JPS62182437A - 可変ノズル付過給機の制御方法 - Google Patents

可変ノズル付過給機の制御方法

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JPS62182437A
JPS62182437A JP61022036A JP2203686A JPS62182437A JP S62182437 A JPS62182437 A JP S62182437A JP 61022036 A JP61022036 A JP 61022036A JP 2203686 A JP2203686 A JP 2203686A JP S62182437 A JPS62182437 A JP S62182437A
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JP
Japan
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nozzle
engine
pressure
boost pressure
supercharger
Prior art date
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JP61022036A
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English (en)
Inventor
Shoji Sasaki
祥二 佐々木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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ノズルの開度制御方法
に関する。
〔従来の技術〕
従来から、可変ノズル付過給機のノズルの開度を制御す
る装置は知られている(たとえば、実開昭58−111
324号公報、実開昭59−17229号公報、実開昭
59−19928号公報)。これらの可変ノズル付過給
機では、エンジン回転数の高低によりノズルの開度が調
整され、それに伴ってノズルの面積が可変されるように
なっている。
また、未公開ではあるが本出願人より、コンプレフサ側
の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、大気温度の環境変化
に対しても影響を受けにククシた可変ノズル付過給機の
制御方法が提案されている(特願昭60−152192
号)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
可変ノズル付過給機では、ノズル面積を絞ることにより
低速域から所定のブースト圧を得ることができるが、ノ
ズル面積を絞りすぎると過給機の効率が低下し、エンジ
ン背圧が著しく上昇するという問題がある。そのため、
従来の可変ノズル付過給機では、可変ノズルの可動範囲
が予め機械的に設定されている。
しかしながら、エンジン性能は上述のようにコンプレッ
サ側のブースト圧とタービン側のエンジン背圧の関係に
大きく影響されるので、可変ノズルの可動範囲を機械的
に制限するよりも、ブースト圧とエンジン背圧との関係
から制御したほうが低速域においては十分な過給効果が
得られエンジン性能を高めることができる。
本発明は、上記の点に着目し、ブースト圧とエンジン背
圧との関係からノズル開度の可動範囲を最適制御し、エ
ンジン性能を十分に引出すことを目的とする。
〔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ノズルの開度を調整する制御
方法であって、前記過給機のタービン側のエンジン背圧
とコンプレッサ側のブースト圧とをそれぞれ検出し、前
記エンジン背圧とブースト圧力とを、ノズルの開度制御
のパラメータとした制御方法からなる。
〔作用〕 上記の方法においては、エンジン背圧とブースト圧とが
ノズルの開度制御のパラメータとなっているので、すな
わち、ブースト圧とエンジン背圧との関係に基づいてノ
ズルの開度が自動的に調整されるので、エンジン背圧が
上昇して限界値に近づこうとしても両者の関係から可変
ノズルの開度はエンジン背圧を低下させる方向に修正さ
れ、エンジン背圧の著しい上界は防止される。すなわち
、ノズルが全閉位置まで動くことは防止され、ノズルは
常に最適な位置に制御される。したがって、エンジン低
回転における過給効果゛は十分高められ、エンジン性能
の向上がはかれる。
〔実施例〕
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2図は車両用可変ノズル付過給機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により絞られて
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l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
より空気を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rll dを
小さく、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を動かすことにより、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B(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、−タ9室内にオイ
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、パルプB、Dを開き、
パルプA、Cを閉じて、リング4を時計回りに回転させ
る。ノズル開度はロッド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塩の圧i員をひいたもの)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。
また、ノズル2の開度制御は、過給機の効果を向上させ
るため上述のブースト圧とタービン側のエンジン背圧と
の関係から制御すべきである。
第1図は、エンジンと可変ノズル付過給機との概略図を
示している。図中、1はタービンホイールを示しており
、タービンホイールlの外周にノズル2が配設されてい
る。タービンホイール1を収納スるタービンハウジング
30には、エンジン背圧P4を検出するための穴30a
が設けられ、エンジン背圧P4はセンサ(図示路)によ
って検出されるように構成されている。
また、インペラ33が収納されるコンプレッサハウジン
グ34には、ブースト圧P3を検出するための穴33a
が設けられており、ブースト圧P3はセンサ(図示路)
によって検出されるように構成されている。なお、図中
、32はエキゾーストマニホールドを示し、31はイン
テークマニホールドを示している。そして、35はエン
ジンの燃焼室を示している。
第2図において、12は可変ノズル制御用の電子式コン
トローラを示しており、電子式コントローラ12にはブ
ースト圧力P3(またはコンプレッサ出口圧力)、エン
ジン背圧P4、エンジン回転N1アクセル開度A、ノズ
ル開度V等の電気信号が入力されている。これらの電気
信号によりバルブA、B、C,Dが開閉され可変ノズル
のノスル位i斤を介してブースト圧力またはコンプレッ
サ出口圧力が制御される。
エンジンの低速領域では、ノズルスロートiJ dが最
小位置にセットされているので、スロートl1ldが最
小のままエンジン回転数が上昇すると、コンプレッササ
ージ域に入り、作動が不安定になる。
したがって、ノズルスロート巾dを大きくして、中速領
域の設定ブースト圧が得られるように制1111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麦引出すことができる。高速
回転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、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l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。
また、ノズル2の開度制御は、ブースト圧力P3とエン
ジン背圧P4との関係に基づいて行なわれる。すなわち
、ブースト圧力P3とエンジン背圧P4とは、ノズル2
の開度制御のパラメータ(変数)であり、電子式コント
ローラ12によってブースト圧P3とエンジン背圧P4
との差圧、あるいはブースト圧P3とエンジン背圧P4
との圧力比が演算され、この演算された値に基づいてノ
ズル2の開度が制?21される。
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にて予め記憶していたアク
セル開一度設定値AS1エンジン回転加速度設定値NS
、ノズル開度設定値VS、差圧(P4−P3)S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N1ノズル開度
■、ブースト圧またはコンプレッサ出口圧P3、エンジ
ン背圧P4を読み込む。続いて、ブロック15にてA≧
ASを計算し、AがA3以上ならすなわち全負荷ならブ
ロック16に進みASが八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■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に進んでハルブユニソトA、B
、C,Dを作動させて■=■Sとなるようにすなわちノ
ズル開度V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16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。すなわら実際のアクセル開度加速度DΔと予め設定
されていたアクセル開度加速度DΔSが比較され、DA
≧DASまたはDN≧DNSが同断され、YESならば
、すなわち急加減速時のときは、プロ、り20に進んで
、あるべきノズル開度設定値vss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■SS
に等しいか否がをブロック21で判断し、YESならブ
ロック14に戻り、Noならブロック22でハルブユニ
ッ)A、B、C,Dを作動させてv=v33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、すなわち定常がまたはそれに
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、ブースト圧力P3
が予め設定されたブースト圧P3Sに等しいかいなかす
なわちP3=P3Sが否かを判断し、P3がP3S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に進む。
ブロック24においてブースト圧P3を判定し、ブース
ト圧P3が設定値P3Sと等しくない場合には、ブース
ト圧P3が設定値P3Sより小さいかどうかをブロック
26で判定する。そして、P3>P3Sの場合にはブロ
ック25に進み、P3=P3Sに等しくなるように、つ
まり、ノズルを開くようにアクチュエータ6を作動させ
る。P3<P3Sの場合には、P3をエンジン背圧P4
とブロック27で比較する9図では、P4−P3つまり
両者の圧力の差をその設定値(P4−P3)Sと比較し
ている。比較する量としては、圧力の比P4/P3をそ
の設定値と比較することもある。ブロック27において
 (P4−P3)<  (P4−P3)Sの場合は、エ
ンジン背圧P4が大きくなりすぎてエンジン性能を低下
させることはないので、ブロック25に進みP3=P3
Sになるように、つまり、ノズル2を閉しるようにアク
チュエータ6を作動させる。
ブロック28ではさらにP4−P3について比較し、(
P4−P3)= (P4−P3)Sなら、これ以上ノズ
ル2を閉じることは行わず次のステップ14へ進む。(
P4−P3)#  (P4−P3)Sである場合は、す
なわち(P4−P3)> (P4−P3)Sの場合はエ
ンジン背圧P4が高すぎてエンジン性能を低下させてい
るので、ブロック29でノズル2を開くようにアクチュ
エータ6を作動させ、エンジン背圧P4を低下させる。
このように、ノズル2の開度は、エンジン背圧P4とブ
ースト圧P3という2つのパラメータにより常に適正な
角度に設定され、低速域におけるエンジン背圧P4の著
しい上昇による過給機の効率低下が防止される。
(発明の効果〕 以上説明したように、本発明の可変ノズル付過給機の制
御方法によるときは、過給機のタービン側のエンジン背
圧とコンプレッサ側のブースト圧とをそれぞれ検出し、
エンジン背圧とブースト圧力とを、ノズルの開度制御の
パラメータとしたので、低速域におけるノズルの閉じす
ぎを防止することが可能となり、エンジン背圧の著しい
上昇を防止することができる。したがって、低速域にお
いても十分な過給効果が得られエンジン性能を高めるこ
とができる。
また、このノズルの開度制御方法によって、大気圧、大
気温度、ターボ性能の経時変化の影響を受けることがな
くなり、最適のエンジン制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る可変ノズル付過給機の
制御方法におけるエンジンと可変ノズル付過給機の概略
図、 第2図は第1図の制御系統図、 第3図は本発明の制′4111のブロック線図、である
。 2・・・・・・・・・・・・・・・・・・ノズル12・
・・・・・・・・・・・・・・・・・コントローラ30
・・・・・・・・・・・・・・・・・・タービンハウジ
ング34・・・・・・・・・・・・・・・・・・コンプ
レッサハウジングP3・・・・・・・・・・・・・・・
ブースト圧P4・・・・・・・・・・・・・・・エンジ
ン背圧時 許 出 願 人   トヨタ自動車株式会社
第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)可変ノズル付過給機のノズルの開度を調整する制
    御方法において、前記過給機のタービン側のエンジン背
    圧とコンプレッサ側のブースト圧とをそれぞれ検出し、
    前記エンジン背圧とブースト圧力とを、ノズルの開度制
    御のパラメータとしたことを特徴とする可変ノズル付過
    給機の制御方法。
JP61022036A 1986-02-05 1986-02-05 可変ノズル付過給機の制御方法 Pending JPS62182437A (ja)

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