JPH0617658B2 - 過給機付エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は過給機付エンジンの過給圧制御装置に関し、と
くにノッキング対策に関するものである。

（従来技術） 従来、出力向上のため過給機を備えたエンジンにおい
て、特開昭５６−２０７１７号公報に示されるように、
ノッキング発生状態に応じて過給圧（過給率）を制御す
るようにした装置が知られている。この装置は、ターボ
過給機のタービンに送られる排気ガスの一部をバイパス
し、あるいは過給機からエンジンに送られる過給気の一
部をリリーフするようにした過給率制御装置と、ノッキ
ング検出手段と、その検出信号に応じて過給率制御装置
をコントロールする制御回路とからなり、ノッキング発
生時には過給圧を低下させ、ノッキングが発生していな
いときには過給圧を高めることにより、出力特性を良好
に維持しつつ強度のノッキングを防止するようにしてい
る。

また、ノッキングを防止する手段としてはこのほかに、
ノッキング発生時に点火時期を遅角させるように制御す
る方法がある。

この２つのノッキング防止手段を比較すると、出力や排
気系の過熱防止等の面からは過給圧を制御する方が望ま
しい。つまり、点火時期を最適値とした状態でノッキン
グ発生状態に応じて過給圧を制御すれば良好な出力特性
が得られてトルクダウンが防止され、また点火時期を遅
角させる場合と比べて排気温度の上昇を抑制することが
できる。一方、過給圧の変化にはある程度の時間を要す
るのに対し、点火時期を抑制すれば即座にノッキングを
解消することができて、応答性では後者がすぐれてい
る。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、ノッキングに対して過
給圧を制御する場合と点火時期を制御する場合の双方の
長所を生かし、ノッキングに対する制御の応答性を良く
しつつ、過給圧を最適に制御することのできる過給圧制
御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明の過給機付エンジンの過給圧制御装置は、エンジ
ンに供給される吸気を過給する過給機と、過給圧を検出
する過給圧検出手段と、エンジンのノッキングを検出す
るノッキング検出手段と、このノッキング検出手段の出
力を受けてノッキング発生時に点火時期を遅角するとと
もに過給圧の目標値を所定量だけ低い値に変更してこの
目標値まで過給圧を低下させるように制御するノッキン
グ回避手段と、上記過給圧検出手段により検出される実
過給圧が上記の変更後の目標値まで低下する過給圧低下
状態となったときにこれを判定する判定手段と、この判
定手段によって上記過給圧低下状態が判定されたときに
点火時期の遅角を徐々に解除する遅角解除手段と、この
遅角解除手段による遅角解除の終了後に過給圧を徐々に
上昇させる過給圧調整手段とを備えたものである。つま
り、ノッキング発生時に一時的に点火時期を遅角させて
その間に過給圧を低下させるようにすることによりノッ
キング回避のための応答性を良くするとともに、過給圧
がノッキング発生に応じて変更された目標値にまで低下
してから点火時期の遅角を徐々に解除することにより、
確実に過給圧低下によりノッキングが回避される状態と
し、さらに点火時期の遅角解除後に徐々に過給圧を上昇
させることによって、ノッキングを防止し得る範囲でで
きるだけ過給圧を高め、過給圧を適正に制御するように
したものである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示しており、この図におい
て、１はエンジン、２は吸気通路、３は排気通路、４は
過給機であり、実施例では過給機４としてターボ過給機
を用いている。この過給機４は、排気通路３に設けられ
たタービン４ａと、吸気通路２に設けられたコンプレッ
サ４ｂと、これらを連結する軸４ｃとからなり、排気通
路３内の排気ガス流によりタービン４ａが駆動され、こ
れに連動してコンプレッサ４ｂが回転することにより、
エンジン１に吸気を過給するようにしている。上記コン
プレッサ４ｂより下流の吸気通路２にはスロットル弁５
が設けられている。

また排気通路３には、タービン４ａをバイパスしてその
上流側と下流側とを連通するバイパス通路６が形成さ
れ、このバイパス通路６に、圧力応動式のアクチュエー
タ８によって作動されるウエストゲートバルブ７が設け
られている。このバイパス通路６およびウエストゲート
バルブ７は過給圧を制御するためのものであって、ウエ
ストゲートバルブ７の開度が大きくなると、バイパス通
路６に排気ガスが多く流れて過給機４の駆動力が低下す
ることにより過給圧が低くなり、ウエストゲートバルブ
７の開度が小さくなると排気ガスバイパス量が減少して
過給機４の駆動力が高められることにより過給圧が高く
なるようになっている。

上記アクチュエータ８は、ウエストゲートバルブ７に連
結されたダイヤフラム８ａと、このダイヤフラム８ａに
よって仕切られた大気室８ｂおよび圧力室８ｃを備え、
上記大気室８ｂにはウエストゲートバルブ７を閉弁方向
に付勢するスプリング８ｄが設けられている。上記圧力
室８ｃには、コンプレッサ４ｂとスロットル弁５との間
の吸気通路２からプレッシャレギュレータ９を介して一
定の正圧を導入する通路１０と、大気に連通する通路１
１とが接続され、これらの通路１０，１１に加圧側電磁
弁１２および大気側電磁弁１３が設けられており、この
両電磁弁１２，１３が制御されることによって上記圧力
室８ｃ内の圧力が調節されるようになっている。つま
り、加圧側電磁弁１２が駆動されると上記圧力室８ｃに
正圧が送り込まれて圧力室８ｃ内の圧力が上昇し、この
場合の圧力上昇度は加圧側電磁弁１２の駆動時間によっ
て調節され、また大気側電磁弁１３が駆動されると上記
圧力室８ｃ内の圧力が低下し、この場合の圧力低下度も
大気側電磁弁１３の駆動時間によって調節されるように
なっている。そして、このようにアクチュエータ８の圧
力室８ｃ内の圧力が調節されることによってウエストゲ
ートバルブ７の開度が調節され、過給圧がコントロール
されるようになっている。

また、１４はマイクロコンピュータを用いたコントロー
ルユニットであって、前記両電磁弁１２，１３と点火装
置１５とを制御している。このコントロールユニット１
４には、エンジン回転数を検出する回転数センサ１６
と、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１７と、吸
気温度を検出する吸気温センサ１８と、スロットル弁５
の開度を検出するスロットルセンサ１９と、エンジン振
動等によってノッキングを検出するノックセッサ（ノッ
キング検出手段）２０と、過給圧を検出する圧力センサ
（過給圧検出手段）２１とからの各検出信号が入力され
ている。上記コントロールユニット１４は、予めエンジ
ン回転数等の運転状態に応じた最適点火時期を基本点火
時期としてマップに記憶するとともに、目標過給圧を求
めるための基本過給圧を書換え可能なマップに記憶する
ようにしている。そして後述するプログラムに従って点
火時期および過給圧の制御を行うようにすることによ
り、このコントロールユニット１４をもって、ノッキン
グ発生時に点火時期を遅角するとともに過給圧の目標値
を所定量だけ低い値に変更してこの目標値まで過給圧を
低下させるように制御するノッキング回避手段と、上記
過給圧検出手段により検出される実過給圧が上記の変更
後の目標値まで低下する過給圧低下状態となったときに
これを判定する判定手段と、この判定手段によって上記
過給圧低下状態が判定されたときに点火時期の遅角を徐
々に解除する遅角解除手段と、この遅角解除手段による
遅角解除の終了後に過給圧を徐々に上昇させる過給圧調
整手段とを構成している。

上記コントロールユニット１４によって行われる制御の
プログラムをフローチャートで示すと、第２図および第
３図のようになる。すなわち、第２図に示すフローチャ
ートにおいては、先ずエンジンの回転数、水温、吸気温
およびスロットル開度をそれぞれのセンサ１６〜１９か
ら入力し、これらの値Ｎ，Ｔｗ，Ｔａ，θをレジスタに
記憶させる（ステップＡ_１）。次に、後に詳述する過給
圧制御ルーチンＢによって過給圧を制御する。そして圧
力センサ２１から入力した実圧力Ｐａと過給圧制御ルー
チンＢにおいて求めた目標過給圧Ｐｄとが等しくなった
か否かを調べ（ステップＡ_２）、等しくなるまで過給圧
制御ルーチンＢを繰返す。次にノックセンサ２０からノ
ック信号を入力し（ステップＡ_３）、その信号に基づい
てノッキングが有ったか否かを判別する（ステップ
Ａ_４）。

ノッキングが有ったことを判別したときは、基本点火時
期のマップから求めた基本点火時期Ｉgoに所定の点火時
期補正値ａを加算した値を点火時期Ｉｇとすることによ
り、点火時期Ｉｇを基本点火時期Ｉgoよりも上記補正値
ａだけリタード（遅角）させるとともに、基本過給圧Ｐ
ｏを所定値ｂだけ減算した値に変更して、基本過給圧の
マップを書換える（ステップＡ_５）。こうしてから過給
圧制御ルーチンＢ′によって過給圧を制御する。上記ス
テップＡ_５およびルーチンＢ′は、上記ノッキング回避
手段としての機能を果すものであり、上記基本過給圧Ｐ
ｏの変更によって目標過給圧（過給圧の目標値）Ｐｄを
変更し、その目標過給圧にまで過給圧を低下させるよう
に制御するものである。そして、実圧力（実過給圧）Ｐ
ａと目標過給圧Ｐｄとが等しくなったか否かを調べ（ス
テップＡ_６）、等しくなるまで過給圧制御ルーチンＢ′
を繰返す。上記ステップＡ_６により、上記判定手段とし
ての機能を果すようになっている。さらに実圧力Ｐａと
目標過給圧Ｐｄとが等しくなってから、点火時期Ｉｇに
比較的小さい値Ｃを減算する処理を、点火時期Ｉｇが基
本点火時期Ｉgoと等しくなるまで繰返す（ステップ
Ａ_７，Ａ_８）。これらステップＡ_７，Ａ_８により、上記
遅角解除手段としての機能を果すようになっている。こ
うして点火時期Ｉｇを基本点火時期Ｉgoに戻した後、ス
テップＡ_３に戻る。

またステップＡ_４でノッキングが無かったことを判別し
たときは、基本過給圧Ｐｏに比較的小さい値ｄを加算し
（ステップＡ_９）、こうして基本過給圧のマップを書換
えてから、ステップＡ_１に戻ってそれ以下の処理を繰返
す。上記ステップＡ_８の判定がＹＥＳのなった後（遅角
解除後）におけるこのような処理の繰返しにより、上記
過給圧調整手段としての機能を果すようになっている。

前記過給圧制御ルーチンＢと同Ｂ′とは同じ処理を行う
ものである。これらのルーチンＢ，Ｂ′においては第３
図に示すように、先ず基本過給圧のマップからその時の
エンジン回転数に応じて求めた基本過給圧Ｐｏと、水
温、吸気温およびスロットル開度変化等に応じて求めた
補正係数Ｋとを乗算して目標過給圧Ｐｄを算出する（ス
テップＢ_１）。この場合の基本過給圧Ｐｏは前述の第２
図におけるステップＡ_５またはステップＡ_９の処理で書
換えられ、これが目標過給圧Ｐｄに反映されることにな
る。次に圧力センサ２１から実圧力を入力してその値Ｐ
ａをレジスタに記憶させる（ステップＢ_２）。そしてこ
の実圧力Ｐａと上記目標過給圧Ｐｄとに基づき、両者の
差に定数ＰＧを乗算することによって比例制御パルス幅
ｔ_１を算出し、さらに今回の実圧力Ｐａ（ｎ）と前回の
実圧力Ｐａ（ｎ−１）との差に定数ＤＧを乗算すること
によって微分制御パルス幅ｔ_２を算出し、この両パルス
幅ｔ_１，ｔ_２を加算して、電磁弁１２または１３に対す
る制御パルスのパルス幅ｔを求める（ステップＢ_３〜Ｂ
_５）。つまり、実圧力Ｐａが目標過給圧Ｐｄに充分近づ
いていないときは過給圧制御量が大きくなり、実圧力Ｐ
ａが目標過給圧Ｐｄに近づくと過給圧制御量が小さくな
るように、過給圧制御量を決める噴射パルス幅ｔが演算
される。ついで実圧力Ｐａが目標過給圧Ｐｄよりも高い
か否かを調べ、ＹＥＳであれば加圧側電磁弁１２に制御
パルスを出力し、ＮＯであれば大気側電磁弁１３に制御
パルスを出力して、電磁弁１２または１３を上記パルス
幅ｔに相当する時間だけ駆動する（ステップＢ_６〜
Ｂ_８）。つまり、目標過給圧Ｐｄと比べて実圧力Ｐａが
高い場合は前記ウエストゲートバルブ７を開方向に作動
して過給圧を引下げ、実圧力Ｐａが低い場合はウエスト
ゲートバルブ７を閉方向に作動して過給圧を高めること
により、実圧力Ｐａを目標過給圧Ｐｄに近づけるように
する。その後、第２図に示すフローチャートに戻ってス
テップＡ_２またはＡ_６に移ることになる。

以上のようなプログラムに従って制御が行われることに
より、ノッキングに応じて点火時期Ｉｇと実際の過給圧
Ｐａとは第４図のように変化する。すなわち、ノックセ
ンサ２０からノッキング検出信号２５があったとき、そ
の時点から点火時期Ｉｇが前記点火時期補正値ａだけ基
本点火時期Ｉgoからリタードされ、これと同時に前記基
本過給圧Ｐｏが所定値ｂだけ小さくされることによって
目標過給圧Ｐｄが上記所定量ｂ′だけ引下げられるが、
実際の過給圧Ｐａは急激には変動し難く、前記の過給圧
制御ルーチンＢ′の繰返しによって次第に引下げられ
る。こうして、実際の過給圧Ｐａが目標過給圧Ｐｄに引
下げられる時点ｔａまでは点火時期Ｉｇがリタードさ
れ、つまりノッキングに対して過給圧制御の応答遅れが
生じる期間は点火時期制御によって応答性よくノッキン
グが回避される。その後は点火時期Ｉｇが次第に基本点
火時期Ｉgoに戻され、つまり上記時点ｔａからは点火時
期のリタードによらずに過給圧制御によってノッキング
回避状態が維持され、点火時期のリタードによるエンジ
ン効率の低下が避けられる。そして点火時期Ｉｇのリタ
ードが解除された時点ｔｂからは、ノッキングが回避さ
れている状態が持続する限り、フローチャートにおける
ステップＡｇの処理および過給圧制御ルーチンＢの処理
が繰返されることにより、徐々に実際の過給圧Ｐａが上
昇する。従って、ノッキングが発生しない範囲で過給圧
が最大限に高められるように制御される。

なお、本発明において、過給圧を制御するための機構は
前記実施例に限定されず、例えば過給機４から過給され
た吸気の一部をリリーフしてそのリリーフ量を制御する
ようにしてもよい。また過給機４としてはターボ過給機
以外の過給機、例えばエンジン出力軸によって駆動され
るエアポンプ等を用いてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、ノッキング発生時に点火時期を
遅角するとともに過給圧を低下させ、実過給圧がノッキ
ングに応じて引き下げられた目標値にまで低下すること
により過給圧制御でノッキング回避作用が達成される状
態に至ってから、点火時期の遅角を徐々に解除し、さら
に点火時期の遅角解除の終了後に、遅角を解除した後、
過給圧を徐々に上昇させるようにして、ノッキングが発
生しない範囲で過給圧を最大限に高めるように制御して
いるため、応答性良くノッキングを回避することがで
き、しかも過給圧を適正に制御してトルクダウンを防止
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図および第
３図は制御のフローチャート、第４図はノッキングに応
じた点火時期および過給圧の変化を示す説明図である。 １…エンジン、４…過給機、１４…コントロールユニッ
ト（ノッキング回避手段および過給圧調整手段）、１５
…点火装置、２０…ノックセンサ（ノッキング検出手
段）。

フロントページの続き (72)発明者 間宮 清孝 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−153968（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに供給される吸気を過給する過給
   機と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、エンジンの
   ノッキングを検出するノッキング検出手段と、このノッ
   キング検出手段の出力を受けてノッキング発生時に点火
   時期を遅角するとともに過給圧の目標値を所定量だけ低
   い値に変更してこの目標値まで過給圧を低下させるよう
   に制御するノッキング回避手段と、上記過給圧検出手段
   により検出される実過給圧が上記の変更後の目標値まで
   低下する過給圧低下状態となったときにこれを判定する
   判定手段と、この判定手段によって上記過給圧低下状態
   が判定されたときに点火時期の遅角を徐々に解除する遅
   角解除手段と、この遅角解除手段による遅角解除の終了
   後に過給圧を徐々に上昇させる過給圧調整手段とを備え
   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。