JP3105402B2 - 過給圧制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用エンジン等にお
いてターボチャージャにて吸気を過給するようにしたエ
ンジンにおける過給圧制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンのターボチャージャに
おいては、その排気タービンのバイパス通路にウェスト
ゲートバルブを設け、実際の過給圧に応じてこのウェス
トゲートバルブを開閉制御することにより、過給圧がエ
ンジン回転数に応じて設定された所定の目標過給圧とな
るように制御されている。具体的には、過給圧をダイヤ
フラム式のアクチュエータに導き、このアクチュエータ
にてウェストゲートバルブを開閉駆動するようにすると
ともに、アクチュエータのダイヤフラム室を大気に開放
可能な開閉制御弁を設け、エンジン回転数に応じて設定
された目標過給圧と実際の過給圧の差に応じて開閉制御
弁に対する印加電圧のデューティ比をフィードバック制
御することにより開閉制御弁を開閉制御し、ウェストゲ
ートバルブの開度を制御するように構成されている（特
開平４−７６２２４号公報参照）。

【０００３】そのフィードバック制御時に、目標過給圧
と実際の過給圧の差による演算結果にて過大なデューテ
ィ比が与えられた場合にそのままのデューティ比に制御
した場合、過給圧が急上昇して大きくオーバーシュート
し、エンジンの損傷を来す恐れがあるという問題があ
る。そこで、従来から図４に示すように、制御するデュ
ーティ比の値に上限ガード値が設定され、演算の結果そ
れ以上のデューティ比が得られても上限ガード値にて制
御するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、定常運転状
態ではエンジン回転速度に対応して目標過給圧が与えら
れ、その目標過給圧を与えるための要求デューティ比が
エンジン回転速度に対応して与えられる。この要求デュ
ーティ比は、図４に示すように、エンジン回転速度が低
速域では高く、中速域では低くなり、高速域では高くな
るという特性を有しているが、従来の上限ガード値は、
図４に破線で示すようにエンジン回転速度とは無関係に
一定値に設定されている。

【０００５】そのため、低速域のエンジン回転速度Ａで
は、要求デューティ比と上限ガード値の差が小さいため
に、補正不足が生じて制御遅れが大きくなるという問題
があり、一方中速域のエンジン回転速度Ｂでは、要求デ
ューティ比と上限ガード値の差が大きいために上限ガー
ド値を設けていても、過渡時に演算結果の大きなデュー
ティ比でそのまま制御されてオーバーシュートを生じて
しまう恐れがあるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、オーバーシュートや制御遅れを生じることなく、高
い制御性を確保できる過給圧制御方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の過給圧制御方法
は、ターボチャージャの排気タービンをバイパスするウ
ェストゲートバルブの開度を、開閉制御弁に対する印加
電圧のデューティ比によってフィードバック制御するこ
とにより過給圧を制御する過給圧制御方法において、フ
ィードバック制御時のデューティ比の上限ガード値を、
定常運転時にエンジン回転速度に対応して規定される要
求デューティ比から適当に高い値に設定する過給圧制御
方法であって、所定のエンジン回転速度における要求デ
ューティ比の値を実際の運転状態で学習し、その学習値
と予め設定されたマップから各エンジン回転速度におけ
る上限ガード値を演算することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、フィードバック制御時のデュ
ーティ比の上限ガード値を、定常運転時にエンジン回転
速度に対応して規定される要求デューティ比から適当に
高い値に設定しているので、どの回転域においても要求
デューティ比に対して適当な余裕代のある制御範囲でデ
ューティ比の制御を行うことができ、したがって制御範
囲が広すぎて過渡時にオーバーシュートを生じたり、制
御範囲が狭すぎて補正不足による制御遅れを生じたりす
ることがなく、高い制御性を確保することができる。

【０００９】また、所定のエンジン回転速度において実
際の要求デューティ比を学習し、その学習値と予め設定
されたマップからから各エンジン回転速度における上限
ガード値を演算することにより、エンジン毎の個別差や
高地と平地における気圧差や経時変化等の影響を受けず
に適正な上限ガード値を設定することができ、高い制御
性を高い信頼性をもって確保することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３を参照
して説明する。

【００１１】まず、過給圧制御装置の全体構成について
図１を参照しながら説明する。図１において、１は自動
車用エンジンのターボチャージャであり、排気通路２に
配設されて排気ガスのエネルギーにより駆動される排気
タービン３と、この排気タービン３により駆動されるコ
ンプレッサ４とを備えている。コンプレッサ４は吸気通
路５に配設され、エアクリーナ６から導入された空気を
圧縮してスロットルバルブ７、サージタンク８を通して
エンジンに供給する。

【００１２】排気タービン３に対してバイパス通路９が
設けられ、このバイパス通路９を開閉して排気タービン
３に導入される排気ガス流量を制御するウェストゲート
バルブ１０が設けられている。このウェストゲートバル
ブ１０を開閉するダイヤフラム式のアクチュエータ１１
が設けられている。アクチュエータ１１のダイヤフラム
室１１ａには、コンプレッサ４の下流側の過給圧が圧力
導入通路１２を介して導入され、過給圧に応じた作動ロ
ッド１１ｂの変位量に対応してウェストゲートバルブ１
０を開いて排気ガスの一部をバイパスさせることによ
り、過給圧を一定に維持できるように構成されている。

【００１３】圧力導入通路１２には、一端がエアクリー
ナ６に接続され途中に開閉制御弁（ＶＳＶ）１４が配設
された圧抜通路１３の他端が接続されており、その開閉
制御弁１４の開度を制御することにより、ダイヤフラム
室１１ａに導入される過給圧を制御し、ウェストゲート
バルブ１０の開度を制御して設定過給圧を可変できるよ
うに構成されている。開閉制御弁１４は、印加電圧のデ
ューティ比によってその開度が制御されるように構成さ
れており、開閉制御弁１４に対する印加電圧のデューテ
ィ比を電子制御装置（ＥＣＵ）１５にて制御するように
構成されている。電子制御装置１５には、スロットルバ
ルブ７の開度を検出するスロットルセンサからのスロッ
トル開度信号ａと、サージタンク８内における吸気管内
圧を検出する圧力センサからの吸気管内圧信号ｂと、エ
ンジン回転速度（ＮＥ）を検出する速度センサからのエ
ンジン回転速度信号ｃと、水温センサからの水温信号ｄ
などが入力されている。

【００１４】以上の構成において、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）による過給圧の制御に際して、まずスロットル開度
信号ａ、吸気管内圧信号ｂ、エンジン回転速度信号ｃ、
水温信号ｄが読み取られ、スロットルバルブ７が所定角
度以上開き、水温が所定温度範囲にある等の条件を満た
す場合に過給圧制御に入る。過給圧制御においては、エ
ンジン回転速度に対応して目標過給圧が設定され、この
目標過給圧と実際の過給圧の差に応じて開閉制御弁１４
に対する印加電圧のデューティ比を制御することによ
り、過給圧が目標過給圧に一致するようにフィードバッ
ク制御が行われる。また、スロットルバルブ７が全閉か
ら定常状態に向けて移行する加速時には、開閉制御弁１
４に対する印加電圧を１００％デューティ比又は最大デ
ューティ比に制御し、開閉制御弁１４を全開させてウェ
ストゲートバルブ１０を全閉状態とし、過給圧が上昇し
てエンジン回転速度に対応して設定された目標過給圧と
の差が一定値以内になると、必要に応じてオーバーシュ
ートを防止するため一旦デューティ比を低く設定するス
キップ制御を行った後、デューティ比の変化量が適当な
範囲に設定された通常のフィードバック制御が行われ
る。

【００１５】上記過給圧のフィードバック制御におい
て、目標過給圧と実際の過給圧の差による演算結果にて
過大なデューティ比が与えられた場合にそのままのデュ
ーティ比に制御した場合、過給圧が急上昇して大きくオ
ーバーシュートするので、これを防止するために設定さ
れるデューティ比の上限ガード値について、図２、図３
を参照しながら説明する。

【００１６】図２において、定常運転状態においてエン
ジン回転速度に対応して決まる目標過給圧を与える要求
デューティ比を仮想線で示す。この標準要求デューティ
比は、エンジン回転速度の低速域では高く、中速域では
低くなり、高速域では高くなるという特性を有してい
る。デューティ比制御の上限ガード値は、破線で示すよ
うに、この要求デューティ比から適当に高い値に設定さ
れている。

【００１７】このように、フィードバック制御時のデュ
ーティ比の上限ガード値を、定常運転時にエンジン回転
速度に対応して規定される要求デューティ比から適当に
高い値に設定しているので、どの回転域においても要求
デューティ比に対して適当な余裕代のある制御範囲でデ
ューティ比の制御を行うことができ、制御範囲が広すぎ
て過渡時にオーバーシュートを生じたり、制御範囲が狭
すぎて補正不足による制御遅れを生じたりすることがな
く、高い制御性を確保することができる。

【００１８】このような上限ガード値の実際の設定方法
は、エンジンの運転状態においてデューティ比制御の安
定性の良い中速域における所定のエンジン回転速度Ｇに
おけるデューティ比を学習値として読み取る。これは、
そのエンジンの運転条件におけるエンジン回転速度Ｇの
要求デューティ比である。上限ガード値はこの学習値
と、図３に示すようなマップによって各エンジン回転速
度毎に設定された特性値とを和算することに演算され
る。さらに、最終的な上限ガード値は安全運転上最終的
に必要とされる上限値である最終上限値と演算値のいず
れか低い方のデューティ比に設定される。

【００１９】図３のマップは、基準となるエンジンの運
転状態における要求デューティ比を実際に求めるか或い
は想定し、それから適当に高い値を上限ガード値とした
後、学習点となる所定のエンジン回転速度Ｇにおける要
求デューティ比を減算することによって各エンジン回転
速度毎の特性値を設定したものである。従って、エンジ
ン毎及び運転条件毎に異なる学習値に特性値を和算する
ことによって、任意のエンジンの運転条件にほぼ適正に
対応した上限ガード値を設定することができるのであ
る。

【００２０】このように、所定のエンジン回転速度にお
いて実際の要求デューティ比を学習し、その学習値と予
め設定されたマップから各エンジン回転速度における上
限ガード値を演算することにより、ウェストゲートバル
ブ１０やアクチュエータ１１の特性差や圧力導入通路１
２の流通抵抗差などのエンジン毎の個別差や高地と平地
における気圧差や経時変化等の影響を受けずに適正な上
限ガード値を設定することができ、高い制御性を高い信
頼性をもって確保することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の過給圧制御方法によれば、以上
のようにフィードバック制御時のデューティ比の上限ガ
ード値を、定常運転時にエンジン回転速度に対応して規
定される要求デューティ比から適当に高い値に設定して
いるので、どの回転域においても要求デューティ比に対
して適当な余裕代のある制御範囲でデューティ比の制御
を行うことができ、制御範囲が広すぎて過渡時にオーバ
ーシュートを生じたり、制御範囲が狭すぎて補正不足に
よる制御遅れを生じたりすることがなく、高い制御性を
確保することができる。

【００２２】また、所定のエンジン回転速度において実
際の要求デューティ比を学習し、その学習値と予め設定
されたマップから各エンジン回転速度における上限ガー
ド値を演算することにより、エンジン毎の個別差や高地
と平地における気圧差や経時変化等の影響を受けずに適
正な上限ガード値を簡単に設定することができ、高い制
御性を高い信頼性をもって確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の過給圧制御装置の概略構成
図である。

【図２】同実施例における制御デューティ比の上限ガー
ド値の説明図である。

【図３】同実施例における上限ガード値を求めるマップ
の説明図である。

【図４】従来例における制御デューティ比の上限ガード
値の説明図である。

【符号の説明】

１ ターボチャージャ ３ 排気タービン ９ バイパス通路 １０ ウェストゲートバルブ １４ 開閉制御弁（ＶＳＶ） １５ 電子制御装置（ＥＣＵ）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターボチャージャの排気タービンをバイ
   パスするウェストゲートバルブの開度を、開閉制御弁に
   対する印加電圧のデューティ比によってフィードバック
   制御することにより過給圧を制御する過給圧制御方法に
   おいて、フィードバック制御時のデューティ比の上限ガ
   ード値を、定常運転時にエンジン回転速度に対応して規
   定される要求デューティ比から適当に高い値に設定する
   過給圧制御方法であって、所定のエンジン回転速度にお
   ける要求デューティ比の値を実際の運転状態で学習し、
   その学習値と予め設定されたマップから各エンジン回転
   速度における上限ガード値を演算することを特徴とする
   過給圧制御方法。