JPH02504536A - ターボモータ制御システム - 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】 ターボモータ制御システム 本発明は請求の範囲第１項の前提部に記載された種類の制御システムに関する。

より詳しくは、排気タービン過給式内燃機関の過給圧の制御システムに関するが 、これに限定するものではない。

排気タービン過給式オツトーサイクル（Ｏｔｔｏ−ｃｙｃｌｅ）エンジンにおい ては、最大許容圧力を確実に越えないように過給圧を制御することが必要である 。この最大許容圧力は、シリンダヘッド、クランクシャフト、コネクティングロ ッド等の寸法によって決まる。この点については、最大許容伝達トルクも一つの 限定要因であると言える。

最も簡単な方法は、排気タービン過給機の大きさを、圧力が許容最大値を越える ことのないように定めることである。

許容最大過給及び最大トルクは、スロットルを最大限に開放したエンジンの最高 回転数領域内でのみ得られる。これによりエンジン性能は低劣になる。

より一般的な方法は、ウェイストゲートとも呼ばれる分岐弁を作動させる圧力感 知装置の助けによって過給圧をフィードバックすることである。分岐弁の機能は 、タービンをまたがって排気流の一部を迂回させる通路を開くことにあり、これ により過給域が生じる。フィードバック機能を持たない方式に比較してこの方式 の有利な点は、最大トルクをより適切なエンジン回転数、例えば３０００〜４０ ００回転（ｒｐｍ）の領域の回転数まで下げることが可能な点である。しかしそ れでもなおトルク曲線は、エンジン回転数領域の狭い範囲の中で著しく最大値を 示す。

圧力感知式分岐弁制御装置の機能は、電子制御システムの助けにより格段に改善 可能である。簡潔に言えば、電子制御システムは弁アクチユエータへのフィード バック圧力を調整し、そして弁アクチユエータが分岐弁ないしウェイストゲート を制御する。フィードバック圧力は、脈流形態で可変流を放出するオンオフ弁に よって制御される。この放出は入路からアクチュエータへのフィードバック回路 における流れの狭窄の後方で生じる。したがってアクチュエータに働きかける圧 力は、入路での圧力から狭窄部を横切る圧力降下を差引いた圧力に相当する。ア クチュエータにより低い名目上の設定、すなわち、アクチュエータがウェイスト ゲートを開き始めるときの圧力設定を与えること、及び放出された流れを調整す ることにより、機械式フィードバックだけで達成しうる範囲よりも広い範囲に互 って均一的トルク曲線を得るように過給圧を制御することができる。

この基礎的技術は今日では多くの乗物ないし自動車メーカーによるで使われてお り、従って広く知ら′れている。このシステムにおける課題は、たとえ制御シス テムがエンジン製造の間に十分に調整されたとしても、エンジンデータは使用時 間と共に変化し、この変化により時間の経過と共に制御システムの性能が悪化す ることにある。この修正はある程度の労動量を要し、またシステムの再調整は時 間を消費し、そしてこういった事項は全て費用集約的である。

本発明の目的は、最適な制御を遂行するために断えず自己調整をする自己教育型 制御システムの供給にある。

本発明の他の目的は、エンジンの可能最高回転数領域内で均一的なトルク曲線を 生む制御システムを供給することにある。エンジン回転数は以下の二要因によっ て限定される。

ａ）低すぎるエンジン回転数領域（ｒｐｍ領域）ではタービンを駆動するに十分 な排気ガス流が存在しないこと。

ｂ）高すぎるエンジン回転数領域においては、最大過給圧が制御弁を通過する流 れ内で達成される最高動力によって制限され、そしてこの流量は弁及び制御装置 の構造に依存すること。

与えられた排気タービン過給機によって、可能な最低エンジン回転数において最 大トルクを達成することが望ましい。

しかしながら、以下でより明確になるように、駆動性能に対して注意を払う必要 がある。さらに、トルク曲線はエンジンの高速回転に至るまでの全回転数を通し て均一的であるべきである。

エンジンないし車両の加速時には、排気タービン過給エンジンの応答性は同出力 の自然吸気エンジンに劣る。これは特に以下の事実のためである。

ａ）排気タービン過給機は加速に時間を要する。

ｂ）機械式制御システムの場合、ウェイストゲートは最大圧力又は有効圧力より も低い圧力で既に開き始める。

要因ａ）は排気タービン過給機の選択のみによって決まる。

一方ｂ）の影響を最小にすることが本発明のもう一つの目的である。これはアク チュエータへのフィードバック圧力を降下させることによって為され、それによ りアクチュエータの早期開放が防止される。ウェイストゲートは、圧力が許容最 大値に達するまで開かない。この制御システムの一つの要件は、このシステムが オーバシュートを出さずに可能最速応答を生じさせることにある。

さらに本発明の他の目的は、いわゆる「ラバーバンド効果（ｒｕｂｂｅｒ　ｂａ ｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ）　Ｊを最小限にすることにより駆動性能を改善することに ある。この効果は排気タービン過給式エンジンの特性であり、排気流と吸気流と の間の正フィードバックによるものである。スロットル弁角度の増加が排気流の 増加を生じ、その結果タービンがより高速で回転して吸気圧が増大し、それによ りまた排気流が増加する。したがって、加速ペダル又はガスペダルの使用により 上記の効果を制御することは困難である。運転者は一定の速度を保つためにペダ ルを使って常に補正しなければならない。本発明によれば、「ラバーバンド効果 」はエンジン感覚の強力さを減じることなく最小限にされる。

上記の目的は、冒頭に記載した種類でかつ請求の範囲第１項に記載した特性を持 つ制御システムによって達成される。

この制御システムの他の特徴及び展開は従属クレームに開示される。

添付図面を参照して、本発明を以下でさらに詳細に説明する。図面については、 第１図は進歩性を持つ制御装置を備えた排気タービン過給式エンジンの概略図、 第２図は数種の制御シーケンス図、第３図はエンジン回転数の関数として最大過 給圧を示す線図、第４図は最大及び最小過給圧に対するスロットルバルブ角をエ ンジン回転数の関数として示す線図、そして第５図は第１図と異なるエンジンセ ンサ配置を持つ実施態様を示す。

第１図は、公知でかつ比較的に一般的な種類のいわゆるターボエンジン（排気タ ービン過給式エンジン）　１を例示する。

しかって本発明に関連するエンジン部品だけを詳しく説明する。エンジン１は、 ターボ７コンプレツサ装置３を備えた四気筒オツトーサイクルエンジン２を具備 する。装置３は、過給気冷却器８を通してエンジン吸気管７に連絡するタービン 部４を備える。エンジンが自動車に適用される際、エンジンスロットル弁９は吸 気管７に設置されかつアクセルペダルによって制御される。タービン４を通過す る気流は、分岐管１０に設置された分岐弁１１．いわゆるウェイストゲートによ って制御される。分岐弁１１の弁板は空気式感圧アクチュエータ１２によって操 作される。弁が閉じているときは、全気流がタービン４を通過する。アクチュエ ータ１２内の圧力及びそれにともなう分岐弁の設定は、調節自在な制御弁１３に よって決定される。この制御弁は電磁弁が適しており、排出管内に設置される。

この排出管は、吸気管１７に合体しかつ過給気冷却器８の上流に設置された、コ ンプレッサ部６から延長する管である。吸気管１７はさらに、エアフィルタ１６ を介して吸気口１５に接続する。狭窄部１４１は、排出管１４において装置１２ 及び管１７への各取付部の間に設置される。排出管１４の放出端はエアフィルタ １６に注ぎ込んでいる。

本発明によれば、システム制御装置１７１にはデータ処理装置１８が設けられる 。この装置は、処理装置制御プログラムを組み込んだ静的記憶装置ないしスタテ ィックメモ！Ｊ　（ＲＯＭ）１９と作業用記憶装置（ＲＡＭ）２０とさらに電気 的書込消去可能記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）２１と協働する。制御装置１７１は適 応性があり、かつ再帰的識別の処理を行ない、それにより以下に詳しく述べるよ うな方法で制御パラメータを間断なく補正する。今日この種の制御は通常、複雑 な単独多機能構成要素を具備する。

前記装置１７１の方式構成図に示される全ての装置は、例えばモトローラ・エム シー６８０５アール３　（Ｍｏｔｏｒｏｌａ　ＭＣ６８Ｑ５Ｒ３：商品名）と称 する種類の単チツプ処理装置、すなわち例示の圧力センサ２２とＥＥＰＲＩ：１ Ｍ記憶装置２１とを除いたものに組み込まれている。制御装置１７１はさらに、 例えば増幅器、変換器等の電子装置を具備するが、これらの装置は本発明の詳細 な説明する助けとはならないため図には示さない。

過給圧はセンサ２２によって探知される。センサ２２は、好ましくはそれ自体制 御装置１７１に組み込まれ、かつホース２３の媒介を通して圧力検出作用を行う 。センサ２２は絶対圧センサであることが望ましく、それにより周囲の多様な大 気圧のもとで駆動する際に生じる影響が回避される。センサ２２の出力信号は、 アナログ・デジタル変換器２４を経て処理装置１８の入力に送られる。スロット ル弁角度αの値は、アナログ・デジタル変換器２５を経て処理装置に送られり。

ノッキングセンサ２６から得られる信号は、ノッキングアナライザ２７を経てデ ジタル出力信号と共に処理装置１？へ送られる。さらに処理装置１８には、エン ジン回転数（ＲＰＭ）及び随意的に過給気温度、ギヤ位置、エンジン温度等を表 すデジタル信号が送り込まれる。

これについては、これらの数値を表す信号がアナログ型のときは、信号はアナロ グ・デジタル変換器でデジタル型に変換されることに注意を要する。

処理装置は、特に制御弁１３を制御する。制御弁１３は、弁の開放位置及び閉鎖 位置の各々に対して制御可能なパルス間隔をもって脈動形式に制御される。長時 間の弁開放、すなわちより長い相対パルス幅が、感圧アクチュエータ１２による 分岐弁１１の閉鎖を引き起こし、それにより分岐管１０を通る流量が減少してタ ービンの回転速度が増し、その結果より高い過給圧が生じる。

正過渡的圧力連続の場合、これは迅速な制御を要するのだが、制御弁１３は第一 時間間隔の間完全に開放しており、その後制御装置１７１は、相対パルス幅（デ ユーティサイクル）を制御弁１３に送り、その結果可能な限り補正値に近づくよ うに意図された圧力値が生じる。相対パルス幅が短かすぎる場合には、制御シス テムが圧力を補正値まで高めるのに時間を要する。時間の遅れは、タービンを加 速するのに要する時間と感圧アクチュエータの設定時間とに依存する。対応パル ス幅が長すぎる場合には、同じ理由でオーバシュート発生の可能性がある。

補正設定値はとりわけアクチュエータの設定、寿命等により変動する。オーバシ ュートの危険を排除するために、大多数のシステムにおいて、補正値より低く相 対パルス幅を設定することが必要である。しかしこの解決策は結果として低劣な 応答性を生じさせる。

これらの課題を回避するために、本発明は再帰的識別を備えた適応制御を利用し ている。制御装置１７１は、理論」二算出された反応パターン及び／又は経験的 に許容しうる反応パターンをまず最初に備える。全パターン、すなわちアルゴリ ズム並びに変更不能形及び変更自在形がいずれもＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ記ｔα装置 ２１に格納されるか、あるいは変更されない定数項を持つアルゴリズムがＲＵＭ 　１９すなわちソフトウェアに格納されかつ変更自在な修正項がＥＥＦＲＯＭ２ １に格納されるかのいずれかである。

第一の選択によりもたらされる一つの有益性は、アルゴリズムが製造工程後期に おいて製造者により容易に変形し得ることにある。多様な車両ないし乗物の形体 によって決まる種々のパラメータもまたＥＥＰＲＯＭ２１に格納される。

データ処理装置１８は、初期の急加速に続いて、圧力オーバシュートが発生する か否か、圧力が非常にゆっくり（立上り時間が非常に長く）増加するか否か、そ して静誤差が既定の時間期限の消失後に存在するか否かを決定する目的をもって 制御ステップ応答を観察するようにプログラムされる。ここでの情報は制御装置 に、アルゴリズムにおける定数の変更、その変更特性、及び変更が為される方向 ないし意図を知らせる。これらの定数に関する補正値はＥＥＦＲＯＭ２１に格納 される。

これらの補正済定数は、車両が次に加速される際に制御システムにおいて使用さ れる。制御装置は制御反応を調査し、新規補正値をＥＥＦＲＯＭ２１に格納する 。

このようにして本システムはあらかじめ使用された設定値を記憶する。この値は 設定値を補正するために使用される。

この設定値はＲＯＭ　１９又はＥＥＰＲＯＭ２１内のテーブルに配置され、アク チュエータ１２の設定にふける時間と共に生じる消耗及び変化を補正する。この 作用により、以下に詳しく説明するように、ウェイストゲート、さらには感圧ア クチュエータにおける消耗ないし障害の探知もまた可能になる。

補正値がＥＢＦＲＯＭに格納されるために、エンジンの電流が切られたときでさ えもこの値は記憶装置に残り、それにより本システムの適応性は、ある運転状況 から次の運転状況まで損なわれないままに残る。本発明に係る適応性が得られる 最も重要な進歩は、本制御システムがエンジンに、オーバシュート無しに非常に 機敏な応答性を与えることにある。

第２図は、本発明による制御装置を使って生じた測定値と再帰的識別を備えた本 発明のような適応性のある制御能力に欠けた他の制御システムを使って生じた測 定値との比較を明示する。

曲線１は、圧力フィードバックを備えた制御装置のステップ応答を、アクチュエ ータの設定値が名目値より高くかつ名目値の許容誤差内にある場合で示す。

曲線２は、アクチュエータの設定値が名目値より低いがまだ名目値の許容誤差内 にあるときの制御装置のステップ応答を示す。

曲線３は、本発明による制御装置のステップ応答を示す。

連続して生じた適応設定値は、調節及び製造の許容誤差の影響を消去し、そして 後日発生するエンジン消耗に対して制御を適応させる。

本制御装置での使用に適した調整器（レギュレータ）は、比例項、積分項、及び 微分項を具備したいわゆるビーアイデー（ＰＩＤ）調整器である。微分項は固定 している。そのためオーバシュート又は極端に長いステップ応答に関して補正さ れるのは微分項である。補正項は純粋に付加的であり、オーバシュートが認めら れるときに徐々に上がりかつ遅い応答が認められるときに徐々に下がる。補正項 の補正値への調節は、したがって運転者が乗物を急加速させる多くの時間に生じ る。

その結果、制御システム内で生じる変化は急激なものではなく、このことが運転 及び運転「感覚」に関しての有利点である。補正値の各変更は、エンジンが安定 した運転状態に適合しているとき及び既定長の時間安定して運転されているとき に生じることに注意するべきである。したがって、乗物が急激な連続爆発で急加 速されるときには補正値にいかなる変化も生じない。

一方が過度の加速に対し使用され、他方が適度な加速に対して使用される二個の 調整器部分を設けることにより、有益性が生じる。いずれの部分も、上記のよう に、しかし確立した多様な速度変化に対して得られる付加的な補正項を備えてい ても良い。

調整器の積分部分もまた補正項を持つことができる。この補正項は、補正項が格 納されるべきとき、したがってエンジンが加速後に与えられた時間に対して一定 速度で動いているときに測定されることが望ましい。この点に関して探査された 調整済の実際の圧力値の積分部分は、制御ないし設定圧力からのこの実際の圧力 値の調整済偏差である。全ての補正項は同時に格納される。

したがって微分項の補正は、制御点又は設定点の圧力を算出し、そして調整器が 制御値に適応しようとする制御初期において測定実際圧力値を減算することによ って生じる。積分項の補正は、制御圧力を算出し、そして調整器が制御圧力に設 定された時間からの与えられた時間の経過に続いて生じる実際の圧力を減算する ことによって生じる。微分補正項は、エンジン内に動的変化指示を与える。した がって補正項の値（−個又は複数個）は、これらの値が既定の危険水準を超えた ときに警告を与えるためにデータ処理装置１８によって監視される。既定の危険 水準は、もしそれを超えた場合、例えばタービンのベアリングの初期損傷が生じ るとして定められたものである。積分補正項は、例えば消耗等のエンジンの残存 障害の指示を与える。したがってこの項は、これらの値が既定の危険水準を超え たときに警告を与えるために処理装置１８によって監視される。

データ処理装置１８はさらに、エンジン回転数と支配的スロットル角度とに基づ いた制御圧力を算定する。この点について、第一に算定されるのは、エンジン回 転数のみに基づく最大許容制御圧力である。第３図はこの圧力の曲線を、純機械 式システムによる曲線と比較して示す。均一的なトルク曲線を得るために、最大 許容制御圧力はすなわちエンジン回転数とともに変化する曲線によって制限され る。この曲線は経験に基づいたエンジン測定値によって得られており、したがっ て異なるエンジン構造の間でわずかに違ってくる。この曲線は製造時に、ＲＵＭ 　１９又はＥＥＰＲＯＭ２１のいずれかにテーブル形式で格納される。

第４図は、最大許容制御圧力と調節が為される最低制御圧力とに関するエンジン 回転数の関数としてスロットル角度を示したものである。調節が為される有効な 制御圧力は、これらの曲線間のどこかに存在することが望ましい。ボルボ（Ｖｏ ｌｖｏ）エンジンの試験の際、予圧Ｐ　ｅ６ｈＬ＋　　（制御圧力）は、支配的 なスロットル弁角度αｐｒ＠Ｖ、と、支配的最大許容制御圧力Ｐ　ｃｏａｔ、ｓ □−Ｐｒｅｖ、と、最大許容制御圧力におけるスロットル角度αｐｂ、　ｍａｘ −ｐｒｅｙ、と、１００ｋｐａ　（［略大気圧）におけるスロットル角度α１０ ０とに従属して以下のように示される。

Ｐ　ｃｅｎｔ、　”　（Ｐ　ｃｏｎｔ、　ｓａｗ、　ｐｒ＠ｖ、　　１００）　 Ｘ　（αｐｒ＠Ｖ、−α１゜。）／（αｐｂ、ｍａＨ０ｐｒ＠Ｖ−α＋ａｏ）＋ １００スロツトルがわずかに開いただけのような場合には、最小制御圧力直線の 下方で制御圧力はウェイストゲートアクチュエータ１２．１３の名目圧力設定の 最大値に限定される。スロットルが大きく開いた場合には、最小制御圧力直線の 上方で、圧力はエンジン回転数に関した最大制御圧力直線まで直線状又は非直線 状に増加する。

スロットル角度によって決まる制御圧力又は設定点圧力によりもたらされた有益 点は以下のとおりである。

−特に低速エンジン回転数における明確な応答感覚。

・高速エンジン回転におけるスロットル弁上流の減圧が弁を横切る低圧力降下を 生じ、それにより熱負荷減少及び低燃料消費が生じること。

・一定速度での運転時又はごくわずかな速度変更をするときの支配的スロットル 角度におけるより滑らかな出力制御。

この機能が無ければ、一定速度運転時の車両速度制御は困難である。

自動車は互いに異なる力学を持つ多様な状況下で運転される。したがって、その 状況を、わずかに異なる制御アルゴリズムと異なる補正値とを必要とするさまざ まな操作様態に分割することが有利である。したがってデータ処理装置１８は、 例えば支配的過給圧、エンジン回転数、及びスロットル角度を調べ、そしてそれ らから、例えばプログラムテーブルから、関係のある操作様態を選択することに より、どの操作様態が関連をもつものかを決定するようにプログラムされる。こ の点で、各操作様態ないし環境は、システムの記憶装置に格納されたそれ自体の 補正値を備えることも可能である。動的変化ないし過度の消耗を警告するために 使われる補正値は、この目的に対して特定の操作様態の中で選ばれるか、あるい はまた全ての補正値が監視され、そして最初に最大許容補正値を超える補正値に よって警告が生じるかのいずれかである。

最大許容トルクを制限する要因は、通常は現存のエンジンよりむしろ変速機にあ る。変速機の場合には最大許容伝達はギア比によって変化する。この要因は制御 装置１７１で利用されるが、これはこの装置に、デジタル入力信号の形で処理装 置１８に送られる支配的ギア比の値に従ってトルクを制御させること、あるいは 処理装置１８を、エンジン回転数信号及び車両速度信号によってギア位置を算定 するようにプログラムすることによって為される。データ処理装置１８は、ギア 位置に関連してトルクを変化させるようにプログラムされ、それにより各ギア位 置に対して最大トルクの利益が得られる。各ギアは、処理装置に格納された個別 適合値テーブルを持つ。

ＥＥＦＲＯＭが、エラー発生の危険無しには莫大な量のデータ等を記憶すること ができないため、補正値が変化するたびに補正値をＥＥＰＲＤＭ２１内に書込む のではなく、その代わりにこの補正値を作業用格納するよう作業用記憶装置ＲＡ Ｍ　２０を使用することが望ましい。最新の現在適合補正値がそののち等時間間 隔、例えば１０分間隔でＥＥＦＲＯＭ２１に書き込まれる。これは、実際に電算 機が、ＥＥＦＲＯＭ２１から集めた値以外は、ＲＡＭ　２０に格納された補正値 を使って作業することを意味する。とぎれの無い連続運転の間にＲＡＭ　２０だ けにおいて補正値を更新すること、そしてエンジン回転数がゼロ付近に降下して いるときだけ補正値を移送することも考えられ、そしてこの機能を、乗物が駐車 されようとしていることやエンジン電流が切られたことの指示として使用するこ とができる。

ノッキングセンサ２６は、エンジンのノックを探知するのに有効である。一般的 に点火装置は、ノッキングの発生時に点大角度を減少させる。その結果、燃量消 費の高騰、排気量の増大、排気ガス温度の上昇、及びトルクの減少を伴った好ま しからざる稼動状態が生じる。制御装置１７１はその代わりに、エンジンがノッ キングを終えるまで徐々に過給圧を減少させる。その後点火角度は、ノッキング 発生時の角度に優先する点火角度に維持され、それにより前記の欠点のうぢ初め の３個の欠点が回避される。しかしながら、トルクの減少は回避できない。

本発明を例示する実施態様に関して本発明を説明してきたが、本発明の範囲内で 多くの修正を行ないうろことが理解される。前記において、スロットル角度が表 示されることを説明した。この点で、エンジン及びシステムの機能に関して重要 な要素は、実際のところ弁９を横切る圧力差である。この圧力差はスロットル角 度αの関数である。したがっ°Ｃ、スロットル角度を測定する代わりに、スロッ トル弁９の下流に位置する吸気管７内の圧力を探知するため、特別のセンサ３０ の配置が可能である（第５図参照）。この圧カセンザ３０は、圧力センサ２２と 同様のものであるが、望ましくは絶対圧指示器であり、そして制御装置１７１内 にホース３１を介して管７に連絡して配置される。当然ながら、例えばセンサ３ ０に相対圧力センサも使用しなければならない。しかしながらこれは、ホース２ ３からアナログ／デジタル変換器３２に対向するセンサ３０の後方面まで引伸ば された特別なホースの供給を必要とする。

センサ３０の信号は、アナログ／デジタル変換器３２を経由して処理装置１８へ 送られる。処理装置は、センサ２２及びセンサ３０からの二個の信号間の差違か らひとつの差４４号を作成１−１そしてこの差信号を、制御ないｊ７設定点過給 圧を算定づ゛る基礎として使用する。そこで第４図の曲線が異なる形状で得られ る。制御装置は、圧力差からはスロットル角度へ何も転換しないが、その代わり に、それを意図する格納アルゴリズトの補助で圧力差を直接使用１−ることによ り、過給圧制御値を算定する。

第１図に関して上記に列挙したスロワ１−ル角度依存の過給圧に関する有利点は 、さらにスロットル弁９を横切る圧力差に依存した過給圧にも適用できることが わかる。

もちろん制御装置１７１は、エンジン及び／又は車両動作範囲の限界においてエ ンジンをも制御する。いくつかの車両描成部品、例えばブレーキの寸法決定の基 礎となる算定車両最高速度は、エンジンの最大出力ないし最高性能から算定され る。出力の増加は、車両により高い最高速度に対フる寸法法めを要求し、これは コストを増大させる。中心装置１７１がトルクを制御しているため、エンジン出 力値は、所望の最高速度における道路影響値、すなわち道路地形や道路面等に対 応する値に制限される。そのため車両速度が所望の最高速度に達する際に、装置 １７１は電算機内にプログラムされた曲線に従って過給圧を下げ、それにより最 高速度における出力はその速度での道路影響値に一致する。

乗物、例えば自動車にオーバドライブを設けることは一般的である。電気操作オ ーバドライブの消耗は、オーバドライブに変更する時の高トルクにより多大なも のとなる。制御装置１７１はオーバドライブに変更する際のトルクを、過給圧を 減じることにより制限する。この減圧は、オーバドライブから四速ギアに下げる 際にも実施される。オーバドライブクラッチが滑る場合には、この過給圧減圧は 滑りがおさまるまで維持される。そしてそののち過給圧は時間制御のもとで増加 される。

浄書（内容に変更なし） スロットル角 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成１年１１月２４日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＳＥ８　Ｂ１０　Ｏ２８３ ２発明の名称 ターボモータ制御システム ３　特許出願人 住所　　スウェーデン国、ニス−１８２０４エネビベルグ。

ボックス　４０１３　　／ 名　称　ニラ　オートモーティプ　アクティエボラーグ４代理人 住　所　東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号静光虎ノ門ビル〒１０５　　電話（ ５０４）　０７２１５　補正書の提出年月日 １９８９年４月７日 ６　添付書類の目録 補正書の翻訳文　　　　　　　　　　　　　　　　　　１通浄書（内容に変更な し） 圧力感知式分岐弁制御装置の機能は、電子制御システムの助けにより格段に改善 可能である。簡潔に言えば、電子制御システムは弁アクチユエータへのフィード バック圧力を調整し、そして弁アクチユエータが分岐弁ないしウェイストゲート を制御する。フィードバック圧力は、脈流形態で可変流を放出するオンオフ弁に よって制御される。この放出は入路からアクチュエータへのフィードバック回路 における流れの狭窄の後方で生しる。したがってアクチュエータに働きかける圧 力は、入路での圧力から狭窄部を横切る圧力降下を差引いた圧力に相当する。ア クチュエータにより低い名目上の設定値、すなわち、アクチュエータがウェイス トゲートを開き始めるときの圧力設定を与えること、及び放出された流れを調整 することにより、機械式フィードバックだけで達成しうる範囲よりも広い範囲に 互って均一的トルク曲線を得るように過給圧を制御することができる。

この基礎的技術は今日では多くの乗物ないし自動車メーカーによって使われてお り、従って広く知られている。このシステムにおける課題は、たとえ制御システ ムがエンジン製造の間に十分に調整されたとしても、エンジンデータは使用時間 と共に変化し、この変化により時間の経過と共に制御システムの性能が悪化する ことにある。この修正はある程度の労働量を要し、またシステムの再調整は時間 を消費し、そしてこういった事項は全て費用集約的である。

排気タービン過給式内燃機関の過給圧制御システムは、米国特許公報Ａ−４４５ ２０４４号に開示される。このシステムは、制御装置と、ウェイストゲートを制 御する圧力制御アクチュエータ及びアクチュエータ制御圧力を制御する制御弁を 備える作動装置とを具備する。アクチュエータは制御装置によって制御され、か つタービン及びそこに連結するコンプレッサの回転速度制御に有効である。さら にアクチュエータは、信号を制御装置に送り込む手段を備える。しかしながらこ の先行技術に開示されたシステムによれば、排気バイパス弁は、過給機のコンプ レッサ排出圧力がエンジンに要求される最大過給圧より少なくとも低い値に達す るまで開放され、それによりコンプレッサ排出圧力の上昇が妨害される。過給圧 に相当するエンジン出力よりも大きい出力が必要な場合には、アクセルペダルの 押下げ量又はスロットル弁の開放量が探知され、そしてアクセルペダル押下げ量 ないしスロットル弁開放量に相当する過給圧が得られる。このように、スロット ル弁を横切る圧力差を減じることが可能であり、それにより排気圧及び吸気温度 の無意味な上昇を回避し、そして過給式内燃機関の性能を改善することが可能に なる。この先行技術システムでは、構成部材の老化や環境変化に対する注意は考 慮されない。

本発明の目的は、最適な制御を遂行するために断えず自己調整をする自己教育型 制御システムの供給にある。

本発明の他の目的は、エンジンの可能最高回転数領域内で均一的なトルク曲線を 生む制御システムを供給することにある。エンジン回転数は以下の二要因によっ て限定される。

請求の範囲 １、制御装置（１７１）と、エンジン負荷を探知及び／又は算定しかつ該エンジ ン負荷を表わす信号を前記制御装置（１７１）に送り込む手段と、ウニイストゲ −）　（１１）を制御する圧力制御式アクチュエータ（１２）及び該アクチュエ ータ制御圧力を制御する制御弁（１３）を備え該アクチュエータが前記制御装置 によって制御されかつタービン（４）及びそれに連結したコンプレッサ（６）の 回転速度制御に効力をもつ作動装置（１１、１２、１３）と、エンジンスロット ル弁の上流位置における実際の過給圧を表わす信号を前記制御装置（１７１）に 送り込む手段（２２）と、エンジン回転数を表わす信号を前記制御装置に送り込 む手段とを具備する排気タービン過給式内燃機関の過給圧制御システムにおいて 、前記制御装置は、エンジン回転数の関数として過給圧制御値を計算に引き続き 任意で与えるための、制御弁の理論設定及び理論値に関するデータを格納したデ ータ処理装置（１８〜２１）を備えること、前記制御装置は実際の過給圧を、時 間間隔にまたがった過給圧の次の上昇によるエンジン負荷の増加に続いて与えら れた制御値と比較するように構成されていること、及び前記データ処理装置（１ ８〜２１）は、実際値と制御値との差の変化に応答して計算を実行しかつ第一記 憶装置に制御弁（１３）を調整する制御設定補正データを書込むようにプログラ ムされ、それにより圧力の次の上昇によるエンジン負荷の次の増加の発生のもと で、変化特性がオーバシュート発生を含む場合には制御圧力の調節の際に低度な オーバシュートが得られるか、又は変化特性が極端に長い調節時間の発生を含む 場合により短い調節時間が得られるかのいずれかであることを特徴とする過給圧 制御システム。

２、第一の記憶装置（２１）は電気的書込消去可能読取専用記憶装置（ＢＥＦＲ ＯＭ＞であることを特徴とする請求項１記載のシステム◇ ３、正データは通常はデータ処理装置内の作業用記憶装置（ＲＡＭ２０）に書込 まれること、また既定のエンジン回転数及び類似の状況において特定の時間間隔 等の特有な状況によって決まる場合には、その時に作業用記憶装置（２０）に格 納された修正データは電気的書込消去可能読取専用記憶装置（２１）に送られか つそこに格納されることを特徴とする請求項１記載のシステム。

４、データ処理装置（１８〜２１）は、負担増加の発生後に、複数の既定操作状 態ないし状況のもとでその時エンジンが有効エンジン作動値に基づいて稼動して いることを調査すること、そして互いに異なる補正データは、前記第一記憶装置 に書込まれるようになっておりかつ前記多様な操作状態ないし状況において過給 圧を制御するために使用されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか 一項記載のシステム。

５、　エンジン回転数とスロットル弁設定とに依存した最大許容制御過給圧に関 するデータはデータ処理装置に格納されること、該データ処理装置にはスロット ル弁設定に依存した情報が送られること、そして該データ処理装置は前記スロッ トル弁情報の補助と有効エンジン回転数及び支配的スロットル弁設定情報におけ る最大許容過給圧制御値に関するデータの補助とによって過給圧制御値を算定す るようにプログラムされることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項 記載のシステム。

６、　エンジン回転数とスロットル弁を横切る圧力差とに依存した最大許容制御 過給圧に関するデータはデータ処理装置に格納されること、エンジンスロットル 弁（９）の下流の実際の圧力値を表わす信号を制御装置（１７１）に送るために 手段（３０）が設けられること、そしてデータ処理装置はスロットル弁（９）の 両側に設置された圧力探知手段（２２゜３０）からの各信号間の差の補助と有効 エンジン回転数及びスロットル弁をまたぐ有効圧力差における最大許容過給圧制 御値に関するデータの補助とにより過給圧制御値を算定するようにプログラムさ れることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項記載のシステム。

７、エンジン回転数に依存する最大許容制御過給圧に関するデータは、このデー タを基に算定された過給圧制御値がエンジン回転数領域の主要部分内で均一的な エンジントルク曲線を生むほどの変動を備えることを特徴とする請求項５又は６ 記載のシステム。

８、制御圧力Ｐ　ｃｏｈｔ、の算定は、計算式Ｐ　Ｃ６ｈＬ＋　＝（Ｐ　Ｃ０Ｉ ＩＬ−１６８，□、、、　−１００）Ｘ　（αｐ□ｖ９−α１゜。）／（αｐｂ ＋　＊ａｍ−ｐｒｅｙ。

−α１．。＞　＋　１００において、αｐｒｌｌＶＨは支配的なスロットル弁角 度、α、。。は有効エンジン回転数及びおおよその大気圧における速度スロット ル弁角度ｓＰ　Ｃｏ　ＲＬ　−＠　＆　ｊｌ　−ｐ　ｒ　＠　Ｖ　、は有効エン ジン回転数における意図的な最大許容過給圧制御値、そしてαｐｂ、ｓａＸ、Ｐ ｒ＠ｖ、は該最大許容過給圧制御値での有効エンジン回転数において得られたス ロットル弁の設定角度を示す前記計算式にしたがって遂行されることを特徴とす る請求項５又は７記載のシステム。

９、多段変速ギアボックスに連結するエンジン用のシステムであって、エンジン 回転数に依存する最大許容制御圧力の多様な変動値がそれぞれのギア比に関して データ処理装置に格納されることを特徴とする請求項５から８までのいずれか一 項記載のシステム。

手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＳＥ８８１０　Ｏ２８３ λ　発明の名称 ターボモータ制御システム ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号静光虎ノ門ビル　電話５０４ −０７２１５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の「特許出願人の代表者」 の欄 （２）委任状 （３）明細書の翻訳文 （４）請求の範囲の翻訳文 （５）図面の翻訳文 ７、補正の内容 （１）（２）　　別紙の通り （３）明細書の翻訳文の浄書（内容に変更なし）（４）請求の範囲の翻訳文の浄 書（内容に変更なし）（５）図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）８、添付書 類の目録 （１）　　訂正した特許法第１８４条の５第１項　　　　１通の規定による書面 （２）委任状及びその翻訳文　　　　　　　　　各１通（３）明細書の翻訳文　 　　　　　　　　　　　　１通（４）請求の範囲の翻訳文　　　　　　　　　　 　１通（５）図面の翻訳文　　　　　　　　　　　　　　１通手続補正書（方式 ） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＳＥ８８１０　Ｏ２８３ ２発明の名称 ターボモータ制′４Ｉｌシステム ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 名称　ニラ　オートモーティブ アクティエボラーグ ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号静光虎ノ門ビル　電話５０４ −０７２１５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の８の規定による補正書の翻訳文提出書の差出書の「補 正書の提出年月日」の欄（２）特許法第１８４条の８の規定による補正書の翻訳 文提出書 ７、補正の内容 （１）別紙の通り （２）補正書の翻訳文提出書の浄書（内容に変更なし）８、添付書類の目録 （１）訂正した特許法第１８４条の８の規定による補正書の翻訳文提出書の差出 書　　　１通（２）補正書の翻訳文　　　　　　　　　　　　１通（３）　　上 　　申　　書　　　　　　　　　　　　　　　　　１通国際調査報告 一一一・−＾−”””　”’　ＰＣＴ／ｓｔ８８１ｏｏ２８ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．制御装置（１７１）と、該制御装置によって制御されかつタービン（４）及 びそれに連結したコンプレッサ（６）の回転速度の制御に効力を持つ作動装置（ １１，１２，１３）と、エンジンスロットル弁（９）の上流位置での実際の過給 圧を表わす信号を前記制御装置（１７１）に送り込む手段（２２）とを具備する 排気タービン過給式内燃機関の過給圧制御システムにおいて、前記制御装置は、 エンジン回転数の関数として過給圧制御値を、計算に引き続き任意で与えるため の制御弁の理論設定及び理論値に関するデータを格納したデータ処理装置（１８ 〜２１）を含んで備えること、前記制御装置は、実際の過給圧を、時間間隔にま たがった過給圧の次の上昇による負荷の増加に続いて与えられた制御値と比較す るように構成されていること、及び前記データ処理装置（１８〜２１）は、実際 値と制御値との差の変化に応答して計算を実行しかつ第一記憶装置に制御弁（１ ３）を調整する制御設定補正データを書込むようにプログラムされ、それにより 圧力の次の上昇によるエンジン負荷の次の増加の発生のもとで、変化特性がオー バシュート発生を含む場合には制御圧力の調節の際に低度なオーバシュートが得 られるか、又は変化特性が極端に長い調節時間の発生を含む場合により短い調節 時間が得られるかであることを特徴とする過給圧制御システム。 ２．第一の記憶装置（２１）は電気的書込消去可能読取専用記憶装置（ＥＥＰＲ ＯＭ）であることを特徴とする請求項１記載のシステム。 ３．補正データは通常はデータ処理装置内の作業用記憶装置（ＲＡＭ２０）に書 込まれること、また既定のエンジン回転数及び類似の状況において特定の時間間 隔等の特有な状況によって決まる場合には、その時に作業用記憶装置（２０）に 格納された補正データは電気的書込消去可能読取専用記憶装置（２１）に送られ かつそこに格納されることを特徴とする請求項１記載のシステム。 ４．データ処理装置（１８〜２１）は、負担増加の発生後に、複数の既定操作状 態ないし状況のもとでその時エンジンが有効エンジン作動値に基づいて稼動して いることを調査すること、そして互いに異なる補正データは、前記第一記憶装置 に書込まれるようになっておりかつ前記多様な操作状態ないし状況において過給 圧を制御するために使用されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか 一項記載のシステム。 ５．エンジン回転数とスロットル弁設定とに依存した最大許容制御過給圧に関す るデータはデータ処理装置に格納されること、該データ処理装置にはスロットル 弁設定に依存した情報が送られること、そして該データ処理装置は前記スロット ル弁情報の補助と有効エンジン回転数及び支配的スロットル弁設定情報における 最大許容過給圧制御値に関するデータの補助とによって過給圧制御値を算定する ようにプログラムされることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項記 載のシステム。 ６．エンジン回転数とスロットル弁を横切る圧力差とに依存した最大許容制御過 給圧に関するデータはデータ処理装置に格納されること、エンジンスロットル弁 （９）の下流の実際の圧力値を表わす信号を制御装置（１７１）に送るために手 段（３０）が設けられること、そしてデータ処理装置はスロットル弁（９）の両 側に設置された圧力探知手段（２２，３０）からの各信号間の差の補助と有効エ ンジン回転数及びスロットル弁をまたぐ有効圧力差における最大許容過給圧制御 値に関するデータの補助とにより過給圧制御値を算定するようにプログラムされ ることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項記載のシステム。 ７．エンジン回転数に依存する最大許容制御過給圧に関するデータは、このデー タを基に算定された過給圧制御値がエンジン回転数領域の主要部分内で均一的な エンジントルク曲線を生むほどの変動を備えることを特徴とする請求項５又は６ 記載のシステム。 ８．制御圧力Ｐｃｏｎｔ．の算定は、計算式Ｐｃｏｎｔ．＝（Ｐｃｏｎｔ．ｍａ ｘ．ｐｒｅｖ．−１００）×（αｐｒｅｖ．−α１００）／（αｐｂ．ｍａｘ． ｐｒｅｖ．−α１００）＋１００において、αｐｒｅｖ．は支配的なスロットル 弁角度、α１００は有効エンジン回転数及びおおよその大気圧における速度スロ ットル弁角度、Ｐｃｏｎｔ．ｍａｘ．ｐｒｅｖ．は有効エンジン回転数における 意図的な最大許容過給圧制御値、そしてαｐｂ．ｍａｘ．ｐｒｅｖ．は該最大許 容過給圧制御値での有効エンジン回転数において得られたスロットル弁の設定角 度を示す前記計算式にしたがって遂行されることを特徴とする請求項５又は７記 載のシステム。 ９．多段変速ギアボックスに連結するエンジン用のシステムであって、エンジン 回転数に依存する最大許容制御圧力の多様な変動値がそれぞれのギア比に関して データ処理装置に格納されることを特徴とする請求項５から８までのいずれか一 項記載のシステム。