JPH0617657B2 - 過給機付エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

過給機付エンジンの過給圧制御装置

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JPH0617657B2
JPH0617657B2 JP59138136A JP13813684A JPH0617657B2 JP H0617657 B2 JPH0617657 B2 JP H0617657B2 JP 59138136 A JP59138136 A JP 59138136A JP 13813684 A JP13813684 A JP 13813684A JP H0617657 B2 JPH0617657 B2 JP H0617657B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は過給機付エンジンの過給圧制御装置に関し、と
くにノッキング対策に関するものである。
（従来技術） 従来、過給機を備えたエンジンにおいて、特開昭５６−
２０７１７号公報に示されるように、ノッキング発生状
態に応じて過給圧（過給率）を制御するようにした装置
が知られている。この装置は、ターボ過給機のタービン
に送られる排気ガスの一部をバイパスし、あるいは過給
機からエンジンに送られる過給気の一部をリリーフする
ようにした過給率制御装置と、ノッキング検出手段と、
その検出信号に応じて過給率制御装置をコントロールす
る制御回路とからなり、ノッキング発生時には過給圧を
低下させ、ノッキングが発生していないときには過給圧
を高めることにより、出力特性を良好に維持しつつ強度
のノッキングを防止するようにしている。
また、ノッキングを防止する手段としてはこのほかに、
ノッキング発生時に点火時期をリタード（遅角）させる
ように制御する方法がある。
この２つのノッキング防止手段を比較した場合、過給圧
の変化にはある程度の時間を要するのに対し、点火時期
を制御すれば即座にノッキングを解消することができ
て、応答性では後者がすぐれている。一方、トルクダウ
ンを防止するとともに排気温度が上昇しすぎることを防
止するためには、できるだけ点火時期のリタード量を小
さくして、過給圧による制御を行うことが望ましい。
（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、ノッキングに対して過
給圧を制御する場合と点火時期を制御する場合の双方の
長所を生かし、応答性良くノッキングを解消することが
できて、しかもトルクダウンや排気温度の上昇を抑制す
ることのできる過給機付エンジンの過給圧制御装置を提
供するものである。
（発明の構成） 本発明の装置は、第１図の全体構成図に示すように、エ
ンジン１に供給される吸気を過給する過給機２と、エン
ジンの運転状態（エンジン回転数、温度、負荷等）を検
出する運転状態検出手段３と、エンジンのノッキングを
検出するノッキング検出手段４と、エンジン回転数を検
出する回転数検出手段３ａと、点火時期決定手段５と、
過給圧調整手段６と、点火時期補正手段７と、過給圧補
正手段８とを備えている。上記点火時期決定手段５は運
転状態検出手段３の出力を受けて基本的な点火時期を決
定し、また点火時期補正手段７は、ノッキング検出手段
４の出力を受け、点火時期決定手段５により決定された
点火時期をノッキングの発生状態に応じて補正するよう
になっており、これらにより点火装置９を介して点火時
期が制御されている。一方、上記過給圧調整手段６は、
過給機２による吸気の過給圧を予め設定された目標過給
圧にし、また過給圧補正手段８は、点火時期補正手段７
による点火時期の補正量および上記回転数検出手段によ
り検出されるエンジン回転数に基づいて上記目標過給圧
を増減補正するようになっている。
（実施例） 第２図は本発明の実施例を示しており、実施例では過給
機２としてターボ過給機を用いている。この過給機２
は、排気通路１１に設けられたタービン２ａと、吸気通
路１２に設けられたコンプレッサ２ｂと、これらを連結
する軸２ｃとからなり、排気通路１１内の排気ガス流に
よりタービン２ａが駆動され、これに連動してコンプレ
ッサ２ｂが回転することにより、エンジン１に吸気を過
給するようにしている。上記コンプレッサ２ｂより下流
の吸気通路１２にはスロットル弁１３が設けられてい
る。
また排気通路１１には、タービン２ａをバイパスしてそ
の上流側と下流側とを連通するバイパス通路１４が形成
され、このバイパス通路１４に、圧力応動式のアクチュ
エータ１６によって作動されるウエストゲートバルブ１
５が設けられている。このバイパス通路１４およびウエ
ストゲートバルブ１５は過給圧を制御するためのもので
あって、ウエストゲートバルブ１５の開度が大きくなる
と、バイパス通路１４に排気ガスが多く流れて過給機２
の駆動力が低下することにより過給圧が低くなり、ウエ
ストゲートバルブ１５の開度が小さくなると排気ガスバ
イパス量が減少して過給機２の駆動力が高められること
により過給圧が高くなるようになっている。
上記アクチュエータ１６は、ウエストゲートバルブ１５
に連結されたダイヤフラム１６ａと、このダイヤフラム
１６ａによって仕切られた大気室１６ｂおよび圧力室１
６ｃを備え、上記大気室１６ｂにはウエストゲートバル
ブ１５を閉弁方向に付勢するスプリング１６ｄが設けら
れている。上記圧力室１６ｃには、コンプレッサ２ｂと
スロットル弁１３との間の吸気通路１２からプレッシャ
レギュレータ１７を介して一定の正圧を導入する通路１
８と、大気に連通する通路１９とが接続され、これらの
通路１８，１９に加圧側電磁弁２０および大気側電磁弁
２１が設けられており、この両電磁弁２０，２１が制御
されることによって上記圧力室１６ｃ内の圧力が調節さ
れるようになっている。つまり、加圧側電磁弁２０が駆
動されると上記圧力室１６ｃに正圧が送り込まれて圧力
室１６ｃ内の圧力が上昇し、この場合の圧力上昇度は加
圧側電磁弁２０の駆動時間によって調節され、また大気
側電磁弁２１が駆動されると上記圧力室１６ｃ内の圧力
が低下し、この場合の圧力低下度も大気側電磁弁２１の
駆動時間によって調節されるようになっている。そし
て、このようにアクチュエータ１６の圧力室１６ｃ内の
圧力が調節されることによってウエストゲートバルブ１
５の開度が調節され、過給圧がコントロールされるよう
になっている。
また、２２はエンジン回転数を検出する回転数センサ、
２３はエンジン冷却水温を検出する水温センサ、２４は
吸気温度を検出する吸気温センサ、２５はスロットル弁
１３の開度を検出するスロットルセンサであって、これ
らは運転状態検出手段を構成しており、運転状態検出手
段に回転数検出手段が含まれている。これらのセンサ２
２〜２５と、エンジン振動等によってノッキングを検出
するノックセンサ（ノッキング検出手段）２６と、過給
圧を検出する圧力センサ２７とからの各検出信号は、マ
イクロコンピュータを用いたコントロールユニット２８
に入力されている。このコントロールユニット２８は、
運転状態に応じた点火時期を決定するとともに、ノッキ
ングに応じて上記点火時期を補正して、点火信号を点火
装置９に出力し、こうして点火時期決定手段および点火
時期補正手段を構成している。さらに上記コントロール
ユニット２８は、運転状態に応じた目標過給圧を設定す
るとともに、点火時期補正量と上記回転数センサ２２に
より検出されるエンジン回転数とに基づいて目標過給圧
を補正し、このようにして求めた最終的な目標過給圧と
実際の過給圧との比較に基づいて制御パルスを前記電磁
弁２０，２１のいずれかに出力することにより過給圧を
制御し、こうして過給圧調整手段および過給圧補正手段
を構成している。
このコントロールユニット２８によって行われる制御の
プログラムをフローチャートで示すと、第３図乃至第５
図のようになる。
第３図は過給圧制御のためのプログラムを示しており、
このプログラムにおいては、先ずエンジンの回転数、水
温、吸気温およびスロットル開度をそれぞれのセンサ２
２〜２５から入力し、これらの値Ｎ，Ｔｗ，Ｔａ，θを
レジスタに記憶させる（ステップＡ１）。次に、後に詳
述する目標過給圧演算ルーチンＧによって目標過給圧Ｐ
ｄを求める。つづいて、前記圧力センサ２７によって検
出された実圧力を入力して、その値Ｐａをレジスタに記
憶させる（ステップＡ２）。次に、実圧力Ｐａと目標過
給圧Ｐｄとの差に定数ＰＧを乗算することによって比例
制御パルス幅ｔ１を算出し、さらに今回の実圧力Ｐａ
（ｎ）と前回の実圧力Ｐａ（ｎ−１）との差に定数ＤＧ
を乗算することによって微分制御パルス幅ｔ２を算出
し、この両パルス幅ｔ１，ｔ２を加算して、電磁弁２０
または２１に対する制御パルスのパルス幅ｔを求める
（ステップＡ３〜Ａ５）。つまり、実圧力Ｐａが目標過
給圧Ｐｄに充分近づいていないときは過給圧制御量が大
きくなり、実圧力Ｐａが目標過給圧Ｐｄに近づくと過給
圧制御量が小さくなるように、過給圧制御量を決める噴
射パルス幅ｔが演算される。そして実圧力Ｐａが目標過
給圧Ｐｄよりも高いか否かを調べ、ＹＥＳであれば加圧
側電磁弁２０に制御パルスを出力し、ＮＯであれば大気
側電磁弁２１に制御パルスを出力して、電磁弁２０また
は２１を上記パルス幅ｔに相当する時間だけ駆動する
（ステップＡ６〜Ａ８）。つまり、目標過給圧Ｐｄと比
べて実圧力Ｐａが高い場合は前記バイパス弁１５を開方
向に作動して過給圧を引下げ、実圧力Ｐａが低い場合は
ウエストゲートバルブ１５を閉方向に作動して過給圧を
高めることにより、実圧力Ｐａを目標過給圧Ｐｄに近づ
けるようにする。その後ステップＡ１に戻って以上のフ
ローを繰返す。
第４図は点火時期制御のプログラムを示しており、この
プログラムにおいては、ノックセンサ２６からの信号に
基づいてノッキングが発生したか否かを調べる（ステッ
プＢ１）。そしてノッキングが発生したときは、エンジ
ン回転数に対応づけたマップから点火時期のノッキング
補正値Ｋｎを求めて、点火時期Ｉｇに補正値Ｋｎを加算
し（ステップＢ２，Ｂ３）、またノッキングが発生して
いないときは点火時期Ｉｇに比較的小さい一定値Ｋを減
算する（ステップＢ４）。つまり、ノッキングが発生し
たときは上記ノッキング補正値Ｋｎだけ点火時期Ｉｇを
リタードさせ、ノッキングが発生しなくなると点火時期
Ｉｇを徐々にアドバンス側に変化させる。このような点
火時期の演算にあたっては、予め運転状態に応じた基本
点火時期Ｉgoを設定し、これを点火時期Ｉｇの初期の値
としておく。こうして点火時期を演算した後、点火タイ
ミングに達するのを待ってから点火を行わせる（ステッ
プＢ５，Ｂ６）。その後ステップＢ１に戻って以上のフ
ローを繰返す。
第５図は過給圧制御のプログラムにおける目標過給圧演
算ルーチンＧを示している。このルーチンＧにおいて
は、点火時期Ｉｇのリタード量を入力してこの値Ｒをレ
ジスタに記憶させ（ステップＧ１）、次に上記リタード
量Ｒが０より大きいか否かを調べる（ステップＧ２）。
このステップＧ２での判別がＹＥＳのときは、リタード
されている適宜数の点火パルスについての平均リタード
量を算出し、予め各種平均リタード量とエンジン回
転数とに対応させて過給圧補正値Ｃを記憶した第１のマ
ップから、算出された平均リタード量とその時のエン
ジン回転数Ｎとに応じた過給圧補正値Ｃを求め、これに
より、エンジン回転数に対応させて過給圧補正値Ｃを記
憶する書換え可能な第２のマップを更新する（ステップ
Ｇ３〜Ｇ５）。この過給圧補正値Ｃは１以下であって、
平均リタード量が大きくなるほど小さな値となる。こ
のように過給圧補正値Ｃを定めてから、ステップＧ６で
目標過給圧を演算する。一方、ステップＧ２での判別が
ＮＯのときは、過給圧補正値Ｃが１か否かを調べ（ステ
ップＧ７）、１であればそのままステップＧ６での演算
を行い、１でなければその値Ｃを徐々に１に近づけるよ
うに修正（ステップＧ８）してからステップＧ６の演算
を行う。
ステップＧ６での演算において目標過給圧Ｐｄは、エン
ジン回転数に応じて設定された基本過給圧Ｐｏと、水
温、吸気温およびスロットル開度変化等に応じて求めた
補正係数Ｑと、リタード量およびエンジン回転数に応じ
た上記過給圧補正値Ｃとを乗算することによって求め
る。そしてこのように目標過給圧Ｐｄを求めた後、第３
図のフローチャートに戻ってステップＡ３以下の処理を
行うことになる。
以上のようなプログラムに従って制御が行われることに
より、ノッキング発生時には、先ず点火時期Ｉｇが所定
のノッキング補正値Ｋｎだけリタードされ、その後ノッ
キングが解消されると点火時期Ｉｇが徐々に元に戻さ
れ、一方、目標過給圧Ｐｄは点火時期の平均リタード量
に応じた過給圧補正値Ｃにより補正されて低下し、現
実の過給圧Ｐａが次第にこの目標過給圧Ｐｄとなるよう
に制御されることとなる。従って、点火時期の補正によ
り応答性良くノッキングが解消されるとともに、これに
伴って過給圧が次第に引下げられる結果、ノッキングが
生じにくい状態となってこれが点火時期の制御にフィー
ドバックされるため、点火時期リタード量の平均値は小
さくなる。この場合、上記のノッキングに応じた点火時
期リタード制御による平均リタード量が大きいほど、過
給圧引下げによるノッキング抑制作用を強めることが要
求されるが、要求されるノッキング抑制作用を得るため
に必要な過給圧低下量はエンジン回転数によって異なっ
てくる。そこで、上記過給圧補正量Ｃは平均リタード量
に応じて調整されるとともにエンジン回転数によっても
調整され、これにより、エンジンの種々の回転数域にお
いて、点火時期リタード量を小さくしつつノッキングを
抑制することのできる過度の過給圧が得られることとな
る。
このように制御した場合と、ノッキングに対して点火時
期のみを制御するようにした場合とにつき、点火時期お
よび出力トルクを比較すると第６図（Ａ）および（Ｂ）
に示すようになる。すなわち、第６図（Ａ）において実
線３１はエンジン回転数等の運転状態に応じた設定点火
時期（最適点火時期）、破線３２はノッキング発生限界
の点火時期を示しており、またＰ１は点火時期リタード
量に応じた過給圧補正を行わない場合の設定過給圧、Ｐ
２は点火時期リタード量に応じて補正された過給圧であ
る。この図に示すように、過給圧が高くなるほど、ノッ
キングが生じ易くなるのでノッキング発生限界の点火時
期は最適点火時期から大きくリタードすることになり、
従って、前記の制御によって点火時期と過給圧とを補正
した場合の点火時期リタード量（平均値）Ｒａは、点火
時期のみを補正した場合のリタード量Ｒｂと比べて小さ
くなることがわかる。また、過給圧と出力トルクとの関
係は、点火時期リタード量が小さい場合と大きい場合と
において、それぞれ第６図（Ｂ）に実線３３および破線
３４で示すようになり、点火時期リタード量を大きくす
るとエンジン効率が著しく低下するためトルクダウンが
大きくなる。これと比べ、過給圧を補正して点火時期リ
タード量を小さくすればエンジン効率の低下が抑制され
るため、トルクダウンを小さくすることができる。
なお、本発明において、過給圧を制御するための機構は
前記実施例に限定されず、例えば過給機２から過給され
た吸気の一部をリリーフしてそのリリーフ量を制御する
ようにしてもよい。また過給機２としてはターボ過給機
以外の過給機、例えばエンジン出力軸によって駆動され
るエアポンプ等を用いてもよい。
（発明の効果） 以上のように本発明は、ノッキングに応じて点火時期を
補正するとともに、その点火時期補正量およびエンジン
回転数に応じて過給圧を補正することにより、点火時期
と過給圧とを互いに関連させて補正、制御している。こ
のため、ノッキングに対して過給圧のみを補正する場合
よりも応答性が良く、また点火時期のみを補正する場合
と比べて点火時期補正量を小さくすることができる。と
くに、過給圧低下によるノッキング抑制作用の度合いが
エンジン回転数によっても異なることから、点火時期補
正量およびエンジン回転数に応じた過給圧の補正によ
り、エンジンの種々の回転数域において、点火時期リタ
ード量を小さくしつつノッキングを抑制することができ
るように過給圧を過度に調整し、出力トルクの低下を防
止するとともに、排気温度が上昇しすぎることを防止す
ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明の実施例
を示す概略図、第３図乃至第５図は制御のフローチャー
ト、第６図（Ａ）および（Ｂ）は過給圧と点火時期との
関係およびこれらの出力トルクとの関係を示す説明図で
ある。 １…エンジン、２…過給機、３…運転状態検出手段、４
…ノッキング検出手段、５…点火時期決定手段、６…過
給圧調整手段、７…点火時期補正手段、８…過給圧補正
手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 博文 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−72644（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンに供給される吸気を過給する過給
    機と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
    と、エンジンのノッキングを検出するノッキング検出手
    段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、上
    記運転状態検出手段の出力を受け点火時期を決定する点
    火時期決定手段と、上記過給機による吸気の過給圧を予
    め設定された目標過給圧にする過給圧調整手段と、上記
    ノッキング検出手段の出力を受けノッキングに応じて点
    火時期決定手段により決定された点火時期を補正する点
    火時期補正手段と、該点火時期補正手段による点火時期
    の補正量および上記回転数検出手段により検出されるエ
    ンジン回転数に基づいて上記目標過給圧を増減補正する
    過給圧補正手段とを備えたことを特徴とする過給機付エ
    ンジンの過給圧制御装置。
JP59138136A 1984-07-04 1984-07-04 過給機付エンジンの過給圧制御装置 Expired - Lifetime JPH0617657B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59138136A JPH0617657B2 (ja) 1984-07-04 1984-07-04 過給機付エンジンの過給圧制御装置
US06/750,149 US4646522A (en) 1984-07-04 1985-07-01 Knock control system for supercharged engine

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59138136A JPH0617657B2 (ja) 1984-07-04 1984-07-04 過給機付エンジンの過給圧制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS6116239A JPS6116239A (ja) 1986-01-24
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