JPH0861074A - 過給圧制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速後すべてのエンジン回転速度領域でオー
バーシュートやアンダーシュートの無い状態で速やかに
かつ円滑にフィードバック制御に移行する。 【構成】 ターボチャージャのウェストゲートバルブを
開閉制御して過給圧を目標値に納めるようにフィードバ
ック制御し、かつ加速時にはウェストゲートバルブを全
閉するとともに現在の過給圧と目標過給圧との差が一定
値より小さくなると、ウェストゲートバルブを所定量強
制的に開くスキップ制御を行った後フィードバック制御
に移行する過給圧制御方法において、スキップ制御時の
ウェストゲートバルブ開度をエンジン回転数に対応して
決まる過給圧を与える開度の近傍に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用エンジン等にお
いてターボチャージャにて吸気を過給するようにしたエ
ンジンにおける過給圧制御方法に関し、特に加速時のス
キップ制御の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンのターボチャージャに
おいては、その排気タービンのバイパス通路にウェスト
ゲートバルブを設け、過給圧に応じてこのウェストゲー
トバルブを開閉制御することにより、過給圧がエンジン
回転数に応じて設定された所定の目標過給圧となるよう
に制御されている。具体的には、過給圧をダイヤフラム
式のアクチュエータに導き、このアクチュエータにてウ
ェストゲートバルブを開閉駆動するようにするととも
に、アクチュエータのダイヤフラム室を大気に開放可能
な開閉制御弁を設け、エンジン回転数等にて与えられる
目標過給圧と実際の過給圧に応じて開閉制御弁に対する
印加電圧のデューティ比をフィードバック制御すること
により開閉制御弁の開閉制御を行い、ウェストゲートバ
ルブの開度を制御するように構成されている。

【０００３】以上の構成において、図６に示すように、
加速時には開閉制御弁が全開されてウェストゲートバル
ブが全閉され、吸気管内圧（過給圧）ＰＭが目標過給圧
ＰＭＴに到達した後に実質的なフィードバック制御に入
ることになるが、その際に破線で示すような緩加速の場
合には問題ないが、実線で示すような急加速の場合には
制御遅れのために斜線で示すように過給圧のオーバーシ
ュートが大きくなり、エンジンの破損を来す恐れがある
という問題があった。

【０００４】そこで、図７に示すように、加速時に目標
過給圧ＰＭＴ又はその近傍に到達すると開閉制御弁の印
加電圧のデューティ比を所定量だけスキップ的に小さく
して開閉制御弁を開くスキップ制御を行った後フィード
バック制御に移行するようにしたものも提案されてい
る。ところがこの場合には、実線で示すような急加速の
場合には良好な結果を示すが、破線で示すような緩加速
に場合にはこのスキップ制御のために過給圧に段差部Ｓ
が発生し、加速の終わりに息つき感が現れてドライバビ
リティが悪化するという問題があった。

【０００５】そこで更にこのような問題を解消できる過
給圧制御方法として、特開平４−７６２２４号公報にお
いて、現在の過給圧と目標過給圧との差が一定値より小
さくなると、開閉制御弁のデューティ比をスキップ的に
低下させるスキップ制御を行った後フィードバック制御
に移行し、かつスキップ制御時のデューティ比の変化量
を過給圧の変化量に対応して可変的に設定するようにし
たものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された制御方法では急加速時の大きなオーバー
シュート及び緩加速時の息つき感をかなり効果的に防止
できるが、デューティ比の低下量は過給圧の変化量によ
って決定されているので、エンジン回転速度によって過
給圧及びそれに対応するデューティ比の収束値が種々の
値をとる場合にはやはりオーバーシュートやアンダーシ
ュートを生じることになる。

【０００７】図８、図９により詳しく説明すると、図８
に示すように、ＷＯＴ（スロットルバルブが所定角度以
上開いた）定常時にはエンジン回転速度に対応して吸気
管内圧（過給圧）が決まるとともに、その吸気管内圧に
収束するデューティ比が対応している。そこで、スロッ
トル全閉からＷＯＴ定常状態に加速する際に、そのエン
ジン回転速度がＡのときには対応する目標値となるデュ
ーティ比ＤＡが高いので、図９（ａ）に示すように、ス
キップ量が相対的に大きくなり、アンダーシュートが発
生することになり、逆にエンジン回転速度がＢのときに
は対応する目標値となるデューティ比ＤＢが低いので、
図９（ｂ）に示すように、スキップ量が相対的に小さく
なり、オーバーシュートが発生することになり、エンジ
ン回転速度がＣのときには対応する目標値となるデュー
ティ比ＤＣが中間にあり、図９（ｃ）に示すように、ス
キップ先がほぼその回転速度における吸気管内圧を与え
るデューティ比にほぼ対応するために吸気管内圧は速や
かに安定して目標吸気圧に制御される。かくして、すべ
てのエンジン回転速度領域で図９（ｃ）に示すような制
御状態にすることが要請されるのである。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、加速後すべてのエンジン回転速度領域でオーバーシ
ュートやアンダーシュートの無い状態で速やかにかつ円
滑にフィードバック制御に移行できる過給圧制御方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の過給圧制御方法
は、ターボチャージャのウェストゲートバルブを開閉制
御して過給圧を目標値に納めるようにフィードバック制
御し、かつ加速時にはウェストゲートバルブを全閉し、
過給圧が目標過給圧若しくはその近傍に到達し、又はそ
れらの差が一定値より小さくなると、ウェストゲートバ
ルブを所定量スキップ的に開くスキップ制御を行った後
フィードバック制御に移行する過給圧制御方法におい
て、スキップ制御時のウェストゲートバルブ開度を、定
常時にエンジン回転速度に対応して決まる過給圧を与え
る開度の近傍に設定することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、スキップ制御時におけるスキ
ップ先を、そのエンジン回転速度において最終的に安定
すべき過給圧を与えるようなウェストゲートバルブ開度
の近傍に設定しているので、加速後すべてのエンジン回
転速度領域でオーバーシュートやアンダーシュートの無
い状態で速やかにかつ円滑にフィードバック制御に移行
することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５を参照
して説明する。

【００１２】図１において、１は自動車用エンジンのタ
ーボチャージャであり、排気通路２に配設されて排気ガ
スのエネルギーにより駆動される排気タービン３と、こ
の排気タービン３により駆動されるコンプレッサ４とを
備えている。コンプレッサ４は吸気通路５に配設され、
エアクリーナ６から導入された空気を圧縮してスロット
ルバルブ７、サージタンク８を通してエンジンに供給す
る。

【００１３】排気タービン３に対してバイパス通路９が
設けられ、このバイパス通路９を開閉して排気タービン
３に導入される排気ガス流量を制御するウェストゲート
バルブ１０が設けられている。このウェストゲートバル
ブ１０を開閉するダイヤフラム式のアクチュエータ１１
が設けられている。アクチュエータ１１のダイヤフラム
室１１ａには、コンプレッサ４の下流側の過給圧が圧力
導入通路１２を介して導入され、過給圧に応じた作動ロ
ッド１１ｂの変位量に対応してウェストゲートバルブ１
０が開いて排気ガスの一部をバイパスさせることによ
り、過給圧を一定に維持できるように構成されている。

【００１４】圧力導入通路１２には、一端がエアクリー
ナ６に接続され途中に開閉制御弁（ＶＳＶ）１４が配設
された圧抜通路１３の他端が接続されており、その開閉
制御弁１４の開度を制御することにより、ダイヤフラム
室１１ａに導入される過給圧を制御し、ウェストゲート
バルブ１０の開度を制御して設定過給圧を可変できるよ
うに構成されている。開閉制御弁１４は、印加電圧のデ
ューティ比によってその開度が制御されるように構成さ
れており、開閉制御弁１４に対する印加電圧のデューテ
ィ比を電子制御装置（ＥＣＵ）１５にて制御するように
構成されている。電子制御装置１５には、スロットルバ
ルブ７の開度を検出するスロットルセンサからのスロッ
トル開度信号ａと、サージタンク８内における吸気管内
圧を検出する圧力センサからの吸気管内圧信号ｂと、エ
ンジン回転速度（ＮＥ）を検出する速度センサからの回
転速度信号ｃと、水温センサからの水温信号ｄなどが入
力されている。

【００１５】次に、以上の構成における電子制御装置１
５による過給圧の制御方法について図２を参照しながら
説明する。図２の過給圧制御動作に入る前に、図示して
いないが、予めスロットル開度信号ａ、吸気管内圧信号
ｂ、回転速度信号ｃ、水温信号ｄが読み取られ、スロッ
トルバルブ７が所定角度以上開き、水温が所定温度範囲
にあるという条件を満たす場合に過給圧制御に入るよう
に構成されている。まず、ステップ＃１で、後述のスキ
ップフラグがセットされているか否かの判定を行い、フ
ラグがセットされている場合にはスキップ制御が既に行
われた後であるため直ちにステップ＃６のフィードバッ
ク制御に移行する。なお、フィードバック制御において
は、スロットルバルブ７が全閉からＷＯＴ定常状態に向
けて移行する加速時など実際の過給圧と目標過給圧の差
が大きいときには、開閉制御弁１４に対する印加電圧を
１００％デューティ比又は最大デューティ比に制御し、
開閉制御弁１４を全開させてウェストゲートバルブ１０
を全閉状態とし、過給圧が上昇してエンジン回転速度に
対応して設定される目標過給圧との差が一定値以内にな
ると、デューティ比の変化量が適当な範囲に設定された
通常のフィードバック制御を行うように構成されてい
る。一方、スキップフラグがセットされていない場合は
未だスキップ制御が行われていないのでスキップ制御の
条件を満たすか否かの判断を順次行う。即ち、ステップ
＃２で、実際の吸気管内圧ＰＭがエンジン回転速度にお
ける目標過給圧ＰＭＴからαだけ低い圧力まで到達した
か否かを判定し、到達していない場合にはステップ＃６
のフィードバック制御に移行し、到達した場合には次に
ステップ＃３で、一定の経過時間における吸気管内圧Ｐ
Ｍの変化量ΔＰＭがβよりも大きいか否かを判定し、β
以下の場合にはスキップ制御を行う必要がないのでステ
ップ＃６のフィードバック制御に移行し、βよりも大き
い場合にはステップ＃４のスキップ制御に移行する。ス
キップ制御の方法については後述する。スキップ制御を
行うと、次にステップ＃５でスキップフラグをセット
し、以後過給圧制御に入る条件が解除されてスキップフ
ラグがリセットされるまではステップ＃１での判定によ
りステップ＃２、＃３の判定を行うことなくステップ＃
６のフィードバック制御に移行し、メインルーチンにリ
ターンするという制御動作を繰り返す。

【００１６】以上の制御方法によれば、加速時に、図３
（ａ）に斜線に示すように、現在の過給圧ＰＭが目標過
給圧ＰＭＴよりαだけ低い圧力に到達すると、図３
（ｂ）に示すように、過給圧の立ち上がりが大きいかど
うか、即ち変化量ΔＰＭがβより大きいかどうかを判定
し、図３に実線で示すように急加速のために立ち上がり
が大きい場合には目標過給圧ＰＭＴに達する前にスキッ
プ制御を行うことによりオーバーシュートの発生を確実
に防止することができ、また図３に破線で示すように緩
加速のために立ち上がりが小さく、スキップ制御を行う
必要がない場合にはスキップ制御は行わずにフィードバ
ック制御を行うことによりアンダーシュートを防止する
ことができる。

【００１７】次に、上記スキップ制御の方法について、
図４、図５を参照しながら説明する。図４に示すよう
に、スロットル開度が所定角度以上の定常時においてエ
ンジン回転速度ＮＥに対して吸気管内圧ＰＭは一定の対
応関係にあり、かつその吸気管内圧ＰＭを与えるための
開閉制御弁１５に対する印加電圧のデューティ比も一定
の対応関係を示す。例えば、エンジン回転速度がＡでは
デューティ比はＤＡと高く、エンジン回転速度がＢまで
上昇するとデューティ比はＤＢと低くなるが、エンジン
回転速度をＣまで上昇させるにはデューティ比をＤＣま
で高くする必要があり、ゆるやかなｖ字状のカーブを描
くことになる。そこで、スキップ制御においては、図４
に破線で示すように、定常時のエンジン回転速度ＮＥに
対応するデューティ比に対して若干低いデューティ比の
値をスキップ先のデューティ比（スキップ要求値）とし
て設定している。

【００１８】このようにスキップ制御を行うことによ
り、図５に示すように、エンジン回転速度ＮＥが、Ａ、
Ｂ、Ｃのいずれの場合にもそれぞれスキップ制御による
オーバーシュートもアンダーシュートも発生することな
く、円滑にかつ速やかに適正な吸気管内圧に制御するこ
とができる。図５（ａ）はエンジン回転速度ＮＥがＡの
場合、図５（ｂ）はエンジン回転速度ＮＥがＢの場合、
図５（ｃ）はエンジン回転速度ＮＥがＣの場合を示し、
いずれのエンジン回転速度の場合にも速やかに適正な吸
気管内圧に制御される。従って、オーバーシュートの発
生によりエンジンの破損を来たしたり、アンダーシュー
トの発生により過給圧に段付きが生じ、ドライバビリテ
ィの悪化を来す恐れがなく、制御性が向上する。

【００１９】なお、スキップ制御時のスキップ先のデュ
ーティ比は、エンジン回転速度ＮＥに対応させて予めマ
ップ化して記憶させておくことにより、制御動作中に簡
単に求めることができる。

【００２０】なお、上記実施例では、過給圧制御を開閉
制御弁に対する印加電圧のデューティ比制御にて行う例
を示したが、要はウェストゲートバルブの開度制御を行
えばよいので、これに限定されるものではない。

【００２１】

【発明の効果】本発明の過給圧制御方法によれば、以上
のようにスキップ制御時におけるスキップ先を、そのエ
ンジン回転速度において最終的に安定すべき過給圧を与
えるようなウェストゲートバルブ開度の近傍に設定して
いるので、加速後すべてのエンジン回転速度領域でオー
バーシュートやアンダーシュートの無い状態で速やかに
かつ円滑にフィードバック制御に移行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の過給圧制御装置の概略構成
図である。

【図２】同実施例の過給圧制御動作のフローチャートで
ある。

【図３】同実施例における吸気管内圧とその変化量の時
間変化の説明図である。

【図４】同実施例におけるエンジン回転速度と吸気管内
圧とデューティ比とスキップ要求値の関係の説明図であ
る。

【図５】同実施例における各エンジン回転速度でのスキ
ップ制御による吸気管内圧の制御状態の説明図である。

【図６】従来例の吸気管内圧の制御状態の説明図であ
る。

【図７】従来例のスキップ制御による吸気管内圧の制御
状態の説明図である。

【図８】エンジン回転速度と吸気管内圧とデューティ比
の関係の説明図である。

【図９】従来例における各エンジン回転速度でのスキッ
プ制御による吸気管内圧の制御状態の説明図である。

【符号の説明】

１ ターボチャージャ ３ 排気タービン ９ バイパス通路 １０ ウェストゲートバルブ １４ 開閉制御弁（ＶＳＶ） １５ 電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターボチャージャのウェストゲートバル
   ブを開閉制御して過給圧を目標値に納めるようにフィー
   ドバック制御し、かつ加速時にはウェストゲートバルブ
   を全閉し、過給圧が目標過給圧若しくはその近傍に到達
   し、又はそれらの差が一定値より小さくなると、ウェス
   トゲートバルブを所定量スキップ的に開くスキップ制御
   を行った後フィードバック制御に移行する過給圧制御方
   法において、スキップ制御時のウェストゲートバルブ開
   度を、定常時にエンジン回転速度に対応して決まる過給
   圧を与える開度の近傍に設定することを特徴とする過給
   圧制御方法。