JPS60249618A - 過給機付エンジンの過給圧制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野） 本発明ば、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
フィードバッ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、特に上記過給圧制御における制
御精度および応答性の向上対策に関する。

（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、出方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制御するための圧力応答
装置を備えて、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ィードバック制御することに
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、出方向上を有効に図るようになされている。

ところで、上記圧力応答装置を作動制御する場合、該圧
力応答装置の圧力室に過給機下流の過給圧を過給圧連通
路により導入するとともに、該圧力室を大気連通路によ
り大気に連通開放させ、かつ該大気連通路に大気連通路
を開閉制御する制御弁を設けて、エンジンの運転状態に
応じて上記制御弁を開閉制御することにより、圧力室を
大気へのリリーフにより調圧して圧力応答装置の作動制
御を行うことが考えられる。

しかし、この場合、過給圧制御装置の圧力室の大気開放
は該圧力室へ過給圧を加えた状態で行われるので、その
応答性が悪い。そのため、応答性を向上させるために上
記大気連通路の通路断面積を大きくすると、制御弁の開
閉作動に伴う圧力室の圧力の変動が大きくなり、微小な
過給圧制御を行い得ない。さりとて、大気連通路の通゛
路断面稍を小さくすると、制御精度は向上するが、応答
性が更に悪化して、ハンチングやオーバシュートが発生
することになり、制御精度と応答性との両立が困難であ
る。

（発明が解決しようとする呵題点） 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、上記の如き圧力応答装置の圧ツノ室に対
して過給機下流の過給圧の導入と大気への開放とを各々
個別に制御することにより、ハンチングやオーバシュー
トを生じることなく過給圧制御を精度良くかつ安定性、
応答性良く行い得るようにすることにある。

（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、吸気過
給のために吸気通路に介設された過給機と、該過給機下
流の過給圧を制御するための圧力応答装置とを備え、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
給圧にフィードバッ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おいて、上記圧力応答装置の圧
力室に上記過給機下流の過給圧を導入する過給圧連通路
と、該圧力室を大気に連通する大気連゛通路とを設け、
上記各連通路にそれぞれ該多連通路を開閉制御する制御
弁を介設したものである。

（作用） 上記構成により、本発明では、圧力応答装置の圧力室に
対する過給機下流の過給圧の導入および該圧力室の大気
への開放をそれぞれ別個の制御弁により制御することに
より、圧力応答装置をエン′ジンの運転状態に応じて目
標過給圧にフィードバック制御すべく作動制御するもの
である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示し、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ットル弁
、５は吸気通路２のスロットル弁４下流に設けられたザ
ージタンクである。

６は排気ターボ式の過給機であって、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６Ｃを介して駆動連結さ
れたコンプレッサ（ブロア）６ｂとからなり、排気ガス
流によって回転するタービン６ａによりコンプレッサ６
ｂが駆動し、このコンプレッサ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をバイパスするバイパス通路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を開閉するウェス
トゲート弁８が配設され、該ウェストゲート弁８はウェ
ストゲートアクチュエータ９によって開閉制御される。

該ウェストゲートアクチュエータ９は圧力応動式のダイ
ヤフラム装置よりなり、ウェストゲート弁８にリンク連
結されたダイヤフラム９ａと、該ダイヤフラム９ａによ
って区画された圧力室９ｂおよび大気室９Ｃと、該大気
室９Ｃ内に縮装されウェストゲート弁８を閉弁方向に付
勢するスプリング９ｄ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のコンプレッサ６ｂ下
流でスロットル弁４上流の吸気通路２に連通されていて
、過給機６（コンプレッサ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１１の先端開口に設けたエアフィルタ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、上記ウェストゲートアクチュエ
ータ９の圧力室９ｂに過給機６（コンプレッサ６ｂ）下
流の過給圧が過給−圧連通路１０によって導入されたと
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、ウェストゲート弁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ッ
サ６ｂの回転が抑えられて、該過給機６（コンプレッサ
６ｂ）下流の過給圧を低下させる。一方、上記圧力室９
ｂが大気連通路１１によって大気に開放されたときには
、スプリング９ｄの付勢力によりウェストゲート弁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
スの全潰が過給機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し、よって過給機６
下流の過給圧を制御するようにしたウェストゲート方式
の圧力応答装置１３が構成されている。

さらに、上２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１４，１５はコントロールユニット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ッ
ト１６には、エンジン回転数を検出する回転数センサ１
７、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１９
、スロットル弁４の開度を検出するスロットル間度セン
ザ２０および過給機６（コンプレッサ６ｂ）下流でスロ
ットル弁４上流の吸気通路２の圧力（過給圧）を検出す
る圧力センサ２１の各検出信号が入力されており、これ
らのセンサ１７〜２１の信号に基づいてコントロールユ
ニット１６により第１．第２制御弁１４．１５を作動制
御、し、該第１制御弁１４によって圧力応答装置１３の
圧力室９ｂへの過給機６下流の過給圧の導入を制御する
とともに該第２制御弁１５によって該圧力室９ｂの大気
への開放を制御して圧力応答装置１３を作動制御するこ
とにより、過給機６（コンプレッサ６ｂ）下流の過給圧
をエンジン運転状態に応じて目標過給圧にフィードバッ
ク制御するように構成されている。ここで、上記各制御
弁１４．１５はデユーティソレノイド弁によって構成す
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の信頼性確保の上で好ましい。ま
た、上記過給圧制御の際、スロットル開度センサ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、あるいは圧ノコセンサ２１に代えてエア
フローセンサの信号を用いてもよい。

尚、２２および２３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ィスであって、両オ
リフィス２２．２３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
ーバシュ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、上記第１実施例の作動を第２図および第３図に示
すコントロールユニット１６の作動フ〇−に基づいて説
明する。まず、第２図に示す過給圧制御の基本フローチ
ャートにおいて、スタートしてステップＳ１において回
転数センサ１７からのエンジン回転数Ｎ１水温センザ１
８からのエンジン冷却水温度Ｔ　ｗ　ｓ吸気温センサ１
９からの吸気温度Ｔａおよびスロットル開度センサ２０
からのスロットル開度θの各信号データを入力し、ステ
ップＳ２でこれらの信号データに基づいて目標過給圧Ｐ
ｏを下記の式により算出する。

Ｐｏ＝ＫＸＰｅａｓｅ ここで、Ｋは補正係数であって、エンジン冷却水温度Ｔ
　Ｗ　％吸気温度Ｔａ１加速補正量などによつて決定さ
れる。

次いで、ステップＳ３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する。

そして、ステップＳ４において、実際の過給圧Ｐａと目
標過給圧Ｐｏとの差に基づき後述の第１゜第２制御弁１
４．１５のデユーティ比制御における比例制御によるパ
ルス巾ｔｐを、ｔ　ｐ　＝ＰＧＸ（Ｐａ　−Ｐｏ　）の
式（ＰＧ　：比例ゲイン）ニヨリ算出するとともに、ス
テップＳ５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１Ｊｔｏを、ｔ　ｏ　＝ＤＧｘ　（Ｐ
ａ　（ｎ　）　−Ｐａ（ｎ−＋））の式（ＤＧ　：微分
ゲイン）により算出し、ステップＳ６でこれらのパルス
巾ｔＰ。

ｔｏを加算して制御パルス巾ｔ（＝ｔｐ＋ｔｏ）を算出
する。

次に、ステップＳ７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ＰＤとの大小を比較判別
し、Ｐａ　−Ｐｏ　＞０のＹＥＳのときにはステップＳ
８で第１制御弁１４を駆動することにより、過給機６下
流の過給圧を圧力応答装置１３の圧力室９ｂに加え、実
際過給圧ｐａを目標過給圧Ｐｏに低下させるべく制御す
る一方、Ｐａ　−Ｐｏ　＜ＱのＮｏのときにはステップ
Ｓ９で第２制御弁１５を駆動することにより、圧力応答
装置１３の圧力室９ｂを大気に開放し、実際過給圧ｐａ
を目標過給圧Ｐｏに増大させるべく制御し、以後、上記
ステップＳ１に戻って同様の制御動作を繰返す。

これに対し、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Ｐｏよりも高く
するよう補正するために第３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、ステップ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
して直ちにステップＳｅに移る一方、加速フラグ＝Ｏで
あるＮｏのときには加速補正中でないと判断してステッ
プｓｂに移る。このステップｓｂにおいて、スロットル
開度θが所定値Ｃ１よりも大きいか否か、およびスロッ
トル開度の変化率ｄθ／ｄｔが所定値Ｃ２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ップＳ
ｉに進み、最高過給圧の補正係数ＣＡｃｃ（ｎ）が基本
値゛″１°。

であるか否かを判別して、（、Ａｃｃ（ｎ　）＝１のＹ
ＥＳのときにはそれで終了し、ＣＡＣＣ（ｎ）≠１のＮ
ｏのときにはステップｓｈに移る。

一方、上記ステップ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、ステップＳ
ｃで加速フラグを「１」にしたのち、ステップ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Ｍａｐ
（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ＣＡＣＣと補正時間Ｔ　Ａ　ＣＯを読込む。その後
、ステップＳｅにおいて、補正時間ＴＡｃｃ（ｎ）を「
１」ずつ減算して漸次減少させ行き、ステップＳｆでＴ
ＡＣＣが［０１になったか否かを判別し、ＴＡＣＣ≠０
のＮＯのときには元に戻って上記動作を繰返してＴＡｃ
ｃ＝Ｑとなるのを待つ。そして、Ｔ　Ａｃｃ＝　ＯのＹ
ＥＳになると、ステップＳｇで加速フラグを「０］にし
たのち、ステップｓｈにおいて補正係数ＣＡｃｃ（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ョ
ックを生ずることなく終らせるよう制御する。

したがうて、上記実施例では、エンジン１の通常運転時
には過給機６下流の過給圧をエンジン運転状態に応じて
目標過給圧にフィードバック制御することにより、エン
ジン１の信頼性、耐久性を確保しながら充填効率の向上
、出方向上を有効に図ることができる。さらに、エンジ
ンの加速運転時には、一時的に過給機６下流の最高過給
圧を所定時間上記目標過給圧よりも上昇させることによ
り、エンジン１の信頼性等に支障を与えることなく加速
性能のより一層の向上を図ることができる。

そして、このような過給圧制御の際、圧力応答装置１３
の圧力室９ｂに対して、過給機６下流の過給圧を導入す
る過給圧連通路１０と大気に開放する大気連通路１１と
を別個に設け、該各連通路１０．１１をそれぞれ別個の
制御弁１４．１５で開閉制御して、上記圧力室９ｂへの
過給圧の導入と大気への開放とを別個に制御したので、
圧力応答装置１３の作動制御つまり該圧力応答装置１３
による過給圧の増減制御を、ハンチングやオーバシュー
トを生じることなく安定性、応答性良く、かつ精度良く
行うことができ、制御精度の向上と応答性の向上との両
立を図ることができる。

尚、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
記各実施例では、過給圧制御を実際の過給圧の検出に基
づいてフィードバック制御するようにしたが、それに併
用してウェストゲート弁８の開度でポジションフィード
バック制御するようにしてもよい。

また、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圧力応答装
置として、上記実施例ではウェ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） 以上説明したように、本発明の過給機付エンジンの過給
圧制御装置によれば、過給機下流の過給圧を制御する圧
力応答装置の圧力室への過給機下流の過給圧の尋人と該
圧力室の大気への開放とをそれぞれ個別に制御して、圧
力応答装置を作動制御したので、過給圧制御を精度良く
かつ安定性。

応答性良く行うことができ、過給圧制御の制御精度の向
上と応答性の向上との両立を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図〜第３図は第１
実施例を示し、第１図は全体概略構成図、第２図はコン
トロールユニットの基本作動を説明するフローチャート
図、第３図は同加速補正のためのサブルーチンを説明す
るフローチャート図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気通路、３・・・排気通
路、６・・・過給機、７・・・バイパス通路、８・・・
ウェストゲート弁、９・・・ウェストゲートアクチュエ
ータ、９ｂ・・・圧力室、１０・・・過給圧連通路、１
１・・・大気連通路、１３・・・圧力応答装置、１４・
・・第１制御弁、１５・・・第２制御弁、１６・・・コ
ントロールユニット。 第１図 第２ｖ！Ｊ 第３図

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
   、該過給機下流の過給圧を制御するための圧力応答装置
   とを備え、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ィードバッ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おいて、上記圧力
   応答装置の圧力室に上記過給機下流の過給圧を導入する
   過給圧連通路と、該圧力室を大気に連通ずる大気連通路
   とを設け、上記各連通路にそれぞれ該多連通路を開閉制
   御する制御弁を介設し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。