JP2503648Y2

JP2503648Y2 - 内燃機関の吸気制御装置

Info

Publication number: JP2503648Y2
Application number: JP1522690U
Authority: JP
Inventors: 英巳大仲
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2005-02-20
Also published as: JPH03106131U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は内燃機関の吸気制御装置に関する。

〔従来の技術〕

スロットル弁上流の吸気通路内に機関駆動の機械式過
給機を配置すると共に機械式過給機上流の吸気通路内に
常時全開型吸気遮断弁を配置し、吸気遮断弁と機械式過
給機間の吸気通路からバイパス通路を分岐してこのバイ
パス通路を機械式過給機とスロットル弁間の吸気通路に
連結し、バイパス通路内にバイパス制御弁を設けて減速
運転時にバイパス制御弁を開弁せしめると共に吸気遮断
弁を全閉せしめるようにした内燃機関が公知である（実
開昭61-183427号公報参照）。即ち、この内燃機関では
減速運転時にバイパス制御弁が開弁せしめられるために
機械式過給機から吐出された多量の空気がバイパス通路
を介して機械式過給機の上流に返戻され、次いでこの空
気が再び機械式過給機内に送り込まれる。ところがこの
ように多量の空気が機械式過給機およびバイパス通路内
を循環せしめられると主に機械式過給機による空気の攪
拌作用によって大きな騒音が発生し、この騒音は吸気通
路内を上流に向けて伝播して大気に放出される。そこで
この内燃機関では減速運転時に吸気遮断弁を全閉にして
騒音が大気に放出されるのを阻止するようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながらこのように減速運転時に吸気遮断弁を全
閉にすると吸気遮断弁下流の吸気通路内の負圧がかなり
大きくなる。しかも吸気遮断弁下流の吸気通路内の容積
がかなり大きいために減速運転後スロットル弁が開弁せ
しめられてもただちに十分な量の吸入空気が機関シリン
ダ内に供給されず、斯くしてエンジンストールが生ずる
という問題がある。また、このときエンジンストールを
生じなくても十分な量の吸入空気が機関シリンダ内に供
給されないために良好な加速運転を確保できないという
問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によればスロット
ル弁上流の吸気通路内に機関駆動の機械式過給機を配置
すると共に機械式過給機上流の吸気通路内に吸気遮断弁
を配置し、吸気遮断弁と機械式過給機間の吸気通路から
バイパス通路を分岐してバイパス通路を機械式過給機と
スロットル弁間の吸気通路に連結し、バイパス通路内に
バイパス制御弁を設けて減速運転時にバイパス制御弁を
開弁せしめると共に吸気遮断弁を閉弁せしめるようにし
た内燃機関において、吸気遮断弁閉弁時の吸気遮断弁の
空気流通面積をスロットル弁がアイドリング開度である
ときにスロットル弁を通過する空気の流通面積よりも大
きくしている。

〔作用〕

吸気遮断弁閉弁時の吸気遮断弁の空気流通面積をスロ
ットル弁がアイドリング開度であるときにスロットル弁
を通過する空気の流通面積よりも大きくすることによっ
て減速運転時に吸気制御弁下流の吸気通路内はほぼ大気
圧となる。従って減速運転後スロットル弁が開弁せしめ
られたときにただちに十分な量の吸入空気が機関シリン
ダ内に供給される。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は機関本体、２は吸気弁、３
は排気弁、４は吸気枝管、５はサージタンクを夫々示
す。サージタンク５を吸気通路６およびエアフローメー
タ７を介してエアクリーナ８に連結され、吸気通路６内
には機械式過給機10が配置される。この機械式過給機10
は電子制御ユニット30の出力信号により制御される電磁
クラッチ11およびベルト12を介して機関に連結され、電
磁クラッチ11がオンになると機械式過給機10は機関によ
って駆動される。一方、電磁クラッチ11がオフになると
機械式過給機10の駆動が停止され、このとき機械式過給
機10は機械式過給機10内を流通する吸入空気によって自
由に回転せしめられる。

第１図に示されるように機械式過給機10下流の吸気通
路６内にはスロットル弁12が配置され、機械式過給機10
上流の吸気通路６内には吸気遮断弁13が配置される。機
械式過給機10とスロットル弁12間の吸気通路６からはバ
イパス通路14が分岐され、このバイパス通路14は機械式
過給機10と吸気遮断弁13間の吸気通路６に連結される。
バイパス通路14内にはバイパス制御弁15が配置され、こ
のバイパス制御弁15はリンク機構16を介してスロットル
弁12に連結される。一方、吸気遮断弁13は負圧ダイアグ
ラム装置17に連結され、負圧ダイアフラム装置17の負圧
室18は大気に連通可能な電磁切換弁19および負圧導管20
を介してサージタンク５に連結される。電磁切換弁19が
オンになると負圧室18はサージタンク５内に連結され
る。このときサージタンク５内に負圧が発生していると
第１図に示されるように吸気遮断弁13が閉弁せしめられ
る。一方、電磁切換弁19がオフになると負圧室18は大気
に開放される。このとき吸気遮断弁13は全開せしめられ
る。

電子制御ユニット30はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス31によって相互に接続されたROM（リ
ードオンメモリ）32、RAM（ランダムアクセスメモリ）3
3、CPU（マイクロプロセッサ）34、入力ポート35および
出力ポート36を具備する。エアフローメータ７は吸入空
気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変
換器37を介して入力ポート35に入力される。スロットル
弁12にはスロットル弁12がアイドリング開度にあること
を検出するアイドルスイッチ21が取付けられ、このアイ
ドルスイッチ21の出力信号が入力ポート35に入力され
る。更に入力ポート35には機関回転数を表わす出力信号
を発生する回転数センサ22が接続される。一方、出力ポ
ート36は夫々駆動回路38,39を介して電磁クラッチ11お
よび電磁切換弁19に接続される。

第２図はスロットル弁12の空気流通面積Ａ、バイパス
制御弁15の空気流通面積Ｂの変化、および吸気遮断弁13
が閉弁したときの空気流通面積C1および吸気遮断弁13が
全開したときの空気流通面積C2を示している。第２図か
らわかるようにスロットル12がアイドリング開度である
ときにはスロットル12の空気流通面積Ａは最小面積A₀と
なっており、このときバイパス制御弁15の空気流通面積
Ｂは最大面積B₀となっている。次いでスロットル弁12の
開度が大きくなるとそれにつれてバイパス制御弁15の開
度が小さくなる。次いでスロットル弁12が全開するとバ
イパス制御弁15は全閉する。スロットル弁12とバイパス
制御弁15は第２図に示されるようにスロットル弁12が開
弁するにつれてバイパス制御弁15が閉弁するようにリン
ク機構16を介して互いに連結されている。

一方、第２図に示されるように吸気遮断弁13が全開し
たときの空気流通面積C2はスロットル弁12が全開したと
きの空気流通面積Ａとほぼ等しく、吸気遮断弁13が閉弁
したときの空気流通面積C1はスロットル弁12がアイドリ
ング開度であるときの最小空気流通面積A₀よりも大きく
なっている。なお、この最小空気流通面積A₀はスロット
ル弁12を迂回するアイドリング用空気バイパス通路が設
けられている場合にはこのアイドリング用空気バイパス
通路の空気流通面積をさし、このようなアイドリング用
空気バイパス通路が設けられていない場合にはスロット
ル弁12の空気流通面積をさす。

バイパス制御弁15が開弁しているときには機械式過給
機10から吐出された空気の一部はバイパス通路14を介し
て機械式過給機10上流の吸気通路６内に返戻され、この
返戻される空気量が少くなくほど機関シリンダ内に供給
される吸入空気の過給圧は高くなる。前述したようにス
ロットル弁12の開度が大きくなるにつれてバイパス制御
弁15の開度が小さくなり、従ってスロットル弁12の開度
が大きくなるにつれて過給圧は高くなる。また、機関回
転数が高くなるほど機械式過給機10の回転数が高くなる
ので機関回転数が高くなるほど過給圧が高くなる。

吸気遮断弁13は通常全開状態に保持されており、減速
運転が開始されてスロットル弁12がアイドリング開度に
なるとバイパス制御弁15が全開せしめられ、吸気遮断弁
13が閉弁せしめられる。このとき機械式過給機10は高速
度で回転しており、或いは減速運転時に電磁クラッチ11
がオフとされても機械式過給機10は暫らくの間慣性によ
り高速度で回転しているので機械式過給機10からは多量
の空気が吐出される。一方、このとき機関シリンダ内に
供給される吸入空気量はスロットル弁12によって制限さ
れるので機械式過給機10から吐出される空気量は機関シ
リンダ内に供給される空気量に比べてはるかに多くな
る。従って機械式過給機10から吐出された大部分の空気
はバイパス通路14を介して機械式過給機10の上流側に返
戻され、斯くして多量の空気が機械式過給機10およびバ
イパス通路14内を循環することになる。一方、このとき
スロットル弁12下流のサージタンク５内には大きな負圧
が発生しているが第２図に示すように吸気遮断弁13の空
気流通面積C1がスロットル弁12の最小空気流通面積A₀よ
りも大きいのでスロットル弁12上流の吸気通路６内はほ
ぼ大気圧となっている。従って減速運転後スロットル弁
12が開弁せしめられたときにはただちに多量の空気が機
関シリンダ内に供給されるのでエンジンストールが生ず
ることがなく、しかも良好な加速運転を確保することが
できる。また、吸気遮断弁13の空気流通面積C1がスロッ
トル弁12の最小空気流通面積A₀よりも大きいとは云って
も吸気遮断弁13の開度はかなり小さいために空気が機械
式過給機10およびバイパス通路14内を循環することによ
り発生する騒音は吸気遮断弁13によって良好に遮断され
る。

第３図から第５図は吸気遮断弁を制御するための種々
のルーチンを示しており、これらの各ルーチンは一定時
間毎の割込みによって実行される。

第３図は減速運転時にも機械式過給機10が作動せしめ
られる場合と減速運転時には機械式過給機10の作動が停
止せしめられる場合の双方に適用しうる実施例を示して
いる。

第３図を参照するとまず初めにステップ40においてア
イドルスイッチ21の出力信号からスロットル弁12がアイ
ドリング開度であるか否かが判別される。スロットル弁
12が開弁している場合にはステップ43に進んで電磁切換
弁19がオフとされる。このとき前述したように負圧室18
が大気に開放されるので吸気遮断弁13が全開せしめられ
る。一方、スロットル弁13がアイドリング開度である場
合にはステップ41に進んで回転数センサ22の出力信号か
ら機関回転数Ｎが予め定められた一定値、例えば1000r.
p.m以上であるか否かが判別される。Ｎ＞1000r.p.mのと
き、即ち減速運転時にはステップ42に進んで電磁切換弁
19がオンとされる。このとき負圧室18はサージタンク５
に連結され、このときサージタンク５内には大きな負圧
が発生しているので吸気遮断弁13は閉弁せしめられるこ
とになる。減速運転時において機関回転数Ｎが1000r.p.
mよりも低くなるとステップ43に進むので吸気遮断弁13
は全開せしめられる。機関回転数Ｎが低くなれば機械式
過給機10の作動が停止しており、或いは機械式過給機10
が作動せしめられていても機械式過給機10の回転数が低
いためにバイパス通路14内の空気の循環による騒音は低
く、従って吸気遮断弁13を全開しても特に問題は生じな
い。

第４図は機関負荷が予め定められた設定負荷以上のと
きに機械式過給機10を作動せしめるようにした場合に適
用しうる実施例を示している。即ち、エアフローメータ
７の出力信号から求められた吸入空気量Ｑと機関回転数
Ｎから機関負荷Q/Nを求め、この機関負荷Q/Nが設定負荷
Ｄを越えたときに機械式過給機10を作動せしめるように
している。一方、減速運転が開始されると機関負荷Q/N
が設定負荷Ｄよりも低くなるので機械式過給機10の作動
は停止せしめられる。しかしながら作動が停止せしめら
れても機械式過給機10は慣性によって暫らくの間高回転
し続けるので減速運転開始後一定時間だけ吸気遮断弁13
を閉弁せしめるようにしている。

第４図を参照するとまず初めにステップ50において機
関負荷Q/Nが設定負荷Ｄよりも大きいか否かが判別され
る。Q/N＞Ｄのときにはステップ51に進んで電磁クラッ
チ11をオンとし、機械式過給機10を作動させる。次いで
ステップ53に進む。一方、Q/NＤのときはステップ52
に進んで電磁クラッチ11をオフとし、機械式過給機10の
作動を停止させる。次いでステップ53に進む。

ステップ53ではスロットル弁12がアイドリング開度で
あるか否かが判別される。アイドリング開度であるとき
にはステップ54に進んで機関回転数Ｎが予め定められた
一定値、例えば1000r.p.mよりも大きいか否かが判別さ
れる。スロットル弁12が開弁しているとき、或いはスロ
ットル弁12がアイドリング開度であってもＮ1000r.p.
mのときにはステップ57に進んで電磁切換弁19がオフと
され、吸気遮断弁13が全開せしめられる。一方、スロッ
トル弁12がアイドリング開度でありかつＮ＞1000r.p.m
のとき、即ち減速運転時にはステップ55に進んで減速運
転が開始されてから一定時間経過したか否かが判別され
る。減速運転が開始されてから一定時間経過していない
ときにはステップ56に進んで電磁切換弁19がオンとさ
れ、吸気遮断弁13が閉弁せしめられる。減速運転が開始
されてから一定時間を経過するとステップ57に進んで吸
気遮断弁13が全開せしめられる。

第５図は減速運転を開始したときにも機械式過給機10
が作動しているとき、或いは機械式過給機10の作動は停
止せしめられているが慣性により高回転で回転している
ときのみ吸気遮断弁13を閉弁せしめるようにした実施例
を示している。

第５図を参照するとまず初めにステップ60において機
関負荷Q/Nが設定負荷Ｄよりも大きいか否かが判別され
る。Q/N＞Ｄのときにはステップ61に進んで電磁クラッ
チ11をオンとし、機械式過給機10を作動させる。次いで
ステップ62に進んでフラグがセットされ、ステップ66に
進む。一方、Q/NＤのときはステップ63に進んで電磁
クラッチ11をオフとし、機械式過給機10の作動を停止さ
せる。次いでステップ64に進んで電磁クラッチ11がオフ
となってから一定時間経過したか否かが判別される。一
定時間経過していないときはステップ66に進み、従って
このときにはフラグはセットされたままである。一方、
一定時間経過したときにはステップ65に進んでフラグが
リセットされ、ステップ66に進む。

ステップ66ではフラグがセットされているか否かが判
別され、フラグがセットされているときにはステップ67
に進んでスロットル弁12がアイドリング開度であるか否
かが判別される。アイドリング開度であるときにはステ
ップ68に進んで機関回転数Ｎが予め定められた一定値、
例えば1000r.p.mよりも大きいか否かが判別される。フ
ラグがリセットされているとき、或いはスロットル弁12
が開弁しているとき、或いはスロットル弁12がアイドリ
ング開度であってもＮ1000r.p.mのときにはステップ7
0に進んで電磁切換弁19がオフとされ、吸気遮断弁13が
全開せしめられる。一方、フラグがセットされており、
スロットル弁12がアイドリング開度でありかつＮ＞1000
r.p.mのとき、即ち機械式過給機10が高速回転している
減速運転時にはステップ69に進んで電磁切換弁19がオン
とされ、吸気遮断弁13が閉弁せしめられる。

第６図から第９図に別の実施例を示す。

第６図において第１図と基本的に異なるところは第１
図のアイドルスイッチ21に代えてスロットルセンサ21a
が設けられており、第１図の負圧ダイアフラム装置17に
代えてステップモータ17aが設けられていることであ
る。その他の構成要素についてはほぼ第１図と同様であ
るのでそれらについては説明を省略する。第６図におい
てスロットルセンサ21aはスロットル弁12の開度に比例
した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変換器37aを
介して入力ポート35に入力される。一方、ステップモー
タ17aは駆動回路37aを介して出力ポート36に接続され
る。

第７図はスロットル弁12の空気流通面積Ａと、バイパ
ス制御弁Ｂの空気流通面積Ｂと、吸気遮断弁12の空気流
通面積Ｃの変化を示している。スロットル弁12の空気流
通面積Ａとバイパス制御弁Ｂの空気流通面積Ｂはスロッ
トル弁12の開度変化に対して第２図と同様に変化する。
これに対して吸気遮断弁13は吸気遮断弁13の空気流通面
積Ｃがスロットル弁全開付近を除いてスロットル弁12の
空気流通面積Ａよりもほぼ一定面積だけ大きくなるよう
に制御される。従ってこの実施例でも吸気遮断弁13が最
も閉弁したときの吸気遮断弁13の空気流通面積C₀はスロ
ットル弁12がアイドリング開度にあるときのスロットル
弁12の空気流通面積A₀よりも大きく、斯くして減速運転
後にスロットル弁12が開弁せしめられたときにエンジン
ストールが生ずることもなく、また良好な加速運転が得
られることになる。また、この実施例ではスロットル弁
全開付近を除いて吸気遮断弁13が部分的に閉弁している
ので吸気遮断弁13が全開している場合に比べて吸気遮断
弁13を介して機械式過給機10内に送り込まれる吸入空気
量が減少する。その結果、機械式過給機10により送り出
される空気量が減少するために機械式過給機10を駆動す
るための駆動損失が小さくなり、しかも機械式過給機10
およびバイパス通路14内を循環する空気量が少くなるの
で騒音の発生を抑制することができる。

第８図は第７図における空気流通面積Ｃを得るための
ステップモータ17aの目標ステップ位置SPOとスロットル
弁12の開度との関係を示している。第８図に示す実施例
では吸気遮断弁13が最も閉弁しているとき、即ち吸気遮
断弁13の空気流通面積Ｃが最小面積C₀であるときの目標
ステップ位置SPOが零になっており、目標ステップ位置S
POが大きくなるにつれて吸気遮断弁13の開度が大きくな
る。従って第８図からスロットル開度が大きくなるにつ
れて吸気遮断弁13の開度が大きくなることがわかる。一
方、ステップモータ17aの現在のステップ位置SPはRAM33
内に記憶されており、ステップ位置SPが目標ステップ位
置SPOとなるようにステップモータ17aが駆動制御され
る。なお、第８図に示す関係は予めROM32内に記憶され
ている。

第９図はステップモータ17aの制御ルーチンを示して
おり、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行
される。

第９図を参照するとまず初めにステップ80においてス
ロットルセンサ21aの出力信号に基き第８図に示す関係
から目標ステップ位置SPOが計算される。次いでステッ
プ81ではステップモータ17aの現在のステップ位置SPが
目標ステップ位置SPOよりも大きいか否かが判別され
る。SP＞SPOのときにはステップ82に進んでステップ位
置SPが１だけ減少せしめられ、斯くして吸気遮断弁13が
閉弁方向に回動せしめられる。これに対してSPSPOの
ときにはステップ83に進んでステップ位置SPが１だけ増
大せしめられ、斯くして吸気遮断弁13が開弁方向に回動
せしめられる。

〔考案の効果〕

減速運転時に騒音が大気に放出されるのを抑制しつつ
減速運転後にスロットル弁が開弁せしめられたときにエ
ンジンストールが発生することなく良好な加速運転を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は過給圧制御装置の全体図、第２図はスロットル
弁、バイパス制御弁、吸気遮断弁の空気流通面積を示す
線図、第３図は吸気遮断弁を制御するためのフローチャ
ート、第４図は吸気遮断弁を制御するための別の実施例
を示すフローチャート、第５図は吸気遮断弁を制御する
ための更に別の実施例を示すフローチャート、第６図は
過給圧制御装置の別の実施例を示す全体図、第７図はス
ロットル弁、バイパス制御弁、吸気遮断弁の空気流通面
積を示す線図、第８図は目標ステップ位置を示す線図、
第９図はステップモータを制御するためのフローチャー
トである。６……吸気通路、10……機械式過給機、12……スロット
ル弁、13……吸気遮断弁、14……バイパス通路、15……
バイパス制御弁。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】スロットル弁上流の吸気通路内に機関駆動
の機械式過給機を配置すると共に機械式過給機上流の吸
気通路内に吸気遮断弁を配置し、吸気遮断弁と機械式過
給機間の吸気通路からバイパス通路を分岐して該バイパ
ス通路を機械式過給機とスロットル弁間の吸気通路に連
結し、該バイパス通路内にバイパス制御弁を設けて減速
運転時にバイパス制御弁を開弁せしめると共に吸気遮断
弁を閉弁せしめるようにした内燃機関において、吸気遮
断弁閉弁時の吸気遮断弁の空気流通面積をスロットル弁
がアイドリング開度であるときにスロットル弁を通過す
る空気の流通面積よりも大きくした内燃機関の吸気制御
装置。