JPH0480211B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、過給機を備えたエンジンにおいて該
過給機下流の過給圧をエンジンの運転状態に応じ
て目標過給圧にフイードバツク制御するようにし
た過給機付エンジンの過給圧制御装置に関し、特
に目標過給圧を中心とする過給圧のハンチング抑
制対策に関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンの吸気通路に過給機を介設
して、該過給機により吸気を過給することによ
り、エンジンの吸気の充填効率の向上、出力向上
を図るようにすることは広く知られている。

そして、従来、このような過給機付エンジンに
おいては、例えば特開昭57−146023号公報に開示
されるように、過給機下流の過給圧をエンジンの
運転状態に応じて目標過給圧にフイードバツク制
御することにより、過給圧の異常上昇に伴うエン
ジンの破損を防止して、エンジンの信頼性、耐久
性を確保しながら上記充填効率向上、出力向上を
有効に図るようになされている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如く過給機下流の過給圧を目
標過給圧にフイードバツク制御する場合、エンジ
ンの定常状態では、エンジン回転数の特定の領域
で過給圧が他の回転数域に比べて目標過給圧を中
心に大きくハンチングして、目標過給圧へのフイ
ードバツク制御性が悪くなり、エンジンの運転性
能に悪影響を与えるという問題が判明した。

そこで、本発明者等は上記問題点の原因を仔細
に検討したところ、上記特定回転数域での過給圧
のハンチング量の増大は過給圧のフイードバツク
制御系の時間遅れがエンジン運転状態に応じて変
化していることに起因することを見い出した。す
なわち、過給圧のフイードバツク制御の制御周期
は予め設定した所定の周期に保持されて一定であ
るのに対し、過給圧のフイードバツク制御系の時
間遅れはエンジン回転数の増大に伴い相対的に大
きく変化するものであり、このため、フイードバ
ツク制御系の制御周期と時間遅れとの対応がエン
ジン回転数に応じて変化し、特定のエンジン回転
数域では両者が同期して過給圧の変動が増幅され
ていることに依る。

このことに基づいて本発明の目的は、フイード
バツク制御の制御周期がフイードバツク制御系の
時間遅れに同期するような運転状態に入ると制御
周期を変更するようにすることにより、この制御
周期をフイードバツク制御系の時間遅れに対して
常に非同期させてハンチング量を少なくし、よつ
て過給圧のフイードバツク制御を常に精度良く行
うことにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、第１図に示すように、吸気過給のために吸気
通路２に介設された過給機６と、エンジン１の運
転状態を検出する運転状態検出手段２５と、過給
機６下流の圧力を検出する過給圧検出手段２１
と、上記運転状態検出手段２５の出力を受け運転
状態に対応した目標過給圧を決定する目標過給圧
決定手段３０と、該目標過給圧決定手段３０およ
び過給圧検出手段２１の出力を受け過給圧を上記
目標過給圧に制御する過給圧制御手段３１と、上
記過給圧検出手段２１の出力を受け過給圧の上記
目標過給圧付近における変動量が所定値以上のと
き上記過給圧制御手段３１の制御周期を変更する
周期変更手段３２とを設けたものである。

（作用） 上記構成により、本発明では、目標過給圧付近
における過給圧の変動量つまりハンチング量が所
定値以上になると、制御周期と時間遅れとが同期
化したと判断してフイードバツク制御の制御周期
を変更することによつて、この制御周期をフイー
ドバツク制御系の時間遅れとの同期域から外し
て、過給圧のフイードバツク制御を常にハンチン
グ量の少ない良好な状態でもつて精度良く行うよ
うにしている。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面を参
照しながら説明する。

第２図において、１はエンジン、２はエンジン
１に吸気を供給するための吸気通路、３はエンジ
ン１からの排気ガスを排出するための排気通路、
４は吸気通路２に配設され吸気量を制御するスロ
ツトル弁、５は吸気通路２のスロツトル弁４下流
に設けられたサージタンクである。

６は排気ターボ式の過給機であつて、該過給機
６は、排気通路３に介設されたタービン６ａと、
吸気通路２に介設され該タービン６ａに連結軸６
ｃを介して駆動連結されたコンプレツサ（ブロ
ア）６ｂとからなり、排気ガス流によつて回転す
るタービン６ａによりコンプレツサ６ｂが駆動
し、このコンプレツサ６ｂの回転駆動により吸気
をエンジン１に過給するようにしたものである。

そして、上記排気通路３には、上記過給機６の
タービン６ａをバイパス通路７が設けられてお
り、該バイパス通路７にはバイパス通路７を開閉
するウエストゲート弁８が配設され、該ウエスト
ゲート弁８はウエストゲートアクチユエータ９に
よつて開閉制御される。該ウエストゲートアクチ
ユエータ９は圧力応動式のダイヤフラム装置より
なり、ウエストゲート弁８のリンク連結されたダ
イヤフラム９ａと、該ダイヤフラム９ａによつて
区画された圧力室９ｂおよび大気室９ｃと、該大
気室９ｃ内に縮装されウエストゲート弁８を閉弁
方向に付勢するスプリング９dbとを備え、上記
圧力室９ｂは、過給圧連通路１０を介して過給機
６のコンプレツサ６ｂ下流でスロツトル弁４上流
の吸気通路２に連通されていて、過給機６（コン
プレツサ６ｂ）下流の過給圧を圧力室９ｂに導入
する一方、大気連通路１１および該大気連通路１
１の先端開口に設けたエアフイルタ１２を介して
大気に連通されていて、圧力室９ｂを大気に開放
するようにしている。しかして、上記ウエストゲ
ートアクチユエータ９の圧力室９ｂに過給機６
（コンプレツサ６ｂ）下流の過給圧が過給圧連通
路１０によつて導入されたときには、ダイヤフラ
ム９ａがスプリング９ｄの付勢力に抗して偏倚し
て、ウエストゲート弁８を開作動させ、バイパス
通路７を開くことにより、排気ガス流の一部が過
給機６のタービン６ａを迂回して流下し、このこ
とによりタービン６ａの回転が抑えられるととも
にコンプレツサ６ｂの回転が抑えられて、該過給
機６（コンプレツサ６ｂ）下流の過給圧を低下さ
せる。一方、上記圧力室９ｂが大気連通路１１に
よつて大気に開放されたときには、スプリング９
ｄの付勢力によりウエストゲート弁８が閉作動し
てバイパス通路７を閉じることにより、排気ガス
の全流が過給機６のタービン６ａに流れて、上記
のタービン６ａの回転抑制による過給機６下流の
過給圧の低下を停止して増大させるように制御す
るようにしている。

さらに、上記過給圧連通路１０の途中には該過
給圧連通路１０を開閉制御する第１制御弁１４が
介設されているとともに、上記大気連通路１１の
途中には該大気連通路１１を開閉制御する第２制
御弁１５が介設されている。該両制御弁１４，１
５は該両制御弁１４，１５を作動制御するコント
ロールユニツト１６に信号の授受可能に接続され
ていて、該コントロールユニツト１６には、エン
ジン回転数を検出する回転数センサ１７、エンジ
ン温度をエンジン冷却水温度により検出する水温
センサ１８、吸気温度を検出する吸気温センサ１
９、スロツトル弁４の開度を検出するスロツトル
開度センサ２０および過給機６（コンプレツサ６
ｂ）下流でスロツトル弁４上流の吸気通路２の圧
力（過給圧）を検出する過給圧検出手段としての
圧力センサ２１の各検出信号が入力されている。
上記水温センサ１８および吸気温センサ１９によ
り、エンジン１の運転状態を検出するようにした
運転状態検出手段２５が構成されている。ここ
で、上記各制御弁１４，１５はデユーテイソレノ
イド弁によつて構成することが制御精度の面で好
ましいが、比例ソレノイド弁で構成してもよい。
また、第１制御弁１４は常時開のものを、第２制
御弁１５は常時閉のものを使用することは、制御
系の故障時、過給圧を低下させるべく過給圧制御
されるのでエンジン１の信頼性確保上で好まし
い。また、上記過給圧制御の際、スロツトル開度
センサ２０に代えて吸入空気量を検出するエアフ
ローセンサの信号を用いてもよく、あるいは圧力
センサ２１に代えてエアフローセンサの信号を用
いてもよい。

加えて、上記過給圧連通路１０の第１制御弁１
４上流には、導入される過給機６下流の過給圧
（例えば500mmHg）を減圧してウエストゲートア
クチユエータ９の圧力室９ｂに加えられる過給圧
をほぼ一定値（例えば200mmHg）に調整する圧力
調整弁２２が介設されている。尚、２３および２
４はそれぞれ過給圧連通路１０および大気連通路
１１に設けられたオリフイスであつて、両オリフ
イス２３，２４は各連通路１０，１１の通路面積
を絞ることによる圧力伝達作用の良好な安定性の
確保とオーバシユートの発生防止とを加味した適
当な口径に設定されている。

次に、上記コントロールユニツト１６による第
１および第２の制御弁１４，１５の制御を第３図
ないし第５図に示すコントロールユニツト１６の
作動フローに基づいて説明する。まず、第３図に
示す過給圧制御の基本フローチヤートにおいて、
スタートしてステツプS₁において回転数センサ１
７からのエンジン回転数Ｎ、水温センサ１８から
のエンジン冷却水温度Tw、吸気温センサ１９か
らの吸気温度Taおよびスロツトル開度センサ２
０からのスロツトル開度θの各信号データを入力
する。そして、ステツプS₂においてスロツトル開
度の変化率｜dθ／dt｜が所定値C₁未満か否かを
判別し、｜dθ／dt｜＜C₁のYESの場合にはエンジ
ン１が定常状態にあると判断してステツプS₃で第
４図のサブルーチンに従い制御周期を設定したの
ち、ステツプS₄に進む一方、｜dθ／dt｜≧C₁の
NOの場合にはエンジン１が過渡状態にあると判
断して直ちにステツプS₄に進む。しかる後、ステ
ツプS₄で上記ステツプS₁の各信号データに基づい
て目標過給圧P_Dを下記の式により算出する。

P_D＝Ｋ×P_Base ここで、Ｋは補正係数であつて、エンジン冷却
水温度Tw、吸気温度Ta、加速補正量などによ
つて決定される。

次いで、ステツプS₅において圧力センサ２１か
ら実際の過給圧Paの信号データを入力したのち、
ステツプS₆において、実際の過給圧Paと目標過
給圧P_Dとの差に基づき後述の第１、第２制御弁
１４，１５のデユーテイ比制御における比例制御
によるパルス巾tt_Pを、_P＝PG×（Pa−P_D）の式
（PG：比例ゲイン）により算出するとともに、ス
テツプS₇において今回の実際過給圧Pa（ｎ）と前
回の実際過給圧Pa（ｎ−₁）との差に基づき同じ
く微分制御によるパルス巾t_Dを、t_D＝DG×｛Pa
（ｎ）−Pa（ｎ−₁）｝の式（DG：微分ゲイン）に
より算出し、ステツプS₈でこれらの巾t_P、t_Dを加
算して制御パルス巾ｔ（＝t_P＋t_D）を算出する。

次に、ステツプS₉において、制御方向を決定す
べく上記実際過給圧Paと目標過給圧P_Dとの大小
を比較判別し、Pa−P_D＞０のYESのときにはス
テツプ₁₀で第１制御弁１４を駆動することによ
り、過給機６下流の過給圧を圧力調整弁２２で一
定の圧力に調圧してウエストゲートアクチユエー
タ９の圧力室９ｂに加え、実際過給圧Paを目標
過給圧P_Dに低下させるべく制御する一方、Pa−
P_D＜０のNOのときにはステツプS₁₁で第２制御
弁１５を駆動することにより、ウエストゲートア
クチユエータ９の圧力室９ｂを大気に開放し、実
際過給圧Paを目標過給圧P_Dに増大させるべく制
御する。

しかる後、ステツプS₁₂において過給圧を所定
時間ｔ内に複数回制御するための制御回数カウン
タC_Lから「１」ずつ減算して漸次減少させて行
き、ステツプS₁₃で制御回数カウンタC_Lが「０」
になつたか否かを判定し、C_L≠０のNOのときに
は上記ステツプS₅に戻つて上記動作を繰返して
C_L＝０となるのを持つ。そして、C_L＝０のYES
になると、ステツプS₁₄において第５図の制御周
期設定サブルーチンで求める過給圧の制御回数
N_L（後述）を制御回数カウンタC_Lに初期設定し、
以後、ステツプS₁に戻つて同様の制御動作を所定
時間ｔの単位で繰返す。よつて、上記過給圧制御
基本フローのステツプS₄におけるエンジン冷却水
温度Tw、吸気温度Taに基づく補正係数ＫのP_B
aseの補正により、運転状態検出手段２５（水温
センサ１８および吸気温センサ１９からの出力を
受けて運転状態に対応した目標過給圧P_Dを決定
するようにした目標過給圧決定手段３０が構成さ
れている。また、上記ステツプS₄で目標過給圧
P_Dを決定し且つステツプS₅で実際過給圧Paを入
力したのちは、これらの各値に応じてステツプS₆
以降で第１および第２の制御弁１４，１５を開閉
制御することにより、ウエストゲートアクチユエ
ータ９を作動制御して、過給機６下流の過給圧を
目標過給圧P_Dに制御するようにした過給圧制御
手段３１が構成されている。

次に、第４図の制御周期設定のためのサブルー
チンについて説明するに、スタートしてステツプ
S_S1において先ずエンジン定常状態において微小
変動する実際過給圧Paの平均値を算出すべく、
所定の過給圧サンプリング周期でトリガされたか
否かを判別し、トリガされたYESの場合にはス
テツプS_S2で制御周期変更フラグを「０」にした
のち、ステツプS_S3でタイマを始動し、ステツプ
S_S4で実際過給圧Paを順次サンプリングして行
き、ステツプS_S5で上記タイマが設定時間Ｔ以上
か否かを判別し、タイマ＜ＴのNOの場合には上
記過給圧のサンプリング続行する。そして、タイ
マ≧ＴのYESになると、ステツプS_S6で過給圧の
平均値を、＝PaN₁＋PaN₂＋…／Ｎの式
（Ｎ：サンプリング数）により算出してステツプ
S_S7に進む。一方、ステツプS_S1でトリガされてい
ないNOの場合には直ちにステツプS_S7に進む。

次に、ステツプS_S7において制御周期の変更時
の前後を判断すべく制御周期変更フラグが「１」
か否かを判別し、制御周期変更フラグ＝「０」で
あるNOのときにはさらにステツプS_S8で実際の過
給圧Paと過給圧の平均値との差｜Pa−ａ
｜、つまり実際過給圧Paの平均値を基準とす
る変動量が許容範囲内の所定値△Paよりも大き
いか否かを判別する。そして、｜Pa−｜≦△
PaのNOのときには通常の制御周期でよいと判断
してステツプS_S9で制御回数N_Lを基準値ａに設定
してリターンする一方、｜Pa−ａ｜＞△Paの
YESのときには制御周期の変更を要するたと判
断して、ステツプS_S10で制御回数N_Lを上記基準値
ａよりも小さい所定値ｂ（ｂ＜ａ）に設定したの
ち、ステツプS_S11で制御周期変更フラグを「１」
にしてリターンする。一方、ステツプS_S7て制御
周期変更フラグ＝１のYESのときには制御周期
の変更後であると判断して直ちにリターンする。

よつて、上記制御周期設定サブルーチンにおい
て｜Pa−｜≦△Paの通常時のときには過給圧
の所定期間ｔ内での制御回数N_Lを基準値ａに設
定して、過給圧の制御周期を制御回数N_Lに応じ
た所定の基準周期に設定する一方、｜Pa−｜＞
△Paのときつまり目標過給圧P_D付近となる過給
圧の平均値に対する過給圧の変動量が所定値
△Pa以上になると、上記制御回数N_Lを所定値ｂ
（ｂ＜ａ）に設定することにより、過給圧の制御
周期を上記通常時の場合よりも遅くなるよう変更
するようにした周期変更手段３２が構成されてい
る。

尚、加速運転時には、加速性能の向上を図るべ
く最高過給圧を所定時間上記目標過給圧P_Dより
も高くするよう補正するために第５図に示す加速
補正サブルーチンに基づく動作が行われる。すな
わち、ステツプSaで加速フラグが「１」である
か否かを判別し、加速フラグ＝１であるYESの
ときには加速補正中であると判断して直ちにステ
ツプSeに移る一方、加速フラグ＝０であるNOの
ときには加速補正中でないと判断してステツプ
Sbに移る。このステツプSbにおいて、スロツト
ル開度θが所定値C₂よりも大きいか否か、およ
びスロツトル開度の変化率dθ／dtが所定値C₁よ
りも大きいか否かを判別し、いずれかが小さい
NOの場合には加速補正条件が成立していないと
判断して直ちにステツプSiに進み、最高過給圧の
補正係数C_Acc（ｎ）が基本値“１”であるか否か
を判定して、C_Acc（ｎ）＝１のYESのときにはそ
れで終了し、C_Acc（ｎ）≠１のNOのときにはステ
ツプShに移る。

一方、上記ステツプSbの判別が共に大きい
YESの場合には加速補正条件が成立したと判断
して、ステツプScで加速フラグを「１」にした
のち、ステツプSdにおいて所定時間最高過給圧
を上昇させるべくマツプvMap（Ｎ）からエンジ
ン回転数Ｎに応じた最高過給圧の補正係数C_Acc
と補正時間T_Accを読込む。その後、ステツプSe
において、補正時間T_Acc（ｎ）を「１」ずつ減算
して漸次減少させて行き、ステツプSfでT_Accが
「０」になつたか否かを判別し、T_Acc（ｎ）≠０の
NOのときには元に戻つて上記動作を繰返してT_A
cc＝０となるのを待つ。そして、T_Acc＝０の
YESになると、ステツプSgで加速フラグを「０」
にしたのち、ステツプShにおいて補正係数C_Acc
（ｎ）を一定値C₃ずつ減算して、加速補正係数を
一定の勾配で徐々に減少させることにより、加速
補正をトルクシヨツクを生ずることなく終らせる
ように制御する。

したがつて、上記実施例においては、第６図に
示すように、トリガにより所定のサンプリング周
期に至ると、フイードバツク制御の制御周期が基
準値ａの制御回数N_Lに応じた所定の周期（図中
Ｘで示す）に初期設定されて、過給圧のフイード
バツク制御がこの周期Ｘで開始されるが、その
後、過給圧のサンプリング時間Ｔを経過して今回
の過給圧の平均値（ｎ）が算出されたのち、
過給圧Paが図中Ａ点で示す如く前回の平均値Pa
（ｎ−₁）を基準に所定値△Pa以上に変動してハ
ンチング量が大きくなると、つまり制御周期がフ
イートバツク制御系の時間遅れに同期し始める
と、その後の制御時からは制御周期が基準値ａよ
りも小さい所定値ｂ（ｂ＜ａ）の制御回数N_Lに応
じた遅れ側の制御周期（図中Ｙで示す）に再設定
され、以後はこの制御周期Ｙが次の過給圧の所定
サンプリング周期に至るまで保持されるので、フ
イードバツク制御系の時間遅れとの同期が強制的
に外されて、ハンチング量の増大が効果的に抑制
されることになり、よつて、より精度良い過給圧
のフイードバツク制御を行うことができる。

尚、上記実施例では、過給圧の変動量を目標過
給圧P_D付近の平均値を基準として算出したが、
その他、目標過給圧P_Dそのものを基準として算
出してもよいのは勿論のこと、過給圧の変動量が
所定値△Paを越える毎に制御周期を順次変更す
るようにしてもよい。また、制御周期の変更の方
向は速くなる方向でもよく、要は同期域を外すよ
うに変更すればよい。

また、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、その他種々の変形例をも包含するもので
ある。例えば、上記実施例では、過給圧制御を実
際の過給圧の検出に基づいてフイードバツク制御
するようにしたが、それに併用してウエストゲー
ト弁８の開度でポジシヨンフイードイバツク制御
するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、吸気過給のための過
給機として、排気ターボ式のものを例示したが、
その他ポンプ式等の公知の過給機が採用可能であ
る。また、過給機下流の過給圧を制御するための
装置として、上記実施例ではウエストゲート方式
のものについて述べたが、本発明は、その他過給
機下流の過給圧を直接リリーフ制御するリリーフ
方式等の各種方式に対しても適用可能である。

（発明の効果） したがつて、本発明の過給機付エンジンの過給
圧制御装置によれば、過給圧のフイードバツク制
御の制御周期を、目標過給圧付近において過給圧
の変動量が所定値以上になると変更するようにし
たので、制御周期とフイードバツク制御系の時間
遅れとの同期化を確実に防止して、ハンチング量
を常に小さく抑制することができ、よつて過給圧
制御精度のより一層の向上を図ることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図〜第６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ツトの
基本動作を説明するフローチヤート図、第４図は
同制御周期設定のためのサブルーチンを説明する
フローチヤート図、第５図は同加速補正のための
サブルーチンを説明するフローチヤート図、第６
図は作動説明図である。 １……エンジン、２……吸気通路、６……過給
機、２１……過給圧検出手段、２５……運転状態
検出手段、３０……目標過給圧決定手段、３１…
…過給圧制御手段、３２……周期変更手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気過給のために吸気通路に介設された過給
   機と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検
   出手段と、過給機下流の圧力を検出する過給圧検
   出手段と、上記運転状態検出手段の出力を受け運
   転状態に対応した目標過給圧を決定する目標過給
   圧決定手段と、該目標過給圧決定手段および過給
   圧検出手段の出力を受け過給圧を上記目標過給圧
   に制御する過給圧制御手段と、上記過給圧検出手
   段の出力を受け過給圧の上記目標過給圧付近にお
   ける変動量が所定値以上のとき上記過給圧制御手
   段の制御周期を変更する周期変更手段とを設けた
   ことを特徴とする過給機付エンジンの過給圧制御
   装置。