JPH03210023A - 排気タービン式過給機の過給圧制御方法及び装置 - 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、エンジンの排気タービン式過給機における過
給圧制御方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、エンジンの吸気系にコンプレッサを配置し、
排気系にタービンを配置し、これらのコンプレッサ、タ
ービンを同軸で結合させた過給機が広く実用化されてい
る。

この種の過給機は、エンジンの排気ガスのエネルギーを
利用してタービンを駆動し、タービンの駆動力によりエ
ンジンに供給される吸入空気の圧力を高めてパワーアン
プを図るが、過給圧が許容以上になるとエンジンや過給
機にトラブルが発生する原因となる。

そのため、従来より、例えば特公昭６２−３０２８５号
公報等に開示されるように、排気タービンを迂回する排
気バスパス通路と該バイパス通路を開度（開閉）制御す
るバイパス弁を設け、フィードバック制御系を用いて、
過給圧が過給圧目標値となるように前記バイパス弁を制
御している０例えば過給圧が目標値を超えると、バイパ
ス弁の開度制御によりバイパス側に流れる排気ガスを増
加させて、排気タービンに流れる排気ガス流量を規制し
。

過給圧が許容値以上になるのを防止している。

ところで、このような過給圧制御では、加速時には過給
圧が目標値に向けて上昇する。過給圧が上昇する過程に
おいて、フィードバック制御を行うと、検出される過給
圧が目標値に達したときに、その偏差によりバイパス弁
の開度制御（排気ガス流量制御）を行うので、応答遅れ
により過給圧がオーバーシュートする。

そのため、従来より、例えば特開昭６２−１５３５２３
号公報に開示されるように、加速運転時においては、一
時的に過給圧のフィードバック制御を中断して、過給圧
をオープン制御する手段が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように、従来は急加速時の過給圧上昇によるオ
ーバーシュート防止を、一時的なオープン制御により行
なうが、この場合には、過給圧制御系として通常のフィ
ードバック制御系と急加速時のオープン制御系を必要と
した。

本発明の目的は、これに代わる過給圧オーバーシュート
防止策としてフィードバック制御系のみでオーバーシュ
ート防止を行い得る過給圧制御方法及び装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のような課題解
決手段を提案する。

第１の課題解決手段は、方法に関する発明で、エンジン
の排気ガスによって駆動される排気タービン式過給機で
、排気タービンを迂回させる排気バイパス通路を有し、
過給圧が過給圧目標値となるように、前記排気バイパス
通路の弁を制御して排気タービンに流れる排気ガス流量
を制御する方式において、ンジン回転数、吸入空気量、
吸入空気温度等の検出データを基に運転時の過給圧の上
昇率を演算手段を用いて算出し、過給圧上昇率が設定値
以上になると、一時的に前記過給圧目標値が通常のレベ
ルよりも低くなるよう可変制御して、過給圧のオーバー
シュートを防止する。

第２の課題解決手段は、装置に関する発明で、その内容
とするところは、第１の課題解決手段と同様に、排気タ
ービン式過給機で、排気タービンを迂回させる排気バイ
パス通路と、過給圧が過給圧目標値となるように、排気
バイパス通路の弁を制御して排気タービンに流れる排気
ガス流量を制御するフィードバック制御系とを備えるも
のにおいて、エンジン回転数、吸入空気量、吸入空気温
度を検出する手段と、前記エンジン回転数、吸入空気量
、吸入空気温度等の検出データを基に過給圧の上昇率を
算出する手段と、前記過給圧上昇率を設定の過給圧上昇
率と比較し、設定値を超える場合には、前記過給圧の目
標値が通常のレベルよりも低くなるように可変制御する
手段と、前記通常レベルの目標値よりも低くした過給圧
目標値となる制御時間を時間管理し、所定の時間が経過
すると通常レベルの過給圧目標値に戻す手段とを。

備えてなる。

〔作用〕

第１の課題解決手段によれば、過給圧が目標過給圧値以
上になると、フィードバック制御系により排気バイパス
通路の弁が、目標過給圧値と実過給圧の偏差に応じて開
度制御される。これにより排気タービンに流れる排気ガ
ス流量が制御され、過給圧が目標値を保つように制御さ
れる。

そして、エンジン回転数、吸入空気量、吸入空気温度等
の検出データを基に演算された過給圧上昇率が設定値以
上（オーバーシュートしやすい上昇率）になると、過給
圧目標値が通常のレベルよリー時的に低くなるので、排
気バイパス通路の弁が従来より早く開くので、その分オ
ーバーシュートが抑制される。

すなわち、過給圧が急激に上昇する時のみ過給圧目標値
を可変することにより、過給圧のフィードバック制御が
早く開始され、負帰還増幅率を変えることなく過給圧の
オーバーシュートを低減できる。

第２の課題解決手段は、実施例の項で詳述しであるので
、ここでは説明を省略する。

なお、第２の課題解決手段における過給圧上昇率算出手
段、過給圧目標値可変手段、可変過給圧目標値の制御時
間管理手段は、実施例では電子制御ユニット１３で実行
される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は１本発明の適用対象となる過給圧制御システム
の構成図、第２図は、その動作状態を示すタイムチャー
ト、第３図は、その動作状態を示すフローチャートであ
る。

第１図において、１は排気タービン式の過給機で、ター
ビンＩＡとコンプレッサＩＢとが同軸に取付けられ、タ
ービンＩＡがエンジン（図示せず）の排気通路２に、コ
ンプレッサＩＢが吸気通路３に配置される。４は吸気通
路の入口に設けたフィルタである。

排気通路２には、排気タービンＩＡを迂回する排気バイ
パス通路５が設けられ、バイパス通路５ノ一部にバイパ
ス弁７が配置される。

６はバイパス弁７の駆動機構で、バイパス弁駆動用のリ
ンク部材８と、リンク部材８を作動させるためのダイア
フラム型のアクチュエータ９と。

アクチュエータ９の作動室に吸気通路３（コンプレッサ
ＩＢ下流側）の空気の一部を導入する空気導入路１０と
、空気導入路１０の空気の一部を吸気通路３（コンプレ
ッサＩＢ上流）に戻すためのリリーフ通路１１と、リリ
ーフ通路１１に流れる空気流量を制御してアクチュエー
タ９の作動室にかかる圧力を調整する（最終的には、過
給圧目標値を可変的に設定する）電磁弁１２等で構成さ
れる。

１３は過給圧制御用の電子制御ユニットで、過給圧目標
値を設定するために、電磁弁１２の通流率をデユーティ
制御する。電磁弁１２の制御については後述する。また
、電子制御ユニット１３は、エンジン回転数センサ１４
．吸入空気温度センサ１５、吸入空気量センサ１６等の
検出データを入力し、これらの検出データを基にエンジ
ンの過給圧を算出し、さらに過給圧の上昇率を算出する
機能を有する。また、過給圧の上昇率が設定値を超える
と、過給圧目標値が通常のレベルより一時的に低くなる
ように可変制御する機能と、この一時的な過給圧制御を
時間管理する機能とを備えている。

次に上記構成よりなる過給圧制御システムの基本動作を
説明する。

排気タービン式過給機１におけるタービンＩＡは、排気
通路２を通る排気ガスエネルギーにより駆動され、コン
プレッサＩＢが吸気通路３を通る空気流を圧縮してエン
ジン（図示せず）へ送る。

吸気通路３中の圧縮空気が過給圧目標値に達すると、バ
イパス弁駆動機構６の空気導入路１０を介してダイヤフ
ラム９に圧力がかかり、調整捧９ａを矢印方向（右方向
）へ動かし、リンク機構８を介してバイパス弁７が開き
、排気流の一部がバイパス通路５に流れる。このように
して、排気タービン式過給機１の駆動力を過給圧が過給
圧目標値になるまで下げる。

目標となる過給圧は、次のようにして設定できる。すな
わち電子制御ユニット１３から出力される電気的なデユ
ーティ信号で電磁弁１２を開閉制御して、ダイヤフラム
９にかかる圧力を調整することにより、過給圧の設定値
を変えることができる。例えば、電磁弁１２の通流率（
開度）を大きくすると、過給圧目標値を大きくでき、電
磁弁１２の通流率（開度）を小さくすると、過給圧目標
値を小さくできる。

ところで、通常のフィードバック制御では、前述のよう
に過給圧が上昇すると、過給圧目標値に達した時点でダ
イアフラム９が作動しく第１図では、矢印の右方向への
作動）、排気バイパス弁７を開は始める。そのため、急
加速のように急激に過給圧が上昇した場合にも、そのま
まの目標値で過給圧制御を行うと、制御系の遅れにより
一時的に過給圧がオーバーシュートする。

本実施例では、このようなオーバーシュートの発生を防
止するために、オーバーシュートが発生しやすい過給圧
上昇率になると、一時的に過給圧目標値を下げて、フィ
ードバック制御を行う。

以下、その具体的な制御例を第３図のフローチャートを
参照しつつ説明する。第３図の８１〜Ｓ１３はステップ
を示す。

運転時に、電子制御ユニット１３は、エンジン回転数セ
ンサ１４．吸入空気温センサ１５．吸入空気量センサ１
６の出力信号をデータとして取り込む（Ｓｌ）。

過給圧が上昇する過程では、上記センサ信号により過給
圧上昇率θと過給圧Ｔｐを演算しくＳ２）。

過給圧上昇率θが基準値００以上であるか否か判断する
（Ｓ３）。上昇率θが基準値００以下の場合には、Ｓ９
に移行して通常の過給圧フィードバック制御を実行され
る。

すなわち、演算代数をＴｐｔｒＢを通常の過給圧目標値
Ｔ　ｐ　ｔとしくＳ９）、フィードバック制御の条件に
あれば、Ｔｐｔｒａを目標値としてフィードバック制御
の運転がなされる（Ｓ８．Ｓｌｌ、Ｓ１２゜５１３）。

一方、Ｓ３にて過給圧上昇率θが基準値００以上と判定
された場合には、Ｓ４で過給圧Ｔｐのレベル判定がなさ
れ、Ｔｐが通常の過給圧目標値Ｔｐｔに達する前のある
値（Ｔｐｔ−Ｔｐｔ　（定数）〕になると、カウントＣ
が設定されると共に（Ｓ５）、過給圧目標値となる演算
代数ＴｐｔＦＢが通常の目標値より小さくした目標値（
Ｔｐｔ−Ｔｐｚ　（定数）〕に設定され（Ｓ６）、Ｃが
カウントされる（Ｓ７）。

そして、カウントＣがカウントされている間は、一時的
に８６で設定した過給圧目標値ＴｐｔＦｓでフィードバ
ック制御される（Ｓ８．Ｓｌｌ、Ｓ１２からＳ６に戻る
）、、カウントＣのカウントが定数Ｇｏになると、Ｓ１
３に移行して、過給圧目標値ＴｐｔＦａを通常のレベル
Ｔ　ｐ　ｔに戻したフィードバック制御が続行される。

以上のように、本実施例では、過給圧上昇率がある値以
上の時かつ、過給圧が過給圧目標値に達する直前で一時
的に過給圧目標値を低下させてフィードバック制御を行
なうので、過給圧上昇に対するダイヤフラム９の作動ひ
いてはバイパス弁７の開動作が従来より早く始めるため
、過給圧がオーバーシュートすることを防止することが
できる。

第２図は従来の過給圧制御（過給圧目標値を過給圧上昇
過程でも通常レベルＴ　ｐ　ｔとしてフィードバック制
御する）と、本実施例の過給圧制御とを比較して表わす
。第２図からも明らかなように従来例では過給圧が上昇
過程でオーバーシュートしているのに対し、本発明では
過給圧上昇過程で、過給圧の通常の目標値レベルに達す
る直前に立上り勾配が緩くなりオーバーシュートなしに
通常レベルに達する。

なお、上記実施例では、過給圧上昇過程で過給圧目標値
を通常レベルに達する直前で低くするが。

通常レベルに達した時点で低くしてもよい。また、可変
過給圧目標値は、過給圧上昇率に対応させて数種類設定
することも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、過給圧上昇過程において
過給圧目標値に対する過給圧のオーバーシュートを防止
し、それにより引き起こされる加速中のサージング現象
を防止することができる。

また、このようなオーバーシュート防止をフィードバッ
ク制御系だけで容易に実行でき、制御系の簡略化を図り
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すシステム構成図、第
２図は、その動作状態を示すタイムチャート、第３図は
、その動作状態を示すフローチャートである。 １・・・排気タービン式過給機、２・・・排気通路、３
・・・吸気通路、６・・・排気バイパス弁駆動機構、７
・・・排気バイパス弁、９・・・アクチュエータ、１２
・・・電磁弁、１３・・・電子制御ユニット（過給圧上
昇率算出手段、過給圧目標値可変制御手段、制御時間管
理手段）、１４・・・エンジン回転数センサ、１５・・
・吸帛 図 θ守間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの排気ガスによつて駆動される排気タービ
   ン式過給機で、排気タービンを迂回させる排気バイパス
   通路と、過給圧が目標過給圧値となるように、排気バイ
   パス通路の弁を制御して排気タービンに流れる排気ガス
   流量を制御するフィードバック制御系とを備える排気タ
   ービン式過給機において、 エンジン回転数、吸入空気量、吸入空気温度等の検出デ
   ータを基に過給圧の上昇率を演算手段を用いて算出し、
   過給圧上昇率が設定値以上になると、一時的に前記目標
   過給圧値が通常のレベルよりも低くなるよう可変制御し
   て、過給圧のオーバーシュートを防止することを特徴と
   する排気タービン式過給機の過給圧制御方法。 ２、第１請求項において、前記目標過給圧値を一時的に
   低くなるように制御する時間は、カウンターのカウント
   制御により時間管理して行う排気タービン式過給機の過
   給圧制御方法。 ３、エンジンの排気ガスによつて駆動される排気タービ
   ン式過給機で、排気タービンを迂回させる排気バイパス
   通路と、過給圧が目標過給圧値となるように、排気バイ
   パス通路の弁を制御して排気タービンに流れる排気ガス
   流量を制御するフィードバック制御系とを備える排気タ
   ービン式過給機において、 エンジン回転数、吸入空気量、吸入空気温度を検出する
   手段と、 エンジン回転数、吸入空気量、吸入空気温度等の検出デ
   ータを基に過給圧の上昇率を算出する手段と、 前記過給圧上昇率を設定の過給圧上昇率と比較し、設定
   値を超える場合には、前記過給圧の目標値が通常のレベ
   ルよりも低くなるように可変制御する手段と、 前記通常レベルの目標値よりも低くした目標過給圧値と
   なる制御時間を時間管理し、所定の時間が経過すると通
   常レベルの目標過給圧値に戻す手段とを、備えてなるこ
   とを特徴とする排気タービン式過給機の過給圧制御装置
   。