JPS6213731A - 可変ノズル付過給機の制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可変ノズル付過給機の制御方法に関する。

［従来の技術］ 過給機のタービン入口に、複数個のノズルベーンを回動
可能に配置し、ノズルベーンの開閉角度を駆動リングを
７クチユエータを介して回動させて変化させ、過給圧を
制御する可変ノズル付過給機は知られている（たとえば
、特開昭５８−１７６４１７号公報、特開昭５８−１０
７８１４号公報）。

従来の可変ノズル付過給機において、エンジン回転数に
より可変ノズルの開度を制御することは実開昭５８−１
１１３２４号公報、実開昭５９−１７９２８号公報等に
より知られている。従来の過給圧制御においては第４図
に示すように、エンジン回転数Ｎによりノズル開度■が
段階状に変化するように制御されていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来のように、エンジン回転数に応じて可変ノ
ズルのノズル開度を制御する方式では、ブースト圧を直
接制御するものではなく可変ノズル開度を介して間接的
にブースト圧を制御するものであったから、島度の差、
大気温の差等の環境変化により、最も制御すべきパラメ
ータであるブ−スト圧が安定して得られず、十分な過給
効果が得られないという問題があった。

本発明は、可変ノズル付過給機において、ブースト圧を
直接の制御対象にし、エンジン回転数等をパラメータと
して設定されたブースト圧が得られるようにノズル開度
を制御し、大気圧、大気温度等の環境変化に対しても影
響を受けにククシてエンジン性能を十分に引出すことを
目的とする。

ただし、ブースト圧制御のみによると応答性に問題が出
るおそれがあるので、過渡時にはノズル位置による位置
制御も併用し、エンジン加減速時にも最適な制御が得ら
れるようにすることも目的とする。

口問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本発明の可変ノズル付過給機の制御方法
は、可変ノズル付過給機の電子式コントローラによる制
御において、エンジン加減速度が４　　　　設定値以下
の場合には、ブースト圧またはコンプレッサ出口圧をエ
ンジン回転数およびスロットル開度から決定される設定
圧にするように可変ノズル開度をフィードバックして制
御し、エンジン加減速度が設定値以上の場合には、可変
ノズルの開度をエンジン回転数で決定される設定位置に
制御する方法から成る。

口作用］ 上記方法においては、エンジン回転数等をパラメータと
して予じめ設定されたブースト圧またはコンプレッサ出
口圧が得られるように、電子コントローラによりノズル
開度を制御するため、ブースト圧またはコンプレッサ出
口圧自体が直接的に制御され、大気圧や大気温度の変化
の影響をほとんど受けない。さらに電子コントローラの
ブースト圧の設定値を、低速域でコンプレッサのサージ
ラインぎりぎりに近すけておくことができ、低速トルク
を向上させることができる。

また、エンジン加減速時にはノズル位置を制御するよう
にしたので、応答性もよく、過渡時にも最適な制御を行
なうことができる。

［実施例コ 以下に、本発明に係る可変ノズル付過給機の制御方法の
望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は車両用可変ノズル付過給１の制御システムを示
す。エンジンからの排気ガスはノズル２により校られて
流速を増し、タービンホイール１に流入しタービンホイ
ール１に回転力を与え、排出される。タービンホイール
１は同一軸上反対側に固定されたコンプレッサのインペ
ラ（図示せず）を駆動する。インペラは回転することに
より空気ご圧縮しくブースト圧）、その加圧された空気
はエンジンに供給される。

エンジン回転により空気量が変化するので、所定のブー
スト圧またはコンプレッサ出口圧を得るために、ノズル
２のスロート巾ｄを変化させる。

一般にエンジン回転の小さい方はスロート巾ｄを小ざく
、エンジン回転の大きい方はスロート巾ｄを大きくする
。すべてのノズル２はレバー３を介して、タービンシャ
フトと同心的に回動するノズルベーン駆動用リング４に
連結しており、リング４そ動かすことにより、ノズルス
ロート巾ｄを制御できる。リング４はロッド５を介して
アクチュエータ７のロッド６に連結されている。アクチ
ュエータ６にはオイル供給源（車両の場合には、エンジ
ン油圧又はパワーステアリング油圧）からオイルが供給
され、作動する。ノズルスロートｄを大きくする場合は
、バルブＡを開きアクチュエータ内９至内にオイルを供
給し、バルブＣを開くことによりアクチュエータ内８室
内のオイルをオイルもどりにもどし、アクチュエータ内
ピストン１０を図中左方に移動させ、ロッド６を介して
リング４を図中反時計回りに回転させる。ノズルスロー
トｄを小さくする場合は、バルブＢ、Ｄを開き、バルブ
Ａ、Ｃを閉じて、リング４を時計回りに回転させる。ベ
ーン開度はロッド６の位置を検出する検出器１１により
検出する。

エンジン性能を支配するのはブースト圧力またはコンプ
レッサ出口圧力（ブースト圧力はコンプレッサ出口圧力
からインテークマニホルド迄の圧損をひいたもの）であ
り、コンプレッサ性能を支配するのもブースト圧力また
はコンプレッサ出口圧力である。したがって、可変ノズ
ル付過給機の制御に当ってはブースト圧またはコンプレ
ッサ出口圧を直接制御するのが基本であり、大気条件の
変化に対しても補正を必要としない。さらに、コンプレ
ッサのサージラインに近い作動を得て、最適のエンジン
性能をねらうにはコンプレッサ性能を支配するブースト
圧またはコンプレッサ出口圧を検出し、制御する必要が
ある。可変ノズル付過給様の制御は複雑であり、コンピ
ュータの導入は必然であり、したがって、ブースト圧ま
たはコンプレッサ出口圧も電気的に検出すべきである。

可変ノズル制御用の電子式コントローラ１２にはブース
ト圧力（またはコンプレッサ出口圧力）、エンジン回転
、アクセル開度、ベーン位置等の電気信号が入力され、
バルブＡ、ＢＳＣ，Ｄの開閉により可変ノズルのノズル
位置を介してブースト圧力またはコンプレッサ出口圧力
を制御する。

第２図はブースト圧力またはコンプレッサ出口圧の工１
の低速領域はノズルスロート巾ｄが最小位置にセットさ
れている。スロート巾ｄが最小のままエンジン回転数が
上昇すると、図中のコンプレッササージ域に入り、作動
が不安定になるので、ノズルスロート巾ｄを大きくして
、図中Ｎ２の中速領域の設定ブースト圧が得られるよう
に制御する。つまりサージ域になるべく近い作動線をえ
らぶことにより、最大限のエンジン性能を引出すことが
できる。図中領域Ｎ３の高速域はエンジンの耐久性から
エンジン出力がおさえられる領域であり、図中の設定ブ
ースト圧またはコンプレッサ出口圧になるようにノズル
開度が制御される。

エンジンの急加速や急減速時には、ブースト圧またはコ
ンプレッサ出口圧が設定値になるように制御するフィー
ドバック制御方法では、圧力制御は応答が遅いので作動
が不安定になると同時に最適制御からは遠いものになる
。そこで、アクセル開度およびエンジン回転数さらにそ
れらの微分により判断されるエンジン急加減速には、エ
ンジン回転数で設定されるノズル位置に来るようにアク
チュエータを制御する。

上記の説明をブロック図で示せば次のようになる。第３
図は上記の電子式コントローラ１２による制御をブロッ
ク図にして示している。図に示すように、コントローラ
１２はまずブロック１３にて予じめ記憶していたアクセ
ル開度設定値ＡＳ、エンジン回転加速度設定値ＮＳ、ノ
ズル開度設定値ＶＳを呼び出す。次に、ブロック１４に
て、センサ１１等から、現時点のアクセル開度Ａ１エン
ジン回転数Ｎ、ノズル開度Ｖ、ブースト圧またはコンプ
レッサ出口圧Ｐ３を読み込む。続いて、ブロック１５に
てＡ≧Ａｓを計算し、ＡがＡ８以上ならすなわち全負荷
ならブロック１６に進みＡＳがＡより小ならすなわち部
分負荷ならブロック１７に進む。

部分負荷では、ブースト圧をとくに上げる必要はないの
で、ノズル開度Ｖは大きく開いてよい。

したがって、ブロック１７に進ませ、ノズル開度Ｖが比
較的大きなノズル開度設定値■Ｓに等しいか否かが判断
され、等しければそのままブロック１４に戻り、等しく
ないときはブロック１８に進んでバルブユニットＡ、Ｂ
、Ｃ，Ｄを作動させてＶ＝ＶＳとなるようにすなわちノ
ズル開度■が大きく開くようにしてブロック１４に戻る
。

全負荷でブロック１Ｇに進んだときは、アクセル開度加
速度ＤＡとエンジン回転数加速度ＤＮが算出される。続
いてブロック１９に進んで急加減速時か否かが判断され
る。すなわち実際のアクセル開度加速度ＤＡと予じめ設
定されていたアクセル開度加速度ＤＡＳが比較され、Ｄ
Ａ≧ＤＡＳまたはＤＮ≧ＤＮＳが判断され、ＹＥＳなら
ば、すなわち急加減速時のときは、ブロック２０に進ん
で、あるべきノズル開度設定１ｖｓｓをエンジン回転数
Ｎの関数として決定し、ブースト圧制御によらず、ノズ
ル位置制御に切換える。すなわち、ノズル開度■がＶＳ
Ｓに等しいか否かをブロック２１で判断し、ＹＥＳなら
ブロック１４に戻り、Ｎｏならブロック２２でバルブユ
ニットＡＳ８１Ｃ，Ｄを作動させてｖ＝ｖｓｓとなるよ
うにノズル位置制御をする。急加減速時以外のときは、
すなわち定常かまたはそれに近いときは、ブロック２３
に進み、エンジン回転数Ｎの関数としであるべきブース
ト圧Ｐ３Ｓまたはコンプレッサ出口圧に計算する。この
Ｐ３Ｓは第２図示したように設定される。すなわちエン
ジン回転数が低中速領域においてはコンプレッササージ
域に入らないという観点からぎりぎりに大きいブースト
圧に設定され、エンジン回転数Ｎが大の領域においては
エンジン側の条件からぎりぎり大きいブースト圧がとれ
るようエンジン回転数と共に大きくなる設定圧とされて
いる。すなわちｆ　　（Ｎ＞は過給機とエンジンとの両
方の観点からぎりぎり大きくされる設定圧であり、最適
設定圧である。つぎにブロック２４に進み、ブースト圧
Ｐ３が予じめ設定されたブースト圧Ｐ３Ｓに等しいかい
なかすなわちＰｓ−Ｐｓ　Ｓか否かを判断し、ＰｓがＰ
３Ｓに等しければブロック１４に進み、等しくなければ
ブロック２５に進んでバルブユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄを
作動させてＰｓ　＝Ｐ３　Ｓになるようにする。この（
ように、定常時は、ブースト圧またはコンプレッサ出口
圧が制御の直接対象とされて制御される。

そこでは、高度差、大気温差による大気圧力差、が織り
込まれた後のブースト圧が制御されるので、高度差、大
気温差の影響を受けることはほとんどない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の可変ノズル付
過給機の制御方法によるときは、急加減速時以外には、
ブースト圧力またはコンプレッサ出口圧力を直接の制御
対象として制御するようにしたので、高度の差、大気温
の差等の環境変化を受けない高精度の制御を行なうこと
ができる。また、ブースト圧またはコンプレッサ出口圧
を電子コントローラにてコンプレッサのサージラインぎ
りぎりの作動点を使用するようにして制御したので、低
速トルクの向上がはかれる。また、過渡時にはノズル位
置の位置制御を併用するようにしたので、エンジン加減
速時にも応答性のはやい最適の制御行なうことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変ノズル付過給機の制御方法の
実施に用いるシステムの系統図、第２図は急加減速時以
外のときのエンジン回転数とブースト圧との設定関係図
、 第３図は本発明の制御のブロック線図、第４図は従来提
案のエンジン回転数とノズルベーン開度との関係図、 である。 １・・・・・・タービンホイール ２・・・・・・ノズルベーン ４・・・・・・リング ６・・・・・・アクチュエータ １１・・・・・・センサ １２・・・・・・コントローラ Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・・・・バルブ エンジン回転数Ｎ エンジン回転数Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変ノズル付過給機の電子式コントローラによる
   制御において、エンジン加減速度が設定値以下の場合に
   は、ブースト圧またはコンプレッサ出口圧をエンジン回
   転数およびスロットル開度から決定される設定圧にする
   ように可変ノズル開度をフィードバックして制御し、エ
   ンジン加減速度が設定値以上の場合には、可変ノズルの
   開度をエンジン回転数で決定される設定位置に制御する
   ことを特徴とする可変ノズル付過給機の制御方法。