JPH01100317A - 内燃機関の過給圧制御装置 - 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、ターボチャージャーなどの過給機を備えた内
燃機関に係り、特に自動車用ガソリンエンジンの制御に
好適な過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車の高性能化に伴ない、エンジンの高出力化に対す
る要求も強まり、その−環として、ター・ポチャージャ
ーなどを用いた、いわゆる過給機付エンジンが広く実用
化されるようになってきている。

ところで、このようなエンジンでの過給機の制御として
は、従来は、その過給圧が所定値を超えないようにする
、いわゆるＩＪ　ＩＪ−フパルブによる制卸だゆであっ
たが、近年９工、特開昭５７−５２６３８号公報に開示
のように、エンジンの運転状態を表わす種々のパラメー
タによって過給圧を制ぐ１し、オーバーブーストを起こ
さずに、滑らかに過給圧が目標値に収斂してゆくよ５な
制御が行なわれるようになってきている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、滑らかな過給圧の制御は得られろもの
の、過給圧制御におけるオーバーブースト動作をエンジ
ン制菌に積極的に利用する点に配ｌ・ｇがされておらず
、スポーティ−な運転性能の付与という点で問題があっ
た。

本発明の目的（工、過給機のオーバーブースト制御によ
り、常に最適な加速フィーリングを与えることができ、
優れた運転性能の自動車を容易に得ることができるよう
Ｋした、内燃機関の過給圧制御装置を提供することにあ
る。

Ｃ問題点を解決するだめの手段〕 上記目的は、エンジンが全開加速状態に制卸操作された
ときでの吸気ブースト圧力のオーバーシェード量を、そ
のときでのエンジンの運転状態に応じて制御するように
して達成される。

〔作　用〕

全開加速時での加速フィーリングは、そのときでの吸気
ブースト圧に現われるオーバーシュートの有無、及びオ
ーバーシュートの量に依存する。

一方、加速フィーリングは、全開加速に入ったときでの
エンジンの運転状態によっても左右されろ。

そこで、全開加速状態にエンジンが制御されたときでの
エンジンの運転状態に応じて、吸気ブースト圧のオーバ
ーシュート制御を行なうようにしてやれば、加速フィー
リングを制御することができ、常に最適な加速フィーリ
ングを与えるようＫすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による内燃機関の過給圧制御装置について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明をターボチャージャー付のガンリンエ
ンジンに適用した場合の一実施例で、図において、１を
エニンジン、２は吸気管、３はスロットルバルブ、４は
排気管、５はターボチャージャーのタービンロータ、６
はターボチャージャーのコンプレッサロータ、７は排気
バイパス通路、８はリリーフ弁、９はリリーフ弁８のア
クチュエータ、１０）１吸気圧センサ、１１はスロット
ル全開スイッチ、１２は制御回路、１３は切換制御弁、
１４は切換制御弁１３の電磁アクチュエータである。

エンジン１が始動すると、排気管４内の圧力が上り、タ
ービンロータ５を回転させ、これによりコンブｌ／フサ
ロータ６も回転し、吸気管２内にブースト圧を与え、エ
ンジン１の出力を増加するように働く。

排気バイパス通路７はタービンロータ５の排気入口側と
出口側をバイパスするようにして設置され、これによる
排気ガスのバイパス惜をリリーフ弁８により制卸し、タ
ービンロータ５を通る排気ガスの量を制卸する＠きなす
る。

アクチュエータ９はダイヤフラム９ａを用いた差圧作動
型のもので、内部に設けられているスプリング９ｂの力
により常時、リリーフ弁８を閉じる方向くバイアスされ
ており、下室９Ｃ内の圧力が上室９ｄ内の圧力よりも所
定値以上高くなったときにすＩＪ−フ弁８を開き、その
開度は上室９Ｃと下室９ｄ間での圧力差に応じて変化す
るように動作する。

制御回路１２は、吸気圧センサ１０からの吸気圧信号や
、スロットル全開スイッチ１１からの信号、それに図示
してない各種のセンサなどからエンジン回転数信号など
各種の信号を取り込み、電磁アクチュエータ１４に制御
信号を供給し、切換制御弁１３を制御する働きをする。

なお、このときの電磁アクチュエータ１３の制御は、い
わゆるオンデニーテイ制−で、パルス信号によるオン・
オフ信号のデユーティ−比により、結果的にアナログ的
な制御が得られるようになっているものである。

切換制御弁１３はルノイドを用いた電砒アクチュエータ
１４によって作動され、通常は図示の実線で示す位置に
あるが、電磁アクチュエータ１４に通電されたときだげ
破線で示す位置に切換わるように動作し、これにより電
磁アクチュエータ１４に通電されていないときには、ア
クチュエータ９の上室９ｄ’Ｙ大気中に連通させ、電磁
アクチュエータ１４に通電されたときには、アクチュエ
ータ９の上室９ｄを下室９Ｃと一緒に排気管２内に連通
させるように働く。

次に、この実施例の動作について説明する。

まず、電磁アクチュエータ１４に通電制御が行なわれて
いない状・態では、切換制御弁１３は図示の実線の状態
にとどまっているから、このときには、通常のＩＪ　Ｉ
Ｊ−フ弁付ターボチャージャーエンジンとして動作し、
吸気管２内の圧力、すなわち過給圧が低い間は、アクチ
ュエータ９内のスプリング９ｂによりリリーフ弁８が閉
じられ、タービンロータ５には全排気ガスが供給されて
吸気圧を高めるのに使われているが、過給圧が所定値に
達すると、アクチュエータ９の下室９Ｃ内の圧力により
ダイヤフラム９ａに働く力がスプリング９ｂの力に勝る
ようになり、リリーフ弁８が開き、排気ガスがタービン
ロータ５からバイパスされるようになり、これにより過
給圧が所定値以上に上昇しないようにする過給圧制限動
作が得られるように動作している。

制御回路１２による電磁アクチュエータ１４０制（財）
は、スロットル全開スイッチ１１がオンになったことを
条件として開始され、従って、上記した電磁アクチュエ
ータ１４に対する通電が行なわれていない状態での過給
圧制限動作は、スロットル全開スイッチ１１がオフにな
っているときに得られる。

このスロットル全開スイッチ１１は、スロットルバルブ
３が全開に操作されたとき、すなわち全開加速に操作さ
れたときにオンになり、これにより制御回路１２は電磁
アクチュエータ１４に対する通電制御を開始する。

上記したように、電磁アクチュエータ１４により切換制
御弁１３が制御されると、図示の実線の状態では大気圧
がアクチュエータ９の上室９ｄに導かれるため、ＩＪ　
ＩＪ−フ弁８は開く方向に、他方、図示の破線の状態で
は上室９ｄと王室９Ｃとがいずれも吸気管２内に連通し
て等しい圧力にされるので、このときにはスプリング９
ｂの力でＩＪ　ＩＪ−フ弁８は閉じる方向にそれぞれ動
作するから、切換制御弁１３の動作比率、すなわち電磁
アクチュエータ１４に供給されるパルス信号のデユーテ
ィ比を変えろことにより過給圧を制御できることになる
。

そこで、制御回路１２は、吸気圧センサ１１の信号によ
り過給圧を監視し、それが所定の目標値に収斂するよう
に、電磁アクチュエータ１４に対するパルス信号のデユ
ーティ比を制御する。このときの制御の態様は、制御系
での遅れを補正するため、いわゆるＰＩＤ（比例積分微
分）制御となっており、目標値と吸気管２内の圧力との
差が太きいときには応答を早め、差が小さいときには応
答が遅くなるようにし、応答を早めながら、しかもハン
チングが生じないようにしている。

ここで、第２図を用い、さらに詳しく説明する。

時刻ｔ。以前では、アクセルペダル（図示セス）が全開
位置まで踏込まれていない１通常走行又は通常のパーシ
ャル時にあり、このときには、上記したように、電磁ア
クチュエータ１４のパルス信号はデユーティ比ゼロ、つ
まり、通電なしに保たれ、エンジン回転数Ｎ）ＸＩＯＩ
、吸気圧力Ｐ　＋ｚ１０５にそれぞれほぼ一定に保たれ
ている。また、この状態でも、何らかの理由により過給
圧が上昇したときにはリリーフ弁８が開き、上記した過
給圧制限動作が得られる。

次に、時刻ｔｏに到り、ここでアクセルペダルが全開位
置まで踏込まれ、全開加速状態に制御操作されたとする
。

そうすると、この全開加速に制御操作されたことがスロ
ットル全開スイッチ１１によって検出され、その信号が
オンになる。なお、この実施例（第１図）では、全開加
速の検出をスロットル全開スイッチ１１によって行なう
ようになっており、この結果、構成が簡単で、かつイｇ
頼注も高く、その上、メンテナンスも容易になるなどの
利点が得られるようになっているが、他のセンサによっ
てもよいことは言うまでもない。

こうして、全開加速に入ると、吸気管圧力は過給機によ
って急上昇を開始し、エンジン回転数もタイムラグの公
達れて上昇を始める。この時点で制御回路１２から電磁
アクチュエータ１４ヘデユーテイ信号の出力が開始され
るが、出力開始時のデユーティ値は、イニシャルデユー
ティ１０８とＰＩＤ制御のＰ（比例分）１０７の和で与
えられ以後吸気管圧力が目標圧力値１０２に収束するよ
うに、特性１０６ΩようにＰＩＤ制御を行なう。

これらの制御によって、吸気管圧力Ｐ４ｔ１０４のよう
に変化しながら車両自体が加速を始める。

ここで、吸気管圧力の１回目のオーバーシュート量１０
３が大きいと運転者に急激な加速感を与え、逆に、この
オーパークニートｆｆ１ｌ　０３が小すいときや全くオ
ーパークニートがないとぎは、運転者はスムーズな加速
感を得られるという様に、オーバーシュート量によって
、運転者に与える加速フィーリングが変化するという関
係がある。

この最適な加速感を得るのに必要なオーバ７ユート量と
、全開加速検知時の吸気管圧力との関係は一般に第３図
のようになる。

従って、低回転時においても高回転時においても第３図
の関係で全開加速時のオーバクニートが得られれば、常
に運転者に最適な加速感を与えることが可能となる。

しかしながら、従来技術では、最も加速感を必要とされ
る低負荷付近で実車マツチングされたデータをイニシャ
ルデユーティとして設定していたため、高負荷時には、
過度の加速感を運転者に与えてしまう等、十分な制御性
を得られなかった。

そこで、この実ｍ　ＩＭＪでは、イニシャルデユーティ
を、エンジン１の負荷状態をパラメータとしてマツプ化
し、各々の負荷状態でマツチングしたデータをマツプに
入れておくことにより上記問題点を解消するようにしで
ある。

イニシャルデユーティのマツプ化の一実施例な第４図に
示す。パラメータとしては、吸気管圧力を用いているが
、これに代えて吸入空気流量を用いてもよい。また、本
実施例では、２つのパラメータを用いた３次元マツプと
したが、パラメータが１つの場合でも効果は期待できる
。

次に、本実施例を用いた過給圧制御のフローチャートを
第５図に示す。

冷却水温の状態やアイドル運転中、或いはノックが検知
されたとぎなどで過給圧制御条件を満していないとされ
たとき、又は全開加速検知していないときは、それぞれ
ステップ３００，３０１からステップ３０２へ進むこと
になり、出力デユーティは０％で、前述した様に、リリ
ーフ弁としての動作だゆで過給圧を制限する。一方、過
給圧制御条件を満したときには、ステップ３０４で、全
開加速を検知した時点の負荷状態により、イニシャルデ
ユーティをマツプから検索し、ステップ３０５でＰＩＤ
制仰上聞始するのである。マツプ検索（［Ｇｊ、ステッ
プ３０３の判断により、全開加速検知毎に１回だけ使わ
れる。

本実施例によって得られる全開加速時の吸気管圧力Ｐの
変化の様子の例を第６図に示す。これによれば、例えば
低、回転時、低負荷時からの全開加速では特性６０１の
ように１回のオーバシュート６０５を起こして速やかに
目標圧力値６００に収束し、高負荷時からは特性６０２
のように殆んどオーバシュートを起こさず滑らかに収束
する。また、高回転時においても、低負荷からは特性６
０３のように、高負荷からは特性６０４のように、それ
ぞれ圧力変化子ることがわかる。つまり、この実施例に
よれば、全回転域で、第３図の関係が得られており、こ
の結果、本実施例によれば、常に最適な加速感を与えろ
ことができる。

以上を要約すると、上述のように、全開加速時における
運転者の加速フィーリングは、そのときの吸気管圧力の
オーバシュートの有無或いはオーバシュート量に依存す
る。そして、このときのオーバシュートｉｔは、本実施
例では全開加速を検知した時点での制御回路１２から電
磁アクチュエータ１４への出力デユーティ初期値によっ
て決定できろ。従って、これを負荷の状態、換言すれば
加速条件に応じて適当な値に設定することにより、アイ
ドル状態等からの全開加速ではオーバ７ユート量を多く
して素早い加速感を得、また、全開に近い状態等からの
全開加速で（工、オーバシュート量を極力少なくするこ
とでスムーズな加速感を得ろことができるのである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、全開加速時の吸気管圧力のオーバシュ
ート量ン、そのときのエンジンの負荷状態に応じて設定
できるので、常に運転者に最適の加速フィーリングを与
えられるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の過給圧制御装置の一実
施例を示す構成図、第２図は動作説明用の特性図、第３
図は最適開開特性図、第４図はマツプの説明図、第５図
は動作説明用のフローチャート、第６図は効果説明用の
特性図である。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・吸気管、３・
・・・・・スロットルバルブ、４・・・・・・排気管、
５・・・・・・タービンロータ、６・・・・・・コンプ
レッサロータ、７・・・・・・排気バイパス通路、８・
−・・・・リリーフ弁、９・・・・・・アクチュエータ
、１０・・・・・・吸気圧センサ、１１・・・・・・ス
ロットル全開スイッチ、１２・・・・・・制御回路、１
３・・・・・・切換制御弁、１４・−・・・・電磁アク
チュエータ。 第１図 １　　　工゛／ジン　　　　　　　　　　８　　　リリ
ーフ弁２　　吸気管　　　　　　　　　９　　アク４ユ
ニーク３　　スロットルにルフ・＝　　　　　　１０　
　　吸気圧センサ４　　排気’１１　　　　　　　　　
　Ｉ＋　　　スロットル企聞スイツ亭５　　クーし゛ン
ローク　　　　　　１２　　　制御［１ｉｌｌ路−６コ
ン７レツ丈ロー２　　　１３　　リロ灸宙ｊ＃弁７　　
排与、バイパス−１おシ　　　１４−を力誌アク手ユニ
ーク第２図 第３図 第４図 ２５００３０００４０００５０００　　（ｒｐｍ）−回
転狡 第５区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、過給機と、該過給機による過給圧を所定値に制限す
   る機能を備えた内燃機関において、内燃機関の運転制御
   操作が全開加速状態にあることを検知する全開加速検知
   手段と、上記過給機による過給圧を上記所定値以上に上
   昇させる過給圧制御手段とを設け、内燃機関が全開加速
   状態に操作されたときには過給圧がオーバーシュート制
   御されるように構成したことを特徴とする内燃機関の過
   給圧制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記過給圧制御手
   段が、過給圧を所定値に制限するための過給圧バイパス
   手段で構成されていることを特徴とする内燃機関の過給
   圧制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記過給圧のオー
   バーシュート制御が、過給圧のフィードバック制御の中
   での制御初期値の設定により行なわれるように構成され
   ていることを特徴とする内燃機関の過給圧制御装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、上記制御初期値の
   設定が内燃機関の運転状態をパラメータとするテーブル
   検索として与えられるように構成したことを特徴とする
   内燃機関の過給圧制御装置。