JPS60259723A - 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） 本発明は、過給機を備えたエンジンにおいて該−１− 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ｎ−Ｊ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、特に目標過給圧を
中心とする過給圧のハンチング抑制対策に関する。　。

（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−ｆンジンにおいて
は、例えば特開昭５７−１４６’０２３号公報に開示さ
れるように、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Ｉの巽常十譬に伴うエンジンの破損を防止して
、エンジンの信頼ｉ、耐久性を確保しながら上記充填効
率向上、出方向−Ｆを有効に図るようになされている。

（発明が解決しようどする問題点） ところで、上記の如（過給機下流の過給圧を目−２− 標過給仕にフィードバック制御する場合、エンジンの定
常状態では、エンジン回転数の特定の領域で過給圧が他
の回転数域に比べて目標過給圧を中心に大ぎくハンチン
グして、目標過給圧へのフィードバック制御性が悪くな
り、エンジンの運転性能に悪影響を与えるという問題が
判明した。

そこで、本発明者等は上記問題点の原因を仔細に検討し
たところ、上記特定回転数域での過給圧のハンチング量
の増大は過給圧のフィードバック制御系の時間遅れがＪ
ンジン運転状態に応じて変化していることに起因するこ
とを見い出した。すなわち、過給圧フィードバック制御
の制御周期は予め設定した所定の周期に保持されて一定
であるのに対し、過給圧フィードバック制御系の時間遅
れはエンジン回転数の増大に伴い相対的に大きく変化す
るものであり、このため、フィードバック制御系の制御
周期と時間遅れとの対応がエンジン回転数に応じて変化
し、特定のエンジン回転数域では両者が同期して過給圧
の変動が増幅されていることに依り、その結果、例えば
第５図（ロ）お−３− よび（ハ）に示すように、過給圧フィードバック制御系
の制御周期を実１（細線のもの）、破線および一点鎖線
で示す３ｆｉ類の一定周期に保持して各々運転した場合
、過給圧の変動はそれぞれ特定のエンジン回転数領域で
大きくなることを知悉した。

このことに基づいて本発明の目的は、過給圧フィードバ
ック制御系の制御周期を過給圧フィードバック制御系の
時間遅れに対して常に非同期させるようにすることによ
り、常にハンチング量を少なくして、過給圧のフィード
バック制御を常に精度良く行うことにある。

（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、第１図
に示すように、吸気過給のために吸気通路２に介設され
た過給機６と、エンジン１の運転状態を検出する運転状
態検出手段２５と、エンジン回転数を検出する回転数検
出手段１７と、過給機６下流の圧力を検出覆る過給圧検
出手段２１と、上記運転状態検出手段２５の出力を受け
運転状態−４− に対応した目標過給圧を決定する目標過給圧決定手段３
０と、該目標過給圧決定手段３０および過給圧検出手段
２１の出力を受け過給圧を上記目標過給圧に制御する過
給圧制御手段３１と、上記回転数検出手段１７の出力を
受け上記過給圧制御手段３１の制御周期をエンジン回転
数に応じて変更する周期変更手段３２とを設けたもので
ある。

（作用） 上記構成により、本発明では、過給圧フィードバック制
御系の制御周期がエンジン回転数に応じて変化するもの
の、過給圧フィードバック制御系の時間遅れに対して常
に非同期することによって、エンジン回転数に拘わらず
ハンチング量が少なくなって、過給圧のフィードバック
制御が常に精度良く行われることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面を参照しなが
ら説明する。

第２図において、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はエンジー　５　− 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下流に設けられたサージ
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。

ソシて、上記排気通路３には、上記過給１６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
−６− 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、」−記圧力室９ｂは、
過給圧連通路１ｏ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４−１−流の吸気通路２に連通され
ていて、過給機６（コンプレッ１ｔ−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、上記ウエストゲート
アクヂコＪ−夕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を閉作動
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＝　７　− 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９ｂが大気連通路１１によって大気に
開放されたとぎには、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
するようにしている。

さらに、上記過給圧連通路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は該両制御弁１４．１５を作動制
御する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ツ１〜１６には、エ
ンジン回転数を検出する回転数検出手段としての回転数
センサ１７、エンジン温度をエンジン冷却水−８一 温度にに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）を検出する過給圧検出手段としての圧力セン
サ２１の各検出信号が入力されている。そして、上記水
温センサ１８および吸気温センサ１９により、エンジン
１の運転状態を検出するようにした運転状態検出手段２
５が構成されている。そして、上記コントロールユニッ
ト１６には、予め、第５図（ロ）に実線（太線のもの）
で示すような過給圧フィードバック制御系の制御周期特
性すなわち過給圧のハンチング量が増大することになる
同期域を外すようにエンジン回転数の増大に応じて増大
変化する制御周期特性、つまり同図〈イ）に示すように
上記制御周期の増大に反比例して漸次減少する所定時間
を当りの過給圧の制御回数ＮＬの特性が記憶されている
。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＝　９　− 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は常時間のものを、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υ２０に代えて吸入
空気量を検出するエアフ［１−センサの信号を用いても
よく、あるいは圧力センサ２１に代えてエアフローセン
サの信号を用いてもにい。

加えて、上記過給圧連通路１０の第１制御弁１４上流に
は、導入される過給機６下流の過給圧（例えば５００ｍ
ｍｌ−１０）を減圧してつＪストゲートアクチュ■−夕
９の圧力室９ｂに加えられる過給圧をほぼ一定値〈例え
ば２０Ｏｎ＋ｍＨｇ）に調整する圧力調整弁２２が介設
されている。尚、２３および２４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２３．２４は各連通路１０．１１
の通路面積を絞ることににる圧力伝達作用の良好な−１
０− 安定性の確保とＡ−バシュートの発生防出とを加味した
適当な［１径に設定されている。

次に、−に記コンロトールコニツ１〜１６による第１お
よび第２の制御弁Ｌ４．１５の制御を第３図おにび第４
図に示づコントロールユニット１６の作動フローに基づ
いて説明する。まず、第３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＄１にお
いて回転数センサ１７からの一丁ンジン回転数Ｎ１水温
センｉｔ　１８からのエンジン冷却水温度Ｔ　Ｗ　％吸
気温センサ１９からの吸気温度１−ａおよびス［１ツ１
〜ル聞度センサ２０からのスロットル開度θの各信号デ
ータを入力する。そして、ステップＳ２において第５図
（イ）の特性曲線ｆ）ｓ　ｔらエンジン回転数に応じた
所定時間を当りの過給圧の制御回数Ｎ１−を読み出す。

しかる後、ステップＳ３で上記ステップ＄１の各信号デ
ータに基づいて目標過給圧Ｐｏを下記の式により算出す
る。

Ｐｌ）　＝ＫＸＰａ　ａＳｅ ここで、１〈は補正係数であって、エンジン冷却水−１
１一 温度Ｔｗ、吸気濡度−ｌａ、加速補正量などによって決
定される。

次いで、ステップＳ４において圧力セン”ｊ−２１から
実際の過給圧ｐａの信号データを入力したのち、ステッ
プＳ５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１４．１５のテ′
ニーティ比制御における比例制御によるパルス１］［Ｐ
を、ｔ　ｐ　＝ＰＧＸ　（Ｐａ−Ｐｏ）の式（ＰＧ：比
例ゲイン）により算出するとともに、ステップＳ６にお
いて今回の実際過給圧ｐａ（ｎ）と前回の実際過給圧ｐ
ａ（ｎ−１）との差に基づき同じく微分制御によるパル
ス巾ｔＤを、ｔ　ｏ　＝ＤＧｘ　（Ｐａ　（ｎ　）　−
Ｐａ　（ｎ−１））の式（Ｄ、Ｇ：微分ゲイン）にまり
陣出し、ステップＳ７でこれらのパルス巾ｔＰ、ｔＤを
加算して制御パルス中ｔ　（＝ｔｐ＋ｔｏ）を算出する
。

次に、ステップＳ８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Ｐｏとの大小を比較判別
し、Ｐａ　−ＰＤ　＞ＯのＹＥＳのと−１２− さにはステップ８９で′ＸＡ１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調整弁２２で一
定の圧力に調圧してウェストゲ−１へアクチコ■−夕９
の圧力室９ｈに加え、実際過給圧Ｐａを目標過給圧ＰＤ
に低下させるべく制御する一方、Ｐａ−ＰＤぐＯのＮＯ
のときにはステップＳ１０で第２制御弁１５を駆動する
ことにＪ：す、ウェストゲ−１−アクチュ■−夕９の圧
力室９ｂを大気に間放し、実際過給圧Ｐａを目標過給圧
Ｐｏに増大させるべく制御する。

しかる後、ステップＳ＋＋において過給圧の制御回数を
カランｌ−１−るための制御回数カウンタＣ＋−におい
て初期値から「１」ずつ減算して漸次減少させて行き、
ステップＳ　１２で制御回数カウンタＣＬが「０１にな
ったか否かを判定し、Ｃ＋−≠ＯのＮＯのどきには上記
ステップＳ４に戻って上記動作を繰返して０１−０とな
るのを持つ。そして、Ｃ，＋−＝ＯのＹＥＳになると、
ステップＳ　１３において上記ステップＳ２で読み出し
た過給圧の制御回数Ｎ１を制御回数カウンタＣＬに初１
ｌＩＩ設定し、以−１３− 後、ステップＳ１に戻って同様の制御動作を所定時間ｔ
の単位で繰返づ。よって、−に記過給圧制御基本フロー
のステップＳ３における補正係数Ｋ（Ｋはエンジン冷却
水温度Ｔ　Ｗ　％吸気温度Ｔａに比例）によるＰｓａｓ
ｅの補正により、運転状態検出手段２５（水温センサ１
８および吸気温センサ１９）からの出力を受（）て運転
状態に対応した目標過給圧ＰＩ）を決定するようにした
目標過給圧決定手段３０が構成されている。また、上記
ステップＳ３で目標過給圧Ｐｏを決定し且つステップＳ
４で実際過給圧ｐａを入力したのちは、これらの各値に
応じてステップ＄５以降で第１および第２の制御弁１４
．１５を開閉制御することにより、ウエストゲートアク
チコエータ９を作動制御して、過給機６下流の過給圧を
目標過給圧ＰＯに制御するようにした過給圧制御手段３
１が構成されている。さらに、ステップ８４〜ステップ
８１２間で行う所定時間を内での過給圧制御の繰返し数
、すなわちステップＳ１３で設定する制御回数カウンタ
Ｃ［の初期値を、第５図（イ）に示すような■ンジー　
１４　− ン四転数の増大に応じて減少する特性の制御回数Ｎ１−
によって設定することにより、過給圧フィードバック制
御系の制御周期をエンジン回転数の増大に応じて遅くな
るよう変更するようにした周期変更手段３２が構成され
ている。

尚、加速運転時には、加速性能の向ヒを図るべく最高過
給圧を所定時間のあいだ上記目標過給圧ＰＤよりも高く
するよう補正するために第４図に承り”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Ｓ
ａ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のどきには加速補正中であると判
断して直ちにステップ３ｅに移る一方、加速フラグ−Ｏ
であるＮｏのど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、スロツｌ
−ル開度θが所定値Ｃ＋よりも大きいか否か、およびス
ロ開度ヘル間度の変化率ｄθ／（Ｉｔ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Ｓｉに進み、最−１５− 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、ＣＡ　ＣＣ（ｎ　）　”　１のＹ
ＥＳのときにはそれで終了し、ＣＡ　Ｃｃ（ｎ　＞≠１
のＮｏのときにはステップｓｈに移る。

一方、上記ステップＳ　Ｉ）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Ｓｃで加速フラグを１１」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けるべくマツプＭ
ａｐ（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ＴＡＣＣを読込む。その後
、ステップＳｅにおいて、補正時間ＴＡ（ｉＣ（ｎ）を
「１」ずつ減算して漸次減少させて行き、ステップＳｆ
でＴＡＯＣがｒＯＪ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Ｔ
ＡＣＣ＝Ｏとなるのを持つ。そして、王Ａｃｃ＝ＱのＹ
ＥＳになると、ステップＳｏで加速フラグをｒＯＪ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−１６− 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。

したがって、上記実施例においては、エンジン回転数が
所定値のエンジン定常状態にある場合には、過給圧の所
定時間を内での制御回数ＮＬが第５図（イ）の特性曲線
に基づき所定値に設定されることににす、過給圧フィー
ドバック制御系の制御周期はこれに応じた所定値に設定
されて、この制御周期とその時のエンジン回転数に応じ
た過給圧フィードバック制御系の時間遅れとは必ず非同
期することになるので、過給圧のハンチング用は特定の
エンジン回転数域で増大することなく全域に亘って確実
に小さく設定されることになり、よって、よりｌｉ’ｊ
度良い過給圧フィードバック制御を確実に行うことがで
きる。

尚、上記実施例では、過給圧フィードバック制御系の制
御周期をエンジン回転数の増大に応じて直線的に遅くな
るように変化させたが、段階的に遅くなるよう変化させ
てもｊ：り、また、制御周期の変更の方向は速くなる方
向でもよく、要は同期−１７− 域を外すように変更すればよい。

また、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（
ｊｌ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。

さらに、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装置として、上記実施例では
ウェストゲ−１へ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） したがって、本発明の過給機付エンジンの過給圧制御装
置によれば、過給圧のフィードバック制御の制御周期を
エンジン回転数に応じて変更する−　１８　− ことにより、その制御周期とフィードバック制御系の１
１８間遅れとの同期化を確実に防止することができるの
で、ハンチング量を常に小さく抑制して、過給圧制御精
度のより一層の向上を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図〜第５
図は本発明の実施例を示し、第２図は全体概略構成図、
第３図はコントロールコニットの基本作動を説明するフ
ローチャート図、第４図は同加速補正のためのザブルー
チンを説明するフローチャート図、第５図（イ）〜（ハ
）はそれぞれ制御回数、制御周期および過給圧の各特性
を示す図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気通路、６・・・過給機
、１７・・・回転数検出手段、２１・・・過給圧検出手
段、２５・・・運転状態検出手段、３０・・・目標過給
圧決定手段、３１・・・過給圧制御手段、３２・・・周
期変更手段。 −１９〜 第１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
   、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   エンジン回転数を検出１′る回転数検出手段と、過給機
   下流の圧力を検出する過給圧検出手段と、上記運転状態
   検出手段の出力を受け運転状態に対応した目標過給圧を
   決定する目標過給圧決定手段と、該目標過給圧決定手段
   および過給圧検出手段の出力を受け過給圧を上記目標過
   給圧に制御する過給圧制御手段と、上記回転数検出手段
   の出力を受け上記過給圧制御手段の制御周期をエンジン
   回転数に応じて変更する周期変更手段とを設けたことを
   特徴とする過給機付エンジンの過給圧制御装置。