JP2894152B2 - 過給機付内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過給機付内燃機関に関
する。

【０００２】

【従来の技術】過給機付内燃機関には、一般的に過給機
の直上流及び直下流を接続するエアバイパス通路を有
し、そこには制御弁が設けられている。それにより、過
給機が機関クランク軸により増速比固定で駆動されて
も、制御弁の開度を制御して過給機の下流から上流へ逃
げる吸気量を調整することにより、機関回転数にかかわ
らず気筒内へ供給される吸気量を制御することができ
る。

【０００３】特開昭６２−１７８７３０号公報には、現
在の機関運転状態における必要吸気量を気筒内へ供給す
べく機関回転数を考慮して制御弁の開度を制御した後、
実測された値を基に計算される一回転当たりの吸気量が
各機関負荷毎に定められた判定値を所定時間以上下回る
時に、過給機の故障と判断する過給機付内燃機関が記載
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】過給機付内燃機関にお
いて、特に過給機の下流側の吸気通路は、常時高圧の過
給圧が作用するために漏れが発生する可能性があり、前
述の従来技術では、過給機自身の故障を検出することは
できても、この漏れを検出することができない。

【０００５】従って、本発明の目的は、吸気通路の過給
機の下流側の漏れを検出することを可能とする過給機付
内燃機関を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による過給機付内
燃機関は、吸気通路の途中に設けられた過給機と、吸気
通路における過給機の上流側に設置された吸入空気量測
定手段と、機関運転状態毎の目標吸入空気量が気筒内へ
供給されるように吸入空気量を制御するための吸入空気
量制御手段と、前記吸入空気量測定手段により測定され
る吸入空気量が前記目標吸入空気量より所定範囲を越え
て大きくなる時、前記過給機の下流側の吸気通路に漏れ
が発生していると判断する漏れ検出手段、とを具備する
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】前述の過給機付内燃機関において、吸入空気量
制御手段は機関運転状態毎の目標吸入空気量が気筒内へ
供給されるように吸入空気量を制御し、漏れ検出手段
は、吸気通路における過給機の上流側に設置された吸入
空気量測定手段により測定される吸入空気量が目標吸入
空気量より所定範囲を越えて大きくなる時、過給機の下
流側の吸気通路に漏れが発生していると判断する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明による過給機付内燃機関の概
略断面図である。この内燃機関は、２サイクルディーゼ
ル機関である。同図において、１はシリンダブロック、
２はシリンダヘッドである。シリンダブロック１に形成
されたシリンダボア内にはピストン３が配置され、連結
棒４を介してクランク軸５のアームに接続されている。
シリンダヘッド２内には、排気弁６を介してシリンダボ
アに通じる排気通路７と、シリンダボアに通じる渦流室
８と、渦流室８へ通じる吸気通路９が形成されている。
また、シリンダヘッド２内には、渦流室８へ燃料を噴射
するための燃料噴射弁１０と、機関始動時の着火燃焼を
促進するためのグロープラグ１１が配置されている。

【０００９】排気通路７には、触媒コンバータ（図示せ
ず）を介して大気に通じる排気管２０が接続され、吸気
通路９には吸気管３０が接続される。吸気管３０の最上
流には、エアクリーナ３１が配置され、その直下流には
吸気量を測定するためのエアフローメータ３２が設置さ
れている。エアフローメータ３２の下流には、スロット
ル弁３３が配置され、その下流には機械式の過給機４０
が設けられている。この過給機４０はベルト５０を介し
てクランク軸５によって回転駆動されるものである。

【００１０】燃料噴射弁１０による燃料噴射量制御は、
通常行われているように、機関負荷としてのアクセルペ
ダルの踏み込み量に応じて燃料噴射量を決定するもので
ある。近年、ディーゼル機関においても排気ガス規制が
厳しくなる傾向にあるために、ガソリンエンジンと同様
に燃料噴射量に応じて吸入空気量を制御して空燃比を所
定値に維持する必要がある。そのために、吸気管３０に
は、スロットル弁３３の下流において、過給機４０の上
流及び下流を連通するエアバイパス通路３４が接続さ
れ、このエアバイパス通路３４には制御弁３５が設置さ
れている。それにより、過給機４０は機関回転数に応じ
てその出力が変化するが、制御弁３５を開度制御して過
給機下流から上流へ逃がす吸気量を調整することで燃料
噴射量に応じた必要吸気量を気筒内へ供給することが可
能となる。

【００１１】このように構成された機械式過給機付内燃
機関において、吸気管３０の漏れは多くの問題をもたら
すために早期発見及び修理が必要である。本実施例の機
械式過給機付内燃機関は、図２に示すフローチャートに
より、空燃比制御を実行すると共に吸気管３０の漏れを
検出する。このフローチャートは、前述の燃料噴射量制
御及び制御弁３５の開度制御と共に、機関回転センサ６
１、アクセルペダルストロークセンサ６２、及びエアフ
ローメータ３２等が接続された制御装置６０によって実
行される。

【００１２】まずステップ１０１において、機関回転セ
ンサ６１及びアクセルペダルストロークセンサ６２によ
って現在の回転数Ｎ及び負荷を表すアクセルペダル踏み
込み量Ｌが検出される。次にステップ１０２において、
アクセルペダル踏み込み量Ｌがその最大値Ｌｍａｘに達
しているかどうか、すなわちフルスロットル状態である
かどうかが判断される。この判断が否定される時、ステ
ップ１０３に進み、ステップ１０１において検出された
現在の回転数Ｎ及び負荷Ｌを基にマップ（図示せず）等
を利用して現在の目標空燃比λ１が決定され、ステップ
１０４に進む。

【００１３】ステップ１０４において、一般的な燃料噴
射量制御により負荷Ｆを基に燃料噴射量τを決定し、前
述の制御弁３５の開度制御によりこの燃料噴射量τに対
して目標空燃比λ１が実現されるように、現在の回転数
Ｎを考慮して制御弁３５の開度を決定して作動させた
後、エアフローメータ３２により測定される吸入空気量
Ｑを使用して推定空燃比λ（Ｑ／τ）が算出される。

【００１４】次にステップ１０５において、推定空燃比
λと目標空燃比λ１との比Ｋ（λ／λ１）が算出され、
この比Ｋがα１より大きくα２より小さいかどうか、す
なわち機関経時変化等を考慮しての機関正常時のバラツ
キの範囲内かどうかが判断される。α１として例えば
０．８が、またα２として例えば１．２が使用される。
この判断が肯定される時、ステップ１０６に進み、前述
の比Ｋが１より大きいかどうかが判断される。

【００１５】この判断が肯定される時、推定空燃比λが
目標空燃比λ１よりリーンであるために、ステップ１０
７に進み、目標空燃比λ１が実現されるように比Ｋに応
じて制御弁３５を開側に動かし、吸入空気量Ｑを減少さ
せる。一方、ステップ１０６の判断が否定される時、推
定空燃比λが目標空燃比λ１よりリッチであるために、
ステップ１０８に進み、目標空燃比λ１が実現されるよ
うに比Ｋに応じて制御弁３５を閉側に動かし、吸入空気
量Ｑを増大させる。

【００１６】ステップ１０５における判断が否定される
時は、ステップ１０９に進み、前述の比Ｋがα２以上で
あるかどうかが判断される。この判断が肯定される時
は、推定空燃比λが目標空燃比λ１に対して異常にリー
ンとなっており、これはエアフローメータ３２により測
定される吸入空気量Ｑが異常に多いことを示している。

【００１７】この時、過給機４０及び制御弁３５が正常
であることが確認されれば、通常より過給機４０の出力
が向上していることになり、これは過給機４０の負荷、
すなわち過給圧が通常より低下しているためであり、吸
気管３０の過給機４０の下流側に漏れが発生しているこ
とを示している。従って、ステップ１１０において、こ
の異常を運転者に知らせるための第１ランプ７１が点灯
され、ステップ１１１において、この時、過給圧低下に
より所望量の吸気が気筒内へ供給されないために、正常
時の燃料噴射量τをα２で割ることによって算出される
減量された燃料噴射量τ’で燃料噴射が実行される。こ
の燃料噴射量の減量は、吸気管３０の漏れの程度にかか
わらず、一定の割合の減少であり、確実に目標空燃比λ
１を実現することはできないが、ある程度の走行性能を
維持するためであり、排気エミッションの悪化を伴うた
めに早期修理が必要とされる。

【００１８】一方、ステップ１０９における判断が否定
される時は、推定空燃比λが目標空燃比λ１に対して異
常にリッチとなっており、これはエアフローメータ３２
により測定される吸入空気量Ｑが異常に少ないことを示
している。

【００１９】この時、過給機４０及び制御弁３５が正常
であることが確認されれば、過給機４０を通過する吸気
の一部がエアフローメータ３２を通過していないことに
なり、これは吸気管３０の過給機４０の上流側に漏れが
発生していることを示している。従って、ステップ１１
２において、この異常を運転者に知らせるための第２ラ
ンプ７２が点灯され終了する。この時、所望量の吸気が
気筒内へ供給されるために、燃料噴射量τの増減の必要
ないが、一部の吸気はエアクリーナ３１を通過しておら
ず、大気中のダスト等により機関故障を発生させる可能
性があるために、やはり早期に修理する必要がある。

【００２０】ステップ１０２における判断が肯定される
時、すなわちフルスロットル状態の時はステップ１１３
に進み、エアフローメータ３２により測定される吸入空
気量Ｑと各回転数Ｎ毎に設定されている目標吸入空気量
Ｑ’との比Ｃ（Ｑ／Ｑ’）が算出される。

【００２１】次にステップ１１４において、この比Ｃが
０であるかどうかが判断され、この判断が肯定される
時、すなわちエアフローメータ３２を通過する吸気が存
在しない時は、過給機４０の固着又は過給機４０の上流
側の吸気管３０の外れ等の走行不可能な故障が発生して
いる可能性があり、ステップ１１５に進み、この故障を
運転者に知らせるための第３ランプ７３を点灯し、ステ
ップ１１６において燃料噴射を中止する。

【００２２】またステップ１１４における判断が否定さ
れる時、ステップ１１７に進み、この比Ｃがβ１より大
きくβ２より小さいかどうか、すなわち機関経時変化等
を考慮しての機関正常時のバラツキの範囲内かどうかが
判断される。β１として例えば０．８が、またβ２とし
て例えば１．２が使用される。この判断が肯定される時
は、吸気管３０に異常は発生しておらず、そのまま終了
するが、この判断が否定される時はステップ１１８に進
む。

【００２３】ステップ１１８において、前述の比Ｃがβ
２より大きいかどうかが判断され、この判断が肯定され
る時は、ステップ１１９に進み、前述の非フルスロット
ル状態と同様に、吸気管３０の過給機４０の下流側に漏
れが発生していることを第１ランプを点灯して運転者に
知らせ、ステップ１２０において、この時の燃料噴射量
τをβ２で割ることにより算出される減量された燃料噴
射量τ’で燃料噴射が実行される。

【００２４】一方、ステップ１１８における判断が否定
される時は、ステップ１２１に進み、前述の非フルスロ
ットル状態と同様に、吸気管３０の過給機４０の上流側
に漏れが発生していることを第２ランプを点灯して運転
者に知らせ終了する。

【００２５】本実施例の機械式過給機付内燃機関は、吸
入空気量制御としてエアバイパス通路３４の制御弁３５
の開度制御を実行するものであるが、本発明は、可変増
速比機構を有し吸入空気量制御として機械式過給機４０
の出力を直接変化させる機械式過給機付内燃機関にも適
用可能であることは明らかである。

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明による過給機付内燃
機関によれば、吸入空気量制御手段は機関運転状態毎の
目標吸入空気量が気筒内へ供給されるように吸入空気量
を制御し、漏れ検出手段は、吸気通路における過給機の
上流側に設置された吸入空気量測定手段により測定され
る吸入空気量が目標吸入空気量より所定範囲を越えて大
きくなる時、過給機の負荷、すなわち過給圧が通常より
低下しており、過給機の下流側の吸気通路に漏れが発生
していると判断する。それにより、この漏れを確実に運
転者に知らせることができ、早期修理が可能となるため
に、気筒内へ供給される吸気量が減少して排気エミッシ
ョンが悪化するリッチな空燃比状態での長期運転は防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による機械式過給機付内燃機関の概略断
面図である。

【図２】空燃比制御及び吸気管の漏れ検出のためのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

５…クランク軸 ３０…吸気管 ３２…エアフローメータ ３４…エアバイパス通路 ３５…制御弁 ４０…過給機 ６０…制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路の途中に設けられた過給機と、
   前記吸気通路における過給機の上流側に設置された吸入
   空気量測定手段と、機関運転状態毎の目標吸入空気量が
   気筒内へ供給されるように吸入空気量を制御するための
   吸入空気量制御手段と、前記吸入空気量測定手段により
   測定される吸入空気量が前記目標吸入空気量より所定範
   囲を越えて大きくなる時、前記過給機の下流側の吸気通
   路に漏れが発生していると判断する漏れ検出手段、とを
   具備することを特徴とする過給機付内燃機関。