｐｍｄに基づいて下記第３表によりデユ
ーティ・ソレノイド・バルブ１５のフィードバック補正
ｆｉＰＤＦ／ｓを索引し、ステップＳ７で、デユーティ
ψソレノイドφバルブ１５の最終デユーティ比ＰＤを、
“ＰＤ＝ＰＤｓ　＋ＰＤＦ／Ｂ”により求める。この最
終デユーティ比ＰＤは、第５図に示すように、デユーテ
ィ信号の繰り返し周期の１周期に対するオン信号の幅（
大気開放する期間）の比である。

そして、ステップＳ８でスロットル開度の予測値ＦＴＶ
Ｏが′０％“が否が、つまりスロットル弁７が全閉か否
かを判定し、全開であるＹＥＳのときにはステップＳ９
で、デユーティ信号の繰り返し周期の１周期におけるオ
ン信号の幅ＴＰＤ　（デユーティ・ソレノイド・バルブ
１５を開く期間）を１周期（ここでは１２．５ｍ５）に
等しくしてステップＳｌ＋に進み、この幅ＴＰＤで開く
ようにデユーティ・ソレノイドψバルブ１５を駆動して
リターンする。一方、ステップｓ８でスロットル開度の
予測値ＦＴＶＯが“０％゛でないＮｏのときには１．−
ステップＳ１・で上記オン信号の幅ＴＰＤを、”ＴＰＤ
−１２，５ＸＰＤ／１００”ｒ計算してステップＳ１１
に進み、この幅ＴＰＤで開くようにデユーティ番ソレノ
イド・バルブ１５を駆動してリターンする。

第３表 以上のフローにおいて、ステップ８２〜Ｓ１１により、
ブーストセンサ（過給圧検出手段）２２の出力を受け、
過給圧が目標過給圧になるように」二足デユーティ・ソ
レノイド・バルブ１５（リリーフ手段）をフィードバッ
ク制御する制御手段３２を構成している。

したがって、上記実施例では、過給圧のフィードバック
制御において、デユーティ・ソレノイドφバルブ１５の
基本量である基本デユーティ比ＰＤｓ　　（過給圧リリ
ーフ量の基本量）がスロットル開度に応じて変るので、
スロットル開度が小さい低負荷時から加速要求などによ
りスロットル開度がいきなり増した場合、過給圧の増大
に追従して過給圧リリーフ量が増し、高負荷時における
過給圧のフィードバック制御がレスポンス良く行われる
ことになる。

すなわち、短時間のスロットル全開減速時、あるいは加
速におけるシフトアップにともなうアクセルの全開作動
時において、アクセル全閉時にはデユーティ比ＰＤを１
００％とし過給圧を高めることでタービン回転を高回転
に保って、次の作動におけるアクセル開作動時への加速
！ノスボンスを高めることができる。そして、そのアク
セル開作動時には、デユーティ比ＰＤがアクセル開度に
ともない徐々に小さくなるよう、すなわち、アクチュエ
ータ１３にかかる圧力のリリーフ量を徐々に小さくなる
よう設定されているため、アクセル全開時にてアクチュ
エータ１３にかかる圧力の遅れをなくして過給圧のオー
バーシュートを防止でき、ノッキングの発生を防ぐこと
ができる。

また、上記基本デユーティ比ＰＤＢがエンジン回転数に
も応じて変わるので、ノッキングの発生防止および吸気
慣性過給効果とのマツチングなどが図られて、過給圧の
フィードバック制御の精度が向上する。

さらに、過給圧のデユーティ制御では現在（第４図の（
２の時点）入力されているエンジン回転数ＲＰＭ、スロ
ットル開度ＴＶＯに基づいて次の信号読み込み時（第４
図の（３）の時点）までの制御を続行しなければならな
いことによる過給圧リリーフ量の制御遅れが問題となる
が、上記実施例では、現在までのスロットル開度および
エンジン回転数の変化率からスロットル開度およびエン
ジン回転数の予測値ＦＴＶＯ１ＦＲＰＭを求め、この子
ＩＩＰＪ値ＦＴＶＯ１ＦＲＰＭに基づいて目標過給圧お
よびデユーティ・ソレノイド・バルブ１５の基本量を求
めたので、上記過給圧リリーフ量の制御遅れがなくなっ
て、過給圧のフィードバック制御のレスポンスが向上す
る。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明によれば
、吸気を加圧してエンジンを過給する過給機と、過給圧
を作動源として作動し過給圧を調整する過給圧調整手段
と、該過給圧調整手段に供給される過給圧をリリーフし
て過給圧調整手段の作動を調整するリリーフ手段と、過
給圧を検出する過給圧検出手段と、該過給圧検出手段の
出力を受け、過給圧が目標過給圧になるように上記リリ
ーフ手段をフィードバック制御する制御手段とを備える
とともに、該制御手段における過給圧リリーフ量の基本
量をスロットル開度に応じて変えるようにしたので、ス
ロットル開度が小さい低負荷時から加速要求などにより
スロットル開度がいきなり増した場合、過給圧の増大に
遅れることなくリリーフ手段に出力される過給圧リリー
フ量の基本量が増し、高負荷時における過給圧調整手段
による過給圧のフィードバック制御をレスポンス良く行
うことができるものである。

また、請求項（ａに係る発明によれば、過給圧リリーフ
量の基本量がエンジン回転数にも応じて変わるので、ノ
ッキングの発生防止および吸気慣性過給効果とのマツチ
ングなどが図られて、過給圧のフィードバック制御の精
度を向上させることができる。

さらに、請求項（３）に係る発明によれば、過給圧リリ
ーフ量の基本量が運転状態に関連する状態量の変化率に
応じて補正されるので、過給圧リリーフ量の制御遅れが
なくなって、過給圧のフィードバック制御のレスポンス
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第５図は本発明の実施例を示し、第２図は全体
概略構成図、第３図はコントロールユニットの作動制御
を示すフローチャート図、第４図および第５図は過給圧
のデユーティ制御を説明する説明図である。 １　・・・エンジン ５　・・・過給機 ７　・・・スロットル弁 １５・・・デユーティ・ソレノイド・バルブ（リリーフ
手段） ２２・・・ブーストセンサ（過給圧検出手段）３１・・
・過給圧調整手段 ３２・・・制御手段 第４ 第５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気を加圧してエンジンを過給する過給機と、過
   給圧を作動源として作動し過給圧を調整する過給圧調整
   手段と、該過給圧調整手段に供給される過給圧をリリー
   フして過給圧調整手段の作動を調整するリリーフ手段と
   、過給圧を検出する過給圧検出手段と、該過給圧検出手
   段の出力を受け、過給圧が目標過給圧になるように上記
   リリーフ手段をフィードバック制御する制御手段とを備
   えるとともに、該制御手段における過給圧リリーフ量の
   基本量をスロットル開度に応じて変えるようにしたこと
   を特徴とするエンジンの過給圧制御手段。
2. （２）制御手段における過給圧リリーフ量の基本量をス
   ロットル開度とエンジン回転数とに応じて変えるように
   した請求項（１）記載のエンジンの過給圧制御手段。
3. （３）制御手段における過給圧リリーフ量の基本量を運
   転状態に関連する状態量の変化率に応じて補正するよう
   にした請求項（１）又は請求項（２）記載のエンジンの
   過給圧制御手段。