JP2628922B2 - ターボチャージャ付エンジンの過給圧制御方法 - Google Patents

ターボチャージャ付エンジンの過給圧制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車などに搭載されるターボチャージャ
付エンジンの過給圧制御方法に関するものである。
(従来の技術) 前記ターボチャージャ付エンジンにおいては、過給圧
によってダイヤフラム式アクチュエータを作動させ、そ
の作動によりウェストゲートバルブを開き排気タービン
を迂回するように排気ガスを導いて、過給圧が設定圧以
上に上昇することを防止していることが一般である。又
特開昭57−193720号公報に開示されるように、前記ダイ
ヤフラム式アクチュエータのダイヤフラム室を大気に間
欠的に開放する開閉制御弁を備え、過給圧の圧力状況に
応じて前記開閉制御弁の開閉動作をデューティ比制御
し、前記過給圧を目標過給圧に収束させるフィードバッ
ク制御方法が知られている。
(発明が解決しようとする課題) ところで上記従来例によると、アクセルペダルを踏込
んで急加速をした場合に、応答遅れのため、過給圧が目
標過給圧を大きく上回るオーバシュート現象が生じ、エ
ンジンの耐久性に悪影響を及ぼすという問題がある。
本発明は全制御領域においてフィードバック制御を維
持しつつ、上記問題点を解消することを第1の目的と
し、これに加えて高地、ガソリン種別、経年変化などの
諸要因に対しても適正に対応して過給圧制御を良好な状
態に行えるターボチャージャ付エンジンの過給圧制御方
法を提供することを第2の目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記第1の目的を達成するため、ターボチャ
ージャのウェストゲートバルブの開度をデューティ比制
御式アクチュエータによりフィードバック制御して、過
給圧を目標過給圧に収束するようにしたターボチャージ
ャ付エンジンの過給圧制御方法において、スロットル弁
開度が所定開度より小の領域では、ウェストゲートバル
ブの開度が所定開度以下にならないようにデューティ比
に限界値を設けてフィードバック制御し、このような制
御状態からスロットル弁開度が所定開度以上となり且つ
過給圧が目標過給圧に収束しない制御状態に移行したと
き、前記デューティ比の限界値を維持した状態でフィー
ドバック制御し、更に所定時間経過後も過給圧が目標過
給圧に収束しないときはウェストゲートバルブの開度が
減少する傾向にデューティ比の限界値を変更してフィー
ドバック制御することを特徴とする。
前記デューティ比の限界値は、スロットル弁回度が所
定開度以上のときでエンジン回転数が所定範囲内にある
ときに学習して得られたデューティ比に基いて演算され
たものであると、上記第2の目的を達成することができ
る。
前記スロットル弁開度が所定開度以上の領域として
は、スロットル弁全開領域を、所定開度より小の領域と
しては、スロットル弁非全開領域を夫々選定することが
好ましい。
(作 用) 本発明によれば、アクセルペダルを踏込んで急加速し
た場合に、デューティ比の限界値が設定され、ウェスト
ゲートバルブが全閉されるのではなく、小さな開度を維
持した状態を所定時間継続できるようになっているた
め、圧力の上昇が従来例に比較して緩やかになり、オー
バシュート現象を防ぐことができる。しかも全ての制御
領域においてフィードバック制御が行われるので、目標
過給圧に対する追随性が良好である。
又本発明において、デューティ比に限界値を学習値か
ら得られるようにすれば、高地、ガソリン種別、経年変
化などの諸要因に対して過給圧制御を良好な状態に行う
ことができる。
(実施例) 第1図は本発明方法を実施するための装置の一例を示
している。
第1図において、1はエアクリーナ、2はターボチャ
ージャ3のコンプレッサ、4はサージタンク、5は気化
器で、これらでエンジンの吸気系Aが構成される。6は
サージタンク4内の圧力(コンプレッサ2の下流の圧
力)を検出する圧力センサ、7は気化器5のスロットル
弁8の開度を検出するスロットル開度センサである。9
はエンジン本体であって、そのエンジン回転数は回転数
センサ10で検出される。エンジンの排気系Bには、ター
ボチャージャ3の排気タービン11が配されると共に、排
気タービン11を迂回するウェストゲート通路12が設けら
れている。
ウェストゲート通路12はウェストゲートバルブ13によ
って開閉される。ウェストゲートバルブ13はダイヤフラ
ム式アクチュエータ14によって開度が調整されるが、両
者は作動ロッドなど連結機構15によって連結されてい
る。前記アクチュエータ14はダイヤフラム16、大気室1
7、ダイヤフラム室18を備えている。ダイヤフラム室18
は圧力導入口に絞り23を備えた導圧路19を介して吸気系
Aのコンプレッサ下流の圧力を導入できるように構成さ
れると共に、ダイヤフラム室18の過給圧を開閉制御弁20
及び大気解放路21を介して大気に間欠的に開放できるよ
うに構成されている。開閉制弁20は電磁アクチュエータ
22により駆動され、電磁アクチュエータ22に駆動電圧を
印加している間だけ開弁するように構成されている。
前記開閉制御弁20の開閉動作はマイクロコンピュータ
より成る制御装置24によってデューティ比制御される。
この制御装置24には、前記圧力センサ6からの過給圧状
態を示す圧力データ、前記スロットル開度センサからの
スロットル開度データ、前記回転数センサ10からのエン
ジン回転数データ、その他のデータが入力される。他
方、制御装置24からは前記電磁アクチュエータ22に対し
て、例えば10Hz程度の駆動用パルス電圧が出力される。
又制御装置24には第2図ないし第4図に示すようなプロ
グラムが内蔵されている。
第2図は過給圧フィードバック制御のプログラムを示
している。ステップ#11で圧力センサ6、スロットル開
度センサ7、回転数センサ10等からのデータを入力す
る。次にステップ#12で過給圧フィードバック制御の実
行条件が成立しているか否かを判断する。例えばエンジ
ン冷却水温が所定範囲外にある場合やスロットル開度が
所定開度以下の場合は実行条件が成立しないものと判断
される。前記実行条件が成立しない場合はリターンし、
成立する場合はステップ#13に進む。ステップ#13では
スロットル開度が全開か否かを判断する。全開でない場
合はステップ#14に進み、第1フィードバック制御を実
行し、全開である場合はステップ#15に進み、第2フィ
ードバック制御を実行する。
第3図は第1フィードバック制御のプログラムを示し
ている。ステップ#21ではデューティ比の上限値が設定
される。この上限値は後述するデューティ比上限学習値
をメモリから呼出して設定される。次いでステップ#22
において制御装置24のメモリに予め格納しておいた関係
式やマップ値に基いて、エンジン回転数に対応する目標
過圧P0を演算する(実際にはエンジン冷却水湿などを参
照してP0は補正されるが、説明を省略する。)。次のス
テップ#23で測定された過給圧Pと前記目標過給圧P0
を比較し、|P0−P|>a(所定値)であるか否かを判断
する。測定過給圧Pが目標過給圧P0を中心とする所定範
囲圧力(P0−a〜P0+a)内にあるときは、ステップ#
25にジャンプする。前記所定範囲圧力外のときはステッ
プ#24に進み、過給圧が目標過給圧P0に収束するように
デューティ比を変更する。この際、デューティ比はその
上限値が定められており、例えば80%を越える値に選定
することはできないようになっている。次いでステップ
#25においてデューティ比を出力し、これに基いて前記
開閉制御弁20を制御し、前記ダイヤフラム式アクチュエ
ータ14を作動させて、ウェストゲートバルブ13の開度を
適切なものとする。次いでステップ#26において、第1
フィードバック制御が実行されたことを示すフラッグF
を1とした後、第2図に示すプログラムにリターンす
る。
第4図は第2フィードバック制御のプログラムを示し
ている。ステップ#30では前記フラッグFが1であるか
否かが判断される、第1フィードバック制御から第2フ
ィードバック制御に移行したときフラッグFは1となっ
ており、このときステップ#31に進む。フラッグFが0
のときはステップ#43に進む。
ステップ#31では目標過給圧P0を演算し(その基礎と
なるエンジン回転数などはステップ#11で入力されてい
る。)次いでステップ#32で測定過給圧P(ステップ#
11で入力されている。)と目標過給圧P0とを比較して、
P0−P>a(所定値)か否かを判断する。P0−P≦aの
とき、すなわち測定過給圧Pが(P0−a)以上となった
ときはステップ#50に進み、前記フラッグFを0とした
後、第2図に示すプログラムにリターンする。他方、P0
−P>aのとき、すなわち測定過給圧が(P0−a)に達
していないときは、ステップ#33に進みタイマをセット
する。次いでステップ#34でデータを入力し、ステップ
#35で目標過給圧P0を演算し、次のステップ#36で測定
過給圧Pと目標過給圧P0とを比較し、P0−P>a(所定
値)か否かを判断する。P0−P≦aのとき、すなわち測
定過給圧Pが(P0−a)以上となったときはステップ#
42に進み、前記タイマをクリアし、次いでステップ#50
で前記フラッグFを0とした後、第2図に示すプログラ
ムにリターンする。他方、P0−P>aのとき、すなわち
測定過給圧Pが(P0−a)に達していないときはステッ
プ#37に進み、ここでデューティ比を変更(増大)し、
ステップ#38でそのデューティ比を出力する。この際の
デューティ比はその上限値がステップ#21、又は後記ス
テップ#41によって定められている。その後ステップ#
39でタイマが所定時間T経過したか否かが判断される。
例えばT=1秒と設定され、タイマが1秒経過していな
いときはステップ#34に戻り、上記のステップ#34→#
35→#36→#37→#38→#39が繰り返される。このよう
に第1フィードバック制御から第2フィードバック制御
に移行(ストッロル弁が非全開から全開に移行)した場
合で、測定過給圧Pが(P0−a)に達しないとき、例え
ば1秒間、デューティ比の上限値を一定にしたフィード
バック制御が実行される。
ステップ#39でタイマが所定時間Tを経過したとき、
ステップ#40に進み、ここでタイマをクリアした後、ス
テップ#41でデューティ比の上限値(勿論100%以上と
なることはない。)が変更される。その後ステップ#33
に戻る。そして上述のようなステップ#33〜#39のプロ
グラムが再び実行される。
前記ステップ#30でフラッグFが0のとき、すなわち
第2フィードバック制御が1度でも実行された後である
ときは、ステップ#43に移行してデューティ比上限値の
規制を解除する。そして次のステップ#44で目標過給圧
P0を演算し、次いでステップ#45で測定過給圧Pと目標
過給圧P0とを比較し、|P0−P|>a(所定値)か否かを
判断する。|P0−P|>aのときはステップ#46でデュー
ティ比を変更し、次いでステップ#47でそのデューティ
比を出力する。他方、ステップ#45で|P0−P|≦aのと
きはステップ#48で学習条件が成立するか否かを判断
し、成立するときはステップ#49でそのデューティ比を
学習した後ステップ#47に進み、不成立のときはステッ
プ#47にジャンプする。ステップ#43〜#47は通常の過
給圧フィードバック制御を示しており、ステップ#47に
おいて測定過給圧Pが目標過給圧P0に収束するように選
定されたデューティ比が出力される。
前記ステップ#48、#49はステップ#21のデューティ
比上限値を学習によって求めるものである。すなわち前
記デューティ比上限値は、先ず次の条件を充足するとき
のデューティ比(このときに測定過給圧Pは目標過給圧
P0を中心とする所定範囲圧力となっている。(ステップ
#45))を多数回測定し、次いで、それらの値を後述の
ように演算処理することにより求めている。
(1) 過給圧フィードバック制御実施中である(→ス
テップ#12)。
(2) エンジン回転数が4500〜5000rpmである(→ス
テップ#48の学習条件)。
(3) スロットル弁が全開である(→ステップ#1
3)。
(4) 車速が1.1Km/h以上である(→ステップ#48の
学習条件)。
(5) 上記(1)、(3)、(4)の条件が成立して
から2秒間経過し、かつ継続中である(→ステップ#48
の学習条件)。
(1)〜(5)の条件を充足するとき、そのデューテ
ィ比がステップ#49でメモリに記憶される。そして例え
ば1000回上記デューティ比を測定し、その平均値と前回
の値とを加算し、それを2分することによって、新たな
デューティ比上限値を算出し、前回のデューティ比上限
値を新たなものに更新する。この値がステップ#21によ
って呼出されることは、すでに述べたとおりである。
上記構成によると、アクセルペダルを踏込んで急加速
した場合には、次のような作動状態となる。始めはスロ
ットル弁8が全開でなく、測定過給圧Pが目標過給圧P0
より十分低いので、第2図〜第4図に示すプログラムに
おいて、ステップ#11→#12→#13→#14→#21→#22
→#23→#24→#25→#26と進行する。このようにして
第1フィードバック制御が行われるとき、デューティ比
の上限値は定められているため(ステップ#21)、例え
ば80%以下という制限下でデューティ比は選定されて過
給圧のフィードバック制御が行われる。実際にはエンジ
ン回転数が急上昇し、目標過給圧P0が急上昇するように
設定されているので、デューティ比は前記上限値(例え
ば80%)に一致する(従来のフィードバック制御ではこ
のような場合デ4ューティが100%になる。)。この際
前記開閉制御弁22の開弁割合が大きく、前記アクチュエ
ータ14のダイヤフラム室18から大気への過給圧の開放割
合が増大するので、前記ウェストゲートバルブ13の開度
は小さくなる(従来ではウェストゲートバルブ13が全閉
状態となる。)。
次にスロットル弁8が全開状態となったとき、第2図
〜第4図に示すプログラムにおいて、ステップは#11→
#12→#13→#15と進み、第2フィードバック制御に移
行する。一般にはその初期において、測定過給圧Pは目
標過給圧P0より十分に低いので、ステップは次いで#30
→#31→#32→#33→#34→#35→#36→#37→#38→
#39と進み、同一のデューティ比上限値(例えば80%)
の制限下で、デューティ比フィードバック制御が継続し
て行われる。所定時間(例えば1秒)内に測定過給圧P
が目標過給圧P0に収束したとき(P0−P≦a)は通常の
フィードバック制御に移行する(ステップ#36→#42→
#50→#11→#12→#13→#15→#30→#43……)。所
定時間経過後も測定過給圧Pが目標過給圧P0に収束しな
いとき(P0−P>a)は、デューティ比上限値を増大
(例えば80%→90%)し、その制限下で、デューティ比
フィードバック制御が継続して行われる(ステップ#39
→#40→#41→#33→#34→#35→#36→#37→#38→
#39)。この場合も所定時間内に測定過給圧Pが目標過
給圧P0に収束したときは通常のフィードバック制御に移
行し、所定時間経過後も所定過給圧Pが目標過給圧P0
収束しないときは、更にデューティ比上限値を増大(例
えば90%→100%)し、その制限下で、デューティ比フ
ィードバック制御が継続して行われる。
このようにアクセルペダルを踏込んで急加速した場合
に、デューティ比の上限が設定され、ウェストゲートバ
ルブ13が全閉されるのではなく小さな開度を維持した状
態を所定時間継続できるようにしているため、圧力の上
昇が従来例(ウェストゲートバルブが全閉されて圧力が
急上昇する。)に比較して緩やかになり、オーバショー
ト現象を防ぐことができる。
測定過給圧Pが目標過給圧P0に収束すると、デューテ
ィ比上限値設定が解除され(ステップ#43)、通常のフ
ィードバック制御が行われる(ステップ#43→#44→#
45→#46→#47→#50……、又はステップ#43→#44→
#45→#48→#49→#47→#50、……)。又前記デュー
ティ比の上限値は学習により得られることはすでに述べ
たとおりであり(ステップ#48→#49)、これにより高
地、ガソリン種別、経年変化等の変動要因に対し、前記
上限値を適切な値にセットすることができる。
(発明の効果) 本発明によれば、全制御領域においてフィードバック
制御を維持して追随性を良好にできるにもかかわらず、
急加速時にオーバシュート現象を防止できるターボチャ
ージャ付エンジンの過給圧制御方法を提供することがで
きる。
又本発明によれば、上記効果に加えて、高地、ガソリ
ン種別、経年変化等の変動要因に対し、適正に対応して
過給圧制御を良好な状態に行えるターボチャージャ付エ
ンジンの過給圧制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す説明図、第2図、第3図
及び第4図は夫々制御方法を示すフローチャートであ
る。 3……ターボチャージャ 8……スロットル弁 13……ウェストゲートバルブ 14……アクチュエータ 20……開閉制御弁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターボチャージャのウェストゲートバルブ
    の開度をデューティ比制御式アクチュエータによりフィ
    ードバック制御して、過給圧を目標過給圧に収束するよ
    うにしたターボチャージャ付エンジンの過給圧制御方法
    において、スロットル弁開度が所定開度より小の領域で
    は、ウェストゲートバルブの開度が所定開度以下になら
    ないようにデューティ比に限界値を設けてフィードバッ
    ク制御し、このような制御状態からスロットル弁開度が
    所定開度以上となり且つ過給圧が目標過給圧に収束しな
    い制御状態に移行したとき、前記デューティ比の限界値
    を維持した状態でフィードバック制御し、更に所定時間
    経過後も過給圧が目標過給圧に収束しないときはウェス
    トゲートバルブの開度が減少する傾向にデューティ比の
    限界値を変更してフィードバック制御することを特徴と
    するターボチャージャ付エンジンの過給圧制御方法。
  2. 【請求項2】デューティの限界値は、スロットル弁開度
    が所定開度以上のときでエンジン回転数が所定範囲内に
    あるときに学習して得られたデューティ比に基いて演算
    されたものであることを特徴とする請求項1記載のター
    ボチャージャ付エンジンの過給圧制御方法。
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