JPS62186014A - 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〕 この発明はターボチャージャ等の過給機を備えた内燃機
関の過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

過給機を備えた内燃機関で、過給圧に目標値を持ち、そ
の目標過給圧と実測過給圧とが一致するさうに過給圧制
御用ウェイストゲート弁の圧力を制御するものがある。

即ち目標値はエンジン回転数に応じて決められており、
回転数に応じて計算される目標値に実際の過給圧が一致
するようにウェイストゲート弁の開度が制御されること
になる。

過給圧は通常はスロットル弁下流のサージタンクで検知
される。これは、サージタンクには燃料噴射量制御、点
火時期制御のため圧力センサが設置されており、これを
流用できるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

過給圧をスロットル弁下流の吸気管圧カセンサによって
制御する場合、スロットル弁の全開時はターボチャージ
ャの下流の圧力と、サージタンクの圧力が殆ど同じなた
め、問題はない。ところが、スロットル弁の開度が大き
くないときは、スロットル弁の上流のコンプレッサ出口
の圧力は、スロットル弁による圧力損失があることから
この分高くなる。これは、ターボチャージャ本体や吸気
系の信頬性にとって好ましくないことになる。

この問題点を解決するため吸気管圧力センサをコンプレ
・ノサ出口に設置し、コンプレッサ出口圧力とスロット
ル弁開度とにより過給圧を制御することが考えられる。

しかしながら、この場合、センサが余計に必要となり、
構成が複雑となり、また費用もその分嵩むことになる。

この発明では、部品点数を増やすことなく、コンプレッ
サ出口圧力がスロットル弁の開放の途中で過大となるこ
とを防止するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図においてこの発明の内燃機関の過給圧制御装置は
、機関のスロットル弁の上流の吸気管に配置される過給
機ｌと、過給機により得られる過給圧を制御する過給圧
制御手段２と、機関運転条件に応じた目標過給圧を演算
する手段４と、この目標値をスロットル弁開度に応じて
修正する手段４−１と、過給機の下流の吸気管の圧力を
検知する過給圧検知手段５と、目標過給圧修正手段によ
り修正される目標値と、過給圧検知手段により実測され
る過給圧との比較により両者が一致するように過給圧制
御手段を駆動する手段６とより成る。

〔実施例〕

第２図において、１０は内燃機関の本体、１２は吸気管
、１４はスロットル弁、１６は排気管である。ターボチ
ャージャ１８は、排気管１６に配置されるタービンホイ
ール２０と、吸気管１２に配置されるコンプレッサホイ
ール２２と、タービンホイール２０とコンプレッサホイ
ール２２とを連結する回転軸２４とより成る。バイパス
通路２６がタービンホイール２０を迂回するように排気
管１６に連結される。バイパス通路２４にバイパス制御
弁であるウェイストゲート弁２６が配置される。ウェイ
ストゲート弁２６はダイヤフラムアクチュエータ２８に
連結される。アクチェエータ２８はダイヤフラム３０と
ばね３２とより成り、ばね３２はダイヤフラム３０を図
の左方に付勢し、ウェイストゲート弁２６は閉鎖位置を
とる。ばねと反対側におけるダイヤフラム３０の側面に
圧力室３４が形成される。圧力室３４は圧力導管３６を
介してスロットル弁１４の下流の過給圧取出ポート３８
に接続される。過給圧導管３６は空気ブリード通路４０
を介してコンプレッサホイール２２の上流の吸気管の大
気圧導入ポート４２に接続される。空気ブリード通路４
０に空気ブリード制御弁４６が配置される。空気ブリー
ド制御弁４６の開度に応じて空気が圧力導管にブリード
され、過給圧が大小制御される。即ち、ブリード量が多
いときは過給圧取出ボート３８の圧力が高くないと圧力
室３４の圧力は開弁圧に達しない。一方、ブリード量が
少ないときはウェイストゲート弁２６が開弁するときの
圧力室３４の圧力は過給圧ポート３８の圧力に殆ど等し
くなる。このようにして過給圧はブリード制御弁の開度
に応じて制御される。そして、この実施例ではブリード
制御弁４６の駆動信号におけるデユーティ比を制御する
ことにより開度が制御される。

５０は制御回路であって、この発明における過給圧バイ
パス制御を司る。その制御のため以下の、ような色々な
センサからの信号が入力している。

即ち、吸気マニホルド１２の各分岐管が接続するサージ
タンク部分に圧力センサ５２が設置され、スロットル弁
１４の下流の吸気管圧力ＰＭに応じた信号が得られる。

この圧力センサ５２は燃料噴射や点火時期の制御のため
設置されるものであるが、この発明ではこの既存の圧力
センサ５２を使用することで過給圧制御をも行うもので
ある。エンジン回転数センサ５４はエンジンのクランク
軸１０ａの回転数に応じた信号Ｎｅを発生する。また、
スロットルセンサ５６はスロットル弁１４の開度に応じ
た信号ＴＡを発生する。尚、制御回路５０は燃料噴射制
御や、点火時期制御を行うが、この発明と直接関係しな
いのでその説明は省略する。

制御回路５０はこれらの各センサからの信号によって空
気ブリード制御弁４６の作動信号を発生するものであり
、この実施例ではマイクロコンピュータとして構成され
る。即ち、制御回路５０はマイクロプロセシングユニッ
ト（ＭＰＵ）５０ａと、メモリ５０ｂと、入力ポート５
０ｃと、出力ポート５０ｄと、これらのユニットを相互
に接続し命令およびデータの遺り取りするバス５０ｅと
より成る。入力ポート５０ｃには前述の圧力センサ５２
、回転数センサ５４、スロットルセンサ５６からの信号
が人力している。また、出力ポート５０ｄはブリード制
御弁４６に結線される。

第３図はブリード制御弁４６の駆動信号におけるデユー
ティ比の設定ルーチンであり、例えば３２ｍ秒毎に実行
される。ステップ６０ではスロットル弁開度ＴＡが所定
値Ａより大きいか否か判別される。スロットル弁開度Ｔ
Ａ＜Ａでは圧力ボート３８の圧力がばね３２の設定荷重
を超えないため過給圧を制御できない領域である。この
ときはステップ６０よりステップ６２に進み、デユーテ
ィ比Ｄｕ　ｔ　ｙ＝ｏに設定される。そのため、ブリー
ド制御弁４６は全閉状態に保持される。

スロットル弁開度ＴＡ≧Ａのときは過給圧の制御域であ
り、ステップ６４に進み、過給圧の目標値ＰＦがスロッ
トル弁開度、及びエンジン回転数、Ｎｅ等の運転条件に
よって演算される。即ち、ターボチャージャ出口での過
給圧ＰＡは回転数を固定すれば第５図（イ）のようにな
る。この特性に相当した過給圧のデータマツプがメモリ
５０ｂに格納されており、現在のスロットル弁開度、及
びエンジン回転数Ｎｅに対する目標過給圧Ｐ、が演算さ
れる。ステンブ６６では目標値に相−当するデユーティ
比演算が実行される。即ち、メモリ５０ｂには目標値Ｐ
、に相当するデユーティ比のデータマツプが格納されて
おり、ステップ６４では現在のスロットル弁開度、回転
数Ｎｅに対応するマツプ上のデユーティ比Ｄｕｔｙが過
給圧の目標値として演算される。

ステップ６８では目標値Ｐ、と、圧力センサ５２によっ
て実測されるサージタンク内の圧力の実測値ＰＩとの差
ΔＰが演算される。ステップ７０ではΔＰに相当するデ
ユーティ比補正量ΔＤｕｔｙの演算が実行される。ステ
ップ７２ではステップ６６で演算されるＤｕｔｙにステ
ップ７０で演算されるΔＤｕｔｙを加えたものがＤｕ　
ｔｙとされる。制御後のターボチャージャ１８のコンプ
レッサ出口の圧力は第５図の（イ）のＰＡであるが、ス
ロットル弁の下流では圧力損失によりＰ。

のようになる。この圧力降下ΔＰに相当する値だけデユ
ーティ比が変化される。即ち、ターボチャージャのコン
プレッサ出口とスロットル弁下流とでは圧力損失ΔＰが
あるため、同じ圧力とはならないが、この圧力損失分だ
け目標デユーティ比が修正される。このような目標値の
修正により、スロットル弁１４の下流の圧力センサ５２
で吸気管圧力を計測しているにもかかわらず、その上流
のコンプレッサ出口の圧力を目標値に制御することがで
きる。

第４図はデユーティ比出力ルーチンであり、このルーチ
ンは例えば４ｍ秒毎に実行される。ステップ７４ではタ
イマカウンタＴがインクリメントされる。ステップ７８
ではＴがデユーティ信号の１周期に相当するＴ０秒より
大きいが否が判別される。Ｙｅｓのときはステップ８ｏ
に進み、Ｔｏに０が入る。ステップ７８でＮｏのときは
ステップ８２に進み、Ｔが、デユーティ比に相当するパ
ルス継続時間Ｔ　（Ｄｕｔｙ）より大きいか否か判別さ
れる。Ｎｏのときはステップ８４に進みブリード制御弁
４６にＯＮ信号が印加される。Ｙｅｓのときにはステッ
プ８６に進み、制御弁４６にＯＦＦ信号が印加される。

第６図はブリード制御弁の駆動信号の形成を説明するタ
イミング図である。駆動信号は一定の周期Ｔ０を持つ。

駆動信号はこの１周期の開始によってＯＮとなり、演算
されたデユーティ比に相当する時間Ｔ　（Ｄｕｔｙ）が
来ると、駆動信号はＯＦＦとなる。その結果、ブリード
制御弁４６はの演算されたデユーティ比を持った駆動信
号により駆動され、演算された開度を持ち、演算された
過給圧に制御される。

〔発明の効果〕

この発明によれば、過給機の下流にスロットル弁がある
ものにおいて、スロットル弁の下流の圧力センサによっ
て圧力を検知し、過給圧目標値をスロットル弁による圧
力損失相当分だけ下げ、この修正された目標値と、スロ
ットル弁の下流の圧力センサ５２により実測される圧力
とが一致するように制御を行っている。その結果、コン
プレッサ出口圧が上昇するのが押さえられ、コンプレッ
サからスロルフトルボデイ間の吸気系の信頼性の向上を
図ることができる。また、コンプレッサ下流の圧力が過
大となることによる背圧上昇や、出力の降下や、燃料消
費率の悪化を防止することが可能となる。従来方式の制
御の場合、スロットル弁が全開でない領域では第７図の
ようにコンプレッサ出口圧ＰＡが過大となる領域があり
、この領域ではコンプレッサが無駄な仕事を続けること
になり、背圧が上昇し、出力低下や、燃料消費率の低下
の問題がある。この問題点は、圧力センサをコンプレッ
サ出口に設置し、コンプレッサ出口圧とスロットル弁開
度とでコントロールをすれば解決しようがこの場合所謂
Ｄ−Ｊ型の燃料噴射システムでは圧力センサを新規に設
置する必要があり、構成が複雑化するが、この発明では
新規なセンサを必要とせず同様な制御を簡単なシステム
によって低費用で実現することができる

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図は実施例の全体構成図。 第３図及び第４図は制御回路の作動を示すフローチャー
ト図。 第５図は圧力特性線図。 第６図はブリード制御弁の駆動信号の形成を説明する図
。 第７図は従来技術における圧力特性線図。 １４・・・スロットル弁 １８・・・ターボチャージャ ２６・・・ウェイストゲート弁 ３６・・・圧力導管 ４６・・・ブリード制御弁 ５０・・・制御回路 ５２・・・圧力センサ ５４・・・回転数センサ ５６・・・スロットルセンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の構成要素より成る内燃機関の過給圧制御装置、 機関のスロットル弁の上流の吸気管に配置される過給機
   、 過給機により得られる過給圧を制御する過給圧制御手段
   、 機関の運転条件に応じた目標過給圧を演算する手段、 過給機の下流の吸気管の圧力を検知する過給圧検知手段
   、 前記目標過給圧をスロットル弁開度に応じて修正演算す
   る手段、 目標過給圧修正手段により修正演算された目標値と、過
   給圧検知手段により実測される過給圧との比較により両
   者が一致するように過給圧制御手段を駆動する手段。