JP2008190362A - ターボチャージャ駆動制御方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
実過給圧が判定閾値Aを超えたと判定されると(S204)、PID制御におけるI項の演算に用いられるネガティブ定数とP項の演算に用いられるネガティブ定数の各々が、実過給圧とエンジンの動作状況に応じて定められる目標過給圧との差圧に応じて定められる増加補正係数を乗じて増加され(S206)、過給圧が判定閾値Aを越える範囲における停滞を極力短くして減圧が図られ、判定閾値Bを下回ると、それぞれのネガティブ定数は、通常の値に戻されるようになっている(S212)。
【選択図】図3
Description
また、近年は、排気ガスの流れに対する角度が可変可能なベーンを設けてなる可変タービンを用いて、タービン効率を調整可能にして、過給圧を制御可能にした可変ターボチャージャが広く採用されるに至っている(例えば、特許文献1等参照)。
しかし、過給機系統における故障などからターボチャージャの過回転が生じ、機能低下等を招くこともあり、そのような事態を防止する制御等も種々提案されている(例えば、特許文献2等参照)。
過給圧が可変可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置におけるターボチャージャ駆動制御方法であって、
実過給圧が、エンジンの動作状態に応じて定められる目標圧となるようにPID制御に基づくフィードバック制御を行う際に、
前記実過給圧が所定の判定閾値を超えた場合に、前記PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数とP項の演算に用いられる演算定数のうち少なくともいずれか一方を増すよう構成されてなるものである。
また、上記発明の目的を達成するため、本発明に係るターボチャージャ駆動制御装置は、
ターボチャージャと、前記ターボチャージャの動作制御を行う制御ユニットとを有し、前記ターボチャージャの動作制御により過給圧を制御可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置であって、
前記制御ユニットは、外部から入力される実過給圧が、エンジンの動作状態に応じて定められる目標圧となるようにPID制御に基づき前記ターボチャージャのフィードバック制御を行う際に、実過給圧が所定の判定閾値を超えたと判定された場合に、前記PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数とP項の演算に用いられる演算定数のうち少なくともいずれか一方を増すよう構成されてなるものである。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるターボチャージャ駆動制御装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
そして、上述の図示されないベーンは、負圧式のターボアクチュエータ(図1においては「T−ACT」と表記)2により、排気ガスの流れに対する角度が調整可能に設けられたものとなっている。
そして、この電磁バキューム調整バルブ5は、エンジン制御ユニット(図1においては「ECU」と表記)7により、その動作が制御されるようになっている(詳細は後述)。
エンジン制御ユニット7は、エンジン3の動作に必要な種々のソフトウェアによる制御処理を実行するようになっており、その制御処理の一つとして、後述するターボチャージャ駆動制御が実行されるものとなっている。
そして、エンジン制御ユニット7は、後述するターボチャージャ駆動制御処理のソフトウェアの実行により、電磁バキューム調整バルブ5へ、動作制御信号としての吸気圧縮率制御信号を出力し、その動作を制御するようになっている。
処理が開始されると、まず、目標噴射量Qtがターボチャージャ2による過給圧(ターボ圧)の制御を要する所定のしきい値Qth up を越えているか否かが判定される(図2のステップS102参照)。
このターボチャージャ駆動制御の要否を判定するための基準としての上述のしきい値は、例えば、エンジン回転数とギア比とに基づいて、予め設けられている演算式やマップなどから動的に算出されるものとすると好適である。
を設けており、しきい値Qth up は、上側のしきい値である。
ステップS102において、目標噴射量Qtがしきい値Qth upを越えていると判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS104の処理へ進む一方、目標噴射量Qtはしきい値Qth upを越えていないと判定された場合(NOの場合)には、後述するステップS106の処理へ進むこととなる。
すなわち、換言すれば、電磁バキューム調整バルブ5に対する制御信号の大きさの算定がなされることとなる。
本発明の実施の形態においては、先のステップS102において、目標噴射量Qtがしきい値Qth upを越えたと判定されたことに対応して、ステップS104に進んだ場合には、ターボ圧制御出力に対してPID制御によるフィードバック制御とフィードフォワード制御がなされるようになっている。
このように、フィードフォワード制御のみの場合と、フィードフォワード制御とフィードバック制御を併用する場合と、制御形態をエンジン回転数と目標噴射量をパラメータとして2つ使い分けるのは、低負荷領域では、エンジン排気圧が不安定になると共にエンジン排気圧と相関関係にある過給圧も不安定になる。そのため、不安定な過給圧に基づいてフィードバック制御するのを避ける必要があるという理由からである。
一方、ステップS106においては、ターボ圧制御出力は、フィードフォワード制御によって決定された値とされる。
すなわち、まず、安定したエンジン動作の確保等の観点から、エンジン回転数、燃料噴射量、及び、エンジン始動開始時からの燃料総消費量を基に、予め設定されている所定の演算式又はマップなどにより、ターボ圧制御出力を制限するための上限値、下限値が算出される。
すなわち、先のステップS104又はステップS106で算出されたターボ圧制御出力が上述の下限値よりも小さい場合には、最終的なターボ圧制御出力は、その下限値とされる。
そして、先のステップS104又はステップS106で算出されたターボ圧制御出力が、上述の上限値よりも小さく、かつ、上述の下限値よりも大きい範囲にある場合には、その算出されたターボ圧制御出力が最終出力とされるようになっている。
エンジン制御ユニット7により処理が開始されると、判定閾値Aの算出が行われる(図3のステップS202参照)。ここで、判定閾値Aは、過給圧が必要とされる大きさ以上となっているか否か、すなわち、本発明の実施の形態においては、後述するような特殊走行の状態にあり、PID制御における演算定数の切り替えが必要とされる状態にあるか否かの判定基準となるものである。
本発明の実施の形態において、この判定閾値Aの算定方法は、2通りの算定方法から所望する方法を選択可能としている。すなわち、算定方法の選択は、例えば、算定方法選択のために予め定義されたフラグが”1”か否かでいずれかが選択されるようにし、処理の開始前に、エンジン制御ユニット7にそのフラグデータの入力を行うようにすると好適である。
他の一つの方法は、エンジン回転数と大気圧をパラメータとして予め設定された判定閾値Aを求めるためのマップを用いる方法である。
このように、過給圧が許容できるレベルを超えたか否かの基準となる判定閾値の算出方法を複数の中から選択できるように構成することで、過給圧の最大許容値が設計変更された場合などにも容易に対応でき、汎用性の高い装置となる。
ここで、ネガティブ(Negative)定数は、実過給圧が目標圧より高い場合に、PID制御におけるI項の演算、P項の演算に用いられる演算定数であり、I項、P項それぞれにおいて別個のものが予め選定されている。
このネガティブ(Negative)定数の通常値は、例えば、雪上走行や路上のぬかるみや砂利道での走行におけるスリップによってエンジン回転が急上昇するような特殊な走行状態に十分対応できるものではなく、あくまでも通常の走行状態において、一時的に加速、減速が行われた場合を想定して設定されたものである。
所定の増加補正係数は、実過給圧と目標圧との差圧を引数として決定されるよう予め設定されたマップを用いて求められるもので、このマップは、エンジン制御ユニット7の適宜な記憶領域に記憶されて用いられるようになっている。
まず、図5に示された本発明の実施の形態における過給圧の変化及び従来装置における過給圧の変化を説明する説明図を参照しつつ、過給圧の変化と増加補正係数の選定について説明する。
図5において紙面横方向は時間の経過を、紙面縦方向は過給圧の大きさを、それぞれ表すものとする。
同図は、先に述べたような、雪上走行や路上のぬかるみや砂利道での走行におけるスリップによってエンジン回転が急上昇したような特殊な走行状態が発生した場合の過給圧の変化を示すもので、本発明の実施の形態における過給圧も、従来装置における過給圧も、いずれも上昇の開始時点では殆ど同様の立ち上がり変化を示す(図5の実線の特性線参照)。
ところが、I項のネガティブ定数、P項のネガティブ定数を増加した場合、実過給圧と目標圧との差が小さくなると、過給圧は急激に減圧されることとなるが、目標の過給圧をも大幅に下回ってしまう(図5の一点鎖線の特性線及び符号αが付された両矢印部分参照)。
すなわち、具体的には、図6に示されたように、実過給圧と目標圧との差圧が所定値を越える場合には、その差圧の大きさに応じて増加補正係数を増やす一方、差圧が所定値Kを下回る場合には、増加補正係数は”1”、すなわち、換言すれば、I項のネガティブ定数、P項のネガティブ定数は、通常の制御の場合と同一とされるようになっている。かかる増加補正係数の切り替えは、図6に示された特性をマップ化したもの、又は、演算式化したものをエンジン制御ユニット7の所定の記憶領域に記憶しておき、それを用いることで行われるようになっている。
なお、図6は、P項のネガティブ定数の変化例であるが、I項のネガティブ定数の変化も基本的に同様である。
また、図6に示された数値はあくまでも一例であり、これに限定される必要はなく、車両の規模等によって、適切な値が選択されるべきものである。
本発明の実施の形態においては、動作の安定性の確保等の観点から、過給圧が判定閾値Aを越えた後に、低下してゆき、判定閾値Aを下回ったか否かの判定にヒシテリシスを用いることとしており、判定閾値Bは、そのための判定値(減圧判定用閾値)である。この判定閾値Bは、判定閾値Aに対して相対的な値として所定の演算式によって算出、設定されるようになっており、判定閾値Aに対して
所定値だけ小さい値が設定されるものとなっている。
そして、実過給圧は未だ判定閾値Bを下回っていないと判定された場合(NOの場合)には、先のステップS202へ戻り一連の処理が繰り返されることとなる。
一方、ステップS210において、実過給圧が判定閾値Bを下回っていると判定された場合(YESの場合)には、I項、P項のそれぞれのネガティブ定数は、通常値に戻され、この図3に示されたサブルーチンに対してメインルーチンとなる図2に示されたサブルーチンへ戻ることとなる。
2…ターボアクチュエータ
3…エンジン
5…電磁バキューム調整バルブ
7…エンジン制御ユニット
Claims (11)
- 過給圧が可変可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置におけるターボチャージャ駆動制御方法であって、
実過給圧が、エンジンの動作状態に応じて定められる目標圧となるようにPID制御に基づくフィードバック制御を行う際に、
前記実過給圧が所定の判定閾値を超えた場合に、前記PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数とP項の演算に用いられる演算定数のうち少なくともいずれか一方を増すことを特徴とするターボチャージャ駆動制御方法。 - PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数、又は、P項の演算に用いられる演算定数の増加は、前記演算定数に、実過給圧とエンジンの動作状況に応じて定められる目標過給圧との差圧に応じて定められる増加補正係数を乗じてなされることを特徴とする請求項1記載のターボチャージャ駆動制御方法。
- 増加補正係数は、差圧が所定値を越える場合には、差圧の増加と共に増加される一方、差圧が所定値を下回る場合には、予め定められた一定値とされることを特徴とする請求項2記載のターボチャージャ駆動制御方法。
- 増加補正係数が、予め定められた一定値とされた場合、I項の演算に用いられる演算定数、又は、P項の演算に用いられる演算定数との乗算結果は、通常の制御状態において用いられる演算定数に一致することを特徴とする請求項3記載のターボチャージャ駆動制御方法。
- 実過給圧が所定の判定閾値より所定値だけ小さい減圧判定用閾値を下回った場合に、PID制御におけるI項、P項の演算に用いられるそれぞれ演算定数を、通常値へ戻すことを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれか記載のターボチャージャ駆動制御方法。
- ターボチャージャと、前記ターボチャージャの動作制御を行う制御ユニットとを有し、前記ターボチャージャの動作制御により過給圧を制御可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置であって、
前記制御ユニットは、外部から入力される実過給圧が、エンジンの動作状態に応じて定められる目標圧となるようにPID制御に基づき前記ターボチャージャのフィードバック制御を行う際に、実過給圧が所定の判定閾値を超えたと判定された場合に、前記PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数とP項の演算に用いられる演算定数のうち少なくともいずれか一方を増すよう構成されてなることを特徴とするターボチャージャ駆動制御装置。 - 制御ユニットは、PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数、又は、P項の演算に用いられる演算定数の増加を、前記演算定数に、実過給圧とエンジンの動作状況に応じて定められる目標過給圧との差圧に応じて定められる増加補正係数を乗じて実行するよう構成されてなることを特徴とする請求項6記載のターボチャージャ駆動制御装置。
- 制御ユニットは、差圧が所定値を越えると判定された場合には、差圧の増加と共に増加補正係数を増加する一方、差圧が所定値を下回ると判定された場合には、予め定められた一定値とするよう構成されてなることを特徴とする請求項7記載のターボチャージャ駆動制御装置。
- 制御ユニットは、実過給圧が所定の判定閾値より所定値だけ小さい減圧判定用閾値を下回ったと判定された場合に、PID制御におけるI項、P項の演算に用いられるそれぞれ演算定数を、通常値へ戻すよう構成されてなることを特徴とする請求項6乃至請求項8いずれか記載のターボチャージャ駆動制御装置。
- ターボチャージャと、前記ターボチャージャの動作制御を行う制御ユニットとを有し、所定条件の下で、前記ターボチャージャがPID制御に基づくフィードバック制御により動作制御されて過給圧を制御可能に構成されてなるターボチャージャ駆動制御装置における前記制御ユニットにより実行されるターボチャージャ駆動制御プログラムであって、
実過給圧が所定の判定閾値を超えたか否かを判定するステップと、
実過給圧が所定の判定閾値を超えたと判定された場合に、PID制御におけるI項の演算に用いられる演算定数とP項の演算に用いられる演算定数のそれぞれに、実過給圧とエンジンの動作状況に応じて定められる目標過給圧との差圧に応じて定められるそれぞれの増加補正係数を、それぞれ乗じて前記演算定数を補正するステップと、
を具備してなることを特徴とするターボチャージャ駆動制御プログラム。 - 実過給圧が所定の判定値より所定値だけ小さい減圧判定用閾値を下回ったか否かを判定するステップと、
実過給圧が所定の判定値より所定値だけ小さい減圧判定用閾値を下回ったと判定された場合に、PID制御におけるI項、P項の演算に用いられるそれぞれ演算定数を、通常値へ戻すステップと、
を具備してなることを特徴とする請求項10記載のターボチャージャ駆動制御プログラム。
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