【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［技術分野］
この発明は特に自動車用エンジンに用いる、タービンの
排気容量を可変する可変容量ターボチャージャの制御装
置に関する。
［従来技術］
従来の可変容量タービンの過給圧制御１１装胃としては
、スフ［１−ルを画成づるタービンハウジング内部の通
路面積を可変させる可動部拐を設（ブ、前記、可動部月
を移動することによりターヒン容単を変化させて１．エ
ンジンの全運転域での過給圧の向上を図ったものがある
。（実開昭５３−５０３１０号公報参照）
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このような従来の装置にあっては、エン
ジン回転数とアクセルレバ−の位置（即ち、アク妊ルレ
バーにより操作されるアクセルラック位置）により、可
動部拐を移動さけＣ、エンジンの全運転域に旦って過給
圧を制御する構成となっていた為に、エンジン回転数と
アクセルラック位置により一義的にスクロール開度が決
定され、同一回転数、同一アクセル開度であっても、個
々のエンジンが有する特性の相違等により制御過給圧が
異なる３、即ち、エンジンが有するエンジン流量特性及
びターボチー−ジャ特性のバラツキ、あるいは、それら
の制御系部品特性のバラツキにより、制御過給圧にも差
異を生じてしまう。従っＣ１エンジン運転状態に対応し
た最適な過給圧を得ることができず、このバラツキを見
込みエンジンの破損を防止するような過給圧に設定する
と、エンジン出力の低下をもたらしてしまうという問題
点を生ずるものであった。よって、それらの欠点を補う
ために、実際の過給圧を目標過給圧と一致ザるように、
フィードバック制御する必要性があるものである。
このような要求に応えるものとしで、タービンハウジン
グ内の通路面積を変える可動ベーンを設け、エンジンの
回転数及び負荷に対し、あらかじめ規定した位置に可動
ベーンが変化するように、フィードバッグ制御を用いた
ものがある。（特開昭５８−１７６４７号公報参照）し
かしながら、これはタービン流量特性を考慮Ｊ−ること
なく、単にポテンショメータにより可動ベーンの位置を
フィードバックして、過給圧を制御する構成であるため
、フィードバック制御装置としては、制御精度を欠いた
ものであるといえる。
［発明の目的］
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、エンジン運転時に適切な過給圧を得られるよ
うに、フィードバック制御を行い、前記フィードバック
制御信号の感度を空気流量の変化に対して変化するよう
予め与えて、制御精度を向上させ］−ンジン特性、ター
ボ特性及び制御系部品特性のバラツキを補い、それによ
りエンジン出力の向上を図ることを目的とする。
［発明の構成］
この発明は、タービンの排気容量を可変させる容量可変
手段と、コンプレッサ出口圧力を検出する過給圧検出手
段と、運転状態に対し予め与えられた基本制御１１Ｉｉ
′１′ｃ′容量可変手段を駆動するアクチュエータと、
コンプレッサ出口圧力を目標値に一致するよう基本制御
値を修正してフィードバックする手段と、フィードバッ
クの感度を空気流量の変化に対し変化するよう予め与え
る手段とを設（プたものである。
［作用］
可変容量機構を運転状態少なくとも空気流量に対し予め
与えられた基本制御値でその可動舌部開度を制御して目
標の過給圧を得る際、どうしてもエンジン特性等のバラ
ツキにより実際の過給圧と目標値との間に差を生じ、こ
の差を速やかになくＪるようＰｉＤ等によるフィードバ
ック制御が必要になるが、この発明は、そのフィードバ
ックの修正制御信号の感度を予め空気流量の変化に対し
て変化するよう与えであるので、可動舌部開度が全開に
近づくにつれて、タービン流量の増加が鈍化Ｊるという
タービン特性を修正する事が可能となり、これによりフ
ィードバック制御を適正にし、もって、目標の過給圧に
実際の過給圧を的確に近づＣプうるものである。
第１図は本発明の概要図で、エンジン１はモの排気でタ
ービン１７を回転し、これと同軸の＝Ｉンブレツザ１０
で吸気を過給するターボチャージャ５を有し、タービン
１７の上流に容量可変手段１５を具備する。容量可変手
段１５は運転状態、例えば空気流量ＱＡあるいはエンジ
ン回転数と負荷等に対応してテーブル化された基本制御
値発注部（デコーフイ値）の信号をアクチュエータ２７
が受け、このアクチュエータ２７で駆動される。
」ンブレッサ１０の出口圧力Ｒ２は制御装置９に入力さ
れ、１１標値との差をなくＪよう基本制御値を修正する
が、その際、フィードバック制御の修正感度は予め空気
流量ＱＡの変化に対して変化するよう与えて修正を行う
。
［実施例］
以下、本発明の実施例を可変容量ターボチャージャに排
気バイパス機構を備えたものに適用しｌζ例に基づいて
第２図以下により詳細に説明する。
まず、構成を説明すると、第２図において、１はエンジ
ン本体であり、エンジン本体１には吸気管２及び吸気マ
ユ小ルド３を通して吸気が導入される。吸気管２には、
■アフロメータ４、ターボチャージャ５の」ンプレッサ
ホイール室６、絞り弁７及び逃し弁８が設けられており
、エンジンからの排気は打１気マニホルド１３で集合さ
れて刊気管を通して刊出さね、排気管には容量可変手段
１５及びターボデ１７−ジャ５のタービンホイール室１
６が設けられている。タービンホイール室１６内には前
記］ンプレッサホイール１０に連結されたタービンホイ
ール１７が収納されており、タービンホイール室１６は
、第３図に承づように、タービンホイール１７を取り囲
むように形成されたスクロール１８を有しており、スク
ロール１８はその面積か導入通路１９から下流（図中矢
印方向）に向かうに従って徐々に小さくなっている。こ
のスフ[Technical Field] The present invention particularly relates to a control device for a variable displacement turbocharger used in an automobile engine, which varies the exhaust capacity of a turbine. [Prior Art] A conventional boost pressure control 11 charger for a variable capacity turbine is equipped with a movable part that changes the passage area inside the turbine housing that defines the space. There is a system that attempts to improve the supercharging pressure in the entire operating range of the engine by changing the terahin capacity by moving the moon. (Refer to Japanese Utility Model Application Publication No. 53-50310) However, in such a conventional device, it is difficult to move the movable part depending on the engine speed and the position of the accelerator lever (that is, the position of the accelerator rack operated by the accelerator lever). Since the configuration was such that the boost pressure was controlled over the entire operating range of the engine, the scroll opening was uniquely determined by the engine speed and the accelerator rack position, and the scroll opening was uniquely determined by the engine speed and the accelerator rack position. However, the control boost pressure may differ due to differences in the characteristics of individual engines3, that is, due to variations in the engine flow characteristics and turbocharger characteristics of the engines, or variations in the characteristics of those control system components. , a difference also occurs in the control boost pressure.Therefore, it is not possible to obtain the optimum boost pressure corresponding to the C1 engine operating condition, and this variation is expected to be set to a boost pressure that will prevent damage to the engine. This causes a problem in that the engine output decreases.Therefore, in order to compensate for these shortcomings, the actual boost pressure is made to match the target boost pressure.
This requires feedback control. In order to meet these demands, we installed movable vanes that change the passage area inside the turbine housing, and used feedback control to change the movable vanes to predetermined positions depending on the engine speed and load. There was something there. (Refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-17647.) However, this is a configuration in which the position of the movable vane is simply fed back using a potentiometer to control the boost pressure without considering the turbine flow rate characteristics. As a control device, it can be said that it lacks control accuracy. [Object of the Invention] The present invention has been made by focusing on such conventional problems.In order to obtain an appropriate boost pressure during engine operation, the present invention performs feedback control and improves the sensitivity of the feedback control signal. The purpose is to compensate for variations in engine characteristics, turbo characteristics, and control system component characteristics, thereby improving engine output. . [Structure of the Invention] The present invention includes a capacity variable means for varying the exhaust capacity of a turbine, a supercharging pressure detection means for detecting compressor outlet pressure, and a basic control 11Ii given in advance for the operating state.
'1'c' an actuator that drives the capacity variable means;
A means for correcting the basic control value and feeding it back so that the compressor outlet pressure matches the target value, and a means for presetting the feedback sensitivity to change in response to changes in the air flow rate are provided. ] When controlling the opening degree of the movable tongue part of the variable displacement mechanism using a basic control value given in advance for the operating condition of the air flow rate to obtain the target supercharging pressure, it is inevitable that the actual supercharging will be affected due to variations in engine characteristics, etc. A difference occurs between the pressure and the target value, and feedback control using PiD etc. is required to quickly eliminate this difference. However, in this invention, the sensitivity of the feedback correction control signal is adjusted in advance by changing the air flow rate. As the movable tongue opening approaches full opening, the turbine characteristic in which the increase in turbine flow rate slows down can be corrected. , the actual boost pressure can be accurately approached to the target boost pressure. Fig. 1 is a schematic diagram of the present invention, in which an engine 1 rotates a turbine 17 with the exhaust gas of the engine; Coaxial = Imbrezza 10
The engine has a turbocharger 5 for supercharging intake air, and a capacity variable means 15 is provided upstream of the turbine 17. The capacity variable means 15 transmits a signal from a basic control value ordering section (decoupling value) tabulated in accordance with the operating state, such as air flow rate QA or engine speed and load, to the actuator 27.
is received and driven by this actuator 27. The outlet pressure R2 of the compressor 10 is input to the control device 9, and the basic control value is corrected to eliminate the difference from the standard value. Modify it by giving it a change. [Embodiment] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 based on an example of applying an embodiment of the present invention to a variable displacement turbocharger equipped with an exhaust bypass mechanism. First, the configuration will be explained. In FIG. 2, 1 is an engine body, and intake air is introduced into the engine body 1 through an intake pipe 2 and an intake eyebrow small 3. In the intake pipe 2,
■Afrometer 4, turbocharger 5's compressor wheel chamber 6, throttle valve 7, and relief valve 8 are provided, and the exhaust gas from the engine is collected in a first air manifold 13 and discharged through the air pipe. The tube has a capacity variable means 15 and a turbodeter 17 - a turbine wheel chamber 1 of the gear 5.
6 is provided. A turbine wheel 17 connected to the compressor wheel 10 is housed in the turbine wheel chamber 16, and the turbine wheel chamber 16 is formed to surround the turbine wheel 17, as shown in FIG. It has a scroll 18, the area of which gradually becomes smaller as it goes downstream from the introduction passage 19 (in the direction of the arrow in the figure). This soup
【」−ル１８への導入通路１９とスクロール１８
の終端部２０との合流部には可動舌部２１が設けられて
おり、可動舌部２１は軸２２を中心に導入通路１９を大
きくする方向に揺動Ｊ−るようになっている。軸２２は
ロッド２３とアーム２４を介して連結されており、ロッ
ド２３は正圧アクヂュ工−タ２５のダイヤフラム２６に
連結されそのダイヤフラｌ＼２６により、そのケース２
７内が正圧室２８と大気圧室２９に区画されている。大
気Ｂ二室２９内にはダイヤフラム２６を正圧室２８側に
付勢するスプリング３０がｗ３設され、正圧室２８は正
圧通路３１によりコンプレッサ出口配管と連通している
。１［−圧通路３１は電磁弁３４ど導管３８を介して、
−コンプレッサ入口配管へ開放されており、電磁弁３／
ｌはロン１〜２１〜ロ＝ルユニツよりデユーディ制御さ
れる。更に詳細には、電磁弁３４はコントＩＩ−ル：ｌ
ニツ１〜９よりデユーディ値に応じた制御仏月を受４１
て、デコーティー仙が例えば０％のとさくよ閉作動を行
い、それにＪ、って正圧通路３１に正圧の増大を来たし
、正圧アクヂコ上−夕２５の正圧挙２８に正圧が掛かる
。この正圧が強まると、ダイ１７フラム２６は人気室２
９側に移動する。このダイヤフラム２６の移動によりロ
ッド２３、アーム２４、軸２２が運動し、可動舌部２１
は導入通路１９を大きくするように揺動じ、上記可動舌
部２１は、全体としてタービンホイール１７に作用する
υ１気の導入通路１９の通路面積を変化させ、これによ
り可変容量機構としての作用をする。
また、排気通路には排気バイパス弁１４及びタイヤフラ
ムアクチコエータ３ｂのダイヤフラム４２に接続された
［」ラド３７の直線運動を回転運動に変換するリンク機
構３６が設りられ、ダイ１アフラムアクチコエータ３５
は導管３３によりコンプレッサ出１」配管と連通してい
る。導管３３は電磁弁４０と別の導管３８を介して、コ
ンプレッサ入口配管へ開放されており、電磁弁４０は］
ン１〜ロールユニット９よりデユーディ制御される。即
ち、電磁弁４０はコントロールユニット９Ｊ、リデュー
ディ舶に応じた制御信号を受（プて閉作動を行い、コン
プレッサ入口と出口圧力差で作動するダイヤフラムアク
デユエータ３５によって、吸気管２内圧が設定値を越え
ないように排気の一部をバイパスさせる排気バイパス弁
によって、タービンへ流入する流量を減少させ、これに
Ｊ：り排気バイパス機構としての作用をする。
さらに、電磁弁３４とコンプレッサ出口配管までの正圧
通路３１内には固定オリインィス３２が設（プられ、電
磁弁４０とコンプレッサ出口配管までの導管の上流には
別の固定オリインィス３つが設けられ−（いる。また、
吸気管２のコンプレッサ出口配管と絞り弁７との間には
コンプレッサ入口圧力を検出・する過給圧ヒンサ４１（
過給圧検出手段）が設（）られ（いる。
一方、コン［〜１コールーコニット９は、主にマイクロ
プロセッリと、メモリと、インターフ「−スど、からな
るマイクロ−１ンビユータで構成され（おり、」ントロ
ール１１ニツＩ〜９のインターフコースには、前記エア
７０メータ４（空気流量検出手段）、ス［１ツ１〜ル開
ａｔンリ１１、クランク角センサ１２（回転数検出手段
）及び過給圧センサ４１（過給圧検出手段〉の各信号が
入力されている。
次に第４へ一５図に示Ｊ°フローヂャートに基づいて作
用を説明Ｊる。なお、図中Ｐ１〜ＰＩ７は）［１−ヂャ
ートの各ステップを示す。
本発明の制御演詩は、例えば１回転に１度または定時間
に１１ｕ実行される。プログラムがスタートづると、容
量１ｉＪ変手段のデコーｊイ泪算ルーブン、排気バイパ
ス手段のデユーティ計痺ルーヂンＰＩＤのフィードバッ
ク補正値計停ルーチンが會行される。
まず、第４図２１に示す容量可変手段のデニーティ割算
ルーチンでは、Ｐ ＋ ”’−Ｑコンｌ−ロールユニッ
ト９内にエンジン回転数Ｎｅと空気流４１Ｑ△のＡ／Ｄ
変換値が入力され、Ｐ２でエンジン負萄を代表するエン
ジン１回転当たりの空気流ｆｆｉ Ｔ ＋〕が割算され
て、Ｐ３でエンジン回転数ＮＯと一回転化たりの空気流
量ＴＰに対応してテーブル化された、基本制御値（デユ
ーティ値）がルックアップされ、基本制御値［）Ｖが決
定される。
よって、さらにＰ３′では、エンジン回転、数Ｎｅと一
回転化たりの空気流量ＴＰに対応してルックアップされ
た基本制御値（デユーティ値）と目標過給圧との差によ
り計算された補正値に対して、第５図に示すＰＩＤのフ
ィードバック補正が行われ、再度デユーティ値ＤＭが置
きかえられる。Ｐ４で上記補正されたデユーティ値ＤＭ
が、電磁弁の作動遅れ時間などの為に演算部が誤作動せ
ぬように定めた、上限［）Ｕと下限ＤＬの間にデユーテ
ィ値ＤＭがあるかどうかの判定を行い、［）ＵよりＤＭ
が大きくなつ−ＣいるとぎにはＰ５でＤＭを上限値に固
定し、ＤＬよりＤＭが小さくなっているとぎにはＰ６ぐ
ｌ） Ｍを下限値に固定づる。そしてＰ７で補正４剪１
されたデユーティ値［）Ｖがメモリーに記憶され、電磁
弁３４へのデユーティ計算が行われ、その結果、インタ
ーフェイスを介して電磁弁３４の駆動を決定している。
この電磁弁３４の駆動することにより、適切な過給圧の
吸気がエンジン１に導入され、エンジン１は、運転状態
に応じた出力を向−トすることかできるものである。
また、第４図すに示Ｊ排気バイパス手段のデユーティ訓
姉ルーヂンでは、Ｐ８でコントロールコニブト９内に空
気流量ＱＡのＡ／Ｄ変換値が入力され、Ｐ９で空気流量
ＱＡに対応してテーブル化された、基本制御値（デユー
ティ値）がルックアップされ、基本制御値ＤＷＭが決定
される。
ざらにＰ９’ では、空気流量Ｑ△に対応してルックア
ップされた基本制御値（デユーティ値）と目標過給圧と
の差により計算された補正値に対して、第５図に示すＰ
Ｉ Ｄのフィードバック補正が行われ、再度デユーテ
ィ値ＤＷＭが置きかえられる。Ｐ＋ｏで上記補正された
デユーティ値ＤＷＭが、電磁弁の作動遅れ時間などの為
に演算部が誤作動ぜぬように定めた、上限［）ＷＵと下
限ＤＷＬ間にデユーティ値ＤＷＭがあるかどうかの判定
を行い、ＱｗｕよりＤＷＭが大きくなっているときにＰ
ｌｌでＤＷＭを上限値に固定し、［）Ｗ＋ より［）
ＷＶが小さくなっているときにはＰ＋２でＤＷＭを下限
値に固定づる。そしてＰ＋３で補正計算されたデユーデ
ィ値ＤＷＭがメモリーに記憶され、電磁弁４０へのデユ
ーティ計算が行われ、その結果１．インターフェイスを
介して電磁弁４０の駆動を決定している。この電磁弁４
０の駆動することにより、エンジン破損の心配なしに、
運転状態に応じ／ｊ適切な過給圧をタービン１７に供給
することをｉＪ能とし、エンジン出力の向上に対処でき
るものである。
さて、本発明におけるＰＩＤフィードバック制御法につ
いて説明する。すでにコン１−ロールユニット９内に目
標過給圧が設定されており、この値のＡ／Ｄ変換値相当
分の電圧がプ［１グラム上の目標値となる。この目標値
と実際の過給圧の電圧△／ ｆ）変換値との間の偏差の
大きさ、この偏差の積分値及び過給汀変化の微分値にそ
れぞれ定数を乗じ、これらの成分の和が補正伯（ｌ ｌ
ｏｓｅ ｉ ）となる。
この補正値＜１−１ｏｓｃｉ）は、次式でツノえられる
。
比例弁 ト１ｏｓｅｉｐ ＝ （目標過給圧Ａ／ｆつ値
−実際の過給圧Δ／１〕伯）ｘｋｐ
積分分 １−ｌ ｏｓｅ ｉ ｉ−ΣＥ ｒｒｏｒｘ
ｋｉ微分分 ｌ−１ｏｓｃｉ Ｄ＝ （前回の実過給圧
Ａ／Ｄ値−今回の実送給圧Δ／Ｄ値）ｘｋ［）
（補正値） １１ ｏｓｃｉ＝ ｌ−１ｏｓｅｉｐ ＋
１−１ ｏｓｅｉｉ＋Ｈｏ５ｅｉｔ）
ここで、（目標過給圧Ａ／Ｄ値−実際の過給圧Δ／Ｄ値
） −Ｅ ｒｒｏｒ
ｋ：定数〈感電）
上式より割し）された補正値により操作信号ができでお
り、この操作信号により前記目標値と実際の過給圧との
Ｘ−をなくするようにするのがＰＩＤのフィードバック
制御法であり、前記比例弁、積分分及び微分分の各補正
値及びＥｒｒｏｒは、目標過給圧に対して符舅付の演算
となっており、最終的な出力値ＤＭが増加するのに対し
、過給圧が上Ｅする方向か下Ｒ−”Ｊる方向かにより符
号の１ロが決定される。
第５図において、プログラムがスタートＪると、ＰＩＤ
のフィードバック補正値計いルーチンが実行され、まず
、Ｐｌで二】シト１コール′ＬＬニツト９内に空気流ｍ
ＱＡ及び実際の過給圧Ｒ２のΔ／Ｄ変換伯が入力され、
Ｐ２で実際の過給圧Ｒ２が最大許容過給圧Ｒ２ｍａｘを
越えたかどうかの判定を行い、［）３で後述するフラグ
の状況によりオンであれば排気バイパス機構による制御
領域に入り、この排気バイパス機構による制御領域に入
ってからＱ、５ｓｅｃ以上たっているかの判定をＰｂに
よるタイマのカウントアツプ後、Ｐｌにて行う。これは
、可変容量機構による制御領域から排気バイパス機構に
よる制御領域に切換った際に、Ｊｌｌ気バイパス機構の
アクチュエータスプリングの初期セット力が低めになっ
ていると、バイバイ弁が間き易く過給圧が下がり、すぐ
可変容量機構による制御領域に切換るといったハンチン
グ現象を防市する為に、ヒステリシスを備えさせるため
ぐある。Ｐｌにおいて、経過時間が０．５ｓｅｃ以上ひ
あればＰ９でタイｌ＼ノンッグをオフＯ，０，５ｓｅｃ
以上であればタイムフラッグを更にオン１とし、Ｐｒ。
で排気バイパス１幾構による制御領域でのＩ” Ｉ Ｉ
）フィードバック人々の感度のルックアップを行い、Ｐ
＋＋で排気バイパス機構による制御領域であることを示
す制御−フラッグをオン１としく、ＰＩ３にとＰＩＤ補
正器１粋が（−ｊわれる。
次に、Ｐｌ３においてフラグがオフＯの場合には、Ｐ４
で空気流量ＱＡがＡ以上か以下かにより、可変容量機構
か排気バイパス機構による制御領域かの判定を行う、Ａ
より以上であれば排気バイパス機構による制御領域であ
るから前述したＰ５以下にフローが変更される。以下で
あれば可変容量機構による制御領域Ｃあり、Ｐ６におい
て可変容量機構フィードバックの感度ルックアップが行
われ、Ｐｌ２で制御フラッグをオフとしＰＩ３にてＰＩ
Ｄ補正計算が行われる。
上述したフィードバックの感度は後述づ“るように、可
変容量機構及び排気バイパス機構のフィードバック制御
の人々について、空気流量ＱΔの変化に対し変わるよう
に予めテーブル化されている。
例えば、比例弁についての感度ｋｐについては、所定空
気流倒につぎ０．５とし、その空気流量が増大していく
につれ０．４，０．３・・・・・・と減少ざｌていく。
また、積分分の感度及び微分分の感度ｋ［Ｉについても
同様に、空気流量の増加につれ減少させでいくのである
。尚、フィードバックは必ずしもＰＩＤ分の全てについ
て、同時に行う必要のないことは当然である。前記、Ｐ
２で実過給圧Ｒ２が最大許容過給圧Ｒ２ｍａｘを越えた
場合（ＹＯ２の場合）は、Ｐｌ７でυ１気バイパス機構
制御の修正値（）−１ｏｓｅｉｗ）を−ＦＦ（マイナス
の最大値）として、デユーディをＯで安全弁としての機
能を持たせている。ＰＩ３におけるＰＩＤ補正計算が終
了した後ＰＭで、前述した制御フラッグの状態に応じ、
オフであればＰｌ５において可変容量機構制御の補正値
としてｌ−１ｏｓｅｉが格納され、オンであればＰｅａ
において、排気バイパス機構制御の補正値としてｌ」ｏ
Ｓｅｉｗが格納きれる。
従って、−１記ＰＩ ＤのフィードバックＮｌｉ ｊｌ
−１ｌｆ１ルーチンの実？■によって、目標過給圧と実
際の過給圧との差を修Ｊ１シ、イの修正信号の感度を空
気流量の変化に対して変化するよう予めちえて、制御精
度を向上させてエンジン特性ヤ】ターボデＡ７−ジヤ特
性及び制御系部品特性に来たしていたバラン４−を補う
ことがＣき、もって運転状態に応じた適切な過給圧をｉ
ｉＪ変制御することを可能とする。
第６図は実際の制御テーブルの説明を示したもので、横
軸にＸ１ンジン回転数（ＮＯ） 、縦軸に負荷を代表す
る」−レジン１回転当りの空気流ｆｆ１（Ｔρ）をとる
ど、スロワ１〜ル弁全開での運転状態を示す線がＥとな
り、可動舌部全閉で過給圧が所定値（例えば水銀Ｌｌ
３７５ ｍｍＨｇ ＞となる点がＢ ｌ−１可動舌部全
聞で過給圧が所定値となる点がＢＵとなり、この間の領
域Ｃ部が可動舌部開度が変化する作動頭ＩｊＡＣ１矢印
方向に行くに従って開作動を行う。またυ１気バイパス
弁１４を制御Ｊる電磁弁４０は、８１〜点の前後に決め
られたＡ点からスロットル弁全開で゛の運転状態線「の
間の領域り部で作動する。即ち、本発明の実施例では、
運転状態を示すパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅど
エンジン１回転当りの空気流ｍＴｐに関して、領域Ｃ部
の基本制御値をかいたテーブルと空気流量に関して領域
り部の基本制御値をかいたフーーブルの２つを持つ。尚
、運転状態を示すパラメータとしては絞り弁開度等の周
知のものの他、領域Ｃ部の制御に関しても過給圧と空気
流量は密接な関係にあることから空気流量に関して基本
制御値をラーブル化したものでもよい。
次に、空気流量に対しフィードバック感度を変えること
の必然性につぎ説明する。
第７図の説明図において、横軸に空気流量、縦軸に排気
ガス力をとり、可動舌部がエンジン排圧より受ける作用
力を示す線をＧとし、可動舌部全閉で過給圧が所定値に
達する点ＢＬを作用力線Ｇ上に取り、横軸に垂直におろ
した点をＢＬ’ とする。前記同様、可動舌部全閉で過
給圧が所定値に達する点ＢＵを作用線Ｇ上に取り、横軸
に垂直におろした点をＢＵ’ とする。作用力線Ｇは、
空気流量の増加に比例してガス力も徐々に増加し、可動
舌部全閉ｙ；、！［３１に達すると急激に減少し、その
後ゆっくりと減少しながら可動舌部開度点ＢＵに到達づ
る。この１り可動舌部は全開のまま排気バイパス弁で過
給ｊ（−が制御される。即ち、矢印方向に従って開作動
が行なわれ、ＢＬからｆ３ ＬＪと８１−′からＢＵ’
に口る領域Ｆ部が、可動舌部開度の変化する領域で、
このＦ部が第６図の０部に相当する領域である。これに
対して、正圧アクチュエータの正圧室に尋人される正圧
は、電磁弁のデコーテイ比を変えること〈デユーティ変
化）により変化するので空気流量の変化には無関係であ
り、アクチュエータ発生力も変化しない。アクチュエー
タにデユーティ変化を与えれば、アクチュエータ内の圧
力が均衡される位置まで可動舌部開度は変化する。ここ
で、第７図から明らかなようにＢ ＋−側とＢＵ側で同
一ガス力変化を与える可動舌部開度の変化は、Ｂ［−側
より小さくなっている。これから、同一＝デー１．−
フイ変化を与えたときには、ＢＬ側の方がＢ Ｕ側Ｊ：
りも可動舌部開度の変化は小さくなることがわかる。し
か−ｂ、第８回の如く横軸に可動舌部開度、縦１１＋に
過給圧をとり、ぞれらの変化の具合を空気流ｆｍＱｘ、
Ｑｙ、Ｑｚ （ここでＱｘは小、Ｑｙは中、Ｑｚは大
空気流量を示づ）に対してみると、可動舌部開度の変位
向に対し空気流量が少ないＩＪど過給圧の変化量も少な
い。つまり、同一デユーティ変化に対し小空気流用であ
る可動舌部開度の全開点ＢｔＪよりも大空気流ハまたる
全閉点ＢＬの方が、過給圧の変化量は少なくなることが
わかる。
従って、以上により空気流量が過給圧の変化に及ぼづ影
響度合は変化量るため、フィードバックの感度を空気流
量に対して変える。即ち、空気流量の増大に対し、その
感度を減少させる必要があるのである。
「発明の効果」
以」二説明したように、この発明はその椙成を、目標過
給圧と実際の過給圧とが一致するようにフィードバック
制御を行い、前記フィードバック制御ｌ （ｇ号の感度
を空気流量の変化に対して変化するよう予め与えるＪ、
うにした為、制御積置が向上し、エンジン特Ｉ１１、タ
ーボヂト−ジャ特性及び制御系部品特性のバラツキを補
うことかでき、これによりエンジン運転状態に対応した
最適な過給圧が得られ、もってエンジン出力の向上を図
ることができるものである。[''-Introduction passage 19 to the wheel 18 and the scroll 18
A movable tongue portion 21 is provided at the junction with the terminal end portion 20, and the movable tongue portion 21 swings about a shaft 22 in the direction of enlarging the introduction passage 19. The shaft 22 is connected to a rod 23 via an arm 24, and the rod 23 is connected to a diaphragm 26 of a positive pressure actuator 25.
7 is divided into a positive pressure chamber 28 and an atmospheric pressure chamber 29. A spring 30 for biasing the diaphragm 26 toward the positive pressure chamber 28 is provided in the two atmospheric B chambers 29, and the positive pressure chamber 28 communicates with the compressor outlet pipe through a positive pressure passage 31. 1 [- The pressure passage 31 is connected to the solenoid valve 34 through the conduit 38,
- Opened to compressor inlet piping, solenoid valve 3/
1 is controlled by duty from Ron 1 to 21 to Ron units. More specifically, the solenoid valve 34 is controlled by control II-L.
Receive control Buddhist moon according to Dudy value from 1 to 9 41
Then, the deco tee performs a quick closing operation of, for example, 0%, and an increase in positive pressure occurs in the positive pressure passage 31, and positive pressure is applied to the positive pressure lever 28 of the positive pressure actuator 25. It takes. When this positive pressure increases, the die 17 flam 26
Move to the 9 side. This movement of the diaphragm 26 causes the rod 23, arm 24, and shaft 22 to move, and the movable tongue 21
swings to enlarge the introduction passage 19, and the movable tongue 21 changes the passage area of the introduction passage 19 for υ1 air acting on the turbine wheel 17 as a whole, thereby functioning as a variable capacity mechanism. . In addition, a link mechanism 36 is provided in the exhaust passage to convert the linear motion of the rad 37 connected to the exhaust bypass valve 14 and the diaphragm 42 of the tire flam acticoator 3b into rotational motion. Coeta 35
is in communication with the compressor outlet 1'' pipe through a conduit 33. The conduit 33 opens into the compressor inlet piping via a solenoid valve 40 and a further conduit 38, the solenoid valve 40 being]
The duty control is performed by the unit 1 to the roll unit 9. That is, the solenoid valve 40 receives a control signal from the control unit 9J that corresponds to the redundant vessel, and closes the valve. An exhaust bypass valve that bypasses a portion of the exhaust gas so as not to exceed the limit reduces the flow rate flowing into the turbine, thereby acting as an exhaust bypass mechanism.In addition, the solenoid valve 34 and the compressor outlet piping A fixed orifice 32 is provided in the positive pressure passage 31, and three other fixed orifices are provided upstream of the conduit from the solenoid valve 40 to the compressor outlet pipe.
Between the compressor outlet pipe of the intake pipe 2 and the throttle valve 7, there is a boost pressure hinger 41 (
On the other hand, the controller 9 is mainly composed of a microprocessor, a memory, and an interface. The interface of the controls 11 I to 9 includes the air 70 meter 4 (air flow rate detection means), the switch 1 to 11, and the crank angle sensor 12 (rotation speed detection means). ) and supercharging pressure sensor 41 (supercharging pressure detection means) are input.Next, the operation will be explained based on the flowchart shown in Figures 4-5.In addition, in the figure, P1 ~ PI7) shows each step of [1-jiat]. The control performance of the present invention is executed, for example, once per revolution or at regular intervals of 11u. When the program starts, the decoding of the capacity 1iJ variable means is performed. The feedback correction value calculation routine of the duty calculation routine PID of the exhaust bypass means is performed. First, in the density division routine of the capacity variable means shown in FIG. Q control l - A/D of engine rotation speed Ne and air flow 41Q△ in roll unit 9
The conversion value is input, and P2 divides the air flow per engine rotation ffi T + which represents the engine load, and P3 calculates the air flow rate per engine revolution TP corresponding to the engine rotation speed NO. The tabulated basic control values (duty values) are looked up, and the basic control value [)V is determined. Therefore, in P3', a correction value is calculated based on the difference between the basic control value (duty value) and the target boost pressure, which are looked up in accordance with the engine rotation, the number Ne, and the air flow rate per rotation TP. Then, the PID feedback correction shown in FIG. 5 is performed, and the duty value DM is replaced again. Duty value DM corrected above in P4
However, it is determined whether there is a duty value DM between the upper limit [)U and the lower limit DL, which is determined to prevent the calculation unit from malfunctioning due to the operation delay time of the solenoid valve, etc., and from [)U] DM
When -C becomes large, DM is fixed at the upper limit value with P5, and when DM is smaller than DL, M is fixed at the lower limit value. And P7 corrects 4 pruning 1
The calculated duty value [)V is stored in the memory, the duty to the solenoid valve 34 is calculated, and as a result, the drive of the solenoid valve 34 is determined via the interface. By driving this electromagnetic valve 34, intake air with an appropriate supercharging pressure is introduced into the engine 1, and the engine 1 can direct the output according to the operating state. In addition, in the duty control unit of the J exhaust bypass means shown in FIG. The converted basic control value (duty value) is looked up, and the basic control value DWM is determined. At P9', P9' shown in FIG.
Feedback correction of ID is performed and the duty value DWM is replaced again. The duty value DWM corrected above at P+o determines whether the duty value DWM exists between the upper limit [)WU and the lower limit DWL, which is determined to prevent the calculation unit from malfunctioning due to the operation delay time of the solenoid valve. Make a judgment, and when DWM is larger than Qwu, P
Fix the DWM to the upper limit value with ll, and use [) from [)W+]
When WV is small, DWM is fixed at the lower limit value with P+2. Then, the duty value DWM corrected and calculated at P+3 is stored in the memory, and the duty calculation for the solenoid valve 40 is performed, resulting in 1. The drive of the solenoid valve 40 is determined via the interface. This solenoid valve 4
0 drive, there is no need to worry about engine damage.
It is possible to supply an appropriate supercharging pressure to the turbine 17 according to the operating state, thereby improving the engine output. Now, the PID feedback control method according to the present invention will be explained. A target supercharging pressure has already been set in the control unit 9, and a voltage corresponding to the A/D conversion value of this value becomes the target value one gram higher than the target supercharging pressure. The magnitude of the deviation between this target value and the actual boost pressure voltage △/f) conversion value, the integral value of this deviation, and the differential value of the change in supercharging level are each multiplied by a constant, and the sum of these components is calculated. is the corrected count (l l
ose i ). This correction value <1-1osci) can be calculated using the following equation. Proportional valve 1oseip = (Target boost pressure A/f value - Actual boost pressure Δ/1) xkp Integral 1-lose i i-ΣE rrorx
ki differential l-1osci D= (previous actual boost pressure A/D value - current actual feed pressure Δ/D value) xk[) (correction value) 11 osci= l-1oseip +
1-1 oseii+Ho5eit) Here, the operation signal is determined by the correction value (target boost pressure A/D value - actual boost pressure Δ/D value) -Error k: constant (electric shock) divided from the above formula) The PID feedback control method uses this operation signal to eliminate the X- difference between the target value and the actual boost pressure. The value and Error are calculated with reference to the target supercharging pressure, and while the final output value DM increases, the supercharging pressure increases either upwards or downwards. The sign 1 is determined by the direction. In Figure 5, when the program starts, the PID
The feedback correction value measurement routine is executed, and first, the air flow m in the unit 9 is
The Δ/D conversion ratio of QA and actual boost pressure R2 is input,
At P2, it is determined whether the actual supercharging pressure R2 exceeds the maximum allowable supercharging pressure R2max, and if it is on depending on the state of the flag described later at [)3, it enters the control area by the exhaust bypass mechanism, and this exhaust bypass After the timer is counted up by Pb, a determination is made at Pl whether 5 seconds or more have passed since entering the control area by the mechanism. This is because when switching from the control area by the variable displacement mechanism to the control area by the exhaust bypass mechanism, if the initial set force of the actuator spring of the Jll air bypass mechanism is low, the bye-bye valve is likely to close, causing supercharging. Hysteresis is provided to prevent the hunting phenomenon in which the pressure drops and immediately switches to the control area by the variable capacity mechanism. In Pl, if the elapsed time is 0.5 seconds or more, turn off tie l\nong in P9 O, 0,5 seconds
If this is the case, the time flag is further turned on to 1, and Pr. I" I I in the control region by the configuration of exhaust bypass 1
) Do a lookup of feedback people's sensitivity, P
++ sets the control flag indicating that the area is controlled by the exhaust bypass mechanism to 1, and the PID corrector 1 is turned on to PI3.Next, when the flag is OFF at PI3, P4
Depending on whether the air flow rate QA is above or below A, it is determined whether the control area is controlled by the variable displacement mechanism or the exhaust bypass mechanism.A
If it is above P5, the flow is changed to the above-mentioned P5 or below because it is in the control range by the exhaust bypass mechanism. If it is below, there is a control region C by the variable capacitance mechanism, a sensitivity lookup of the variable capacitance mechanism feedback is performed in P6, the control flag is turned off in Pl2, and the PI is turned off in PI3.
A D correction calculation is performed. As will be described later, the sensitivity of the feedback described above is tabulated in advance so that it changes with respect to changes in the air flow rate QΔ for feedback control of the variable displacement mechanism and the exhaust bypass mechanism.For example, for the proportional valve, Sensitivity kp is set to 0.5 after a predetermined air flow rate, and decreases to 0.4, 0.3, etc. as the air flow rate increases. Similarly, the sensitivity and the differential sensitivity k[I are decreased as the air flow rate increases.It goes without saying that feedback does not necessarily need to be performed simultaneously for all PID components. P
If the actual supercharging pressure R2 exceeds the maximum allowable supercharging pressure R2max in 2 (in the case of YO2), set the correction value ()-1oseiw of the υ1 air bypass mechanism control to -FF (maximum negative value) in Pl7. , Dudy is O to function as a safety valve. After the PID correction calculation in PI3 is completed, in PM, depending on the state of the control flag mentioned above,
If it is off, l-1osei is stored as a correction value for variable capacity mechanism control in Pl5, and if it is on, Pea
, the correction value for the exhaust bypass mechanism control is l'o
Seiw can be stored. Therefore, the feedback Nli jl of −1 PID
-1lf1 routine fruit? ■ Adjust the difference between the target boost pressure and the actual boost pressure by setting the sensitivity of the correction signal in J1 and A to change in response to changes in air flow rate to improve control accuracy and improve engine characteristics. [Y] It is possible to compensate for the balun 4, which has been affected by the turbocharger A7 gear characteristics and control system component characteristics.
It is possible to control iJ variation. Figure 6 shows an explanation of the actual control table, where the horizontal axis represents the X1 engine rotation speed (NO) and the vertical axis represents the load. , the line indicating the operating state when the throttle valves 1 to 3 are fully open is E, and the movable tongue is fully closed and the boost pressure is at a predetermined value (for example, mercury Ll).
The point where 375 mmHg > is B The point where the supercharging pressure reaches the predetermined value across the entire length of the movable tongue is BU, and the area C between these points is the operating head IjAC1 where the opening degree of the movable tongue changes in the direction of the arrow. Perform the opening operation as you go. In addition, the solenoid valve 40 that controls the υ1 air bypass valve 14 operates in the region between the operating state line ``from point A, which is determined before and after points 81 to 81, when the throttle valve is fully open. In an embodiment of the invention,
There are two tables that show the basic control values for area C regarding the engine rotation speed Ne and airflow per engine rotation mTp as parameters that indicate the operating state, and a table that shows the basic control values for area C regarding the air flow rate. have. In addition to the well-known parameters that indicate the operating status, such as the throttle valve opening, the basic control value for the air flow rate is set as a ruble because the boost pressure and air flow rate are closely related to each other in the control of area C. It may be something you have done. Next, the necessity of changing the feedback sensitivity with respect to the air flow rate will be explained. In the explanatory diagram of Fig. 7, the horizontal axis represents the air flow rate, the vertical axis represents the exhaust gas force, and the line G indicates the acting force that the movable tongue part receives from the engine exhaust pressure, and when the movable tongue part is fully closed, the supercharging pressure A point BL at which reaches a predetermined value is taken on the line of acting force G, and a point perpendicular to the horizontal axis is taken as BL'. Similarly to the above, the point BU where the movable tongue is fully closed and the boost pressure reaches a predetermined value is taken on the line of action G, and the point perpendicular to the horizontal axis is taken as BU'. The line of action G is
The gas force gradually increases in proportion to the increase in air flow rate, and the movable tongue fully closes. [When it reaches 31, it rapidly decreases, and then slowly decreases until it reaches the movable tongue opening point BU. This single movable tongue is kept fully open and supercharging j (- is controlled by the exhaust bypass valve. In other words, the opening operation is performed in the direction of the arrow, and from BL to f3 LJ and from 81-' to BU'
The region F part that opens to the mouth is a region where the opening degree of the movable tongue part changes,
This section F corresponds to section 0 in FIG. 6. On the other hand, the positive pressure applied to the positive pressure chamber of a positive pressure actuator changes by changing the decoupling ratio of the solenoid valve (duty change), so it is unrelated to changes in air flow rate, and the force generated by the actuator also changes. It does not change. When a duty change is applied to the actuator, the opening degree of the movable tongue changes until the pressure within the actuator is balanced. Here, as is clear from FIG. 7, the change in the opening degree of the movable tongue portion that gives the same gas force change on the B+- side and the BU side is smaller than on the B[- side. From now on, same = day 1. −
When a change in weight is applied, the BL side is the BU side J:
It can be seen that the change in the opening degree of the movable tongue becomes smaller. However, as in Part 8, the movable tongue opening is plotted on the horizontal axis, and the boost pressure is plotted on the vertical axis 11+, and the changes in each are expressed as air flow fmQx,
Looking at Qy, Qz (here, Qx is small, Qy is medium, and Qz is large air flow rate), the change in supercharging pressure at IJ where the air flow rate is small in the direction of displacement of the movable tongue opening. The quantity is also small. In other words, it can be seen that for the same duty change, the amount of change in supercharging pressure is smaller at the fully closed point BL, where the movable tongue opening degree is large, than at the fully open point BtJ, which is a small air flow. Therefore, since the degree of influence of the air flow rate on the change in supercharging pressure varies as described above, the feedback sensitivity is changed with respect to the air flow rate. That is, it is necessary to reduce the sensitivity to an increase in air flow rate. ``Effects of the Invention'' As explained hereinafter, the present invention performs feedback control so that the target boost pressure and the actual boost pressure match, and J, which gives the sensitivity in advance so as to change with respect to changes in the air flow rate;
As a result, control stacking is improved and variations in engine characteristics I11, turbo engine characteristics and control system component characteristics can be compensated for, thereby obtaining the optimum boost pressure corresponding to the engine operating condition. This makes it possible to improve engine output.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明の可変音用ターボデｔ・−ジャの制御装
置の全体構成図、第２〜５図は本発明の可変容量タニボ
ヂ（・−ジャの制御装置の一実施例を示す図であり、第
２図はその全体構成図、第３図はイの司変容Ｉｎターボ
ヂャージャの断面図、第４図ａは可変容早機横制御プロ
グラムを示すフローヂレート、第１図すは排気バイパス
機構制御プログラムを示Ｊ〕［１−チャート、第５図は
ＰＩＤのフィードバック制御プログラムのフローヂト一
ト、第６図は実際の制御テーブルを説明づる図、第７図
は空気流量とガス力に関する説明図、第８図は可動舌部
開度ど過給圧の変化に関づる説明図τ・ある。
（図面の主要な部分を表わず参照番号の説明）１・・・
エンジン ２・・・吸気管
４・・・エア７０メータ
５・・・ターボチャージャ
９・・・コントロールユニット
１１・・・スロットル開度センサ
１２・・・クランク角センサ
１４・・・排気バイパス弁
１５・・・容母可変手段
２７・・・アクチュエータ
３０・・・正圧アクチュエータ
３４・・・電磁弁
３５・・・ダイヤフラムアクチュエータ４０・・・電磁
弁
４１・・・過給圧センサ
第４
（ａ）
（ｂ）
第６図
Ｎｅ
第７図
空知亀量FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control device for a variable-capacity turbocharger according to the present invention, and FIGS. 2 to 5 are diagrams showing an embodiment of the control device for a variable-capacity turbocharger according to the present invention. Figure 2 is a diagram of its overall configuration, Figure 3 is a sectional view of the turbocharger with a variable displacement engine, Figure 4a is a flow rate diagram showing a variable displacement early lateral control program, and Figure 1 is an exhaust bypass diagram. Mechanism control program] [1-Chart, Figure 5 is a flow chart of the PID feedback control program, Figure 6 is a diagram explaining the actual control table, Figure 7 is an explanation of air flow rate and gas force. Fig. 8 is an explanatory diagram τ related to changes in movable tongue opening and supercharging pressure. (Explanation of reference numbers, not showing main parts of the drawing) 1...
Engine 2... Intake pipe 4... Air 70 meter 5... Turbocharger 9... Control unit 11... Throttle opening sensor 12... Crank angle sensor 14... Exhaust bypass valve 15... ...Vacitor variable means 27...Actuator 30...Positive pressure actuator 34...Solenoid valve 35...Diaphragm actuator 40...Solenoid valve 41...Supercharging pressure sensor No. 4 (a) ( b) Figure 6 Ne Figure 7 Sorachi turtle amount