JPS59168222A - 過給機付内燃機関の過給圧制御方法 - 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】 この発明は、排気ターボ過給機付内燃機関のウェスＩｎ
’−）バルブを、フントロールユニットにより制御され
るアクチュエータによって可変することができる過給機
付内燃機関の過給圧制御方法に関する。

従来、排気ターボ過給機を備えた内燃機関では、過給圧
の過上昇を防止するために、排気タービンをバイパスす
る排気バイパス路を設け、この排気バイパス路にはダイ
ヤフラム装置により作動する開閉弁、いわゆるウェスト
ゲートバルブを設置して、過給圧をこのダイヤフラム装
置に導くことにより過給圧の制御を行なっている。

ところが、ダイヤフラムと単一のスプリングより構成さ
れたダイヤフラム装置では、過給圧の特性は第１図に示
すようにある圧力値Ｐを越えるとほぼ一定となり、また
、圧力の取出し位置、開閉弁の形状を選ぶことによって
得られる特性は第１図の破線または鎖線のような単純な
特性しか得られない。すなわち、従来の装置では、過給
機は静的に吸気圧を上げた状態しか持っておらず、機関
の要求特性（回転数の変化、過渡時、冷態時等）に応じ
た過給圧制御を行なうことは従来の過給機付内燃機関で
は不可能であった。

この発明の目的は、過給機付内燃機関の過給圧を、機関
の種々の運転条件に対応できるように各種の補正を行な
いつつ電気的にきめ細がく制御し、出力特性、加速時の
応答性、機関温度、耐久信頼性等の過給機付内燃機関の
緒特性を向上させることである。

前記目的のため、この発明では排気ターボ過給機付内燃
機関の排気バイパス路に、アクチュエータにより駆動さ
れる開閉弁が設けられ、前記アクチュエータはフントロ
ールユニットカラの出力信号により制御されて、前記開
閉弁を開閉することができる過給機付内燃機関において
、フントロールユニットの記憶手段に記憶された機関回
転数に関係する基本マツプより基本マツプ値を求め、さ
らに、前記基本マツプ値を冷却水温度または加速状態か
否かまたは大気圧状態等の機関運転状態に応じてそれぞ
れ用意された補正マツプより求めた補正マツプ値により
補正（３） して過給機付内燃機関の過給圧を制御することを特徴と
している。

以下図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第２図はこの発明の過給機付内燃機関の過給圧制御装置
の一実施例の構成図であり、内燃機関１の排気通路６に
は排気ターボ過給装置１０の排気タービン１２が設けら
れ、吸気通路２には前記タービン１２と同軸上に設けら
れたコンプレッサ１１が配設されている。１３は前記タ
ービン１２をバイパスする排気バイパス路であり、開閉
弁１４により開閉されるようになっている。そして、こ
の開閉弁１４は、回転レバー１５、作動ロッド１６を介
してダイヤフラム装置１７のダイヤフラム１７ａに連係
されており、常時はダイヤフラム装置１７に内装された
スプリング１７ｂにより閉弁方向に付勢されている。

１８は前記ダイヤフラム装置１７のダイヤフラム室１７
ｄに吸気通路２から過給圧を導入する過給圧導入管であ
り、この過給圧導入管１８によりダイヤフラム装置１７
のダイヤフラム室１７ｄに導（４） 入された過給圧が前記スプリング１７ｂの弾性力を越え
ると、前記ダイヤフラム１７ａはスプリング１７ｂを圧
縮して移動し、ロッド１６、回転レバー１５を介して前
記開閉弁１４が開弁するようになっている。

この実姉例では排気バイパス路１３に設置された前記開
閉弁１４の回転レバー１５の作動ロッド１６側を延長し
、その延長部１５ａにケーブル２４を取り付ける。そし
て、このケーブル２４の途中にはスプリング２５を介設
すると共に、ケーブル２４の他端は、この実施例ではス
テップモータ２２の回転軸２２ａに固着した回転レバー
２３の先端部２３ａに取り付ける。

ソシて、前記ステップモータ２２の回転レバー２６を矢
印Ｘ方向に回転させればスプリング２５が収縮し、前記
開閉弁１４の回転レバー１５の延長部１５ａを矢印Ｚ方
向に吸引する力が弱まって開閉弁１４の閉弁方向の付勢
力が弱められる。また、前記回転レバー２３を矢印Ｙ方
向に回転させればスプリング２５が伸長し、前記回転レ
バー１５の延長部１５ａを吸引する力が強まるので、開
閉弁１４の閉弁方向の付勢力が増し、開閉弁１４の開弁
圧力が増大する。従って、この実施例の装置では前記ス
テップモータ２２を内燃機関の運転状態に応じた信号を
出力するフントロールユニット４０により回転制御すれ
ば、前記開閉弁１４の開弁圧力を変更することができる
。

前記コントロールユニット４０には、Ｉ１０ボー）　４
１．　ＣＰＵ　４２　、　ＲＯＭ　４３　、　ＲＡＭ　
４４等からなるマイクロコンピュータが内蔵されており
、そのＲＯＭ４６内には前記ステップモータ２２を駆動
するための機関回転数に関係する基本マツプが記憶され
ている。前記ステップモータ２２は、この基本マツプよ
り求められた基本マツプ値、例えば駆動パルス数、に応
じた角度（単位角度Ｘパルス数）だけＹ方向に回転し、
ホームポジション信号により図示しないリターンスプリ
ングの力でＸ方向に回転して基準位置に復帰するように
なっているものである。また、前記Ｉ７．ボート４１に
は点火コイル５からの機関回転数信号、スロットバルブ
６に取り付けた２個のスイッチ間をスロットルバルブ６
が通過する時間の大小により加速度を検出する加速度セ
ンサ２６からの加速度信号、内燃機関１のウォータジャ
ケット７に設置した水温センサ２７からの冷却水湿度信
号。

シリンダブロック８に設置したノックセンサ２８からの
ノッキング信号や大気圧センサ２９からの大気用力信号
等が人力されており、ＣＰＵ　４２はこれらセンサから
の信号により機関の運転状態を判断するのである。

そして、前記ＣＰＵ　４２は機関の運転状態に応じて前
記基本マツプから求めた基本マツプ値を、同じ＜　ＲＯ
Ｍ　４３に記憶された補正マツプから求めた補正マツプ
値により補正し、補正後の基本マツプ値ニより決まるス
テップモータ２２の駆動パルスを前記■１０ボート４１
を通じてステップモータ２２に出力し、開閉弁１４の開
弁圧力を変更する。

前記基本マツプには機関回転数に応じて決まるステップ
モータ２２の回転角θ全駆動パルスの（７） パルス数で制御する基本マツプ値が書き込まれており、
例えばパルス数がＯの時にはステップモータ２２が基準
位置にあり、前記第２図のスプリング２５の力が開閉弁
１４に作用しないようにし、パルス数が２５０の時にス
テップモータ２２が９０°回転して開閉弁１４を最大限
に閉弁方向に付勢するように構成しておけば、ステップ
モータ２２の回転角θはパルス数に１対１に対応して０
〜９０°の任意の角度θに回転させることができる。

加速度、冷却水温、大気圧力による補正はこのパルス数
を補正するものである。

第３図はこの発明における前記基本マツプ値の補正内容
を示すブロック図である。　　　゛点火コイル５よりＩ
／１０ボート４１を介して機関回転数信号ＥがＣＰＵ　
４２に入力されると、ＣＰＵ　４２はＲＯＭ　４３に記
憶されている第４図に示すような機関回転数に関係する
基本マツプに基づいて基本マツプ値を求め、温度センサ
２７．加速度センサ２６．大気圧センサ２９からそれぞ
れ冷却水温度信号Ｗ、加速度信号Ａ、大気圧力信号Ｐが
同（８） 様にＣＰＵ　４２に入力されると、ＣＰＵ　４２はＲＯ
Ｍ４３に記憶されている第５図〜第８図に示すようす補
正マツプに基づいて基本マツプ値を補正する。

機関回転数に関係する基本マツプ値によるステップモー
タ２２の基本回転角θ８は、第４図に示すように例えば
機関回転数が２０００　（ｒｐｍ）以下の低速域、およ
び４５００　（’ｒｐｍ）以上の高速域において基本マ
ツプの制御パルス数が増えるので、この時過給圧を増加
させるべく増大するようになっている。そして、冷却水
温度補正角θ、は、第５図に示すように水温が４０（’
Ｃ）未満の低温域。

および水温が１２０（℃）を越えた水温過度域では補正
マツプの制御パルス数が増えるので、この時は過給圧を
下げるべく、前記基本回転角θ２から差し引く。また、
加速度補正角θ、に対しては、加速時に過給圧を増すべ
く前記基本回転角θ８に加えるが、この発明の方法では
加速時の゛制御パルスのパルス数の増加量を第６図の補
正マツプに示すように機関回転数によって決定すると共
に、パルス数の増大した制御パルスをステップモータ２
２に出力する保持時間（加速開始をＣＰＵ４２が検出し
た時からの継続時間）を第７図の補正マツプに示すよう
に機関回転数により補正している。なお、前記パルス数
の加速時の増加量および制御パルスの保持時間は共に固
定量でも良いものである。さらに、大気圧力値補正角θ
。

は、補正マツプが第８図に示すような特性であるので前
記基本回転角θ。に加えることとし、大気圧力が増加す
ればパルス数を減らし、大気圧力が減少すれば逆にパル
ス数を増やすように補正している。この補正は大気圧力
が変化すると基本マツプ値が変化してステップモータ２
２の制御ポイントがずれるのを防止するために行なうも
のである。

コントロールユニット４０の以上のような補正処理は、
機関回転数、冷却水温度、加速状態。

大気圧力等の機関運転状態を実時間で計測しつつ、第９
図に示すようなフローチャートに基づいて行なわれる。

まず、この発明では第２図の排気ターボ過給装置１０に
よるターボ効果（２ンプレツサによる過給圧上昇効果）
が現われているか否かをステップ■で判定する。このタ
ーボ効果の有無の判定は、例えばアクセル開度が所定開
度を越えたことを判定して行なうことができるが、この
実施例では前記スロットルバルブ６に取り付けたスロッ
トルスイッチの１個目がＯＮ　Ｌ、た時にターボ効果有
りと判定して基本マツプを読むようにする。そして、タ
ーボ効果が現われていないと判定された場合にはステッ
プＯに移ってステップモータ２２にホームポジション信
号を出力し、ステップモータ２２を基準位置に戻してス
プリング２５の力が開閉弁１４に作用しないようにする
。

ところが、ステップ■でＹＥＳの場合、すなわち、ター
ボ効果があると判定された場合はステップ■に移り、機
関回転数に応じてＲＯＭ　４３’に記憶されている前記
第４図の基本マツプから基本マツプ値を読み込む。次い
でステップ■において、水温、大気圧力の機関運転状態
を読み込み、ス（１１） テップ■で機関運転状態に応じて第５図、第８図に示し
たそれぞれの補正マツプから補正マツプ値を読み出し、
ステップ■でこれらの補正マツプ値により基本マツプ値
を補正する。そしてさらに、加速度補正を行なうために
ステップ■で前記加速度センサ２６により機関が加速状
態か否かを判定し、加速状態と判定された場合（ＹＥＳ
　）はステップ■で機関回転数に応じて第６図、第７図
の補正マツプから求めた補正マツプ値により基本マツプ
値を補正するが、加速状態でないと判定された場合（Ｎ
ｏ　）はステライカをジャンプしてステップ■に移る。

このステップ■では以上のようにして補正された基本マ
ツプ値に基づいて制御パルスをステップモータ２２に出
力する。

機関が運転を停止したかの判定（ステラ■）は前記ステ
ップ［相］またはステップ■の後に行なわれ、ＹＥＳな
らば終了０に移り、Ｎｏであれば再びステップ■の前に
戻って以上述べた手順をくり返す。

（１２） 以上の手順によりこの発明では、ステップモータ２２の
補正後の最終回転角度θは、基本マツプ値による基本回
転角θ。、冷却水温度補正角θ１゜加速度補正角θい大
気圧力値補正角θＰ　を用いれば次式のようになる。

θ＝θ。−〇、＋θ、＋θ。

ただし、この実施例では０≦θ≦９０°であり、最大パ
ルス数２５０であるから１パルス当り０．３６度ステッ
プモータ２２が回転することになる。

前記実施例ではステップモータ２２の回転角度を変化さ
せることによりダイヤフラム装置１７による開閉弁１４
の開弁圧力を変化させて過給圧を。

機関の運転状態に適合させるようにしたが、基本マツプ
としてコントロールユニッ）　４０　（７）’　　・Ｒ
ＯＭ　４３に記憶させるデータおよび各補正マツプ。

のデータを適正に選べば、第１０図に示すよう；にステ
ップモータ２２をギヤの組合せ等による減速装置２１を
介して直接開閉弁１４に連糸し、ステップモータ２２の
回転角度によりバイパス路１３の開口面積を可変し、過
給圧を制御することも可能である。

以上のことより、従来の機械式ダイヤフラム装置による
ウェストゲートバルブの制御では、排気ターボ過給装置
による過給圧が第１１図の破線イのようにしか変化させ
ることができなかったが、この発明の方法によれば、機
関回転数により安全領域ではより多くの過給圧を確保し
て機関出力を増加させたり（曲線口）、加速時には一時
的により多くのパワーを発生させたり（曲線ハ）するこ
とが可能である。また、機関が十分に暖まっていない場
合や、オーバヒート時には鎖線二のように吸気圧を低下
させ、機関の負担を軽減させることができるという効果
がある。このようにこの発明の方法を用いれば、前述の
ような過給圧特性が自由に得られ、かつ第２図の実施例
の場合には過給圧制御装置失陥時においても少なくとも
従来通りの過給圧が得られるので、信頼性が高く、低速
から高速まで効きの良い過給圧特性が得られるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気ターボ過給機による機関回転数−過
給圧特性を示す線図、第２図はこの発明の過給機付内燃
機関の過給圧制御装置の一実施例の構成説明図、第３図
はこの発明における基本マツプの補正内容を示すブロッ
ク図、第４図はこの発明における基本マツプの一実施例
の線図、第５図から第８図はコントロールユニットのＲ
ＯＭに記憶された各補正マツプを示す線図、第９図はこ
の発明の方法の手順を示す流れ図、第１０図はこの発明
の方法を適用できる過給機付内燃機関の過給圧制御装置
の別の実施例の構成説明図、第１１図はこの発明の方法
により実現できる機関回転数に対する各種過給圧特性の
線図である。 １・・内燃機関、３・・排気通路、１０・・・過給装置
。 １２・・・タービン、１６・・排気バイパス路、１４・
・・開閉弁、１５・・・回転レバー、１７・・・ダイヤ
フラム装置、１７ａ・・・ダイヤフラム、１７ｂ・・・
スプリング、１７ｄ・・・ダイヤフラム室、１８・・・
過給圧導入管、２２（１５） ステップモータ、２６・・・回転レバー、２４・・・ケ
ーブル、２５・・・スプリング、２６・・・加速度セン
サ、２７・・・水温センサ、２８・・・ノックセンサ、
２９・・・大気圧センサ、４０・・・コントロールユニ
ット、　　４１・・・■んボート、　４２・・・ＣＰＵ
、　４３・・・ＲＯＭ、４４・・・ＡＭ　０ 代理人　弁理士　　小　川　信　− 弁理士　　野　口　賢　照 弁理士　斎下和彦 （１６） 手続補正書 １．事件の表示 昭和５８年　　特　許　　願　　第　　４２０９３　　
　号２、発明の名称 過給機付内燃機関の過給圧制御方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 ４、代　理　人 住　　所　　〒１０５東京都港区西新橋３丁目３番３号
ペリカンビル小川・野口国際特許事務所内（電話４３１
−５３６１）簡単な説明」の各欄及び図面 （１）明細書第１４頁第９行と第１０行との間に次の文
を挿入する。 ［第１２図から第１５図はそれぞれ、以上説明したこの
発明の方法により実現できる機関回転数−過給圧特性（
第１２図）、冷却水温−過給圧特性（第１３図）、時間
−過給圧特性（第１４図）、大気圧−過給圧特性（第１
５図）を示すものであり、第１２図は第４図、第１３図
は第５図、第１４図は第６図および第７図、第１５図は
第８図にそれぞれ対応するものである。 この発明の方法によれば、機関回転数が１５００〜２０
０Ｏｒｐｍの常用回転数および機関高回転時に通常以上
に過給圧を増大することができ（第１２図）、冷却水温
が低い時には過給圧の増加を抑えることができる（第１
３図）。また、第１４図に示すように加速時に一時的に
過給圧を通常の増大度よりもさらに過度に増大させる（
実線で示す）ことができ、しかも、この過増大度は自由
にその大きさを変化させる（一点鎖線で示す）ことや、
その継続時間を変化させる（二点（２） 鎖線で示す）ことができる。さらに、大気圧に関しては
第１５図に示すように、大気圧が低い時にはみかけ上の
過給圧を上げ、高い時にはその逆にして、実質的に過給
によって増加する空気量が平地状態と同じになるように
制御している。」 （２）明細書第１６頁第１５行 「・・・線図である。」を「線図、第１２図、第１３図
、第１４図、第１５図はそれぞれこの発明の方法により
実現できる機関回転数−過給圧特性、冷却水温−過給圧
特性、時間−過給圧特性、大気圧−過給圧特性を示す線
図である。」と補正する。 （３）図面第１１図を別紙のように補正する。 （４）図面第１２図から第１５図を追加する。 （３）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ターボ過給機の排気タービンをバイパスする排
   気バイパス路に開閉弁が設けられ、この開閉弁はコント
   ロールユニットからの出力信号により作動するアクチュ
   エータによって開閉駆動されて過給圧を制御することが
   できる過給機付内燃機関の過給圧制御方法であって、フ
   ントロールユニットの記憶手段に記憶された機関回転数
   に関係する基本マツプより基本マツプ値を求め、さらに
   、前記基本マツプ値を機関運転状態に関係する補正マツ
   プより求めた補正マツプ値により補正して、前記出力信
   号としたことを特徴とする過給機付内燃機関の過給圧制
   御方法。 ２、前記基本マツプは機関高回転時に過給圧を増大させ
   るような特性を有する機関高回転時用補正マツプである
   特許請求の範囲第１項記載の過給機付内燃機関の過給圧
   制御方法。 ３、前記補正マツプは冷却水温度が低い時、あるいは冷
   却水温度が設定温度を越えた時に過給圧を減少させるよ
   うな特性を有する冷却水温度用補正マツプである特許請
   求の範囲第１項記載の過給機付内燃機関の過給圧制御方
   法。 ４、前記補正マツプは機関加速時に所定時間だけ過給圧
   を増大させるような特性を有する機関加速時補正マツプ
   である特許請求の範囲第１項記載の過給機付内燃機関の
   過給圧制御方法。 ５、前記補正マツプは大気圧力の増減に応じて逆に過給
   圧を減増させるような特性を有する大気圧力補正マツプ
   である特許請求の範囲第１項記載の過給機付内燃機関の
   過給圧制御方法。