JP2560501B2 - 車両用排気ターボチャージャ付エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用排気ターボチャージャ付エンジンの
過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕 車両用エンジン、特に自動車用エンジンにおいては、
出力増大を計るために、排気ターボチャージャを備える
ものがしばしば見受けられるが、この排気ターボチャー
ジャ付エンジンにおいては、エンジンの排気ガス流量の
増大に伴って過給圧が無制限に上昇してしまう虞れがあ
るため、従来から、排気タービンをバイパスする排気バ
イパス通路に設けられたウェストゲートバルブを、過給
圧が設定値を超えたときに開放し、タービン即ちコンプ
レッサの回転数を下げ過給圧を上記設定値以下に抑えよ
うとすることが行われている。そして、最近では、エン
ジン性能をさらに向上させるため、この手のエンジンで
は、運転状態、即ち、エンジンの回転数の上昇率、車両
の速度や変速機のギヤ位置に応じて上記設定値を可変設
定する提案が各種見られるようになった。

例えば、特開平１−318723号公報に記載された発明
は、エンジン回転数の上昇率が高い過渡状態（例えば、
１、２速でスロットル全開）では過給圧が十分に上がら
ずタービン回転数の上昇に遅れが生じることによって、
この過度状態で定常状態と同様の設定過給圧制御を行う
と目標過給圧を得ることができずエンジン出力が低下す
る問題を解決するために、エンジンの回転数の上昇率
や、変速機のギヤ位置に応じて上記過給圧の設定値を可
変設定するものである。

この従来技術は、詳細には、エンジン回転数に応じて
予め設定されている目標過給圧となるように過給圧制御
弁が制御されるものにおいて、エンジン回転数の上昇率
が大きいほど、または変速機のギヤ位置が低速ギヤほ
ど、過給圧制御弁の制御量（デューティ比）が大きくな
るように補正し、変速機の低速ギヤ使用時等、エンジン
回転数の上昇率が大きいときにも、タービン回転数上昇
の遅れを補償して、十分な過給圧をを確保して出力低下
を防止するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来技術では、上述のとおり、変速機の低速ギア
使用時や、エンジンの回転数の上昇率が大きいときに、
目標過給圧を高く補正して十分な過給圧を確保しエンジ
ン出力の低下を防止するものである。

しかしながら、従来技術では、単に変速機の低速ギヤ
使用時や、エンジンの回転数の上昇率が大きいときに、
目標過給圧を高く補正して十分な過給圧を確保しエンジ
ン出力の低下を防止するものであり、例えば、エンジン
の使用燃料が、高オクタン価燃料（ハイオクタン燃
料）、または低オクタン価燃料（レギュラー燃料）の何
れかに標準設定されているにも拘わらず、誤って標準設
定された燃料種別と異なる燃料が使用された場合には、
使用燃料に応じた過給圧制御を実施できないという不具
合があった。

さらに、高オクタン価燃料が標準使用燃料に指定され
ているエンジンでは、加速操作の際に低速時に過給圧が
高すぎると滑らかな運転性が得られないことがあり、特
に車両の速度に対応して最大過給圧を設定することが、
車載状態にあるエンジンを適正に制御する上で要求され
るようになった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記に鑑み提案されたものであって、車両に
搭載されたエンジン、同エンジンの吸気通路に介装され
たコンプレッサと同エンジンの排気通路に介装されて上
記コンプレッサを駆動するタービンとを有し上記エンジ
の燃焼室に供給される吸気を加圧する排気ターボチャー
ジャ、上記コンプレッサ下流側吸気通路の吸気圧力を検
出して同吸気圧力が設定圧力以下となるように上記排気
ターボチャージャの作動を制御する過給圧制御手段、上
記エンジンの使用燃料の燃料種別情報に基づき使用燃料
が高オクタン価燃料であるか否かを判定する燃料種別判
定手段、上記車両の速度を検出する速度検出手段、上記
エンジンのエンジン回転数を検出する回転数検出手段、
上記車両の駆動系に介装され上記エンジンの出力を伝達
する流体継手付自動変速機、上記燃料種別判定手段によ
り使用燃料が高オクタン価燃料以外であると判定された
とき上記設定圧力を第１の設定値に設定すると共に使用
燃料が高オクタン価燃料であると判定されたとき上記設
定圧力を第１の設定値よりも高い圧力の第２の設定値に
設定する設定圧力調整手段を備え、更に、上記設定圧力
調整手段は、上記エンジンの使用燃料が高オクタン価燃
料であると判定され、上記速度検出手段により検出され
た上記車両の速度が設定車速以下で且つ上記回転数検出
手段により検出された設定回転数よりも低いとき上記設
定圧力を上記第１の設定値に設定すると共に、上記速度
検出手段により検出された上記車両の速度が設定車速以
下で且つ上記回転数検出手段により検出された設定回転
数を超えているとき上記設定圧力を上記第２の設定値に
設定することを特徴とする車両用排気ターボチャージャ
付エンジンの吸気圧制御装置を要旨とするものである。

〔作用〕

本発明では、エンジンの使用燃料の燃料種別情報、お
よび車両の運転状態として、特に車両の速度、または車
両の速度状態を間接的に示す車両の変速機の変速段に応
じて過給圧の最大値が調整されるもので、設定圧力調整
手段により、使用燃料が高オクタン価燃料以外であると
判定されたとき設定圧力を第１の設定値に設定すると共
に、使用燃料が高オクタン価燃料であると判定されたと
き設定圧力を第１の設定値よりも高い圧力の第２の設定
値に設定し、更に、使用燃料が高オクタン価燃料である
と判定され、上記速度検出手段により検出された上記車
両の速度が設定車速以外で且つ上記回転数検出手段によ
り検出された設定回転数よりも低いとき上記設定圧力を
上記第１設定値に設定すると共に、上記速度検出手段に
より検出された上記車両の速度が設定車速以下で且つ上
記回転数検出手段により検出された設定回転数を超えて
いるとき上記設定圧力を上記第２の設定値に設定する。

そのため、過給圧制御手段が、設定圧力調整手段によ
り設定された各々の設定値に対応する設定圧力以下とな
るように排気ターボチャージャの作動を制御することに
よって、コンプレッサ下流側の吸気通路内の吸気圧力の
最大過給圧がエンジンの使用燃料の燃料種別情報、およ
び車両の運転状態に応じて調整される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を用いて詳細に
説明する。

第１図において、図示しない自動車に搭載されたエン
ジンＥはその燃焼室１に通じる図示しない吸気ポートお
よび排気ポートを有しており、吸気ポートは吸気マニホ
ルド２および吸気通路４を介して外気に連通され、排気
ポートは排気マニホルド６および排気通路８を介して外
気び連通されている。なお、吸気通路４および排気通路
８に記載された矢印は気体の流れ方向を示す。

また、吸気通路４には、上流側から順にエアクリーナ
10、ターボチャージャ12のコンプレッサ14、インタクー
ラ16および運転者が操作するアクセルペダルに連結され
たスロットル弁18が設けられており、排気通路８には、
ターボチャージャ12のタービン20が設けられ、このター
ビンの下流側排気通路８には図示しない触媒コンバータ
およびマフラーが設けられている。なお、コンプレッサ
14とタービン20とは軸13を介して一体的に結合さえてい
る。

また、排気通路８には、タービン介装位置を迂回する
ようにバイパス通路22が設けられ、この通路22にはウェ
ストゲートバルブ24が介装されている。ウェストゲート
バルブ24はロッド26を介してウェストゲートアクチュエ
ータ28のダイヤフラム30に連結されている。ウェストゲ
ートアクチュエータ28には、ダイヤフラム30によって仕
切られる大気室32と圧力室34が形成されており、大気室
32にはウェストゲートバルブ24を閉方向に付勢するスプ
リング36が収容されている。なお、本実施例ではウェス
トゲートバルブ24およびウェストゲートアクチュエータ
28が過給圧制御手段を構成している。

圧力室34は、通路38を介してインタクーラ16下流側の
吸気通路４に連通されており、また通路38は、通路40を
介してコンプレッサ14上流側の吸気通路４に連通されて
いる。通路40には電磁弁42が介装されており、この電磁
弁42はマイクロコンピュータを中心とした電子制御ユニ
ット44からの指令信号に基づいて通路40を開閉するよう
になっている。電子制御ユニット44には、少なくとも電
磁弁42の開閉制御のための入力信号としてエンジン回転
数センサ46からのエンジン回転数信号、車速センサ48か
らの車速信号およびノックセンサ50からのノック信号が
入力され、また、燃料噴射量制御や点火時期制御のため
の必要な他の各種のセンサからの信号も入力される。

本実施例では、エンジンの使用燃料の燃料種別情報、
車両の速度、及びエンジン回転数に応じて設定圧力を所
定の設定値として設定する電子制御ユニット44、並び
に、電子制御ユニット44によって所定の設定値となるよ
うに開閉制御される電磁弁42が、設定圧力調整手段を構
成している。

なお、吸気マニホルド２には各気筒毎に図示しないイ
ンジェクタが設けられており、このインジェクタには図
示しない燃圧レギュレータを介して一定圧の燃料が供給
されている。そして、このインジェクタは、電子制御ユ
ニット44の指令に基づき、その開放時間に応じた燃料を
吸気マニホルド２に噴射している。

次に、電子制御ユニット44で行われる電磁弁42の制御
態様について、第２図のフローチャートを用いて説明す
る。

第２図において、電子制御ユニット44では、ノックセ
ンサ46の信号を累積評価した結果から得られた燃料種別
情報に基づき使用燃料が高オクタン価燃料であるか低オ
クタン価燃料であるかを判別している（ステップS1）。

本実施例では、この燃料種別情報に基づき使用燃料が
高オクタン価燃料であるか、低オクタン価燃料であるか
を判別するステップS1が、燃料種別判定手段を構成して
いる。

ステップ１において、低オクタン価燃料であると判定
されたときには常時電磁弁42への通電を停止して電磁弁
42を閉じる信号を発し（ステップS2）、他方ステップS1
で高オクタン価燃料であると判定されたときにはステッ
プS3おいて車速が設定値（例えば15km/時）を越えてい
るか否かを判定し、越えているときには電磁弁42に通電
信号を出力して電磁弁42を開放させる（ステップS4）。
また、ステップS3において車速が設定値を越えていない
と判定されたときには、ステップS5でエンジン回転数が
設定値（例えば300rpm）を越えているか否かを判定し、
越えているときには電磁弁42に通電信号を出力して電磁
弁42を開放させる（ステップS4）。

ステップS5でエンジン回転数が設定値を越えていない
ときには電磁弁42への通電を停止する信号を発して電磁
弁42を閉塞せしめる（ステップS2）。

ところで、電磁弁42の閉塞時には、インタクーラ16の
下流側の吸気圧がそのまま通路38を経てウェストゲート
アクチュエータ28の圧力室34に作用するため、該吸気圧
が第１の設定正圧に達すると、圧力室34内の付勢力がス
プリング36の付勢力を上回り、この結果ウェストゲート
バルブ24開放されて上記吸気圧が上記第１の設定正圧を
越えて上昇することが抑制される。

他方、電磁弁42の開放時には、ウェストゲートアクチ
ュエータ28の圧力室34に作用する圧力がインタクーラ16
の下流側の吸気圧とエアクリーナ10の下流側に接続され
た通路40からの圧力（略大気圧）との合成圧力となるた
め、インタクーラ16の下流側の吸気圧はある程度希釈さ
れた形で圧力室34に作用することになる。このため、電
磁弁42の開放時にはインタクーラ16の下流側の吸気圧が
上記第１の設定正圧より大きい第２の設定正圧になって
初めてウェストゲートバルブ24が開放されることにな
り、即ちこの際は上記吸気圧が上記第２の設定正圧を越
えて上昇することが抑制されることになる。

従って、電磁弁42の閉塞時には、インタクーラ16の下
流側の吸気圧、即ち過給圧の最大値が第１の設定正圧に
制限され、電磁弁42の開放時には過給圧の最大値が第１
の設定正圧より大きい第２の設定正圧まで引き上げられ
る。

上記構成においては、高オクタン価燃料を使用した場
合には、その発進加速時の比較的初期に過給圧が低く抑
えられ、この後に、車速またはエンジン回転数が設定値
を越えたときに高過給圧が得られる。他方、低オクタン
価燃料を使用した場合には、常に過給圧が低い値で抑え
られる。

従って、特に、高オクタン価燃料を使用した場合にお
いて、発進加速時にエンジントルクの急激な上昇が抑え
られ、発進時のショック発生が防止されるとともに、車
速がある程度まで上昇したときには低オクタン価燃料を
使用した場合に比べて過給圧の設定値を高くして高過給
圧が得られるため、結果として高過給圧に対応するよう
にインジェクタからの燃料供給量を増大することによっ
て高トルクが得られ、強力な加速状態を得ることができ
るという効果を奏する。

その際、車速のみならずエンジン回転数によっても低
過給状態の解除ができるようにしたので、特にターボ型
流体継手付自動変速機を有する車両のように流体継手の
すべりにより車速が設定車速に達する以前に、既に回転
数が十分に高く設定回転数を越える状態、即ち前述の発
進時のショックを発生しにくいような状態では、過給圧
の設定値を高くして加速性能を向上させることができ、
また、比較的安価な車速センサを使用した場合において
も、トルク制御すべき運転状態を確実にとらえることが
できるという効果を奏する。

また、低オクタン価燃料を使用した場合には、常に過
給圧が低い値で抑えられるため、ノッキングの発生を抑
制して滑らかな運転特性が得られる。

上記実施例では車速およびエンジン回転数によって最
大過給圧を低減すべき運転状態を検出したが、発進加速
時のショック対策のために最大過給圧の低減を行う運転
状態を検出する場合には車速のみを検出して低車速時に
トルク低減を図るようにしてもよい。

また、上記実施例では、発進加速時のショック対策を
念頭において車速およびエンジン回転数によって最大過
給圧の制御を行うようにしたが、例えば第３図のよう
に、車速およびエンジン回転数に応じて運転状態をさら
に細かく分割し（第３図の場合６つに区分）、分割され
たゾーンごとに車両の走向状態およびエンジンの運転状
態を考慮して最適な最大過給圧が得られるように構成し
てもよい。なお、その際に最大過給圧を高低の２段階よ
りさらに細かく３段階以上に制御する場合には、電磁弁
42を単にオンまたはオフするだけでなく、デューティ制
御（短時間の間にオン・オフを繰り返し、その際のオン
オフの比率を所定のものとする制御）すればよい。

さらに上記実施例では、車速センサ48を設け、低車速
時に最大過給圧を低減するように構成したが、車速セン
サ48の代わりに変速機の変速段を検出する変速位置セン
サ52を設け、低車速状態で用いられる低変速段（例え
ば、ローギヤ）が検出されたときには、常に最大過給圧
が低減されるように制御してもよい。なお、変速位置セ
ンサ52を使用する場合には、変速段信号とエンジン回転
数センサ46からのエンジン回転数信号とから車速を推定
し、この推定された車速に基づいて低車速時に最大過給
圧を低減するように構成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エンジンの使用燃料の燃料種別情
報、および車両の運転状態として、特に車両の速度、ま
たは車両の速度状態を間接的に示す車両の変速機の変速
段に応じて過給圧の最大値が調整されるもので、高オク
タン価燃料を使用した場合には、設定車速以下の低車速
または設定変速段以下の低変速段における発進加速時に
過給圧が低く抑えられ、この後に、車速が設定車速を越
えるか、または変速段が設定変速段を越えたときに高過
給圧が得られる。他方、低オクタン価燃料を使用した場
合には、常に過給圧が低い値で抑えられる。

従って、高オクタン価燃料を使用した場合において、
設定車速以下の低車速または設定変速段以下の低変速段
における低発進加速時にエンジントルクの急激な上昇が
抑えられ、発進時のショック発生が防止されるととも
に、車速が設定車速を越えるか、または変速段が設定変
速段を越えたときには低オクタン価燃料を使用した場合
に比べて過給圧の設定値を高くして高過給圧が得られる
ため、結果として高過給圧に対応するようにインジェク
タからの燃料供給量が増大することによって高トルクが
得られ、強力な加速状態を得ることができるという効果
を奏する。

その上、流体継手付自動変速機を有する車両のよう
に、流体継手のすべりにより車速が設定車速に達する以
前に、既に回転数が十分に高く設定回転数を超える状
態、即ち前述の発進時のショックを発生しにくいような
状態では、過給圧の設定値を高くして加速性能を向上さ
せることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るエンジンＥのシステ
ム図、第２図は、同実施例における電磁弁42の開閉作動
態様を示すフローチャート、第３図は、本発明の他の実
施例の制御態様を示すグラフである。 Ｅ……エンジン ４……吸気通路 ８……排気通路 12……ターボチャージャ 14……コンプレッサ 20……タービン 24……ウェストゲートバルブ 28……ウェストゲートアクチュエータ 42……電磁弁 44……電子制御ユニット 46……エンジン回転数センサ 48……車速センサ 52……変速位置センサ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載されたエンジン、同エンジンの
   吸気通路に介装されたコンプレッサと同エンジンの排気
   通路に介装されて上記コンプレッサを駆動するタービン
   とを有し上記エンジンの燃焼室に供給される吸気を加圧
   する排気ターボチャージャ、上記コンプレッサ下流側吸
   気通路の吸気圧力を検出して同吸気圧力が設定圧力以下
   となるように上記排気ターボチャージャの作動を制御す
   る過給圧制御手段、上記エンジンの使用燃料の燃料種別
   情報に基づき使用燃料が高オクタン価燃料であるか否か
   を判定する燃料種別判定手段、上記車両の速度を検出す
   る速度検出手段、上記エンジンのエンジン回転数を検出
   する回転数検出手段、上記車両の駆動系に介装され上記
   エンジンの出力を伝達する流体継手付自動変速機、上記
   燃料種別判定手段により使用燃料が高オクタン価燃料以
   外であると判定されたとき上記設定圧力を第１の設定値
   に設定すると共に使用燃料が高オクタン価燃料であると
   判定されたとき上記設定圧力を第１の設定値よりも高い
   圧力の第２の設定値に設定する設定圧力調整手段を備
   え、更に、上記設定圧力調整手段は、上記エンジンの使
   用燃料が高オクタン価燃料であると判定され、上記速度
   検出手段により検出された上記車両の速度が設定車速以
   下で且つ上記回転数検出手段により検出された設定回転
   数よりも低いとき上記設定圧力を上記第１の設定値に設
   定すると共に、上記速度検出手段により検出された上記
   車両の速度が設定車速以下で且つ上記回転数検出手段に
   より検出された設定回転数を超えているとき上記設定圧
   力を上記第２の設定値に設定することを特徴とする車両
   用排気ターボチャージャ付エンジンの吸気圧制御装置
2. 【請求項２】上記設定圧力調整手段は、使用燃料が高オ
   クタン価燃料であると判定され、且つ上記速度検出手段
   により検出された上記車両の速度が設定車速を越えたと
   き、上記車両の速度および上記回転数検出手段により検
   出された上記エンジンのエンジン回転数に応じて上記設
   定圧力を上記第１の設定値よりも高い圧力の複数の設定
   値に可変設定することを特徴とする請求項１に記載の車
   両用排気ターボチャージャ付エンジンの過給圧制御装置
3. 【請求項３】車両に搭載されたエンジン、同エンジンの
   吸気通路に介装されたコンプレッサと同エンジンの排気
   通路に介装されて上記コンプレッサを駆動するタービン
   とを有し上記エンジンの燃焼室に供給される吸気を加圧
   する排気ターボチャージャ、上記コンプレッサ下流側吸
   気通路の吸気圧力を検出して同吸気圧力が設定圧力以下
   となるように上記排気ターボチャージャの作動を制御す
   る過給圧制御手段、上記エンジンの使用燃料の燃料種別
   情報に基づき使用燃料が高オクタン価燃料であるか否か
   を判定する燃料種別判定手段、上記車両の変速機の変速
   段を検出する変速段検出手段、上記エンジンのエンジン
   回転数を検出する回転数検出手段、上記車両の駆動系に
   介装され上記エンジンの出力を伝達する流体継手付自動
   変速機、上記燃料種別判定手段により使用燃料が高オク
   タン価燃料以外であると判定されたとき上記設定圧力を
   第１の設定値に設定すると共に使用燃料が高オクタン価
   燃料であると判定されたとき上記設定圧力をを第１の設
   定値よりも高い圧力の第２の設定値に設定する設定圧力
   調整手段を備え、更に、上記設定圧力調整手段は、上記
   エンジンの使用燃料が高オクタン価燃料であると判定さ
   れ、上記変速段検出手段により検出された上記車両の変
   速機の変速段が設定変速段以下で且つ上記回転数検出手
   段により検出された設定回転数よりも低いとき上記設定
   圧力を上記第１の設定値に設定すると共に、上記変速段
   検出手段により検出された上記車両の変速機の変速段が
   設定変速段以下で且つ上記回転数検出手段により検出さ
   れた設定回転数を超えたとき上記設定圧力を上記第２の
   設定値に設定することを特徴とする車両用排気ターボチ
   ャージャ付エンジンの吸気圧制御装置
4. 【請求項４】上記設定圧力調整手段は、使用燃料が高オ
   クタン価燃料であると判定され、且つ上記変速段検出手
   段により検出された上記車両の変速機の変速段が設定変
   速段を越えたとき、上記車両の変速段および上記回転数
   検出手段により検出された上記エンジンのエンジン回転
   数に応じて上記設定圧力を上記第１の設定値よりも高い
   圧力の複数の設定値に可変設定することを特徴とする請
   求項３に記載の車両用排気ターボチャージャ付エンジン
   の過給圧制御装置