JPS63285223A

JPS63285223A - 過給機付き機関の過給圧制御装置

Info

Publication number: JPS63285223A
Application number: JP62118268A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Miyamura; 宮村　克則
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-22

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）本発明は過給機付き機関の過給圧制御装置に関する。

（従来の技術）過給圧（吸気コンプレッサの出口圧力）を高めると吸気
の充填効率が良くなるので機関出力が増加するが、他方
において過給圧が高くなるとノッキングを発生しやすく
なるので、過給圧が予め定められた圧力以上に上昇する
ことがないように、排気ター・ビンへの排気の一部をバ
イパスさせることにより排気タービンを通過する排気が
ス量を制御したり、あるいは吸気コンプレッサへの吸気
の一部をバイパスさせている（特開昭５７−１５７０１
６号、同６１−２１０２２６号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題、α）ところで、制御目標とする過給圧（以下りｔに「目標過
給圧−１と称す。）は、耐ノツク性と熱負荷を決定する
因子（排気温度、タービンハウジング等の高熱部品温度
あるいは燃焼圧）の限界値によって予め定められている
ので、これらの因子が限界値にない状態ではこれらの因
子による制限が却って過給性能を十分に引き出すことを
阻害している。

たとえば、第１０図に機関回転速度に対する過給圧と同
じく排気タービンの入口温度の特性を示すと、定常運転
条件下ではタービン人（」温度が実線のように推移し高
回転域では特に高温になるので、熱負荷対策の）、χよ
りＥｌ目標過給圧中回転域よりも低（している。

これに対して、過渡時は他の線（２点鎖線は４速４０　
ｋｍ／　ｂからのアクセル全開、破線は２連２０ｋＩＩ
ｌ／Ｉ＋からのアクセル全開、１点鎖線は１連１０００
「０泊からのアクセル全１用）で示すように、タービン
入口温度が定常運転時のようには高くなっていない。し
たがって、実線との温度差に応じた分だけ目標過給圧を
上昇させることができるはずである。逆に言えば、過渡
時にはタービン入ｌ」温度に余裕を残している分だけ過
給圧の立ち上がりが遅れているといえる。

したがって、定常運転時には高回転域において目標過給
圧を低下させることも止むを得ないといえるが、過渡時
に限っていえば、こうした制限があるために却って過給
性１尼が十分に発揮されないといえる。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、熱負荷を決定する因子を検出し、この因子に応
じても目標過給圧を設定するようにした過給圧制御装置
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、第１図に示すように、ターボチャージャへ″
の排気バイパス量または吸気バイパス量を増減する磯購
（たとえば排気バイパス弁または吸気バイパス弁）１０
に付与する基本制御＋ｆｔＢＡｓＥ　Ｄ　Ｕ　ｉ”　Ｙ
をす茂関負荷条件の検出値（たとえば吸入空気ｍＱａ）
に応じて演算する手ｒ′ｉ１と、同じく機関負荷条件の
検出値に応じて基本目標過給圧（Ｐ２ΔＤ　Ｐ　Ｔ１　
）を演算する手段２と、熱負荷決定因子（たとえば排気
温度ＴＥＭＰ１タービンハウジング等の高温部品の表面
温度または燃焼圧）を検出する手段３と、この検出値に
応じて熱負荷が小さいときほど過給圧を上昇させるよう
に補正量（Δｌ）　２　Ａ　Ｄ　Ｐ　Ｔ　）を演算する
手段４と、この補正量へＰ　２　Ａ　Ｄ　Ｐ　Ｔ　１．
１ｍ　で基本目標過給圧Ｐ２ＡＤＰ゛１゛１を補正演算
して目標過給圧Ｐ２ΔＤ　Ｐ　Ｔを求める手段５と、実
際の過給圧Ｐ２を検出する手段６と、検出された過給圧
Ｐ２と前記ｔＩ目標過給圧２　Ａ　Ｄ　Ｐ　ｉ”との偏
差に基づいて前記基本制御量ＢＡ　Ｓ　ｌ−１：　Ｄ　
Ｕ　Ｔ　Ｙのフィードバック補正量（ΔＤ）を演算する
手ｒ、ｌｉｔ　７と、このフィードバック補正量ΔＤに
て基本制御１ｉ１ＢＡｓＥＤＵＴＹを補正演算して出力
制ａ１量ＯＮ　Ｄ　Ｕ　Ｔ　Ｙを求める手段８と、出力
制御量ＯＮ　Ｄ　Ｕ　ｉ’　Ｙを前記バイパス量増減機
構１０に向け出力する手Ｆｉ９とを備えた。

（作用）たとえば、過渡変化が急激であるほどタービン入１」温
度は低い。このような場合に、検出されたタービン入口
温度（排気温度）に応じて目標過給圧が上昇される。こ
れにより、実際の熱負荷状態に即した目標過給圧Ｐ２Ａ
ＤＰＴの設定が可能となり、熱負荷上問題のない範囲で
過給性能が最大限に引き出される。

（実施例）第２図は排気バイパス力式のものに本発明を適用した一
実施例で、同図においては吸〉（通路２１と排気通路２
５のそれぞれに介装される吸気コンプレッサ３１及び排
気タービンｚ（２と、これらを同軸に連結する回転軸３
３からターボチャージャ３０が構成されている。

排気タービン３２をバイパスする通路３４にはウェスト
デートバルブ３５が介装され、このウェストデートバル
ブ３５はグイヤ７ラム式の７クチユエータ３６にて駆動
される。すなわち、アクチュエータ３６の作動室ｌこ導
入される制御圧に応動してウェストデートバルブ３５が
バイパス路３４の流路面積を増減し、これにて排気ター
ビン３２へのガス流れが調整される。

アクチュエータ作動室への制御圧は分１呟路３８に介装
される電磁弁４０に付与するデユーティ値にて決定され
る。ここに、デユーティ値とは一定周期の開弁時間割合
をいい、電磁弁４０が全閉状態（デユーティ値が零）で
は吸気コンプレッサ下流の吸気通路２１Ａの圧力（過給
圧）Ｐ２が通路３７を介しそのままアクチュエータ作動
室に導入されるが、デユーティ値の増加により開弁時間
割合が増してくると、吸気通路２１Ａから導入された過
給圧の一部が分岐路３８を介しコンプレッサ上流の吸気
通路２１Ｂへと逃されるので、アクチュエータ作動室へ
の圧力が低下する。

一方、コンプレッサ上流の吸入空気量Ｑａを検出するセ
ンサ４２、過給圧Ｐ２を検出するセンサ４４、ノッキン
グを検出するセンサ４５が機関各部に配設される。ここ
に、吸入空気量４３号は基本目標過給圧（Ｉ−’　２　
ＡＤｌ’ｉ’　１　）及びこれに応じた電磁弁４０への
基本制御量（基本デユーティ値）を決定するために使用
される。また、排気タービン上流の排気マニホールド２
５Ａには排気温度（タービン入り口温度にほぼ等しい。

）ＴＥＭＰを検出するセンサ４６が装着される。この温
度信号は前記基本目標過給圧の補正量（Δ１）　２　Ａ
　Ｄ　Ｐ　Ｔ　）を計ｆｙ、伯るために使用される。

５０はこれらセンサ類からの信号が入力されるコントロ
ールユニットで、第１図に示す手段１ｔ２．４，５．７
−９の８！！能を備える。すなわち、コントロールユニ
ット５０では、機関負荷状態と熱負荷状態に応じて電磁
弁４０への出力制御量（出力デユーティ値）を決定し、
決定した出力デユーティ値を電磁弁４０に向け出力する
。

ｍ　３図１ｉコントロールユニツ）５０をマイクロコン
ピュータで構成した場合にＣ［−’　Ｕに付Ｉｔするれ
１（体ルーチンで、同図において過給圧のフィードバッ
ク制御を行なう。同図は一定時間毎に実行される。図中
の番号はステ゛ツブ番号を示す。

過給圧のフィードバック制御は、目標過給圧Ｐ２　Ａ　
Ｄ　ｌ）　’ｌ”を定め、電磁弁４０への基本デユーテ
ィ値ｌ３ＡＳＥＣＵＴＹにてこの目標過給圧ｉＪ　２　
Ａ　ＤＰＴに近い実際の過給圧を得るとともに、実際の
過給圧Ｐ２を検出して両者のずれ（Ｐ２ＡＤｌ）Ｔ−Ｐ
２）に基づくフィードバック補正量ΔＤを演算し、この
ΔＤと前記Ｂ　Ａ　Ｓ　Ｅ　Ｄ　Ｕ　Ｔ　Ｙとがら出力
デユーティ値０ＮＤＵＴＹを定めるものである。

したがって、目標過給圧Ｐ２ＡＤＰＴをどのように定め
るかにより、過給性能を十分に引き出せるかどうかが定
まる。ここに、排気温度ＴＥＭＰが十分に高い場合は熱
負荷対策のノ、χより定常時の目標過給圧以上に上昇さ
せることができないが、この逆に過渡時のように排気温
度が低い場合は定常時の目標過給圧を上昇させてもなん
ら問題ない。

ただし、制電温度は多様な運転条件に応じて刻々に変化
するので、実際の温度状態を監視しつつこの温度状態に
対応させる必要がある。

このために導入されるのが、排気温度′ｒ　ＥＭ　Ｐに
応じた補正量ΔＰ　２　Ａ　Ｄ　Ｉ）　ｉ’である。そ
して、補正形式には基本目標過給圧Ｐ　２　Ａ　Ｄ　Ｐ
　Ｔ　１に加算する方式を採用する。

ここに、定常時の目標過給圧を意味するＰ　２　ＡＬ）
　ｌ）　’１’　１及ヒコノ値Ｐ　２　ＡＤＰ”［”　
１　ｉ、：対応Ｌテ？［磁弁４０に付グする基本デユー
ティ値ＢＡＳＥＤＵ　Ｔ　Ｙは従来と同様に吸入空気量
Ｑａに応じてマツチングにより定められる。たとえば、
Ｑａをパラメータとする２次元テーブル−の検索による
（ステップ（３５，６６，６１，６２）。第５図とｆｊ
Ｓ６図にＢΔＳ　ｌ−：　Ｄ　Ｕ　ｉ’　Ｙ　、！：　
Ｐ　２　Ａ　Ｉ）　Ｐ　’Ｉ’　１　ノ内容を示す。

これに対して、ΔＰ　２　Ａ　Ｉ’）　Ｐ　Ｔの内容は
ｆｊＳ７図に示すように、排気温度１’　ｌ：　Ｍ　Ｐ
が低温にあるほどＵ　ｒＪ過給圧の上昇分を意味するΔ
Ｐ　２　Ａ　Ｄ　Ｉ’　１’を大きくする。その理由は
、Ｔ　Ｅ　Ｍ　ｌ）が低い場合にはその分目標過給圧を
上昇させても熱負荷特性上問題なく、目標過給圧の上昇
にて充填効率を高め機関出力を増加させることができる
からである。

Ｌ　タフ５”）　で、Δｌ）　２　Ａ　Ｄ　１３　′Ｉ
’　Ｉｒｅ　ｌ’　２　Ａ　Ｉ）　Ｌ−’　ｉ’　１　
＋：：加算さ″れた値が最終的な目標過給圧ＩＪ　２　
Ａ　Ｄ　Ｌ’　Ｔとして設定される（ステップ７２）。

このように目ｒ！過給圧Ｐ　２　Ａ　Ｄ　Ｐ　ｉ’を求
めると、その後はＰ　２　Ａ　Ｉ）　Ｊ−’　ｉ”と天
過給圧Ｐ２の偏差Ｅ　ＲＲＯＲ（＝Ｌ’２ＡＤＰＴ−Ｐ
２　）に基づいて前記ＢＡ　Ｓ　Ｅ　Ｄ　Ｕ　ｉ’　Ｙ
のフィードバック補正量ΔＤが求められ、最終的に電磁
弁４０に出力すべきデユーティ値を意味するＯ　Ｎ　Ｄ
　Ｕ　ＴＹがこれらの和（ＢＡＳＩとＤ　Ｕ　Ｔ　Ｙ＋
ΔＤ）にて計ｔｙ−される（ステップ７４〜７（ｉ）。

なお、フィードバック補正量Δ１）の演算は比例積分制
御の例（Ｋｐは比例ディン、Ｋ、は積分ディン、Ｅ　＋
＜　ＲＯＲＩ　Ｗ　Ｇは前回までの偏差の積算値を意味
する）Ｃ″、八〇は正負の両方を含む（ステップ７５）
。

したがって、この例によれば、定常時に応じた値（基本
［１標過給圧と基本デユーティ値）が演算されるととも
に（ステップ６１〜Ｇ３．６５．６６）、検出された排
気温度１”　Ｅ　Ｍ　ｒ’に応じて基本１１標過給圧が
増加イ１正される（ステップ６８．７１・−７６）。た
とえば、第１０図にも示したように過渡変化が急激であ
るほどタービン入口温度は低く、このような低温状態に
ある場合に目標過給圧が上昇される。これにより、実際
の熱負荷状態に即した目標過給圧の設定が可能となるの
で、過給性能が最大限に引き出され、機関出力を高める
こと、５ｒできる。すなわち、目標過給圧を熱負荷上問
題ない限り−Ｌ昇させることが過給性能を十分に活用さ
せることとなり機関出力を高めるこζに役立つのである
。

これに対して、従来例においても熱負荷を決定する因ｒ
を考慮してはいるが、刻／ｌに変化する過渡時に応じた
ものとなっておらず、したがってマツチングした定常条
件から外れると、もはや考慮されているとはｉＴえない
。

なお、過給圧制御は７ノキングを生じない範囲において
実行されることは、１うまでもない。このため、／ツキ
ングを生じている場合には負の一定値（−Ｐ、、ただし
ｐに＞　０　）ヲΔＩ）　２　Ａ　Ｌ）　Ｐ　ｉ”とし
て設定することにより、「１標過給圧を低ドさせている
（ステップ７０　、７８　）。

また、実際の過給圧が一定値（Ｐ２＋ｎ１ｎ）以Ｊｕｌ
こ上昇していない場合（Ｐ　２　＜　Ｐ　２　ｗｉｎ）
や過給圧が一定値以上に」二昇すると思われない負荷域
（Ｑａ＜ＱａｓｃしただしＱａｓｃｔは所定値）にはま
ず過給圧を高めることであり、したがってΔｌ）　２　
Ａ　Ｄ　ｌ”ｒは値を持たない（ステップ６４　、８０
．６７．７９）。

さらに、ステップ７３ではＰ　２　Ａ　Ｉ）　ｌ）　Ｔ
が−１−限値を、越えていないかどうかをチェックし、
上限値を越える場合は上限値をＰ　２　Ａ　Ｄ　Ｐ　ｉ
’とする。これは７エールセー７対策である。

次に、＠８図とＰｔ５９図は本発明の他の実施例で、第
１実施例とは熱負荷を決定する他の因子を採用している
点で相違する。すなわち、排気温度を検出するセンサの
代わりに、第８図では排気マニホールド２５Ａの表面温
度を検出するセンサ９１が、またｆｊＳ９図では燃焼圧
を検出する圧力センサ９；（が点火プラグ９２にそれぞ
れ設けられている。なお、他の部分は第２図と同様であ
るため省略している。

これらの実施例にても第１天施例と同様の作用効果を奏
するが、ｆｆ１８図の例では第２図に示１排気温度セン
サ４６のように測温体が徘′Ｘ管中に突出することはな
いので、測温体の折損に起因する排気タービンの破損を
回避できるという効果もある。

最後に、３つの実施例は排気バイパス方式に適用したも
のであるが、吸気バイパス方式に対しても同様に適用す
ることができる。機関負荷としてはＱａに限らず、たと
えば吸入空気量の代わりに吸気絞り弁開度を採用する機
関では、絞りか開度を採用すれば良い。また、デユーテ
ィ制御可能な電磁弁４（）の代わりに比例制御弁等の採
用も可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は機関負荷条件の検出値だ
けでなく熱負荷を決定する因子に応じても［１楳過給圧
を設定することにしたので、熱工′１．荷特性を満足さ
せつつターボチャージャの過給性能を最大限に引き出す
ことができ、これにより機関出力を一屑向上させること
ができる。

図面の簡ｔ１ｔな説明１１図は本発明の構成し１、第２図は本発明の第１実施
例のシステム図、第３図とｆ５４図はこの実施例の演算
内容を示す流れ図、第５図ないし第７図は同演算におい
て使用する変数の１、ｒ性線図である。

第８図と第９図はそれぞれ本発明のｆｊＳ２実施例と第
３実施例の叉部概略はＩである。

ｔｐＪｌＯ図は従来例の機関回転速度に′Ｎ釘ろ過給圧
とタービン人［」温度を示すネｙ性線図である。

■・・・基本制御量演体手段、２・・・基本Ｕ）標過給
ｊ王演算手段、３・・・熱負荷決定囚ｒ検出−Ｆ段、４
・・・過給圧補正城演算手段、５・・・目標過給圧演算
手段、６・・・過給圧検出手段、７・・・フィードバッ
ク補正駿演算ｆ段、８・・・出力制御駄演算手段、ＩＪ
・・・出力手段、ｊＯ・・・バイパス曖増減手段、２５
Δ・・・排気マニホールド、３０・・・ターボチャージ
ャ、３２・・・排気タービン、３４・・・バイパス路、
３５・・・ウェストデートバルブ、３６・・・グイヤ７
ラムアクチュエー夕、４０・・・デユーティ制御電磁弁
、４２・・・吸入空気量センサ、４４・・・過給圧セン
サ、４５・・・／ツクセンサ、４６・・・排気温度セン
サ、５（）・・・コントロールユニット、９１・・・温
度センサ、９２・・・点火プラグ、９：（・・・圧力セ
ンサ。

（ｙ）１石ノ第５図　　　　　第６図

Claims

【特許請求の範囲】

ターボチャージャへの排気バイパス量または吸気バイパ
ス量を増減する機構に付与する基本制御量を機関負荷条
件の検出値に応じて演算する手段と、同じく機関負荷条
件の検出値に応じて基本目標過給圧を演算する手段と、
熱負荷決定因子を検出する手段と、この検出値に応じて
熱負荷が小さいときほど過給圧を上昇させるように補正
量を演算する手段と、この補正量にて基本目標過給圧を
補正演算して目標過給圧を求める手段と、実際の過給圧
を検出する手段と、検出された過給圧と前記目標過給圧
との偏差に基づいて前記基本制御量のフィードバック補
正量を演算する手段と、このフィードバック補正量にて
基本制御量を補正演算して出力制御量を求める手段と、
出力制御量を前記バイパス量増減機構に向け出力する手
段とを備えたことを特徴とする過給機付き機関の過給圧
制御装置。