ブックタイトルマツダ技報　2016 No.33

概要

マツダ技報　2016 No.33

マツダ技報No.33(2016)2.ガソリンターボエンジンの制御技術2.1ターボシステムSKYACTIV-G 2.5Tの制御システムとして,電動式のウェイストゲートバルブとエアバイパスバルブをマツダで初採用した。どちらのバルブも,従来の機械式では吸気管内の圧力設定値によって作動させるが,電動式はその制約がなく作動の自由度を大幅に広げることが可能である。また,インタークーラーとスロットル間に圧力センサーを設け,コンプレッサー下流圧力をセンシングしており,これらにより,ねらいの過給圧と排気圧力に制御している。2.2制御技術SKYACTIV-G 2.5Tの制御において新規開発したコンプレッサー/タービンモデルを用いた過給圧制御,過給圧とS-VT・EGRバルブの協調制御,エアバイパスバルブ制御,新気吹き抜け推定制御について以下に記述する。(1)コンプレッサー/タービンモデルを用いた過給圧制御SKYACTIV-Gは,ドライバーのアクセル操作に応じて適切な車両駆動力となるよう制御し,目標の車両駆動力は動力源であるエンジンの目標トルクに置き換える。また,目標トルクから目標充填効率を求め,更に目標のインテークマニフォールド内空気量を求める。すなわち,ターボエンジンでは目標のインテークマニフォールド内空気量になるようコンプレッサー下流圧力及びインテークマニフォールド内圧力をコントロールすることで,適切な駆動力を実現できる(Fig. 1)。今回,コンプレッサー下流圧力をコントロールするためのコンプレッサー/タービンモデルを作動理論に基づいた物理モデルとして構築した。コンプレッサー下流圧力はコンプレッサー仕事量で決定し,コンプレッサー仕事量はタービン仕事量とバランスする。ここで,コンプレッサー仕事量???は式①,タービン仕事量???は式②,コンプレッサー仕事量とタービン仕事量のバランスは式③で表せる。??? ??? ? ?????? ??1??? ??? ????????? 1??①????:空気のガス定数??:空気の比熱比?1:コンプレッサー上流温度??:コンプレッサー流量?2:コンプレッサー上流圧力?1:コンプレッサー下流圧力??? ??? ? ?????? ??2??? ???1? ??????????②????:排気ガスのガス定数?2:タービン上流温度?4:タービン上流圧力??:排気ガスの比熱比? ?:タービン流量?3:タービン下流圧力? ???? ?? ?? ???AcceleratorpositionFig. 1 Target Charging Pressure andWastegate Valve Position Flow??:コンプレッサー効率??:タービン効率Vehicle speedTarget intake manifold air mass calculationTarget torque calculationTarget charging efficiency calculationAir flowIntake manifoldair temperatureTarget pressure before throttle calculationTarget air flow calculationTarget boost pressure calculationCompressorefficiencyIntake airtemperatureCompressor drive power calculationBefore and afterturbine gas pressureExhaust gastemperatureWastegate valve position calculationTarget gas flow to turbine calculationTarget gas flow to wastegate calculationOtherOtherOtherOther目標とするコンプレッサー下流圧力が与えられれば,これら式①,②,③からタービンの仕事量に必要となる目標のタービン排気ガス流量が決まる。この算出した排気ガス流量に比べ実際の排気ガス流量に過剰分があれば,ウェイストゲートにバイパスさせる流量としてウェイストゲート開度を算出する。予実差については,圧力センサーを用いて目標過給圧に調整するようフィードバック制御する。本制御構造により,ドライバーが要求する駆動力に応じた目標コンプレッサー下流圧力を自動的に演算し,その目標達成に向けウェイストゲートを制御することで筒内の空気量を調整するため,標高や外気温度に左右されない過給③-24-