JP2761004B2

JP2761004B2 - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2761004B2
Application number: JP27045588A
Authority: JP
Inventors: 俊雄西川; 昭則山下; 潤三佐々木; 英史藤本
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JPH02115536A

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制御装置に関し、特に吸
・排気オーバラップ期間を変えるとともに機械式過給機
によりエンジンを過給するようにしたものに関する。

（従来の技術）従来、過給機付エンジンの制御装置として、例えば特
開昭61−197720号公報に開示されるように、吸気通路に
機械式過給機を設け、該過給機をクラッチを介してエン
ジン出力軸に連結し、高速高負荷域を中心とする過給領
域では、クラッチを接続してエンジンを過給し、エンジ
ンの出力を高める一方、上記過給領域以外では、クラッ
チを切断してエンジンを自然吸気で運転し、燃費の低減
などを図るようにしている。また、エンジンの動弁系
に、ステップモータにより駆動され且つ吸・排気タイミ
ングを可変にするタイミング変更装置を設けて吸・排気
オーバラップ期間を可変にするようにし、過給領域では
過給領域以外よりも吸・排気オーバラップ期間を大きく
し、ピストンの有効ストロークを小さくして圧縮比を実
質的に下げることによりノッキングの発生を抑制するよ
うにしている。その場合、タイミング変更装置には作動
遅れがあるため、例えば過給領域に入った場合、タイミ
ング変更装置により吸・排気オーバラップ期間を増大さ
せてから、上記作動遅れに相当する遅延時間をおいた後
に機械式過給機のクラッチを接続する遅延処理を行うこ
とにより、吸・排気オーバラップ期間が小さいままでの
過給開始を回避してノッキングの発生を防止するように
している。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記タイミング変更装置をエンジンで発生
する油圧で駆動するようにした場合、エンジン回転数の
変化に応じて油圧が変化するので、この油圧変化の影響
を受けてタイミング変更装置の作動遅れが一定せず、上
記遅延処理の効果が良好に得られない。すなわち、作動
遅れが多くなったときには、遅延時間が不足して、吸・
排気オーバラップ期間が小さいままで過給が開始されて
ノッキングが発生し、一方、作動遅れが少なくなったと
きには、吸・排気オーバラップ期間が急激に変化してト
ルクショックが発生するという問題がある。

本発明はこのような点に着目してなされたものであ
り、その目的とするところは、油圧変化と相関のあるエ
ンジン回転数の変化に応じて遅延時間を変更補正して、
吸・排気オーバラップ期間の切替完了と過給開始とを常
に同期させることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明では、吸・排気オー
バラップ期間の切替え開始から機械式過給機のクラッチ
の切替え開始までの間に時間差を設定し、この時間差を
エンジン回転数が低くなるほど大きくするよう変更する
ことである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示す
ように、エンジンで発生する油圧を駆動源とし、吸気タ
イミング又は排気タイミングを変化させて吸・排気オー
バラップ期間を可変にするよう切替え作動するタイミン
グ変更装置30と、エンジン出力軸６にクラッチ44を介し
て連結され、エンジンによって駆動される機械式過給機
17と、エンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を検
出する運転状態検出手段61と、該運転状態検出手段61の
出力を受け、過給領域へ移行する時は吸・排気オーバラ
ップ期間を大きくし、過給領域以外へ移行する時には吸
・排気オーバラップ期間を小さくするよう上記タイミン
グ変更装置30を切替えるタイミング切替手段62と、上記
運転状態検出手段61の出力を受け、過給領域への移行時
には上記クラッチ44を接続し、過給領域以外への移行時
には切断するよう切替えるクラッチ切替手段63と、上記
運転状態検出手段61の出力を受け、上記タイミング切替
手段62によるタイミング変更装置30の切替え開始から上
記クラッチ切替手段63によるクラッチ44の切替え開始ま
での間に時間差を設定するとともに、該時間差をエンジ
ン回転数に応じてエンジン回転数が低くなる程大きくす
るよう変更するタイマ手段64とを備えたものとする。

（作用）上記の構成より、本発明では、クラッチ切替手段63の
制御により、過給領域ではクラッチ44が接続されてエン
ジンが過給され、エンジン出力が高められる一方、過給
領域以外ではクラッチ44が切断されてエンジンが自然吸
気で運転され、燃費の低減などが図られる。

また、タイミング切替手段62の制御により、過給領域
では吸・排気オーバラップ期間が大きくなり、ノッキン
グの発生が防止されるとともに内部EGRによる燃費改善
効果が高められ且つシリンダ内の残留ガスの掃気が促進
される。

そして、タイマ手段64により、タイミング切替手段62
によるタイミング変更装置30の切替え開始からクラッチ
切替手段63によるクラッチ44の切替え開始までの間に時
間差が設定されるので、過給領域への移行時、吸・排気
オーバラップ期間が増大してから過給が開始される。

その場合、タイマ手段64の上記時間差は、エンジン回
転数が低くなるほど大きくなるように変更されるので、
エンジン回転数が低くなりこれに応じて油圧が低くなっ
てタイミング変更装置30の作動遅れが増大しても、吸・
排気オーバラップ期間の切替完了と過給開始とが常に同
期して、ノッキングの発生およびトルクショックの発生
が防止されることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係る制御装置を備えたDOHC
タイプの過給機付エンジンを示す。同図において、１は
エンジン、２は該エンジン１に形成されたシリンダであ
って、該シリンダ２にはピストン３が摺動自在に嵌挿さ
れていて、シリンダ２とピストン３とにより燃焼室４が
形成されている。上記ピストン３はコネクティングロッ
ド５を介してクランク軸６に連結されている。また、７
は一端が上記燃焼室４に接続され他端がエアクリーナ８
を介して大気に開放された吸気通路、９は一端が上記燃
焼室４に接続され他端が大気に開放された排気通路であ
る。

上記吸気通路７の燃焼室４への開口部には吸気弁11
が、上記排気通路９の燃焼室４への開口部には排気弁12
がそれぞれ配設されている。該吸気弁11および排気弁12
は、吸気用カム軸13および排気用カム軸14によりそれぞ
れ所定のタイミングでもって駆動される。

また、上記吸気通路７には、吸気上流から順に、吸気
流量を調節するためのスロットル弁16と、吸気を加圧す
るための機械式の過給機17と、サージタンク18と、吸気
に燃料を噴射供給するためのインジェクタ19とが設けら
れている。さらに、該吸気通路７には過給機17をバイパ
スするバイパス通路21が設けられ、該バイパス通路21に
は制御弁22が設けられていて、過給機17の停止時に該制
御弁22を開いてバイパス通路21を介して燃焼室４に吸気
を供給するようにしている。

さらに、上記排気用カム軸14には排気タイミングを可
変にするタイミング変更装置30が設けられている。すな
わち、第１図に示すように、カム軸14は、クランク軸６
からの駆動力を受ける駆動ギヤ部31とそれ以外の被駆動
部32とに分割されている。そして、該駆動ギヤ部31およ
び被駆動部32の相対向する部分にはヘリカルギヤがそれ
ぞれ形成されていて、これらのヘリカルギヤに跨がり且
つ噛合するように設けられたスリーブ33をエンジンの油
圧によって駆動されるアクチュエータ34によりカム軸方
向に移動させることにより、駆動ギヤ部31と被駆動部32
との間の回転位相を調整して排気タイミングを可変にす
るようにしている（第３図参照）。尚、上記タイミング
変更装置30は吸気用カム軸13に設けるようにしてもよ
い。

また、上記機械式過給機17の駆動軸17aには従動プー
リ41が、クランク軸６にクランクプーリ42がそれぞれ取
付けられていて、この従動プーリ41とクランクプーリ42
との間にはベルト43が巻掛けられていて、クランク軸６
により機械式過給機17を駆動するようにしている。そし
て、上記機械式過給機17の駆動軸17aには電磁クラッチ4
4が設けられており、該電磁クラッチ44の接続または切
断により機械式過給機17を作動または停止するようにし
ている。

そして、上記タイミング変更装置30および電磁クラッ
チ44はコントロールユニット50によって制御される。ま
た、51は吸気通路７に設けられ、吸気流量を検出するた
めのエアフローメータ、52はエンジン１に設けられ、エ
ンジン回転数を検出するための回転数センサである。こ
れらのセンサ51,52の出力信号は上記コントロールユニ
ット50に入力されている。

次に、上記コントロールユニット50の作動制御を第４
図のフローに基づいて説明する。同図において、スター
ト後、まずステップS₁で各種データの読み込みを行い、
ステップS₂でエンジンの運転状態が第５図に示す過給領
域（吸・排気オーバラップ期間を大にすべき領域）にあ
るか否かを判定し、過給領域にあるYESのときにはステ
ップS₃で現に吸・排気オーバラップ期間が大か否かを判
定し、これが小であるNOのときには過給領域への移行時
であると判断してステップS₄でオーバラップ大信号を出
力する。このことにより、吸・排気オーバラップ期間が
大きくなるようにタイミング変更装置30の切替えが開始
され、切替えの完了によりノッキングの発生が防止され
るとともに内部EGRによる燃費改善効果が高められ且つ
シリンダ内の残留ガスの掃気が促進される。

さらに、ステップS₅でディレイタイム・テーブルから
エンジン回転数に応じた時間差を算出し、この時間差を
次のステップS₆でカウントし、カウントアップすると、
ステップS₇で電磁クラッチ44を接続してエンジンへの過
給を開始し、その出力を高める。ここで、ディレイタイ
ム・テーブルは、第６図に示すように、エンジン回転数
が低くなるほど時間差が大きくなるように設定されてい
る。このようにタイミング変更装置30の切替えが開始さ
れてから電磁クラッチ44を接続するまでに時間差を設け
ているので、吸・排気オーバラップ期間が増大してから
過給が開始されることになり、ノッキングの発生が防止
される。

その場合、エンジン回転数が低くなるほど時間差が大
きくなるように変更されるので、エンジン回転数が低く
なりこれに応じて油圧が低くなってタイミング変更装置
30の作動遅れが増大しても、吸・排気オーバラップ期間
の切替完了と過給開始とが常に同期して、ノッキングの
発生およびトルクショックの発生が防止されることにな
る。

一方、ステップS₃で現に吸・排気オーバラップ期間が
大であるYESのときには直ちにステップS₇に進んで電磁
クラッチ44の接続状態を維持する。

また、上記ステップS₂でエンジンの運転状態が過給領
域になくNOと判定したときには、ステップS₈で現に吸・
排気オーバラップ期間が小か否かを判定し、これが大で
あるNOのときには過給領域以外への移行時であると判断
してステップS₉でオーバラップ小信号を出力する。この
ことにより、吸・排気オーバラップ期間が小さくなるよ
うにタイミング変更装置30の切替えが開始される。

さらに、ステップS₁₀で上記ディレイタイム・テーブ
ルからエンジン回転数に応じた時間差を算出し、この時
間差を次のステップS₁₁でカウントし、カウントアップ
すると、ステップS₁₂で電磁クラッチ44を切断してエン
ジンの過給を停止し、エンジンを自然吸気で運転し、燃
費の低減などを図る。このようにタイミング変更装置30
の切替えが開始されてから電磁クラッチ44を切断するま
でに時間差を設けているので、吸・排気オーバラップ期
間が減少してから過給が停止されることになる。

その場合においても、エンジン回転数が低くなるほど
時間差が大きくなるように変更されるので、エンジン回
転数が低くなりこれに応じて油圧が低くなってタイミン
グ変更装置30の作動遅れが増大しても、吸・排気オーバ
ラップ期間の切替完了と過給停止とが常に同期する。

一方、ステップS₈で現に吸・排気オーバラップ期間が
小であるYESのときには直ちにステップS₁₂に進んで電磁
クラッチ44の切断状態を維持する。

以上のフローにおいて、ステップS₁により、エンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段61を構成してい
る。また、ステップS₄およびステップS₉により、運転状
態検出手段61の出力を受け、吸・排気オーバラップ期間
を過給領域への移行時には大きくし、過給領域以外への
移行時には小さくするようにタイミング変更装置30を切
替えるタイミング切替手段62を構成している。さらに、
ステップS₇およびステップS₁₂により、運転状態検出手
段61の出力を受け、クラッチ44を、過給領域への移行時
には接続し、過給領域以外への移行時には切断するよう
切替えるクラッチ切替手段63を構成している。また、ス
テップS₅、ステップS₆、ステップS₁₀およびステップS₁₁
により、タイミング切替手段62によるタイミング変更装
置30の切替え開始からクラッチ切替手段63によるクラッ
チ44の切替え開始までの間に時間差を設定するととも
に、この時間差をエンジン回転数に応じてエンジン回転
数が低くなる程大きくするように変更するタイマ手段64
を構成している。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の過給機付エンジンの制
御装置によれば、エンジンで発生する油圧を駆動源とし
て吸気タイミングまたは排気タイミングを可変にするタ
イミング変更装置と、クラッチを介してエンジン出力軸
に連結された機械式過給機とを備えるとともに、吸・排
気オーバラップ期間を過給領域への移行時には大きく
し、過給領域以外への移行時には小さくし、クラッチを
過給領域への移行時には接続し、過給領域以外への移行
時には切断し、且つ上記タイミング変更装置の切替え開
始から上記クラッチの切替え開始までの間に時間差を設
定し、この時間差をエンジン回転数が低くなるほど大き
くするようにしたので、クラッチの接続・切断によりエ
ンジンの出力向上および燃費の低減を図り且つタイミン
グ変更装置の作動によりノッキングの発生防止などの基
本的効果を得るとともに、吸・排気オーバラップ期間の
切替完了と過給開始とを常に同期させて、ノッキングの
発生およびトルクショックの発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
〜第６図は本発明の実施例を例示し、第２図は全体概略
構成図、第３図はタイミング変更装置の作動を示す説明
図、第４図はコントロールユニットの作動制御を示すフ
ローチャート図、第５図は過給領域を示す説明図、第６
図はディレイタイム・テーブルを示す説明図である。 17…機械式過給機、30…タイミング変更装置、44…電磁
クラッチ、61…運転状態検出手段、62…タイミング切替
手段、63…クラッチ切替手段、64…タイマ手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本英史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61−197720（ＪＰ，Ａ) 特開平２−115535（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−208634（ＪＰ，Ａ) 特開平２−123244（ＪＰ，Ａ) 特開平２−215926（ＪＰ，Ａ) 特公平６−29585（ＪＰ，Ｂ２) 特公平３−36137（ＪＰ，Ｂ２) 特公平５−88372（ＪＰ，Ｂ２) 特公平６−80308（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 13/00 F01L 1/34 F02B 37/00 - 39/12 F02D 23/00 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンで発生する油圧を駆動源とし、吸
気タイミング又は排気タイミングを変化させて吸・排気
オーバラップ期間を可変にするよう切替え作動するタイ
ミング変更装置と、エンジン出力軸にクラッチを介して連結され、エンジン
によって駆動される機械式過給機と、エンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の出力を受け、過給領域へ移行する
時は吸・排気オーバラップ期間を大きくし、過給領域以
外へ移行する時には吸・排気オーバラップ期間を小さく
するよう上記タイミング変更装置を切替えるタイミング
切替手段と、上記運転状態検出手段の出力を受け、過給領域への移行
時には上記クラッチを接続し、過給領域以外への移行時
には切断するよう切替えるクラッチ切替手段と、上記運転状態検出手段の出力を受け、上記タイミング切
替手段によるタイミング変更装置の切替え開始から上記
クラッチ切替手段によるクラッチの切替え開始までの間
に時間差を設定するとともに、該時間差をエンジン回転
数に応じてエンジン回転数が低くなる程大きくするよう
変更するタイマ手段と、を備えたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装
置。