JP2653834B2

JP2653834B2 - 過給機付エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2653834B2
Application number: JP13982888A
Authority: JP
Inventors: 俊雄西川; 潤三佐々木; 英史藤本
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH01310123A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンによって駆動される機械式過給機
を備えた過給機付エンジンの吸気装置に関するものであ
る。

（従来の技術）従来、特公昭56−10451号公報には、エンジンの吸気
通路に、出力制御弁としてのスロットル弁と、該スロッ
トル弁下流にエンジンにより駆動される機械式過給機と
を備えた吸気装置において、上記過給機下流の吸気通路
に補助弁としての絞り弁を設け、この絞り弁をスロット
ル弁の開閉に応じて所定の特性で開閉制御することによ
り、過給機付エンジンのアイドル回転数が不安定になる
のを回避するようにすることが開示されている。

また、この他、上記機械式過給機をエンジンに対し電
磁クラッチを介して駆動連結し、該電磁クラッチのON/O
FF制御によって過給機の作動を制御する技術が知られて
いる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このように機械式の過給機を備えたエンジ
ンでは、そのシリンダにおける吸／排気行程のオーバー
ラップを大きく設定することにより、排気行程終期にお
ける燃焼室内の排気ガスを過給機により過給された吸気
により強制的に排気ポートに押し出していわゆる掃排気
効果を高めることができる。しかし、反面、アイドリン
グ等の軽負荷域では、上記吸／排気行程の大きなオーバ
ーラップにより、吸気の吸気通路への吹返しが生じるこ
ととなる。そこで、上記従来例の如く、過給機下流の吸
気通路にシリンダ内燃焼室に近接して補助弁を配設し、
エンジンの軽負荷域ではその補助弁を略全閉状態とし
て、吸気の吹返しを抑制することが考えられる。

ところが、その場合、上記補助弁をエンジン負荷のみ
に応じて開閉制御するときには、エンジンの減速時、略
全閉状態に閉じているにも拘らず、電磁クラッチがON作
動状態となって過給機が作動する状況になることがあ
る。この状況下では、過給機下流と補助弁との間の吸気
通路内の吸気圧力が高くなって過給機の作動温度が上昇
し、その作動信頼性が低下するという問題があった。

また、上記補助弁駆動用アクチューエータを負圧式
（ダイアフラム式）のものとすると、過給機の作動を制
御する電磁クラッチの作動の方が速いので、エンジンの
急加速時には、上記負圧式アクチュエータの作動が電磁
クラッチのON作動よりも遅れ、上記と同様に、一時的に
過給機下流と補助弁との間の吸気通路の吸気圧力が上昇
して過給機の温度が上昇するとともに、オーバーブース
トによりシリンダ内燃焼室への吸気充填量が不足して、
車体が前後に揺れるいわゆるスタンブルが発生する。

本発明は斯かる諸点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、上記の補助弁の開閉特性と、その
補助弁上流側の過給機の作動特性とを関連付けることに
より、過給機が作動状態にある限り補助弁が閉じないよ
うに保持し、よって急加速時にオーバーブーストによる
スタンブルの発生を抑制するとともに、過給機の作動温
度の上昇を抑制してその作動信頼性を向上させることに
ある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、請求項１の発明では、第
１図に示すように、エンジン１に電磁クラッチ15を介し
て駆動連結される機械的過給機10と、該過給機10下流の
吸気通路５に配設され、エンジン１の軽負荷域で閉じ、
所定負荷以上の中高負荷域で開く補助弁13とを備えた過
給機付エンジンの吸気装置において、上記補助弁13の開
度を検出する弁開度検出手段38と、該弁開度検出手段38
の出力を受け、エンジンの中高負荷域で上記補助弁13が
所定開度以上開いていないときには上記電磁クラッチ15
をOFF作動させて過給機10の作動を禁止する禁止手段39
とを設けるものとする。

また、請求項２の発明では、エンジン１の減速時にお
ける過給圧の上昇を抑えるために、エンジン１に電磁ク
ラッチ15を介して駆動連結される機械式過給機10と、該
過給機10下流の吸気通路５に配設され、エンジン１の軽
負荷域で閉じ、所定負荷以上で開く補助弁13とを備え、
エンジン回転数が所定回転数以上にあるときに上記電磁
クラッチ15をON作動させて過給機10をエンジン１により
駆動するようにした過給機付エンジンの吸気装置におい
て、エンジン回転数が上記電磁クラッチ15のON作動域の
最低回転数以下のときに上記補助弁13を閉じるように制
御する制御手段36を設けるものとする。

また、請求項３の発明では、上記請求項１及び２の発
明において、上記電磁クラッチOFFからONへの切換点
は、上記補助弁の閉から開への切換点よりも高負荷側に
設定されているものとする。また、請求項４の発明で
は、請求項１の発明において、上記電磁クラッチのOFF
からONへの切換点は、上記補助弁の閉から開への切換点
よも高回転数に設定されているものとする。

（作用）上記の構成により、請求項１及び3,4の発明では、エ
ンジン１の運転時、補助弁13の開度が弁開度検出手段38
により検出され、この検出手段38の出力を受けた禁止手
段39により、補助弁開度が所定開度未満の状態では、電
磁クラッチ15はOFF状態に保たれ、過給機10の作動が禁
止される。このため、エンジン１の急加速時、補助弁13
の開作動が電磁クラッチ15のON作動よりも遅くても、過
給機10により加圧された吸気が閉状態にある補助弁13と
の間の吸気通路５に閉じ込められることはなく、よって
吸気圧力の上昇による過給機10の作動温度の上昇及びそ
れに伴う耐久性の低下を回避できるとともに、オーバー
ブーストによるスタンブルの発生を防止できるのであ
る。

また、請求項２〜４の発明では、上記補助弁13を上記
電磁クラッチ15のON作動域の最低回転数よりも低いエン
ジン回転域で閉じるようにしているので、エンジン１の
減速時、過給機10が作動状態のままで補助弁13が閉じる
ことはなく、よって上記と同様に吸気圧力の上昇に伴う
過給機10の耐久性の低下を回避することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて
説明する。

第２図は本発明の第１実施例の全体構成を示し、１は
シリンダ２内に往復動するピストン３により区画された
燃焼室４を備えたエンジン、５は上記燃焼室４内に吸気
を供給する吸気通路、６は燃焼室４内の排気ガスを排出
する排気通路である。上記吸気通路５は集合通路5aと、
その下流端にサージタンク12を介して分岐接続され、下
流端が各シリンダ２に連通された独立通路5b,5b,…（１
つのみ図示する）とからなる。上記集合通路5aは上流端
がエアクリーナ７に接続され、その途中には、上流から
順に、吸入空気量を検出するエアフローメータ８と、吸
気通路５を絞るスロットル弁を構成する第１絞り弁９
と、吸気を過給するエアポンプからなる機械式過給機10
と、該過給機10により過給された吸気を冷却するインタ
クーラ11とが配設されている。一方各独立通路5bには、
吸気通路５を絞る補助弁としての第２絞り弁13と、燃料
を噴射供給するインジェクタ14とが配設されている。上
記過給機10には電磁クラッチ15が付設され、該電磁クラ
ッチ15は駆動ベルト16を介してエンジン１の出力軸1aに
駆動連結されており、電磁クラッチ15のON/OFF作動に応
じて過給機10を作動制御し、電磁クラッチ15のON作動時
には過給機10を作動させるようになされている。

上記サージタンク12にはエアバイパス通路17の上流端
が開口され、該バイパス通路17の下流端は上記過給機10
上流側の吸気通路５に開口されており、過給機10により
過給された吸気の一部をエアバイパス通路17を介して過
給機10上流側に戻すようになされている。また、上記エ
アバイパス通路17の上流端部（サージタンク12との接続
端部）には、エアバイパス通路17の開閉により過給機10
上流側に戻りバイパスエア量を調整するエアバイパスコ
ントロールバブル18（ABV）が配設され、該バルブ18は
ダイアフラム式のバルブアクチュエータ19に駆動連結さ
れている。このアクチュエータ19は、上記バルブ18に駆
動連結されたダイアフラム20と、該ダイアフラム20によ
って区画形成された負圧室21と、該負圧室21に縮装さ
れ、ダイアフラム20を上記バルブ18が閉じるように付勢
するターンスプリング22とを備えてなり、上記負圧室21
は上記第１絞り弁９直下流の吸気通路５に負圧通路23を
介して連通されており、第１絞り弁の９の開度が小さく
なってエンジン１が低負荷域に移行するほどバルブ開度
が増大してリターンするエア量が増加するよう、エアバ
イパスコントロールバルブ18を第１絞り弁９下流の吸気
負圧に応じて自動的に制御するようになされている。

また、上記第２絞り弁13は絞り弁アクチュエータ24に
より駆動される。このアクチュエータ24は、上記バルブ
アクチュエータ19と同様にダイアフラム式のもので、第
２絞り弁13にレバー25及びロッド26により駆動連結され
たダイアフラム27と、該ダイアフラム27によって区画形
成された負圧室28と、該負圧室28に縮装され、ダイアフ
ラム27を上記第２絞り弁13が閉じるように付勢するリタ
ーンスプリング29とを備えてなり、上記負圧室28は上記
第１絞り弁９直下流の吸気通路５に負圧通路30を介して
連通されている。また、上記負圧通路30には三方ソレノ
イドバルブ31が配設されており、この三方ソレノイドバ
ルブ31のON/OFF状態に応じてアクチュエータ24を作動制
御し、三方ソレノイドバルブ31をOFF状態にしたときに
は、アクチュエータ24の負圧室28を大気に開放して、リ
ターンスプリング29の付勢力により第２絞り弁13を開く
一方、三方ソレノイドバルブ31のON状態では、負圧室28
を第１絞り弁９直下流の吸気通路に連通して該負圧室28
に吸気負圧を導入し、ダイアフラム27をリターンスプリ
ング29の付勢力に抗して偏倚させて第２絞り弁13を閉じ
るように構成されている。

尚、上記排気通路６には排気ガス浄化用の触媒装置32
と、排気ガス中の酸素濃度を検出するO₂センサ33とが配
設されている。

上記過給機10制御用の電磁クラッチ15、インジェクタ
14及び三方ソレノイドバルブ31は、その各々の作動をCP
U内蔵のコントロールユニット34により制御するように
なされている。このコントロールユニット34には、上記
エアフロメータ８及びO₂センサ33の各検出信号が入力さ
れているとともに、上記第１絞り弁９の開度を検出する
スロットルセンサ35の検出信号と、エンジン回転数Ne
（回転速度）の信号とが入力されている。

上記コントロールユニット34においては、電磁クラッ
チ15のON/OFF制御（過給機10の作動制御）及び第２絞り
弁13の開閉制御を行う場合、上記スロットルセンサ35に
より検出された第１絞り弁９の開度によりエンジン負荷
を検出し、そのエンジン負荷とエンジン回転数とを予め
設定された電磁クラッチ15のON作動領域及び三方ソレノ
イドバルブ31のON作動領域を示す特性にそれぞれ照合し
て、その結果に基づいて電磁クラッチ15及び絞り弁13を
ON/OFF制御するようになされている。

そして、上記電磁クラッチ15をOFF作動させるエンジ
ンの運転領域は、第14図に示すようにエンジン１の所定
以下の低負荷域で、かつエンジン１の高速域でのON/OFF
切換えに伴う耐久性の低下を避けるべく所定回転数N₁以
下の低速域に設定され、その他の高負荷域及び高速域が
ON作動領域とされている。また、上記第２絞り弁13を閉
じる領域（三方ソレノイドバルブ31のON作動領域）は、
上記電磁クラッチ15のON作動域よりも低い低負荷域で、
かつ上記電磁クラッチ15のON作動域の下限たる上記所定
回転数N₁よりも低い設定回転数N₀以下の低速域に設定さ
れている。

具体的に、エンジン回転数の関する三方ソレノイドバ
ルブ31の制御手順を第３図により概略的に説明するに、
先ず、最初のステップS₁でエンジン回転数Neの信号を入
力する。次いで、ステップS₂において上記エンジン回転
数Neが設定回転数N₀以上か否かを判定し、この判定がNe
≧N₀のYESのときには、ステップS₃に進み、上記三方ソ
レノイドバルブ31をOFF状態にして第２絞り弁13を開い
た後、また判定がNe＜N₀のNOのときには、ステップS₄に
進み、三方ソレノイドバルブ31をON状態にして第２絞り
弁13を閉じた後、それぞれ終了する。

よって、本実施例では、上記ステップS₂〜S₄により、
エンジン回転数Neが上記電磁クラッチ15のON作動域の最
低回転数N₁よりも低いエンジン回転数N₀以下のときに第
２絞り弁13を閉じるように制御する制御手段36が構成さ
れている。

したがって、上記実施例においては、エンジン１の運
転中、コントロールユニット34で、電磁クラッチ15のON
/OFF制御（過給機10の作動制御）及び第２絞り弁13の開
閉制御を行う場合、スロットルセンサ35により検出され
た第１絞り弁９の開度によりエンジン負荷が検出され、
そのエンジン負荷とエンジン回転数とが、予め設定され
た電磁クラッチ15のON作動領域特性及び三方ソレノイド
バルブ31のON作動領域特性にそれぞれ照合されて、その
結果により電磁クラッチ15及び絞り弁がON/OFF制御され
る。

その場合、上記第２絞り弁13は、エンジン回転数Neが
上記電磁クラッチ15のON作動回転数N₁（過給機10の作動
回転数）よりも低いエンジン回転数N₀以下のときに閉じ
るように設定されているので、エンジン１の減速時、電
磁クラッチ15のON作動による過給機10の作動状態のまま
で第２絞り弁13が閉じることはなく、過給機10下流側の
吸気通路５の容積が増加し、エアバイパス通路17を通し
て過給機10上流側に循環する吸気の圧力が低下して、過
給機10の作動に伴う圧力上昇を低減でき、よって過給機
10の作動温度の上昇を抑えて、その耐久性を向上させる
ことができる。

第６図は本発明の第２実施例を示す。尚、この実施例
における基本的な構成は上記第１実施例と同様であるの
で、第２図と同じ部分については同じ符号を付してその
詳細な説明は省略する。

この実施例では、上記第１実施例とは異なり、エアバ
イパスコントロールバルブ18を駆動するバルブアクチュ
エータ19の負圧室21と第１絞り弁９直下流の吸気通路５
とを連通する負圧通路23に、負圧室21の大気への開放又
は負圧室21への吸気負圧の導入を切り換える三方ソレノ
イドバルブ37が配設されている。また、第２絞り弁13の
開度が所定開度以上に達したときにON作動するスロット
ルスイッチ38が設けられ、このスイッチ38の信号はコン
トロールユニット34′に入力されている。よって、この
スロットルスイッチ38により第２絞り弁13の開度を検出
する弁開度検出手段が構成される。

そして、コントロールユニット34′では、第７図に示
す手順で信号処理が行われる。すなわち、最初のステッ
プS₁でエンジン回転数Ne、スロットルセンサ35により検
出された第１絞り弁９の開度TVO₁及びスロットルスイッ
チ38の作動状態をそれぞれ入力する。次のステップS₂で
は、上記スロットルスイッチ38がON作動して第２絞り弁
13が設定開度以上開いたかどうかを判定し、ここでONと
判定されると、そのまま終了する。

一方、判定がYESのときには、ステップS₃に進み、第
１絞り弁９の開度TVO₁が電磁クラッチ15を制御すべき設
定開度TVO_K以上か否かを判定し、この判定がTVO₁＜TVO_K
のNOのときには、ステップS₄に進み、エンジン回転数Ne
が電磁クラッチ15を制御すべき設定回転数Ne_K以上か否
かを判定する。この判定がNe＜Ne_KのNOのときには、ス
テップS₅に進んで電磁クラッチ15にOFF信号を発信した
後、終了する。一方、上記ステップS₃の判定がTVO₁≧TV
O_KのYESのとき又はステップS₄の判定がNe≧Ne_KのYESの
ときには、ステップS₆に進み、電磁クラッチ15にON信号
を発信した後、ステップS₇に進む。このステップS₇で
は、上記第１絞り弁の９の開度TVO₁がエアバイパスコン
トロールバルブ18を制御すべき設定開度TVO_AB以上か否
かを判定し、この判定がTVO₁≧TVO_ABのYESのときには、
ステップS₈でエアコントロールバルブ18制御用の三方ソ
レノイドバルブ37にON信号（閉信号）を発信し、また判
定がTVO₁＜TVO_ABのNOのときには、ステップS₉で上記三
方ソレノイドバルブ37にOFF信号（開信号）を発信し、
しかる後に終了する。尚、エンジン１の運転状態におい
て、上記電磁クラッチ15のON作動領域（過給機10の作動
領域）、エアバイパスコントロールバルブ18の閉領域及
び第２絞り弁13の閉領域は第８図に示すように設定され
ており、第２絞り弁13は、エンジン１の軽負荷域で閉
じ、所定負荷以上の中高負荷域で開くように制御され
る。

よって、この実施例では、上記フローにおけるステッ
プS₂により、上記スロットルスイッチ38（弁開度検出手
段）の出力を受け、エンジン１の中高負荷域で第２絞り
弁13が所定開度以上開いていないときには、上記電磁ク
ラッチ15をOFF作動させて、過給機10の作動を禁止する
ようにした禁止手段39が構成されている。

したがって、この実施例の場合、エンジン１の運転
時、第２絞り弁13の開度が所定開度以上に達すると、ス
ロットルスイッチ38がON作動する。このスロットルスイ
ッチ38がON作動信号を出力せず、第２絞り弁13の開度が
所定開度未満の状態では、コントロールユニット34′に
より電磁クラッチ15がOFF作動状態に保たれ、過給機10
の作動が禁止される。このため、第２絞り弁13の開作動
が電磁クラッチ15のON作動よりも遅くても、エンジン１
の急加速時には、第９図に示す如く、第２絞り弁13が開
いた後に初めて過給機10が作動することになり、図で破
線にて示す従来の場合のように、過給機10により加圧さ
れた吸気が閉状態にある第２絞り弁13との間の吸気通路
５に閉じ込められることはなく、よって、吸気圧力の上
昇に伴う過給機10の耐久性の低下を回避することができ
るとともに、オーバーブーストによるスタンブルの発生
を防止して、加速ショックをなくすことができる。

（発明の効果）以上の如く、請求項１及び3,4の発明によると、エン
ジンの吸気通路に、機械式過給機及びその下流側に補助
弁を備えた過給機付エンジンの吸気装置において、補助
弁開度が所定開度未満の状態では、過給機をエンジンに
駆動連結する電磁クラッチをOFF作動状態に保って過給
機の作動を禁止するようにしたことにより、補助弁の開
作動が電磁クラッチのON作動より遅くても、エンジンの
急加速時には、補助弁が開いた後に初めて過給機を作動
でき、過給機により加圧された吸気が閉状態にある補助
弁との間の吸気通路に閉じ込められることはなく、よっ
て過給機下流の吸気圧力の上昇に伴う過給機の耐久性の
低下を回避できるとともに、オーバーブーストによるス
タンブルの発生を防止することができる。

また、請求項２〜４の発明によると、上記補助弁を上
記電磁クラッチのON作動域の最低回転数以下のエンジン
回転域で閉じるようにしたので、エンジンの減速時、過
給機が作動状態のままで補助弁が閉じるのをなくすこと
ができ、よって吸気圧力の上昇に伴う過給機の耐久性の
低下を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図である。第２図〜第５図
は本発明の第１実施例を示し、第２図はその全体構成を
示す模式断面図、第３図はコントロールユニットで処理
される手順を示すフローチャート図、第４図は電磁クラ
ッチのON作動領域及び第２絞り弁の開領域を示す特性
図、第５図はエンジンの減速時における各種状態の特性
を示すタイムチャート図である。第６図〜第９図は第２
実施例を示し、第６図はその全体構成を示す模式断面
図、第７図はコントロールユニットで処理される手順を
示すフローチャート図、第８図は電磁クラッチのON作動
領域、エアバイパスコントロールバルブの閉領域及び第
２絞り弁の閉領域を示す特性図、第９図はエンジンの加
速時における各種の特性を示すタイムチャート図であ
る。１……エンジン、５……吸気通路、９……第１絞り弁、
10……過給機、13……第２絞り弁（補助弁）、15……電
磁クラッチ、34,34′……コントロールユニット、36…
…制御手段、38……スロットルスイッチ（弁開度検出手
段）、39……禁止手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−187318（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−247135（ＪＰ，Ａ) 実開平１−136629（ＪＰ，Ｕ) 特公昭56−10451（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンに電磁クラッチを介して駆動連結
される機械式過給機と、該過給機下流の吸気通路に配設
され、エンジンの軽負荷域で閉じ、所定負荷以上の中高
負荷域で開く補助弁とを備えた過給機付エンジンの吸気
装置において、上記補助弁の開度を検出する弁開度検出
手段と、該弁開度検出手段の出力を受け、エンジンの中
高負荷域で上記補助弁が所定開度以上開いていないとき
には上記電磁クラッチをOFF作動させて過給機の作動を
禁止する禁止手段とを設けたことを特徴とする過給機付
エンジンの吸気装置。
【請求項２】エンジンに電磁クラッチを介して駆動連結
される機械式過給機と、該過給機下流の吸気通路に配設
され、エンジンの軽負荷域で閉じ、所定負荷以上で開く
補助弁とを備え、エンジン回転数が所定回転数以上にあ
るときに上記電磁クラッチをON作動させて過給機をエン
ジンにより駆動するようにした過給機付エンジンの吸気
装置において、エンジン回転数が上記電磁クラッチのON
作動域の最低回転数以下のときに上記補助弁を閉じるよ
うに制御する制御手段を設けたことを特徴とする過給機
付エンジンの吸気装置。
【請求項３】上記電磁クラッチのOFFからONへの切換点
は、上記補助弁の閉から開への切換点よりも高負荷側に
設定されている請求項１又は２記載の過給機付エンジン
の吸気装置。
【請求項４】上記電磁クラッチのOFFからONへの切換点
は、上記補助弁の閉から開への切換点よも高回転数に設
定されている請求項１記載の過給機付エンジンの吸気装
置。