JPS6056128A - Control device for variable displacement type turbo-charger - Google Patents

Control device for variable displacement type turbo-charger

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Publication number
JPS6056128A
JPS6056128A JP58163773A JP16377383A JPS6056128A JP S6056128 A JPS6056128 A JP S6056128A JP 58163773 A JP58163773 A JP 58163773A JP 16377383 A JP16377383 A JP 16377383A JP S6056128 A JPS6056128 A JP S6056128A
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JP
Japan
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engine
accordance
passage area
solenoid valve
turbine
Prior art date
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Pending
Application number
JP58163773A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Hirabayashi
平林 雄二
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to US06/644,338 priority patent/US4769994A/en
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Priority to DE8484110295T priority patent/DE3480439D1/en
Publication of JPS6056128A publication Critical patent/JPS6056128A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To aim at increasing the supercharged pressure, by providing such an arrangement that the passage area of an exhaust gas introduction passage led to a turbine is made variable with the use of a displacement changing means which is controlled in accordance with the rotational speed and load of the engine, and the above- mentioned passage area is narrowed to such a limit that no knocking occurs. CONSTITUTION:A movable reed part 42 is swingably disposed in an introduction passage section for the turbine scrol of a turbo-charger 25 so that the passage area of introduction exhaust gas is made variable. This movable reed 42 is rotated by a vacuum actuator 46 through a rod 44, etc. Further, the vacuum actuator 46 is controlled by a control pressure which is produced by a vacuum pump 54 and is regulated in accordance with the opening degree of a solenoid valve 56. This solenoid valve 56 controls the passage area of the introduction passage to narrow the latter to such a limit that no knocking occurs in accordance with a control signal which is obtained by compensating, in accordance with the output of a knock sensor 33, a basic control value which is set in the control unit 29 in accordance with the outputs of an air-flowmeter 24 and a crank angle sensor 32.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、可変容量ターボチャージャの制御装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a control device for a variable displacement turbocharger.

(従来技術) 一般に、ターボチャージャ付エンジンの過給圧は排気を
バイパスさせてタービンへ流入する流量を減少させる排
気バイパス機構により制御されており、タービンの入口
圧はタービンの容量によって一義的に決定される。した
がって、小流量タービンを使用すると、低速でのトルク
は向上するが高速でのトルクが低下し、大流量タービン
を使用すると、高速でのl・ルクは向上するが中低速で
のトルクが低下する。そこで、エンジンの運転状態に応
じてタービンの容量を可変とし、低速域から高速域まで
トルクを増大させることができる可変容量ターボチャー
ジャが従来より提案されている。
(Prior art) Generally, the boost pressure of a turbocharged engine is controlled by an exhaust bypass mechanism that bypasses exhaust gas and reduces the flow rate flowing into the turbine, and the turbine inlet pressure is uniquely determined by the turbine capacity. be done. Therefore, using a small-flow turbine increases torque at low speeds but reduces torque at high speeds, and using a high-flow turbine increases l-lux at high speeds but reduces torque at medium and low speeds. . Therefore, variable displacement turbochargers have been proposed that can vary the capacity of a turbine depending on the operating state of the engine and increase torque from a low speed range to a high speed range.

従来の可変容量ターボチャージャおよびその制御装置と
しては、例えば実開昭53−50310号公報に記載さ
れたものが知られており、第1.2図のように示される
。第1図において、1はスクロール2を画成するタービ
ンハウジングであり、このタービンハウジング1のスク
ロール入口部2Aにはその通路面積を可変とする容量可
変手段3が設けられている。容量可変手段3は、ハウジ
ング1内周壁のスクロール入口部2A付近に延在する可
動部材4と、該可動部JA4とロッド5により連結され
可動部材4を移動させてスクロール入口部2Aの通路面
積を変化させるアクチュエータ6と、を有しており、第
2図に示すように増幅器7を介して入力される関数発生
器8からの信号に基づいてアクチュエータ6がロッド5
をその軸方向に移動して可動部材4を移動させてタービ
ン容量を変化させている。関数発生器8には、アクセル
レバ−9の位置を傑出するポテンショメータ10からの
信号と、エンジン回転数検出手段11が検出したエンジ
ンの回転数を電圧に変換するF/V変換器12からの信
号と、が入力されており、関数発生8はエンジン回転数
Neと、アクセルレバ−の位置(すなわち、アクセルレ
バ−によりR,、R2、R3と操作されるアクセルラッ
クの位置)Rにより、スクロール入口部2Aの通路の開
度が第3図に示すような関係になるように、信号を増幅
器7を介してアクチュエータ6に出方する。このスクロ
ール入口部2Aの開度Yは次式で与えられる。
As a conventional variable displacement turbocharger and its control device, for example, one described in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 53-50310 is known, and is shown as shown in Fig. 1.2. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a turbine housing defining a scroll 2, and a scroll inlet portion 2A of the turbine housing 1 is provided with a capacity variable means 3 for varying the passage area. The capacity variable means 3 includes a movable member 4 extending near the scroll inlet portion 2A on the inner circumferential wall of the housing 1, and is connected to the movable portion JA4 by a rod 5, and changes the passage area of the scroll inlet portion 2A by moving the movable member 4. As shown in FIG.
The turbine capacity is changed by moving the movable member 4 in its axial direction. The function generator 8 receives a signal from a potentiometer 10 that determines the position of the accelerator lever 9, and a signal from an F/V converter 12 that converts the engine speed detected by the engine speed detection means 11 into a voltage. are input, and the function generator 8 determines the scroll entrance based on the engine speed Ne and the position of the accelerator lever (that is, the position of the accelerator rack operated as R, R2, R3 by the accelerator lever). A signal is outputted to the actuator 6 via the amplifier 7 so that the opening degree of the passage in the section 2A is as shown in FIG. The opening degree Y of this scroll entrance portion 2A is given by the following equation.

Y=に、R+に、、Ne+に3 ただし、k1%に2、k’lは定数 Rはアクセルランク位置 そして、このスクロール入口部2人の開度Yには、エン
ジン保護上等のため上限(すなわち最大開度)OLと下
限(すなわち最小開度)CLが設けられており、スクロ
ール入口部2人の開度Yはこの上限OLと下限CLの範
囲で変化する。
Y = , R + , , Ne + 3 However, k1% is 2, k'l is a constant R is the accelerator rank position, and the opening degree Y of the two scroll entrances has an upper limit for engine protection etc. (that is, the maximum opening degree) OL and a lower limit (that is, the minimum opening degree) CL are provided, and the opening degree Y of the two scroll entrances changes within the range of the upper limit OL and the lower limit CL.

例えば、第4図中A点でエンジン回転が安定シていると
き、加速するために、アクセルレバ−9を操作してアク
セルランク位置をR2にすると、アクセルレバ−9を操
作した瞬間はエンジン回転数Neは同じであるからスク
ロール入口部2Aの開度Yは全閉点B′にまで閉合しよ
うとするが、開度Yに下限CLが設けられているため、
下限CLであるB点に移る。その後、エンジン回転数N
eの上昇に伴ってスクロール入口部2Aの開度YはB点
から0点に移り、さらにアクセルラック位置R7の線に
沿って移動して徐々に開いていく。したがって、固定通
路面積のターボチャージャに比して加速時多くの吸気を
得ることができ、良好な燃焼を行なわせることができる
For example, when the engine rotation is stable at point A in Figure 4, if you operate the accelerator lever 9 to set the accelerator rank position to R2 in order to accelerate, the moment you operate the accelerator lever 9, the engine rotation is Since the number Ne is the same, the opening Y of the scroll entrance portion 2A attempts to close to the fully closed point B', but since the opening Y has a lower limit CL,
Move to point B, which is the lower limit CL. After that, engine speed N
As e increases, the opening degree Y of the scroll entrance portion 2A moves from point B to point 0, and further moves along the line of the accelerator rack position R7 and gradually opens. Therefore, compared to a turbocharger with a fixed passage area, more intake air can be obtained during acceleration, and better combustion can be achieved.

しかしながら、このような従来の可変容量ターボチャー
ジャの制御装置にあっては、エンジン回転数とアクセル
ラック位置により一義的にスクロール入口部の開度が決
定される構成となっていたため、同一回転数、同一アク
セル開度であっても吸気温度、大気圧、燃料のオクタン
価(アンチノック性の程度を表示するもの)等の変化あ
るいは個々のエンジンが有する特性の相違等により吸気
流量が変わり、過給圧が変化する。したがって、エンジ
ンの運転状態に対応した最適な過給圧を得ることができ
ない。その結果、特に部分負荷での燃料やアクセル全開
時の出力も最適に保つことができないという問題点があ
った。すなわち、上述のような現象は部分負荷域におい
ては、燃焼状態を最善にする空気流量が得られず燃料の
悪化を招く。また、短時間に多量の空気流量を必要とす
る加速時においても、やはりノッキング等の防止のため
通常過給圧を低めに設定せざるを得すエンジン出力の低
下を招く。
However, in such a conventional control device for a variable displacement turbocharger, the opening degree of the scroll inlet section is determined uniquely by the engine speed and the accelerator rack position. Even if the accelerator opening is the same, the intake air flow rate will change due to changes in intake air temperature, atmospheric pressure, fuel octane number (indicating the degree of anti-knock performance), etc., or differences in the characteristics of individual engines, and the boost pressure will change. changes. Therefore, it is not possible to obtain the optimum supercharging pressure corresponding to the operating state of the engine. As a result, there was a problem in that it was not possible to maintain optimal fuel output especially under partial load conditions and output when the accelerator was fully opened. That is, the above-mentioned phenomenon causes deterioration of the fuel quality in the partial load range because the air flow rate that optimizes the combustion state cannot be obtained. Further, even during acceleration, which requires a large amount of air flow in a short period of time, the engine output is reduced, which requires setting the boost pressure at a low level in order to prevent knocking and the like.

(発明の目的) そこで本発明は、タービンへの排気導入通路の通路面積
を回転数と負荷に基づいて制御し、かつエンジンにノン
キングが発生しない限界まで導入通路の通路面積を狭め
ることにより、ノッキングの発生を防止しつつ、エンジ
ンの運転状態に対応して過給圧を高め、部分負荷域での
燃費や加速性能を向上させることを目的としている。
(Object of the Invention) Therefore, the present invention aims to prevent knocking by controlling the passage area of the exhaust gas introduction passage to the turbine based on the rotation speed and load, and by narrowing the passage area of the introduction passage to the limit where no non-king occurs in the engine. The aim is to prevent this from occurring while increasing boost pressure in response to engine operating conditions, improving fuel efficiency and acceleration performance in the partial load range.

(発明の構成) 本発明の可変容量クー、ボチャージャの制御装置は、第
5図にその全体構成図を示すように、エンジンの回転数
を検出する回転数検出手段32と、エンジンの負荷状態
を検出するエンジン負荷検出手段24と、エンジンのノ
ッキングを検出するノック検出手段33と、タービンホ
イール38に作用する排気の導入通路の通路面積を容量
可変手段36により変化させることによりコンプレッサ
ホイール26により過給される吸気の過給圧を可変とす
る可変容量ターボチャージャ25と、回転数および負荷
に基づいて容量可変手段36を制御する基本制御値を設
定するとともに、該基本制御値をノック検出手段33の
出力に応じて補正し過給圧がエンジンに最適なものとな
るように容量可変手段36を制御する制御手段と、を備
えたものとすることにより、ノッキングの発生を防止し
つつ、エンジンの運転状態に対応して過給圧を高めるも
のである。
(Structure of the Invention) As shown in the overall configuration diagram in FIG. 5, the control device for a variable capacity cooler or bot charger of the present invention includes a rotation speed detection means 32 for detecting the engine rotation speed, and a rotation speed detection means 32 for detecting the engine rotation speed. The engine load detecting means 24 detects engine knocking, the knock detecting means 33 detects engine knocking, and the capacity variable means 36 changes the passage area of the exhaust gas introduction passage acting on the turbine wheel 38 to generate supercharging by the compressor wheel 26. A basic control value is set for controlling the variable displacement turbocharger 25 that makes the supercharging pressure of the intake air variable, and the displacement variable means 36 based on the rotation speed and load, and the basic control value is set for the knock detection means 33. By including a control means for controlling the capacity variable means 36 so that the boost pressure is corrected according to the output and becomes optimal for the engine, the engine can be operated while preventing the occurrence of knocking. The boost pressure is increased depending on the situation.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第6〜8は本発明の一実施例を示す図である。6 to 8 are diagrams showing one embodiment of the present invention.

まず、構成を説明すると、第6図において、21はエン
ジン本体であり、エンジン本体21には吸気管22およ
び吸気マニホルド23を通して吸気が導入される。吸気
管22には、エアフロメータU、ターボチャージャ部の
コンプレッサホイール室26、絞り弁27および逃し弁
28が設けられており、吸気はエアフロメータ24によ
り流量が測定され、測定された流量Q^はコントロール
ユニット29に入力される。また、吸気はコンプレッサ
ホイール室26に収納されたコンプレッサホイール30
により加圧され、絞り弁27で流量規制された後、吸気
マニホルド23によりエンジン本体21の各気筒に分配
供給される。絞り弁27はスロットル開度センサ31に
より検出され、コントロールユニット29に入力される
。また、エンジンの回転数Neはクランク角センサ(回
転数検出手段)32により検出され、コントロールユニ
ット29に入力される。さらに、エンジン本体21には
ノックセンサ(ノック検出手段)33が取り付けられて
おり、このノックセンサ33によりエンジン本体21に
発生するノンキングが検出され、ノック信号SFJとし
てコントロールユニット29に入力される。そして、エ
ンジンからの排気は排気マニ牙ルド34で集合されて排
気管35を通して排出され、排気管35には容量可変手
段36およびターボチャージャ5のタービンホイール室
37が設けられている。タービンホイール室37内には
前記コンプレッサホイール30に連結されたタービンホ
イール38が収納されており、このタービンホイール3
8に作用する排気の流速は容量可変手段36により変え
ることができる。すなわち、タービンホイール室37は
、第7図に示すように、タービンホイール38(第6図
参照)を取り囲むように形成されたスクロール39を有
しており、スクロール39はその面積が導入通路40か
ら下流(図中矢印方向)に向かうに従って徐々に小さく
なっている。このスクロール39への導入通路40とス
クロール39の終端部41との合流部には可動舌部42
が設けられており、可動舌部42は軸43を中心として
導入通路40を拡縮する方向に揺動する。この軸43は
第6図に示すロッド44にアーム45を介して連結され
ており、ロッド44は負圧アクチュエータ46のダイヤ
フラム47に連結されている。負圧アクチュエータ46
はダイヤフラム47によりそのケース48内が負圧室4
9と大気室50に区画されており、負圧室49内にはダ
イヤフラム47を大気室50側に付勢するスプリング5
1が縮設されている。また、負圧室49は負圧通路52
により負圧タンク53と連通しており、負圧タンク53
の負圧は負圧ポンプ54により供給される。負圧ポンプ
54は、その作動が負圧タンク53に取り付けられた負
圧スイッチ55により制御されており、負圧スイッチ5
5は負圧タンク53の負圧が所定負圧よりも低い圧力に
なると、その接点をOFFとして負圧タンク53の負圧
を常に所定負圧に維持する。そして、負圧通路52は電
磁弁56を介して大気に開放されており、電磁弁56は
コントロールユニット29によりデユーティ制御される
。すなわち、負圧アクチュエータ46の負圧室49に導
入される負圧は電磁弁56のデユーティ比を変えること
により変化し、デユーティ比が大きくなって負圧室49
の負圧が弱まると、ダイヤフラム47は大気室50に移
動する。このダイヤフラム47の移動によりロッド44
、アーム45および軸43が移動し、可動舌部42は導
入通路40を小さ′、するように揺動する。上記可動舌
部42、軸43、アーム45、ロッド44、負圧弁46
、負圧通路52、負圧タンク53、負圧ポンプ54、負
圧スイッチ55および電磁弁56は全体としてタービン
ホイール38に作用する排気の導入通路40の通路面積
を変化させる容量可変手段36を構成する。容量可変手
段としては、他にステップモータ等を利用したものであ
ってもよい。
First, to explain the configuration, in FIG. 6, 21 is an engine body, and intake air is introduced into the engine body 21 through an intake pipe 22 and an intake manifold 23. The intake pipe 22 is provided with an air flow meter U, a compressor wheel chamber 26 of the turbocharger section, a throttle valve 27, and a relief valve 28. The flow rate of the intake air is measured by the air flow meter 24, and the measured flow rate Q^ is It is input to the control unit 29. In addition, the intake air is supplied to a compressor wheel 30 housed in the compressor wheel chamber 26.
After being pressurized by the throttle valve 27 and having its flow rate regulated by the throttle valve 27, the air is distributed and supplied to each cylinder of the engine body 21 by the intake manifold 23. The throttle valve 27 is detected by the throttle opening sensor 31 and input to the control unit 29 . Further, the engine rotation speed Ne is detected by a crank angle sensor (rotation speed detection means) 32 and input to the control unit 29 . Furthermore, a knock sensor (knock detection means) 33 is attached to the engine body 21, and the knock sensor 33 detects non-king occurring in the engine body 21, and inputs it to the control unit 29 as a knock signal SFJ. Exhaust gas from the engine is collected at an exhaust manifold 34 and discharged through an exhaust pipe 35, and the exhaust pipe 35 is provided with a capacity variable means 36 and a turbine wheel chamber 37 of the turbocharger 5. A turbine wheel 38 connected to the compressor wheel 30 is housed in the turbine wheel chamber 37.
The flow rate of the exhaust gas acting on the pump 8 can be varied by the variable capacity means 36. That is, the turbine wheel chamber 37 has a scroll 39 formed to surround the turbine wheel 38 (see FIG. 6), as shown in FIG. It gradually becomes smaller as it goes downstream (in the direction of the arrow in the figure). A movable tongue portion 42 is provided at the confluence of the introduction passage 40 to the scroll 39 and the terminal end portion 41 of the scroll 39.
is provided, and the movable tongue portion 42 swings about a shaft 43 in the direction of expanding and contracting the introduction passage 40. This shaft 43 is connected via an arm 45 to a rod 44 shown in FIG. 6, and the rod 44 is connected to a diaphragm 47 of a negative pressure actuator 46. Negative pressure actuator 46
The inside of the case 48 is a negative pressure chamber 4 due to the diaphragm 47.
9 and an atmospheric chamber 50, and a spring 5 inside the negative pressure chamber 49 biases the diaphragm 47 toward the atmospheric chamber 50.
1 has been reduced. Further, the negative pressure chamber 49 is connected to a negative pressure passage 52.
is in communication with the negative pressure tank 53, and the negative pressure tank 53
The negative pressure is supplied by a negative pressure pump 54. The operation of the negative pressure pump 54 is controlled by a negative pressure switch 55 attached to the negative pressure tank 53.
When the negative pressure in the negative pressure tank 53 becomes lower than a predetermined negative pressure, the contact point 5 is turned OFF to maintain the negative pressure in the negative pressure tank 53 at a predetermined negative pressure at all times. The negative pressure passage 52 is opened to the atmosphere via a solenoid valve 56, and the solenoid valve 56 is duty-controlled by the control unit 29. That is, the negative pressure introduced into the negative pressure chamber 49 of the negative pressure actuator 46 is changed by changing the duty ratio of the solenoid valve 56, and as the duty ratio increases, the negative pressure introduced into the negative pressure chamber 49
When the negative pressure weakens, the diaphragm 47 moves into the atmospheric chamber 50. Due to this movement of the diaphragm 47, the rod 44
, the arm 45 and the shaft 43 move, and the movable tongue 42 swings to narrow the introduction passage 40. The movable tongue portion 42, shaft 43, arm 45, rod 44, negative pressure valve 46
, the negative pressure passage 52, the negative pressure tank 53, the negative pressure pump 54, the negative pressure switch 55, and the solenoid valve 56 collectively constitute a capacity variable means 36 that changes the passage area of the exhaust gas introduction passage 40 that acts on the turbine wheel 38. do. Alternatively, a step motor or the like may be used as the capacity variable means.

コントロールユニット29は、主にマイクロプロセッサ
と、メモリと、インタフェースと、からなるマイクロコ
ンピュータで構成されており、コントロールユニット四
のインタフェースには、前記エアフロメータ24、スロ
ットル開度センサ31、クランク角センサ32およびノ
ックセンサ33からの各信号が入力されている。これら
の信号のうちアナログ信号にあっては、A/D変換器を
介してデジタル信号として入力されている。メモリには
マイクロプロセッサを制御するプログラムやマイクロプ
ロセッサが実行する演算に必要な各種データが格納され
ているとともに、メモリは外部から取り込んだデータの
一時記憶を行う。マイクロプロセッサは上記プログラム
に従って燃料噴射量、噴射時期および点火時期等を演算
して運転状態に適切な噴射信号S1、点火信号Spを出
力するとともに前記電磁弁56のデユーティ値を演算し
てインタフェースより制御信号Scを出力している。
The control unit 29 is mainly composed of a microcomputer including a microprocessor, a memory, and an interface, and the interface of the control unit 4 includes the air flow meter 24, the throttle opening sensor 31, and the crank angle sensor 32. and signals from the knock sensor 33 are input. Among these signals, analog signals are input as digital signals via an A/D converter. The memory stores programs that control the microprocessor and various data necessary for the operations performed by the microprocessor, and also temporarily stores data imported from outside. The microprocessor calculates the fuel injection amount, injection timing, ignition timing, etc. according to the above program, outputs the injection signal S1 and ignition signal Sp appropriate for the operating condition, and also calculates the duty value of the electromagnetic valve 56 and controls it from the interface. It outputs a signal Sc.

次に、第8図に示すフローチャートに基づいて作用を説
明する。なお、図中P、〜P11.ばフローチャートの
各ステップを示す。
Next, the operation will be explained based on the flowchart shown in FIG. In addition, in the figure, P, to P11. shows each step of the flowchart.

本発明の制御演算は、例えば1回転に1度または定時間
に1度実行される。プログラムがスタートすると、まず
P、でエンジン回転数Neと吸気流IQAが入力され、
P2で前回のデユーティ値Dpを読み出す。さらに、P
3でノック信号S1が入力される。次いで、P−でスロ
ットル開度から加速状態であるか否かを判別(スロット
ル開度の時間に対する変化率から加速を判別)し、加速
状態にないときにはP、でエンジン回転数Neとエンジ
ン負荷を表示する単位回転数当りの吸気流1tQA/N
eとの関係においてあらかじめメモリに入力されている
テーブルマツプよりデユーティ値をルックアップして基
本デユーティ値DHとする。そして、P9でエンジンに
ノッキングが発生しているか否かを判別し、ノンキング
が発生しているときにはP7で前回の補正値Dpから所
定量DOだけ減少させた値を新たな補正値H1とし、次
いでP? ′でテーブルルックアップで得た基本デユー
ティ値DMから、この新補正値H1を減じたデユーティ
値を基本デユーティ値DM(DM=Dx−Hi)とする
。一方ノッキングが発生していないときには、P、で前
回の補正値Dpから所定量D’oだけ増加させた値を新
たな補正値Hiとし次いでP8′でテーブルルックアッ
プで得た基本デユーティ値Dsに、この新補正値H1を
加えたデユーティ値を基本デユーティ値り邑 (DM 
=Dr−t +Hf)とする。次いで、P、においてノ
ンキング発生の有無に応じて補正した基本デユーティ値
DMが上限値Duと下限値DL間にあるか否かを判別す
る。Du≧DM≧DLのときには、Pゎで基本デユーテ
ィ値り一を制御デユーティ値Dcとするとともにメモリ
に記憶させ、puでインタフェースを介して電磁弁56
に制御デユーティ値Dcの信号Scを出力する。また、
P9においてDN>DIJのときには、PI3で基本デ
ユーティ値り一として上■値Duを設定し、P工てこの
上限値Duである基本デユーティ値DMを制御デユーテ
ィ値DCとすとともにメモリに記憶さゼ、さらに、l〕
7′で新たな補正値Hiを補正値I)pとしてメモリに
記憶させ、P 1.1で制御デユーティ値(Dc=Du
)の信号Scをインタフェースを介して電磁弁56に出
力する。さらに、P、においてI)M<DLのときには
、P、うで基本デユーティ値D+として下限値I)Lを
設定し、同様にP。
The control calculation of the present invention is executed, for example, once per rotation or once every fixed period of time. When the program starts, first the engine speed Ne and intake flow IQA are input at P.
At P2, the previous duty value Dp is read. Furthermore, P
3, the knock signal S1 is input. Next, P- determines whether or not it is in an acceleration state from the throttle opening (acceleration is determined from the rate of change of throttle opening with respect to time), and if it is not in an acceleration state, P- determines the engine rotation speed Ne and engine load. Intake air flow per unit rotation speed to be displayed 1tQA/N
In relation to e, the duty value is looked up from a table map that has been input into the memory in advance and is set as the basic duty value DH. Then, in P9, it is determined whether or not knocking has occurred in the engine, and if non-knocking has occurred, in P7, a value obtained by decreasing the previous correction value Dp by a predetermined amount DO is set as a new correction value H1, and then P? The duty value obtained by subtracting this new correction value H1 from the basic duty value DM obtained by table lookup in ' is set as the basic duty value DM (DM=Dx-Hi). On the other hand, when knocking has not occurred, the value obtained by increasing the previous correction value Dp by a predetermined amount D'o is set as a new correction value Hi at P, and then the basic duty value Ds obtained by table lookup is set at P8'. , the duty value with this new correction value H1 added is the basic duty value (DM
=Dr-t +Hf). Next, it is determined whether the basic duty value DM, which is corrected depending on whether non-king occurs at P, is between the upper limit value Du and the lower limit value DL. When Du≧DM≧DL, the basic duty value is set as the control duty value Dc at P and stored in the memory, and the solenoid valve 56 is set via the interface at PU.
A signal Sc of the control duty value Dc is outputted to the control duty value Dc. Also,
When DN>DIJ in P9, the upper value Du is set as the basic duty value in PI3, and the basic duty value DM, which is the upper limit value Du of the P lever, is set as the control duty value DC and is stored in the memory. , furthermore, l]
At step 7', the new correction value Hi is stored in the memory as the correction value I)p, and at P1.1, the control duty value (Dc=Du
) is output to the solenoid valve 56 via the interface. Furthermore, when I)M<DL in P, the lower limit value I)L is set as the basic duty value D+ in P and arm, and similarly P.

で下限値りしである基本デユーティ値DMを制御デユー
ティ値DCとするとともにメモリに記憶させ、Pllで
制御デユーティ値DC=DLの信号S c、をインタフ
ェースを介して電磁弁56に出力する。この上限値Du
および下限値りしはプログラムの暴走防止、ノズルから
のプログラムの保護および電磁弁56の保護等のために
設けられている。例えば、電磁弁56は一定周期で作動
させるため、上限側においては最大20 Hzで約51
2 m s毎に作動することとなるが、このときONデ
ユーティが100%を越えた数値になると、次サイクル
へ流れ込むことになり、作動不良および電磁弁56の故
障の原因となる。したがって、上限値Duを設けてこの
不具合を防止している。さて、上記のように電磁弁56
に信号Scが入力されると、電磁弁56がこの信号SC
に対応する制御デユーティ値DCでデユーティ制御され
る。これにより、容量可変手段36が作動して導入通路
40の通路面積をノッキングが発生する直前の過給圧と
なるように制御する。
The basic duty value DM, which is the lower limit value, is set as the control duty value DC and stored in the memory, and a signal S c of the control duty value DC=DL is outputted to the solenoid valve 56 via the interface at Pll. This upper limit Du
The lower limit value is provided to prevent the program from running out of control, to protect the program from the nozzle, and to protect the solenoid valve 56. For example, since the solenoid valve 56 is operated at a constant cycle, at the upper limit side, the frequency is about 51 at a maximum of 20 Hz.
It operates every 2 ms, but if the ON duty exceeds 100% at this time, it will flow into the next cycle, causing malfunction and failure of the solenoid valve 56. Therefore, an upper limit value Du is provided to prevent this problem. Now, as mentioned above, the solenoid valve 56
When the signal Sc is input to the solenoid valve 56, the solenoid valve 56
The duty is controlled by the control duty value DC corresponding to . As a result, the capacity variable means 36 operates to control the passage area of the introduction passage 40 to the supercharging pressure immediately before knocking occurs.

このように、加速状態にないときには、プログラムや電
磁弁間の安全、保護を図りつつ、エンジン回転数Neと
単位回転当りの吸気流量QA/Neに基づいて基本デユ
ーティ値DMを演算するとともに、該基本デユーティ値
DMをノッキング発生の有無に応じて補正し、過給圧を
ノッキングが発生する直前の値となるように常に制御す
る。したがって、第9図に示すように同一回転数である
にも拘わらず、例えば吸気温度、大気圧、燃料のオクタ
ン価等の変化あるいは個々のエンジン特性の相違等によ
り吸気流JiQxが変わることを考慮して点火時期が遅
角側に制御されているような場合(特に、部分負荷域の
場合)、従来の過給圧E(第9図中一点鎖線)に比して
本実施例では同一点火時期Tcでありながら、図中実線
Fで示すようにノッキング発生直前の値まで過給圧を高
めることができる。
In this way, when not in an acceleration state, the basic duty value DM is calculated based on the engine rotation speed Ne and the intake flow rate QA/Ne per unit rotation, while ensuring safety and protection between the program and the solenoid valve. The basic duty value DM is corrected depending on whether or not knocking occurs, and the supercharging pressure is always controlled to the value immediately before knocking occurs. Therefore, as shown in Fig. 9, even though the rotation speed is the same, it is considered that the intake air flow JiQx changes due to changes in intake air temperature, atmospheric pressure, fuel octane number, etc., or differences in individual engine characteristics. When the ignition timing is controlled to the retarded side (especially in the partial load range), the ignition timing is the same in this embodiment compared to the conventional boost pressure E (dotted chain line in Fig. 9). Tc, the supercharging pressure can be increased to the value just before knocking occurs, as shown by the solid line F in the figure.

その結果、燃焼効率が高まり特に部分負荷域での燃費を
大幅に向上させることができるとともに、トルクを増大
させエンジン出力を向上させることができる。
As a result, combustion efficiency is increased, and fuel consumption can be significantly improved, especially in a partial load range, and torque can be increased to improve engine output.

一方、ステップP−4において、加速状態にあるときに
は、PI3で上限値Duを基本デユーティ値DI/lと
して設定するとともに、P+sでエンジンにノッキング
が発生しているか否かを判別する。ノッキングが発生し
ていないときには、上限値DuがステップP、を経て制
御デユーティ値DCとしてPゎでメモリに記憶され、p
uでインタフェースを介して電磁弁56に出力されて再
びフローが流れる。しかし、ノ・ノキングが発生してい
るときには、Plbで上限値[)uから所定量DAだけ
減少させたデユーティ値が基本デユーティ値DMとして
設定され、P9を経て制御デユーティ値DcとしてP、
、でメモリに記憶されPllでインタフェースを介して
電磁弁56に出力される。すなわち、加速状態にあると
きには、デユーティ値を上限値Duまで上げて導入通路
40の通路面積を最小に絞り、排気のタービンホイール
38への作用を最大限に大きくする。
On the other hand, in step P-4, when the engine is in an acceleration state, the upper limit value Du is set as the basic duty value DI/l at PI3, and it is determined at P+s whether or not knocking has occurred in the engine. When knocking is not occurring, the upper limit value Du is stored in the memory at P as the control duty value DC through step P;
At u, the flow is outputted to the solenoid valve 56 via the interface, and the flow starts flowing again. However, when knocking occurs, a duty value that is reduced by a predetermined amount DA from the upper limit value [)u in Plb is set as the basic duty value DM, and then P as the control duty value Dc via P9.
, and is stored in the memory at Pll and output to the solenoid valve 56 via the interface. That is, when the engine is in an acceleration state, the duty value is increased to the upper limit value Du, the passage area of the introduction passage 40 is minimized, and the action of the exhaust gas on the turbine wheel 38 is maximized.

その結果、十分な過給圧が得られ、加速時の出力を増大
させることができる。一方、過給圧を上げると吸気温度
の上昇も早く加速時の出力は増大するが、ノンキングが
発生するという不具合が生ずる。しかし2本実施例にあ
っては、エンジンのノッキングを検出し、ノンキングが
発生すると、デユーティ値を下げて導入通銘40を少し
拡げることにより、ノンキング発生の限界まで過給圧を
低下させている。このように−1加速時においては、ノ
ッキング発生の限界まで瞬時に過給圧を高めることがで
きるため、ノッキングの発生を防止しつつ加速性能を向
上させることができる。
As a result, sufficient supercharging pressure can be obtained and output during acceleration can be increased. On the other hand, when the boost pressure is increased, the intake air temperature rises quickly and the output during acceleration increases, but this causes the problem of non-king. However, in the two embodiments, when engine knocking is detected and non-king occurs, the duty value is lowered and the introduction standard 40 is slightly expanded to lower the boost pressure to the limit where non-king occurs. . In this manner, during −1 acceleration, the supercharging pressure can be instantly increased to the limit of knocking, so that acceleration performance can be improved while preventing knocking.

(効果) 本発明によれば、タービンホイールに作用する排気の導
入通路の通路面積をエンジンの運転状態に応じてノッキ
ング発生の限界まで狭めることにより、ノンキングの発
生を防止しつつ、エンジンの運転状態に対応して過給圧
を高めることができ、燃焼効率を高めることができる。
(Effects) According to the present invention, by narrowing the passage area of the exhaust gas introduction passage that acts on the turbine wheel to the limit of knocking depending on the engine operating condition, the occurrence of non-king can be prevented and the engine operating condition can be reduced. The boost pressure can be increased accordingly, and the combustion efficiency can be increased.

その結果、部分負荷域での燃費を大幅に向上させること
ができるとともに、加速性能を向上させることができる
As a result, fuel efficiency in the partial load range can be significantly improved, and acceleration performance can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1〜4図は従来の可変容量ターボチャージャの制御装
置を示す図であり、第1図はそのターボチャージャの断
面図、第2図はそのアクチュエータの制御回路を示すブ
ロック図、第3図はスクロール入口部開度とエンジン回
転数の関係を示す特性図、第4図はその作用説明図、第
5図は本発明の可変容量ターボチャージャの制御装置の
全体構成図、第6〜8図は本発明の可変容量ターボチャ
ージャの制御装置の一実施例を示す図であり、第6図は
その全体概略図、第7図はその可変容量ターボチャージ
ャの断面図、第8図はそのコントロールユニットの制御
のフローチャート1、第9図はその過給圧を点火時期と
トルクとの関係において示す特性図である。 21−−−−一エンジン本体、 24・−−−一エアフロメータ(エンジン負荷検出手段
)、 25・−−−−一ターボチャージャ、 30−−−一−−コンプレッサホイール、32−−−−
−−クランク角センサ(回転数検出手段)、33−−−
−−・ノックセンサ(ノック検出手段)、36−−−一
容量可変手段、 3B−・−タービンホイール、 40−・−導入通路。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 有我軍一部
1 to 4 are diagrams showing a conventional control device for a variable displacement turbocharger. FIG. 1 is a sectional view of the turbocharger, FIG. 2 is a block diagram showing the control circuit of the actuator, and FIG. A characteristic diagram showing the relationship between scroll inlet opening and engine speed, FIG. 4 is an explanatory diagram of its operation, FIG. 5 is an overall configuration diagram of a control device for a variable displacement turbocharger of the present invention, and FIGS. 6 to 8 are 6 is a diagram showing an embodiment of a control device for a variable displacement turbocharger according to the present invention, FIG. 6 is an overall schematic diagram thereof, FIG. 7 is a cross-sectional view of the variable displacement turbocharger, and FIG. 8 is a diagram showing a control unit of the variable displacement turbocharger. Control flowchart 1 and FIG. 9 are characteristic diagrams showing the supercharging pressure in relation to ignition timing and torque. 21----1 engine body, 24---1 air flow meter (engine load detection means), 25---1 turbocharger, 30---1---compressor wheel, 32----
--Crank angle sensor (rotation speed detection means), 33---
---Knock sensor (knock detection means), 36--Capacity variable means, 3B--Turbine wheel, 40--Introduction passage. Patent Applicant Nissan Motor Co., Ltd. Representative Patent Attorney Agagun Part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、エルジ
ンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、エン
ジンのバッキングを検出するノック検出手段と、タービ
ンホイーJしに作用する排気の導入通路の通路面積を容
量可変手段により変化させることによりコンプレ・ノサ
ホイールにより過給される吸気の過給圧を可変とする可
変容量ターボチャージャと、回転数および負荷に基づい
て容量可変手段を制御する基本制御値を設定するととも
に、該基本制御値をノック検出手段の出力に応じて補正
し過給圧力くエンジンに最適なものとなるように容量可
変手段を制御する制御手段と、を備えたことを特tv1
.とする可変容量ターボチャージャの制御装置。
A rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine, an engine load detection means for detecting the load condition of the elgin, a knock detection means for detecting backing of the engine, and an exhaust introduction passageway acting on the turbine wheel J. A variable capacity turbocharger that changes the supercharging pressure of the intake air supercharged by a compressor/nosa wheel by changing the area with a variable capacity means, and a basic control value that controls the variable capacity means based on the rotation speed and load. and a control means for controlling the capacity variable means so that the basic control value is set and the basic control value is corrected according to the output of the knock detection means so that the boost pressure becomes optimal for the engine.
.. A control device for a variable displacement turbocharger.
JP58163773A 1983-09-05 1983-09-06 Control device for variable displacement type turbo-charger Pending JPS6056128A (en)

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US06/644,338 US4769994A (en) 1983-09-05 1984-08-27 Method and apparatus for controlling a variable capacity turbine of an automotive turbocharger
EP84110295A EP0136541B1 (en) 1983-09-05 1984-08-29 System controlling variable capacity turbine of automotive turbocharger
DE8484110295T DE3480439D1 (en) 1983-09-05 1984-08-29 System controlling variable capacity turbine of automotive turbocharger

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4697422A (en) * 1985-01-24 1987-10-06 Nissan Motor Co., Ltd. Method of and apparatus for controlling supercharge pressure for a turbocharger
US4698972A (en) * 1984-12-07 1987-10-13 Nissan Motor Co., Ltd. Method of and apparatus for controlling supercharge pressure for a turbocharger
US4709553A (en) * 1984-09-05 1987-12-01 Nissan Motor Co., Ltd. Method of and apparatus for controlling supercharge pressure for a turbocharger
JP2008307546A (en) * 2007-06-12 2008-12-25 Sankyo Oilless Industry Inc Knock-out cam device

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