JPS60240830A

JPS60240830A - 内燃機関の過給圧制御装置

Info

Publication number: JPS60240830A
Application number: JP59095480A
Authority: JP
Inventors: Akio Hosaka; 保坂　明夫; Takashi Ueno; 植野　隆司; Toshimi Anpo; 安保　敏巳
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-05-15
Filing date: 1984-05-15
Publication date: 1985-11-29

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】［発明の技術分野］この発明は、エンジンからの排気を排気導入通路を介し
てタービンに供給してタービンを回転させ、このタービ
ンによりコンプレッサを作動してエンジンに供給される
吸気の過給圧を制御する内燃機関の過給圧制御装置に関
する。

［従来技術とその問題点］エンジンの排気を利用してタービンを回転し、このター
ビンの回転によりコンプレッサを作動してエンジンに供
給される吸気の過給圧を制御し、トルクの増大を計って
いる過給機イ」内燃機関においては、通常の設定過給圧
よりも高い過給圧を短時間供給づ−ることにより加速力
をを増大するオーバーブースト制御が行なわれている（
例えば特開昭５８−１８０７２６号）。このオーバーブ
ースト制御は、タービンの排気導入通路にバイパス通路
を設け、このバイパス通路を通過する排気のバイパス怜
を制御することにより行なっている。また、加速である
か否かの判断は、例えばスロットル開度θが所定値θｐ
をさらに大きくなる方向で開いた時加速と判断し、この
時オーバーブースト制御している。そして、このオーバ
ーブースト状態においてノッキングが発生したり、また
はスロットル開度がθｐ以下になった時、オーバーブー
スト制御を停止し、過給圧を通常の過給圧に戻している
。

ところで、一般に過給機付内燃機関は、構成部品の熱的
または機械的強度の限界から過給圧はある範囲内に制限
されなければならないが、オーバーブースト制御による
過給圧の上昇も当然にこの限界内にあることが必要であ
る。このことは、所定の設定過給圧を越えたオーバーブ
ースト制御が短時間である場合には、比較的高い過給圧
を加えてもエンジンは前記限界を容易に越えないため、
強度上は問題がない。反面、このオーバーブースト制御
が比較的長時間続くような場合、例えばスロットル開度
が所定値以上の場合にはこのスロットル開度に・占った
加速度に上昇させるため、オーバーブースト制御が長時
間になることがあるが、このような場合には、前記熱的
または機械的強度限界を越え、エンジンが破損する恐れ
がある。このような恐れがあるため、勢い過給圧を高く
することができず、結果として、十分な加速トルクを得
ることができないおそれがある。

なお、これを避けるために、前記限界を考慮して一定時
間だけ比較的高い過給圧でオーバーブースト制御するこ
とも考えられるが、これは繰返して加速した時には連続
動作に近い状態になり、やはり前記限界を越えてエンジ
ンが破損する恐れがある。

［発明の目的コこの発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、内燃機関の過給圧を内燃機関の強度限界
に応じて適切に制御するようにした内燃機関の過給圧制
御装置を提供することにある。

［発明の概要］上記目的を達成するため、この発明は、第１図に示すよ
うに、内燃機関を過給する過給手段２と、前記過給手段
の作動負荷量の積分値に基づいてオーバーブースト可能
か否かを判定するオーバーブースト可能判定手段４と、
前記オーバーブースト可能判定手段による判定の結果、
オーバーブースト可能である場合には、オーバーブース
ト制御を行なう過給圧制御手段６とを有することを要旨
とする。

［発明の実施例］以下、この発明の詳細な説明する。

第２図【ま、本発明の一実施例を示すものである。

図において、エンジン１には、吸気管３および吸気マニ
ホールド５を介して空気が供給され、排気マニホールド
７および排気管９を介して排気されている。吸気管３の
図中左方に折曲した端部には、吸入空気量を測定するエ
アフローメータ１１が設けられ、吸気管３の折曲部には
、過給機すなわちターボチャージャー１３の一部を構成
するコンプレッサ１５が配設され、エア７０−メータ１
１を介して供給される吸気を加圧してエンジン１に供給
している。吸気マニホールド５に近接した吸気管３の基
端部には、絞り弁１７およびスロットル開度センサ１８
が配設され、この絞り弁１７と前記コンプレッサ１５と
の間の吸気管３には、逃し弁１９および過給圧センサ８
５が設けられている。

排気管９の図中右方に折曲した部分は、タービン室３７
を形成し、このタービン室３７内にタービン２１が配設
され、タービン２１は、連結軸２３を介してコンプレッ
サ１５に連結されている。

排気マニホールド７の図中右下部には、排気バイパス通
路６０が形成され、この排気バイパス通路６０の入口部
にウェストゲートバルブ６１が設番プられている。この
ウェストゲートバルブ６１は、アーム６３、連結部材６
５を介して作動棒６７の一端に連結され、作動棒６７の
他端は、ウェストゲートバルブ駆動用アクチュエータ６
９のダイヤフラム７１に連結されている。このダイヤフ
ラム７１を収納しているケース７９は、ダイヤフラム７
１により大気室７３と正圧室７５に分割され、大気室７
３にはダイヤフラム７１を正圧室７５側に押動するよう
に付勢されたばね８１が設けられている。正圧室７５は
、連結管７７を介してコンプレッサ１５の下流側の吸気
管３に連結され、コンプレッサ１５による過給圧が正圧
室７５に供給されている。連結管７７が吸気管３に連結
される連結管７７の入口部には、オリフィス８０が形成
され、正圧室７５内に供給される圧力をなめらかにして
いる。また、連結管７７の途中には、電磁弁７８が設け
られ、この電磁弁７８がコントロールユニット５９によ
りデユーティ制御されるようになっている。

正圧室７５の圧力が所定の設定圧以下の場合には、ばね
８１のばね力の方が正圧室７５の圧力より強いようにば
ね８１のばね力は調節されている。

従って、連結管７７を介して正圧室７５に供給される圧
力が所定の設定圧以下の場合には、ダイヤフラム７１は
ばね８１のばね力により正圧室７５）□　側に押動され
、これが作動棒６７、連結部材６５、アーム６３を介し
てウェストゲートバルブ６１に伝達され、ウェストゲー
トバルブ６１は閉じた状態にある。しかしながら、正圧
室７５に供給される圧力が所定の設定圧以上になり、ば
ね８１のばね力より大きくなると、ダイヤフラム７１は
大気室７３側に押動される。その結果、ウェストゲート
バルブ６１は開き、タービン２１に供給されていた排気
の一部は、タービン２１をバイパスして過給圧を下げる
ようにフィードバックが作用し、過給圧は所定の設定値
以上に上昇しないように制限されている。

電磁弁７８がデユーティ制御されている場合には、その
程度に応じて電磁弁７８は解放するため、正圧室７５の
圧力は大気に逃がされる。その結果、コンプレッサ１５
の下流過給圧、すなわちエンジンに供給される過給圧が
所定の設定過給圧よりさらに大きくならないと、正圧室
７５内の圧力はばね８１のばね力より大きくならない。

従って、このようにデユーティ制御された場合には、所
定の設定過給圧よりさらに高い過給圧がエンジンに供給
され、オーバーブースト制御されるようになっている。

コントロールユニット５９は、マイクロプロセッサ、メ
モリ、入出力インターフェースとからなるマイクロコン
ピュータで構成され、そのインターフェースを介してエ
アフローメータ１１、クランク角センサ８３、過給圧セ
ンサ８５、スロットル開度センサ１８等からの各種信号
がコントロールユニット５９に供給されている。コント
ロールユニット５９は、これらの情報に従って電磁弁７
８を駆動するデユーティ制御信号を算出している。

また、コントロールユニット５９は、排気マニホールド
７、タービン２１、コンプレッサ１５、逃し弁１９等で
構成される過給手段の作動負荷量を前記各センサからの
信号により検出し積算して、この積算値に応じてウェス
トゲートバルブ駆動用アクチュエータ６９、ウェストゲ
ートバルブ６１、電磁弁７８、オリフィス８０等からな
る過給圧制御手段を制御して過給圧を制御している。

次に、この実施例の作用を第３図のコントロールユニッ
ト５９の処理フローチャートおよび第４図の波形図を用
いて説明する。

第３図のフローチ１！−トに示す処理は、一定時間（例
えば１０ｍ５）毎に発生する割込信号によって起動され
るようになっている。この処理が起動されると、図示し
ない処理により前記各種セン−リ−で検出したスロット
ル開度（アクセル踏角）、吸入空気的、過給圧、エンジ
ン回転数等がコントロールユニット５９に読み込まれ、
これらの信号またはこれらの信号の微分イ０等から加速
中であるか否かが判定される（ステップ１１０）、加速
中である場合には、ステップ１２０に進んで積分値Ｉが
その限界値１＋−Ｉｖより小さいか否かをチェックする
。

積分値Ｉは、本実施例ではオーバーブースト制御を行な
っているＦＲ間の積分とし、この積分値■が前記限界Ｉ
Ｌ　Ｔ　Ｍに達するまではオーバーブースト制御を行な
ってもよいことを意味しているものである。積分値Ｉは
、第４図に示すように、加速判定結果による加速信号Ｓ
Ａが「１」の時には、過給圧制御信号ＳＯで示すように
オーバーブースト用の過給圧ｐａが設定されるとともに
、所定の傾きａをもって上昇する。また加速信号ＳＡが
ｒＯＪの場合には過給圧制御信号ＳＯで示すように通常
の過給圧Ｐｂが設定されるとともに、積分値Ｉは所定の
傾きｂをもって減少する。そして、このような処理の結
果、積分値Ｉは、図に示すように上昇下降を続け、この
値が限界値ＩＬＩＭになると、加速要求があってもオー
バーブースト制御を行なわないようになっている。なお
、限界値ＩＬ”ＩＭは、ヒステリシス特性を有しており
、最初の状態においては限界値は［ｉＬＩＭＪに設定さ
れているが、一度「［ｘＭＪを越えると、限界値は点線
で示すようにＮＬｘｖ−」に下げられ、その後ｒｌＬＩ
Ｍｌ以下に下がった場合、再び限界値は「ＩＬＩＭ」に
戻るようになっている。従って、第４図において、積分
値Ｉが第４番目の加速信号ＳＡで限界値ＩＬＩＭを越え
ると、第５番目の加速信号ＳＡで示すように加速要求が
あってもこの時にはまだ限界値ＩＬＩＭ−より上）、　
に積分値■があるため、点線で示す第５番目の過給圧制
御信号ＳＯのようにオーバーブースト制御は行なわれな
いことになる。

すなわちステップ１２０における判定の結果、積分値■
が限界値ＩＬ　Ｉ　Ｍ以下の場合には、積分値Ｉを積算
上昇するために、積分値ｌに一定値ａを加算し、前記電
磁弁７８をデユーティ制御して過給圧をオーバーブース
ト用の過給圧Ｐａに設定し、オーバーブースト制御を行
なう（ステップ１３０．１４０＞。この処理は、前記一
定の割込鍔間毎に行なわれ、オーバーブースト制御が行
なわれている間は積分値Ｉが一定値ａの割合で上昇する
。これは積分値Ｉが限界値ＩＬＩＭを越えるまで行なわ
れる。

また、ステップ１１０の加速判定の結果、加速状態にな
い場合、または上述したオーバーブースト制御の結果、
ステップ１２０における判定で積分値■が限界値ＩＬＩ
Ｍを越えた場合には、ステップ１５０に進み、積分値Ｉ
から一定値すを減少し、電磁弁７８のオーバーブースト
制御を停止し、通常の過給圧Ｐｂに制御する（ステップ
１６ｏ）。

このような処理の結果、オーバーブースト制御を過給手
段やエンジンの熱的限界や機械的強度限界を越えない範
囲で行なうことができるのである。

なお、前記実施例では、積分値をオーバーブースト制御
時間としたが、これに限らず、例えばエンジンのクラン
ク角の所定回転角毎に発生するパルス信号で起動するよ
うにすれば、積分値としてはエンジン回転の積算を行な
うことになり、過給手段の作動負荷量を正確に表わすこ
とができる。

更に、吸入空気量や過給圧の積分値とすれば、過給手段
の作動負荷量をより正確に算出することができる。また
作動負荷量としては過給機の累積回転数等を利用するこ
ともできる。

また、前記実施例では、各割込処理ごとの加速判定結果
に基づきオーバーブースト制御を行なっているが、オー
バーブースト制御を一回の加速検出に対して所定時間だ
け行なうようにしてもよい。

第５図は、他の実施例の作用を示す７０−ヂヤートであ
る。この実施例においては、積分値Ｉの限界値ＴＬ　Ｉ
　Ｍに対する差の大小に応じてオーバーブースト用の過
給圧を変えるようにしている。

ステップ２１０．２２０においては第３図のステップ１
１０．１２０と同様に加速判断および積分値Ｉが限界値
ＩＬＩＭより小さいか否かを比較している。そして、加
速状態で積分値Ｉが限界値ＩＬＩＭより小さい場合には
、過給圧の計測値Ｐｎ＋が通常の設定過給圧ｐｂを越え
ている分（ｐＨ１−Ｐｂ）を算出し、この値に定数Ｃを
掛けた（ＰＩＩｌ−Ｐｂ）ＸＣを積分値Ｉに加算してい
る（ステップ２３０）。次にステップ２４０において、
限界値ＩＬＩＭから積分値１を引いて両者の差に係数ｄ
を掛けた値ｄ　（ＩＬＩＭ−ｉ）を算出し、これを通常
の設定過給圧Ｐｂに加算した過給圧Ｐｓをオーバーブー
スト用の過給圧として設定するようにしている。このよ
うにオーバーブースト制御することにより過給手段の動
作量の限界値に対する余裕値に応じてオーバーブースト
用の過給圧が設定できる。また、ステップ２１０．２２
０における判定の結果、加速でもなく、積分ＩＩが限界
値ＩＬ　Ｉ　Ｍより小さくない時には、第３図の場合と
同様に積分値ｌから定数すを引き、通常の過給圧ｐｂに
設定される（ステップ２５０．２６０）。

なお、この場合においてステップ２５０で積分値Ｉから
定数すを引くかわりに、（Ｐｂ−Ｐｍ）ｘｅ（但し、ｅ
は定数）を積分値■から減するようにすれば過給手段の
休止状態が正確に把握でき、余裕値が精度よく算出でき
る。またステップ２４０において更にオーバーブースト
の作動時間をＩＬＩＭ−１に応じて可変するようにして
もよい。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、過給手段の作
動負荷量の積分値に応じてオーバーブースト制御可能か
否かを判定し、オーバーブースト制御可能である場合の
み、オーバーブースト制御しているので、過給手段、内
燃機関の強度限界内で適切にオーバーブースト制御でき
、十分な加速トルクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

）　第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの
発明の一実施例を示す内燃機関の過給圧制御装置の構成
図、第３図は第２図の装置の作用を説明するフローチャ
ート、第４図は第３図の作用を説明する波形図、第５図
は第２図の装置の他の作用を説明するフローチャートで
ある。１・・・エンジン３・・・吸気管４・・・オーバーブースト可能判定手段６・・・過給圧
制御手段１５・・・コンプレッサ２１・・・タービン５９・・・コントロールユニット６０・・・排気バイパス通路６１・・・ウェストゲートバルブ６９・・・ウェストゲートバルブ駆動用アクチュ■−タフ８・・・電磁弁、″罎゛。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　内燃機関を過給する過給手段と、前記過給手段
の作動負荷量の積算値に基づいてオーバーブースト可能
か否かを判定するオーバーブースト可能判定手段と、前
記オーバーブースト可能判定手段による判定の結果、オ
ーバーブースト可能である場合、オーバーブースト制御
を行なう過給圧制御手段とを有することを特徴とする内
燃機関の過給圧制御装置。
（２）　前記作動負荷量が、オーバーブーストの制御時
間であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の内燃機関の過給圧制御装置。
（３）　前記作動負荷量が、所定の過給圧を越える過給
圧成分であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の内燃機関の過給圧制御装置。
（４）　前記作動負荷量が、エンジン回転数であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
過給圧制御装置。