JPH0476222A - ターボチャージャの過給圧制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、自動車等に好適に採用可能なターボチャージ
ャの過給圧制御方法に関する。

［従来の技術］ 自動車用のエンジンに装備されるターボチャジャにおい
ては、過給圧によってダイヤフラム式のアクチュエータ
を作動させ、その作動により排気タービンに並設した排
気バイパス通路のウェストゲートバルブを開成させて、
過給圧が設定圧以上に上昇するのを防止するようにして
いるのが一般的である。ところが、単にこれだけのもの
では、エンジン回転が最高速に近づ（につれて給気の充
填効率が低下し、出力トルクが減少傾向を示すという不
具合がある。

そのため、前記アクチュエータのダイヤフラム室を大気
に間欠的に開放する開閉制御弁を設けておき、この開閉
制御弁の開閉作動のデユーティ比を吸気圧検出結果に基
づ（フィードバック制御により変化させて、過給圧を所
要の目標過給圧に収束させるようにしたものがある。

しかしながら、このようなフィードバック制御を行うよ
うにしたものでは、アクセルペダルを急激に踏込んで急
加速を行った場合に、制御遅れに起因するオーバーシュ
ートが発生し、過給圧が一時的にではあるか大きく目標
過給圧を上まわることかある。そのため、ターボチャー
ジャやエンジンの耐久性に悪影響をおよぼすという問題
かある。

以上のような不具合を解消するために、本発明の先行技
術として、例えば、特開昭６２−１５３５２３号公報に
示されるように、エンジンの急加速が検出された場合は
、フィードバック制御を一時的に停止して過給圧をオー
プン制御することにより、制御の追従性を高めるように
しているものがある。また、第６図に示すように、実際
の過給圧ＰＭが目標過給圧から一定値Ｐを減算した圧に
達していない場合は、開閉制御弁を最大デユーティ比り
、ｍａｘで制御して過給圧ＰＭが速やかに上昇し得るよ
うにしておき、過給圧ＰＭが目標過給圧から一定値Ｐを
減算した圧を上まわった場合は、前記デユーティ比を途
中の設定値り、ｔまでスキップ的に変化させた後、その
デユーティ比を実際の過給圧検出結果に基づいて徐々に
変化させることにより、過給圧ＰＭを目標過給圧に収束
制御するようにしているものもある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような構成のものでは、前記設定値
り、　　ｔが一定であるため、大気圧か変化した場合に
以下のような不具合が発生する。例えば、第７図に示す
ように、大気圧が高い低地に適合するように前記設定値
り、ｔを低い値に設定しておくと、第８図に示すように
、大気圧が低下する高地で過給圧ＰＭの立上り遅れが発
生して、ドライバビリティが悪化する。逆に、このよう
な不具合を回避するために、第９図に示すように、前記
設定値り、　　ｔを高地に適合するように高い値に設定
しておいた場合には、低地における過給圧ＰＭのオーバ
ーシュート量が大きくなり、ターボチャージャのオーバ
ーランを招いたり、エンジンに無理がかかってしまう。

本発明は、以上のような不具合をことごとく解消するこ
とを目的としている。

［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
な手段を講じている。

すなわち、本発明にかかるターボチャージャの過給圧制
御方法は、開閉制御弁をデユーティ制御することにより
ターボチャージャのウェストゲートバルブを開閉させる
アクチュエータを制御して、過給圧を調節し得るように
構成しておき、実際の過給圧が目標過給圧から一定値を
減算した圧を上まわった場合に前記前記開閉制御弁のデ
ユーティ比を途中の設定値までスキップ的に変化させる
とともに、そのデユーティ比を実際の過給圧検出結果に
基づき徐々に変化させて、過給圧を目標過給圧にフィー
ドバック制御するようにしたターボチャージャの過給圧
制御方法であって、前記設定値を大気圧の変化に対応さ
せて変化させるようにしたことを特徴とする。

［作用］ このような構成によれば、実際の過給圧が目標過給圧か
ら一定値を減算した圧に達していない場合は、開閉制御
弁が最大デユーティ比でもって制御されることになる。

この場合は、アクチュエタによりウェストゲートバルブ
が閉じられて過給圧の上昇が促進される。過給圧が上昇
して前記圧を上まわった場合は、前記デユーティ比が途
中の設定値までスキップ的に変更された後、そのデユー
ティ比が徐々に変更される。その結果、アクチュエータ
によって排気のバイパス量が調節され、過給圧が目標過
給圧に収束されることになる。

また、大気圧が高くなった場合には、前記設定値が小さ
な値に変更され、デユーティ比のスキップ量が大きくな
る。このため、過給圧は目標過給圧付近でその上昇が前
記スキップ量に応じて急速に抑えられることになり、急
加速時における過給圧ノオーハーシュートを抑制するこ
とが可能になる。逆に、大気圧が低くなった場合には、
前記設定値が大きな値に変更され、デユーティ比のスキ
ップ量が小さくなる。その結果、過給圧を目標過給圧付
近までは速やかに上昇させ、目標過給圧付近で前記スキ
ップ量に応じて上昇を抑制させることが可能になり、空
気密度の低下による過給圧の立上がり遅れを防止するの
が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を参照して説
明する。

図中１は自動車用エンジンのターボチャージャである。

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、前記排
気タービン２に対してバイパス通路６を設け、このバイ
パス通路６にウェストゲートバルブ７を配設し、このウ
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。

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８ａの背面側に密閉され
たダイヤフラム室８ｂを形成してなるもので、このダイ
ヤフラム室８ｂ内に導入される空気の圧力が前記調圧ス
プリングにより規定される所定の値を上まわった場合に
前記ダイヤフラム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の前進により前記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。前記ダイヤフラム室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
に連通させである。また、この導圧路９の途中から分岐
させた圧抜路１０を前記エアクリーナ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
しである。

開閉制御弁ｖＳＶ　１１は、前記圧抜路１０を開閉する
図示しない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駆動電圧
を印加している間だけ開成位置に切換わるようになって
いる。

前記開閉制御弁ＶＳＶ　１１を電子制御装置ＥＣＵ　１
２によりデユーティ制御して開閉させるようにしている
。この電子制御装置ＥＣＵ１２は、図示しない中央演算
処理装置と、メモリーと、人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ユ
ニットからなるもので、そ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ロットルセンサ１４
からの信号ａと、サージタンク１５内の圧力を検出する
圧力センサ１６からの過給圧信号すと、大気圧を検出す
る図示しない圧力センサからの大気圧信号Ｃと、エンジ
ン回転を示すエンジン回転信号ｄと、エンジン冷却水温
に相当する水温信号ｅと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、前記開閉制御
弁ＶＳＶ　１１の電磁アクチュエータに対して駆動用の
パルス電圧が供給されるようになっている。なお、スロ
ットルセンサ１４としては、スロットルバルブ１３の開
度を電気信号に変換するポテンショメータ等が使用され
る。圧力センサ１６としては、例えば、対をなすダイヤ
フラム上下の圧力差によって電気容量が変化し、過給圧
に比例した電気信号が得られるものが使用される。大気
圧を検出するための圧力センサも同様なものである。エ
ンジン回転信号ｄは、例えば、イグニッション装置から
出力されるイグニッションパルスの時間々隔によって、
エンジンの回転速度を演算することにより得られる。水
温信号ｅは、エンジン冷却水温に応じて抵抗値が変化す
るサーミスタを内蔵した図示しない水温センサから入力
されるようになっている。

また、前記電子制御装置ＥＣＵ１２には、第２図に概略
的に示すようなプログラムを内蔵しである。

先ず、ステップ５１で、スロットルセンサ１４からの信
号ａ１圧カセンサ１６からの過給圧信号ｂ、大気圧信号
Ｃ，エンジン回転信号ｄ、水温信号ｅ等の種々の情報を
入力してステップ５２に進む。

ステップ５２では、所定のフィードバック実行条件が成
立しているか否か、例えば、スロットルバルブ１３が所
定角度（６０’　ｄｅｇ）以上間いているか否か、エン
ジン冷却水温が所定温度であるか否かをそれぞれ判断し
、これらの実行条件が成立している場合に限りステップ
５３に進む。ステツブ５３では、第３図に示すように、
予めメモリーに格納しておいた関係式やマツプに基づい
て、エンジン回転数に応じた目標過給圧ＰＭｔを演算し
、ステップ５４に進む。ステップ５４では、過給圧ＰＭ
が目標過給圧ＰＭｔから一定値Ｐを減算した圧（ＰＭｔ
−Ｐ）に達しているか否かを判断する。そして、過給圧
ＰＭが前記圧（ＰＭｔ−Ｐ）に達していない場合はステ
ップ５５に進み、前記圧（ＰＭｔ−Ｐ）を上まわってい
る場合はステップ５６に進む。ステップ５５では、開閉
制御弁■Ｓ■１１のデユーティ比を最大値り、ｍａｘに
セットする。ステップ５６では、下表に示すように、予
め大気圧に対応させて決定したデユーティ比の設定値り
、　　ｔ　（表では、飛び先Ｄｕｔｙ比と表示）を実際
の大気圧検出結果に基づいて決定し、その設定値り、ｔ
まで前記デユーティ比をスキップ的に変化させる。

表 次いで、第４図に示すように、予めメモリーに格納して
おいたマツプから、目標過給圧ＰＭｔと実際の過給圧Ｐ
Ｍとの差の絶対値に基づいて補正デユーティ比ΔＤを求
め、その補正デユーティ比ΔＤを前回のデユーティ比に
順次加算していき、過給圧ＰＭが目標過給圧ＰＭｔに近
付く方向に前記開閉制御弁ＶＳＶ　１１に印加するパル
ス電圧のデユーティ比を徐々に変化させていく。

以上の制御は、エンジンが作動している間中、繰り返し
実行される。

このような構成によれば、第５図に示すように、実際の
過給圧ＰＭが目標過給圧ＰＭｔから一定値Ｐを減算した
圧（ＰＭｔ−Ｐ）に達していない場合は、開閉制御弁Ｖ
ＳＶ　１１が最大デユーティ比り。

ｍ　ａ　ｘで制御される（ステップ５１〜５５）。その
場合は、開閉制御弁ＶＳＶ　１１の電磁アクチュエタに
パルス電圧が印加され続けて、アクチュエータ８により
ウェストゲートバルブ７が閉じられるため、過給圧ＰＭ
の上昇が促進されることになる。過給圧ＰＭが上昇して
前記圧（ＰＭｔ−Ｐ）を上まわった場合は、先ず、デユ
ーティ比が最大値り、ｍａｘから途中の設定値り、ｔま
でスキップ的に変更された後、そのデユーティ比が徐々
に変更されていく　（ステップ５４−５６）。その結果
、アクチュエータ８により排気のバイパス量が調節され
て、過給圧ＰＭの上昇速度が抑えられるとともに、その
過給圧ＰＭが徐々に目標過給圧ＰＭｔに収束することに
なる。

また、大気圧が高くなった場合は、前記設定値り、ｔが
小さな値（第５図における矢印Ａ方向）に変更される。

このため、過給圧ＰＭは目標過給圧ＰＭｔでその上昇が
前記スキップ量に応じて急速に抑えられることになり、
急加速時における過給圧ＰＭのオーバーシュートを有効
に抑制することができる。逆に、大気圧が低下した場合
には、前記設定値り、ｔが大きな値（第５図における矢
印Ｂ方向）に変更され、スキップ量が小さくなる。

そのため、過給圧ＰＭは、目標過給圧付近までは速やか
に上昇し、目標過給圧付近で前記スキップ量に応じて上
昇が抑制されることになり、空気密度の低下による過給
圧ＰＭの立上がり遅れが回避される。

したがって、このような構成によれば、大気圧の変化に
対応させて適切なデユーティ比で開閉制御弁ＶＳＶ　１
１を制御し、ウェストゲートバルブ７を開閉するアクチ
ュエータ８を制御することができるので、急加速時にお
ける過給圧のオーバーシーニドを効果的に低減すること
ができるとともに、過給圧の立上がり遅れを有効に解消
することができる。その結果、大気圧変化に左右される
ことなしに、全回転域におけるドライバビリティが向上
できるとともに、ターボチャージャ１のオーバランや、
エンジンに無理がかかるのを防止することができる。

なお、デユーティ比の設定値は、前記表に示す値に限定
されず、さらに細分化してもよい。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、過給圧をエン
ジン回転に応じて適切な値に制御することができ、全回
転域におけるエンジン性能を高い値に維持することが可
能である。しかも、過給圧を大気圧の変化に対応させて
調節することもできるので、急加速を行った際に過給圧
のオーバーシュートや過給圧の立上がり遅れを有効に解
消することができる。その結果、ターボチャージャやエ
ンジンに無理がかかるのを有効に防止できるとともに、
全回転域におけるドライバビリティを向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は全
体の構成説明図、第２図は制御手順を概略的に示すフロ
ーチャート図、第３図および第４図は制御の設定条件を
示す図、第５図は作用説明図である。第６図〜第９図は
従来例を示し、第６図および第７図は第５図に相当する
作用説明図、第８図および第９図は従来例の不具合を示
す作用説明図である。 １・・・ターボチャージャ ２・・・排気タービン ３・・・コンプレッサ ６・・・バイパス通路 ７・・・ウェストゲ゛−トバルブ ８・・・アクチュエータ １１・・・開閉制御弁 １２・・・電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開閉制御弁をデューティ制御することによりターボチャ
   ージャのウェストゲートバルブを開閉させるアクチュエ
   ータを制御して、過給圧を調節し得るように構成してお
   き、実際の過給圧が目標過給圧から一定値を減算した圧
   を上まわった場合に前記前記開閉制御弁のデューティ比
   を途中の設定値までスキップ的に変化させるとともに、
   そのデューティ比を実際の過給圧検出結果に基づき徐々
   に変化させて、過給圧を目標過給圧にフィードバック制
   御するようにしたターボチャージャの過給圧制御方法で
   あって、前記設定値を大気圧の変化に対応させて変化さ
   せるようにしたことを特徴とするターボチャージャの過
   給圧制御方法。