JPH0476224A - ターボチャージャの過給圧制御方法 - 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、自動車等に好適に採用可能なターボチャージ
ャの過給圧制御方法に関する。

［従来の技術］ 自動車用のエンジンに装備されるターボチャージャにお
いては、過給圧によってダイヤフラム式のアクチュエー
タを作動させ、その作動により排気タービンに並設した
排気バイパス通路のウェストゲートバルブを開成させて
、過給圧が設定圧以上に上昇するのを防止するようにし
ているのが一般的である。ところが、単にこれだけのも
のでは、エンジン回転が最高速に近づくにつれて給気の
充填効率が低下し、出力トルクが減少傾向を示すという
不具合がある。

そのため、前記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設けておき、この開閉
制御弁の開閉作動のデユーティ比を過給圧検出結果に基
づくフィードバック制御により変化させて、過給圧を所
要の目標過給圧に収束させるようにしたものがある。

しかしながら、このようなフィードバック制御を行うよ
うにしたものでは、アクセルペダルを急激に踏込んで急
加速を行った場合に、制御遅れに起因するオーバーシュ
ートが発生し、過給圧が一時的にではあるが大きく目標
過給圧を上まわることがある。そのため、ターボチャー
ジャやエンジンの耐久性に悪影響をおよぼすという問題
がある。

以上のような不具合を解消するために、本発明の先行技
術として、例えば、特開昭６２−１５３５２３号公報に
示されるように、エンジンの急加速が検出された場合は
、フィードバック制御を一時的に停止して過給圧をオー
プン制御することにより、制御の追従性を高めるように
しているものがある。また、第８図に示すように、目標
過給圧と実際の過給圧ＰＭとの差が判定値Ｐｉより大き
な場合は、開閉制御弁を最大デユーティ比り、　ｍａｘ
で制御［７て過給圧ＰＭが速やかに上昇し得るようにし
ておき、前記差が判定値Ｐｉより小さくなった場合、換
言すれば、過給圧ＰＭが目標過給圧から判定値Ｐｉを減
算した圧を上まわった場合は、デユーティ比を途中の設
定値り、ｔまでスキップ的に変化させた後、そのデユー
ティ比を実際の過給圧検出結果に基づいて徐々に変化さ
せることにより、過給圧ＰＭを目標過給圧に収束制御す
るようにしているものもある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような構成のものでは、デユーティ
比の飛び先の設定値り、ｔや前記判定値Ｐｉがそれぞれ
一定のため、変速機のギヤ位置が異なると、過給圧のオ
ーバーシュート量か大きく変化する。すなわち、加速時
における過給圧の上昇割合は、変速機のギヤ位置によっ
て大きく左右される。例えば、第９図に示すように、変
速機がセカンド２ｔｈに操作された状態で加速が行われ
た場合には、過給圧ＰＭの上昇割合が大きく、変速機が
サード３ｔｈに操作された状態で加速が行われた場合に
は、過給圧ＰＭの上昇割合が前記の場合よりも小さくな
る。このため、前記設定値り、　　ｔや判定値Ｐｉがそ
れぞれ一定であると、変速機がセカンド２ｔｈ位置で急
加速が行われた場合には、過給圧ＰＭの制御遅れが生じ
て、オーバーシュド量が大きくなる。また、変速機がサ
ードＢｔｈ位置で加速が行われた場合には、同様に過給
圧ＰＭが調節されても、過給圧ＰＭの上昇割合の低下に
よりオーバーシュート量は小さくなる。その結果、ドラ
イバビリティが悪化したり、ターボチャージャやエンジ
ンに悪影響をおよぼすことになる。

本発明は、以上のような不具合をことごとく解消するこ
とを目的としている。

し課題を解決するための手段］ 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な手段を講じている。

すなわち、本発明にかかるターボチャージャの過給圧制
御方法は、開閉制御弁をデユーティ制御することにより
ターボチャージャのウェストゲートバルブを開閉させる
アクチュエータを制御して、過給圧を調節し得るように
構成しておき、目標過給圧と実際の過給圧との差が判定
値より小さくなった場合に前記開閉制御弁のデユーティ
比を途中の設定値までスキップ的に変化させるとともに
、そのデユーティ比を実際の過給圧検出結果に基づき徐
々に変化させて、過給圧を目標過給圧にフィトパック制
御するようにしたターボチャージャの過給圧制御方法で
あって、前記設定値を過給圧の変化量に対応させて変化
させるようにしたことを特徴とする。

［作用コ このような構成によれば、目標過給圧と実際の過給圧と
の差が大きく、判定値を上まわっている場合は、開閉制
御弁が最大デユーティ比又はその近傍の値でもって制御
されることになる。この場合は、アクチュエータにより
ウェストゲートバルブが閉じられて過給圧の上昇が促進
される。過給圧が上昇して前記差が判定値より小さくな
った場合は、前記デユーティ比が途中の設定値までスキ
ップ的に変更された後、そのデユーティ比が徐々に変更
される。その結果、アクチュエータによって排気のバイ
パス量が調節されるとともに、過給圧が目標過給圧に収
束されることになる。

また、過給圧の変化量が大きな場合は、前記設定値が小
さな値に変更され、デユーティ比のスキップ量が大きく
なる。このため、過給圧は目標過給圧付近でその上昇が
前記スキップ量に応じて急速に抑えられることになり、
急加速時における過給圧のオーバーシュートを抑制する
ことが可能になる。逆に、過給圧の変化量が小さな場合
には、前記設定値が大きな値に変更され、デユーティ比
のスキップ量が小さくなる。その結果、過給圧は目標過
給圧付近までは速やかに上昇し、目標過給圧付近で前記
スキップ量に応じて上昇が抑制されることになる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図を参照して説
明する。

図中１は自動車用エンジンのターボチャージャである。

このターボチャージャ１は、エンジンから排出される排
気ガスのエネルギにより回転する排気タービン２と、こ
の排気タービン２により駆動されるコンプレッサ３とを
具備してなるもので、エアクリーナ４を通して吸気通路
５に導入した空気をこのコンプレッサ３により圧縮して
エンジンに供給し得るようになっている。また、前記排
気タービン２に対してバイパス通路６を設け、このバイ
パス通路６にウェストゲートバルブ７を配設し、このウ
ェストケートバルブ７をダイヤフラム式のアクチュエー
タ８により開閉動作させるようにしている。

アクチュエータ８は、図示しない調圧スプリングにより
後方に付勢されたダイヤフラム８ａの背面側に密閉され
たダイヤフラム室８ｂを形成してなるもので、このダイ
ヤフラム室８ｂ内に導入される空気の圧力が前記調圧ス
プリングにより規定される所定の値を上まわった場合に
前記ダイヤフラム８ａが偏位して作動ロッド８Ｃが前方
へ突出作動するようになっている。そして、作動ロッド
８Ｃの前進により前記ウェストゲートバルブ７が開成す
るように構成されている。前記ダイヤフラム室８ｂは、
導圧路９を介して吸気通路５のコンプレッサ下流側５ａ
に連通させである。また、この導圧路９の途中から分岐
させた圧抜路１０を前記エアクリーナ４内に連通させ、
この圧抜路１０の途中に開閉制御弁ＶＳＶ　１１を介設
しである。

開閉制御弁ＶＳＶ　１１は、前記圧抜路１０を開閉する
図示しない弁体を電磁アクチュエータにより作動させる
ようにしたもので、その電磁アクチュエータに駆動電圧
を印加している間だけ開成位置に切換わるようになって
いる。

前記開閉制御弁ＶＳＶ　１１を電子制御装置ＥＣＵ　１
２によりデユーティ制御して開閉させるようにしている
。この電子制御装置ＥＣＵ１２は、図示しない中央演算
処理装置と、メモリーと、入力インターフェースと、出
力インターフェースとを備えたマイクロコンピュータユ
ニットからなるもので、その入力インターフェースには
、少なくとも、アクセルペダルに連動するスロットルバ
ルブ１３の開度を検出するためのスロットルセンサ１４
からの信号ａと、サージタンク１５内の圧力を検出する
圧力センサ１６からの過給圧信号すと、エンジン回転を
示すエンジン回転信号Ｃと、エンジン冷却水温に相当す
る水温信号ｄとがそれぞれ入力されるようになっている
。出力インターフェースからは、前記開閉制御弁ＶＳＶ
　１１の電磁アクチュエータに対して駆動用のパルス電
圧が供給されるようになっている。なお、スロットルセ
ンサ１４としては、スロットルバルブ１３の開度を電気
信号に変換するポテンショメータ等が使用される。圧力
センサ１６としては、例えば、対をなすダイヤフラム上
下の圧力差によって電気容量が変化し、吸気圧に比例し
た電気信号が得られるものが使用される。エンジン回転
信号Ｃは、例えば、イグニッション装置から出力される
イグニッションパルスの時間々隔によって、エンジンの
回転速度を演算することにより得られる。水温信号ｄは
、エンジン冷却水温に応じて抵抗値が変化するサーミス
タを内蔵した図示しない水温センサから入力されるよう
になっている。

また、前記電子制御装置ＥＣＵ１２には、第２図に概略
的に示すようなプログラムを内蔵しである。

先ず、ステップ５１で、スロットルセンサ１４からの信
号ａ１圧カセンサ１６からの過給圧信号ｂ１エンジン回
転信号Ｃ１水温信号ｄ等の種々の情報を入力してステッ
プ５２に進む。ステップ５２では、所定のフィードバッ
ク実行条件が成立しているか否か、例えば、スロットル
バルブ１３が所定角度（６０°ｄｅｇ）以上間いている
か否か、エンジン冷却水温が所定範囲内であるか否かを
それぞれ判断し、これらの実行条件が成立している場合
に限りステップ５３に進む。ステップ５３では、予めメ
モリーに格納しておいた関係式や第３図に示すようなマ
ツプに基づいて、エンジン回転数ＮＥに応じた目標過給
圧ＰＭｔを選定し、ステップ５４に進む。ステップ５４
では、例えば、前回の検出時の値と最新の検出時の値か
ら過給圧ＰＭの変化量ΔＰＭを演算してステップ５５に
進む。ステップ５５では、目標過給圧ＰＭｔと実際の過
給圧ＰＭとの差（ＰＭｔ−ＰＭ）が判定値ＰＬより小さ
いか否かを判断する。そして、前記差（ＰＭｔ−ＰＭ）
が判定値Ｐｉより大きい場合はステップ５６に進み、小
さい場合はステップ５７に進む。

ステップ５６では、開閉制御弁ＶＳＶ　１１のデユティ
比を最大値り、ｍａｘにセットする。ステップ５７では
、第５図に示すように、過給圧ＰＭの変化量ΔＰＭに対
応させて、予めメモリーに格納しておいたマツプから、
デユーティ比の設定値り。

ｔ　（図面では、飛び先デユーティ比と表示）を実際の
過給圧ＰＭの変化量ΔＰ　Ｍに基づいて決定し、その値
まで前記デユーティ比をスキップ的に変化させる。次い
で、第４図に示すように、予めメモリーに格納しておい
たマツプから、目標過給圧ＰＭｔと実際の過給圧ＰＭと
の差の絶対値に基づいて補正デユーティ比ΔＤを求め、
その補正デユティ比ΔＤを前回のデユーティ比に順次加
算していき、過給圧ＰＭが目標過給圧ＰＭｔに近付く方
向に前記開閉制御弁ＶＳＶ　１１に印加するパルス電圧
のデユーティ比を徐々に変化させていく。

以上の制御は、エンジンが作動している間中、繰り返し
実行される。

このような構成によれば、目標過給圧ＰＭｔと実際の過
給圧ＰＭとの差（ＰＭｔ−ＰＭ）が判定ｔｉＰｉより大
きな場合は、開閉制御弁ＶＳＶ　１１が最大デユーティ
比でもって制御される（ステップ５１〜５６）。この場
合は、開閉制御弁ＶＳＶ　１１の電磁アクチュエータに
パルス電圧が印加され続けて、アクチュエータ８により
ウェストゲートバルブ７が閉じられるため、過給圧ＰＭ
の上昇が促進されることになる。過給圧ＰＭが上昇して
前記差（ＰＭｔ−ＰＭ）が判定値Ｐｉより小さくなると
、先ず、デユーティ比が最大値り０ｍａｘから途中の設
定値り、ｔまでスキップ的に変更された後、そのデユー
ティ比が徐々に変更されていく（ステップ５５→５７）
。その結果、アクチュエータ８により排気のバイパス量
が調節されて、過給圧ＰＭの上昇速度が抑えられるとと
もに、その過給圧ＰＭが徐々に目標過給圧ＰＭｔに収束
することになる。

また、過給圧ＰＭの変化量ΔＰＭが大きな場合、例えば
、変速機がセカンド２ｔｈに操作された状態で急加速が
行われた場合には、第６図に示すように、前記デユーテ
ィ比が最大値り、ｍａｘから略中間値（約６０％）に変
更される。このため、過給圧ＰＭは、目標過給圧ＰＭｔ
Ｏ付近でその上昇が前記スキップ量に応じて急速に抑え
られることになり、急加速時における過給圧ＰＭのオー
バーシュートを有効に抑制することができる。逆に、過
給圧ＰＭの変化量ΔＰＭが小さな場合、例えば、変速機
がサード３ｔｈに操作された状態で急加速が行われた場
合には、第７図に示すように、前記デユーティ比が最大
値り、ｍａｘから前記の場合より大きな値（約７０％）
に変更され、スキップ量が小さくなる。そのため、過給
圧ＰＭは、目標過給圧付近までは速やかに上昇し、目標
過給圧付近で前記スキップ量に応じて上昇が抑制される
ことになる。

したがって、このような構成によれば、過給圧の変化量
に対応させて適切なデユーティ比で開閉制御弁ＶＳＶ　
１１を制御し、ウェストゲートバルブ７を開閉するアク
チュエータ８を制御することができるので、変速機のギ
ヤ位置に左右されることなしに、急加速時における過給
圧のオーバーシュートを効果的に低減することができる
。その結果、全回転域におけるドライバビリティが変速
機の各ギヤ位置で向上できるとともに、ターボチャージ
ャ１のオーバランや、エンジンに無理かかかるのを有効
に防止することかできる。

なお、デユーティ比の設定値は、変速機の各ギヤ位置に
対応させて設定するようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、過給圧をエン
ジン回転に応じて適切な値に制御することができ、全回
転域におけるエンジン性能を高い値に維持することが可
能である。しかも、過給圧をその変化量に対応させて調
節することもできるので、急加速を行った際に過給圧の
オーバーシュートを変速機のギヤ位置に左右されること
なしに、効果的に低減することができる。その結果、タ
ーボチャージャやエンジンに無理がかかるのを有効に防
止できるとともに、全回転域におけるドライバビリティ
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示し、第１図は全
体の構成説明図、第２図は制御手順を概略的に示すフロ
ーチャート図、第３図〜第５図は制御の設定条件を示す
図、第６図および第７図は作用説明図である。第８図は
従来例を示す第６図および第７図に相当する作用説明図
、第９図は従来例の不具合を示す作用説明図である。 １・・・ターボチャージャ ２・・・排気タービン ３・・・コンプレッサ ６・・・バイパス通路 ７・・・ウェストゲートバルブ ８・・・アクチュエータ １１・・・開閉制御弁 １２・・・電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開閉制御弁をデューティ制御することによりターボチャ
   ージャのウェストゲートバルブを開閉させるアクチュエ
   ータを制御して、過給圧を調節し得るように構成してお
   き、目標過給圧と実際の過給圧との差が判定値より小さ
   くなった場合に前記開閉制御弁のデューティ比を途中の
   設定値までスキップ的に変化させるとともに、そのデュ
   ーティ比を実際の過給圧検出結果に基づき徐々に変化さ
   せて、過給圧を目標過給圧にフィードバック制御するよ
   うにしたターボチャージャの過給圧制御方法であって、
   前記設定値を過給圧の変化量に対応させて変化させるよ
   うにしたことを特徴とするターボチャージャの過給圧制
   御方法。