JPH09256860A - ターボ過給機の過給圧制御方法 - Google Patents

ターボ過給機の過給圧制御方法

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Publication number
JPH09256860A
JPH09256860A JP8064176A JP6417696A JPH09256860A JP H09256860 A JPH09256860 A JP H09256860A JP 8064176 A JP8064176 A JP 8064176A JP 6417696 A JP6417696 A JP 6417696A JP H09256860 A JPH09256860 A JP H09256860A
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JP
Japan
Prior art keywords
pressure
turbine
intake air
flow rate
supercharging pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP8064176A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Yamaji
山路日出夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication of JPH09256860A publication Critical patent/JPH09256860A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】目標過給圧を下げてタービン回転数が限界に達
した場合の不具合を解消しようとすると、吸入空気流量
が少ない領域でターボ過給機による十分な効果を得るこ
とが難しい。 【解決手段】内燃機関の排気により回転するタービン2
と、タービン2の回転により駆動されて吸入空気を圧縮
するコンプレッサ3と、コンプレッサ3で圧縮された吸
入空気の過給圧を制御するための圧力制御機構とを備え
てなるターボ過給機において、過給圧が目標過給圧に達
してから圧縮された吸入空気の流量が増加する場合に少
なくとも過給圧が減少するように圧力制御機構を制御
し、タービン2の回転数を設定した所定の回転数以下に
保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
の内燃機関に取り付けられるターボ過給機を、内燃機関
の低回転域での性能を向上させることができるターボ過
給機の過給圧制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用のエンジンに取り付けら
れるターボ過給機は、エンジンを高出力にすることを主
眼にして設定してあるため、大気圧に対する過給圧の比
率である圧力比を、高回転領域に対しても一定になるよ
うに制御している。すなわち、このような圧力比を一定
に制御するターボ過給機の過給圧制御方法としては、特
開平4−76222号公報のもののように、目標過給圧
を設定し、ウェストゲートバルブを開閉して過給圧が目
標過給圧になるようにフィードバック制御するものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、常に目標過給圧となるように過給圧を制御すると、
タービン回転数が空気流量の増加に対して常に増加して
いくため、タービン回転数が限界に達し、タービンの故
障が発生する可能性がある。また、エンジンに対して
も、ピストンヘッド等の熱負荷を増えさせる方向になる
為、特別な保護策が必要であった。
【0004】このような不具合に対して、過給圧の目標
値を下げたり、大流量型のタービンを採用するなどし
て、その解消が図られているが、目標過給圧を低くする
と、空気流量の小さい領域での圧力比についても目標過
給圧同様に低下してしまい、その結果、トルクの大幅な
低下を招くことになる。また、大流量型のタービンを採
用すると、エンジン回転数が低い運転領域においてター
ビン効率の低下が生じ、実用性が低下することになる。
【0005】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。
【0006】
【発明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たものであ
る。すなわち、本発明に係るターボ過給機の過給圧制御
方法は、内燃機関の排気により回転するタービンと、タ
ービンの回転により駆動されて吸入空気を圧縮するコン
プレッサと、コンプレッサで圧縮された吸入空気の過給
圧を制御するための圧力制御機構とを備えてなるターボ
過給機において、過給圧が目標過給圧に達してから圧縮
された吸入空気の流量が増加する場合に少なくとも過給
圧が減少するように圧力制御機構を制御し、タービンの
回転数を設定した所定の回転数以下に保持することを特
徴とする。
【0007】このような構成のものであれば、過給圧が
目標過給圧に達した後は、その目標過給圧に保持される
のではなくて少なくとも過給圧が減るように圧力制御機
構が制御され、タービンの回転数を設定した所定の回転
数以下に保持するので、吸入空気の流量が増加するにも
かかわらず過給圧が減少するものとなる。したがって、
内燃機関の最大出力が抑制され、タービン回転数が限界
に達することがなくなり、タービンが故障しやすい等の
不具合の発生を防止することができる。また、目標過給
圧となるまでは、圧力制御機構を過給圧が減少するよう
に制御しないので、目標過給圧を下げた場合におけるよ
うに、吸入空気の流量が少ない運転領域で過給圧の低下
によりトルクが低下するといった不具合の発生を防止す
ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、タービンとコンプレッ
サと圧力制御機構たる大口径のウェストゲートバルブを
備えるターボ過給機において、過給圧が目標過給圧に達
した後には、吸入空気の流量の増加に対して少なくとも
過給圧が減少させてタービン回転数を所定の回転数以下
に保持するようにウェストゲートバルブを開成制御する
構成である。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図1に概略的に示したターボチャージャは
1、自動車用の4気筒エンジンに装着されるものであ
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つまり排気圧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、排気タービン2に対してバイパス通路6を設
け、そのバイパス通路6に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。バイパス通路6の内径は、排気タービ
ン2のホイール径の0.6〜1.0倍の内径となるよう
に形成される。
【0010】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室8aを形
成してなるもので、このダイヤフラム室8a内に導入さ
れる空気の圧力が調圧スプリングにより規定される所定
の値を上回った場合にダイヤフラム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。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に連通させてある。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を介設し
てある。
【0011】開閉制御弁11は、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開成時間長を決定する
デューティ比を有する作動信号fとなる駆動電圧を印加
している間だけ開成位置に切り替わるようになってい
る。すなわち、開閉制御弁11は電子制御装置12によ
りデューティ制御されて、ウェストゲートバルブ7の開
度を制御するものである。
【0012】電子制御装置12は、図示しない中央演算
処理装置と、メモリと、入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シス
テムからなる。こ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ルットルセンサ14から出力
される信号aと、サージタンク15内の圧力を検出する
圧力センサ16から出力される過給圧信号bと、サージ
タンク15内の吸入空気温度を検出する温度センサ21
から出力される吸気温信号gと、エンジンの回転状態を
検出するためのカムポジションセンサ17から出力され
る気筒判別信号G1とクランク角度基準位置信号G2と
エンジン回転数信号cと、エンジンの冷却水温を検出す
るための水温センサ18から出力される水温信号dと、
車速を検出するための車速センサ19から出力される車
速信号e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、開閉制御弁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。
【0013】この電子制御装置12には、上記の各種の
センサからの出力信号に基づいて、燃料噴射量を制御す
るプログラムが内蔵してある。また、電子制御装置12
には、過給圧が目標過給圧に達してから圧縮された吸入
空気の流量が増加する場合に少なくとも過給圧が減少す
るように圧力制御機構を構成するウェストゲートバルブ
7を開成制御し、排気タービン2の回転数を設定した所
定の回転数以下に保持するように構成された過給圧制御
プログラムが内蔵してある。
【0014】この過給圧制御プログラムを、図2に概略
的に示す。なお、このプログラムにおいては、エンジン
作動線を求めるために、圧縮比πcと吸入空気流量QA
で規定されたマップを備えるものである。まず、ステッ
プS1では、サージタンク15の圧力センサ16により
吸気圧を検出する。ステップS2では、サージタンク1
5において吸入空気温度を検出する。ステップS3で
は、検出した吸気圧及び吸入空気温度から吸入空気流量
Aを計算する。ステップS4では、大気圧と検出した
サージタンク15における吸気圧とから圧力比πcを計
算する。この圧力比πcが実質的に過給圧となる。ステ
ップS5では、計算で求めた圧力比πcと吸入空気流量
Aとからマップによりエンジン作動線を求める。この
エンジン作動線は、ウェストゲートバルブ7が開成制御
されることにより、図3に示すように、目標過給圧を略
頂点として圧力比π Cが低くなるように推移するもので
あるが、同一の圧力比πcとなる箇所が目標過給圧の前
後で2か所生じる。このような場合のために、エンジン
作動線における圧力比πcは、圧力比πcの計算に先行し
て吸入空気流量QAを計算し、次に圧力比πcを計算し、
吸入空気流量QAの計算結果を参照しながら同一値とな
る2つの圧力比πcの何れであるかを決定するものであ
る。
【0015】ステップS6では、得られたエンジン作動
線がマップにあらかじめ設定されたタービン回転数NT
より高いか否かを判定する。ステップS7では、マップ
においてあらかじめ設定された圧力比に対して検出され
た圧力比πcが高いか否かを判定する。ステップS8で
は、実質的にウェストゲートバルブ7の作動信号となる
駆動電圧を開閉制御弁11に出力してウェストゲートバ
ルブ7を所定のデューティ比で開成する。ステップS9
では、開閉制御弁11に作動信号を出力せず、ウェスト
ゲートバルブ7を閉成しておく。
【0016】このような構成において、サージタンク1
5の圧力と吸入空気温度とから計算された圧力比πc
目標過給圧を超えた運転状態では、算出された圧力比π
Cと吸入空気流量QAとで規定されるエンジン作動線が、
マップに設定されたタービン回転数より低い場合では、
制御は、ステップS1〜ステップS6→S9と進み、電
子制御装置12は開閉制御弁11にウェストゲートバル
ブ7を開成する作動信号を出力せず、ウェストゲートバ
ルブ7が開成されることはない。これにより、排気ター
ビン2はエンジン回転数が高くなるにつれて高くなる排
気圧で駆動され、タービン回転数が上昇することにより
圧力比πc及び吸入空気流量QAが高くなる。
【0017】一方、エンジン作動線が、マップに設定さ
れたタービン回転数より高い場合は、制御は、ステップ
S1〜ステップS8と進み、電子制御装置12は開閉制
御弁11にウェストゲートバルブ7を開成する作動信号
を出力する。これによって、排気圧が低下し、排気ター
ビン2の回転が低下して、圧力比πCが減少する。この
場合、ウェストゲートバルブ7の開度を制御するつまり
開閉制御弁11の駆動電圧のデューティ比を、その開度
が略全開状態となるように大きく設定し、図3に示すよ
うに、吸入空気流量QAが増加するに応じて、タービン
回転数と圧力比πcとが減少するように制御する。
【0018】このように、圧力比πcが目標過給圧に達
した後にウェストゲートバルブ7を所定の開度で開成す
ることにより、目標過給圧の時の吸入空気流量より多い
吸入空気流量となっても、圧力比πcが上昇することな
く降下するので、タービン回転数が限界になることがな
く、タービンが故障する等の不具合を防止することがで
きる。また、エンジン作動線を、限界タービン回転数N
T1より低く設定したタービン回転数より低いかもしくは
その低いタービン回転数に沿うように制御するので、タ
ービン回転数が低い運転領域において、タービン効率を
向上させることができる。
【0019】また、ウェストゲートバルブ7の開度を制
御する開閉制御弁11の駆動電圧のデューティ比を、設
定したタービン回転数にエンジン作動線を略一致させる
ように設定して、図4に示すように、吸入空気流量QA
が増加しても圧力比πcが減少するようにするものであ
ってもよい。この場合、開閉制御弁11の開度を微妙に
調整して、吸入空気流量QAが増加するにつれて、圧力
比πcは設定されたタービン回転数にエンジン作動線が
略一致した状態で減少し、したがってタービン回転数は
略一定の回転数に保持されるものである。
【0020】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。例えば、ウェストゲートバルブ
7は、開閉制御弁11の駆動信号のデューティ比で決ま
る開度で開成されるものの他に、ウェストゲートバルブ
7の作動信号が出力された際に全開まで開成されるもの
であってもよい。また、ウェストゲートバルブ7は、上
記実施例の開閉制御弁11及びアクチュエータ8により
作動されるものではなく、所定の弾性力を有するバネ体
により閉成する方向に付勢されるものであってもよい。
この場合、バイパス通路6は、排気タービン2のホイー
ル径の0.6〜1.0倍の内径となるように調整され、
かつバネ体の弾性力は、圧力比πCが目標過給圧に達す
るまではバイパス通路6を閉成し、目標過給圧に達した
後は吸入空気流量の増加に応じて開成するように設定す
ればよい。このようにバイパス通路6の内径とウェスト
ゲートバルブ7のバネ体の弾性力とを設定することによ
り、目標過給圧に達した後の吸入空気流量が増加する領
域において排気圧を下げることができ、低速運転領域で
の加速性を向上させるとともにトルクを増大させること
ができる。
【0021】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、目標過
給圧に達してから所定の条件となった場合に過給圧が減
少するように圧力制御機構を制御してタービン回転数を
設定した所定の回転数以下に保持するので、内燃機関の
最大出力が抑制されて内燃機関を保護することができ
る。また、目標過給圧の時の吸入空気流量より吸入空気
流量が増加した場合に、圧力制御機構が制御されるの
で、排気圧を低減することができ、その結果出力損失が
減少し、燃料のフィードバック制御領域が拡大でき、燃
費及びエミッション性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体の構成を示す概略図。
【図2】同実施例の制御手順を概略的に示すフローチャ
ート。
【図3】同実施例の作用説明図。
【図4】同実施例の変形例の作用説明図。
【符号の説明】
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…ウェストゲートバルブ 8…アクチュエータ 11…開閉制御弁 12…電子制御装置 15…サージタンク 16…圧力センサ 21…吸気温センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気により回転するタービン
    と、タービンの回転により駆動されて吸入空気を圧縮す
    るコンプレッサと、コンプレッサで圧縮された吸入空気
    の過給圧を制御するための圧力制御機構とを備えてなる
    ターボ過給機において、過給圧が目標過給圧に達してか
    ら圧縮された吸入空気の流量が増加する場合に少なくと
    も過給圧が減少するように圧力制御機構を制御し、 タービンの回転数を設定した所定の回転数以下に保持す
    ることを特徴とするターボ過給機の過給圧制御方法。
JP8064176A 1996-03-21 1996-03-21 ターボ過給機の過給圧制御方法 Pending JPH09256860A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100551282B1 (ko) * 2002-03-06 2006-02-10 현대자동차주식회사 엔진의 터보 차저 보호 제어장치 및 방법
JP2007046490A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

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