JP3580140B2 - 機械式過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気通路に機械式過給機を備えるとともに負圧取出し通路を備え、一方、排気通路に排気ガス浄化用の触媒を備えたエンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、排気通路に排気ガス浄化用の触媒を備えたエンジンにおいて、触媒未暖機時に点火時期をリタードすることにより排気温度を高めて触媒の暖機促進を図るようにする技術は一般に知られており、機械式過給機を備えたエンジンにおいて点火時期のリタードを行なうようにしたものとしては、特開平９−３１７５２０号公報に示されるような過給機付エンジンがある。
【０００３】
すなわち、この公報に記載の機械式過給機付エンジンは、エンジンの圧縮比を高くしつつ、バルブオーバラップをアイドル時に小、高負荷時に大となるように可変制御することにより、低回転高負荷時のノッキングを防止する一方、エンジンの圧縮比を低くすることでノッキングを回避するようにしたものと比べ、冷間時の燃焼性を高めることができるようにしている。
【０００４】
さらにこのエンジンでは、過給機の上流の第１絞り弁に加えて過給機下流に第２絞り弁を設け、かつ、この第２絞り弁と過給機との間から排気系に至る二次空気通路を設けることにより、エンジンの冷間時に過給機の過給作用を利用して二次空気を排気系に送り、触媒の活性化を図るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般にこの種のエンジンでは、触媒未暖機時に、暖機促進のため点火時期をリタードさせながらも燃焼性を確保すべく、触媒暖機後よりもスロットル開度を大きめに設定して吸入空気量を増加させるようにしている。また、とくに上記公報に記載のように、触媒未暖機時に、過給機を駆動しつつ、過給機下流の第２絞り弁を絞って、過給機と第２絞り弁との間の吸気通路から二次エアを取り出すようにする場合も、燃焼室への吸気供給量と二次エア量とを確保するには、過給機上流の第１絞り弁の開度（スロットル開度）を大きめに設定する必要がある。
【０００６】
ところで、自動車に搭載されるガソリンエンジンでは、スロットル弁下流からチェックバルブ等を介してブレーキ装置のマスタバックへ吸気負圧に導く負圧取出し通路を設けることにより、スロットル開度が小さいときにスロットル弁下流に生じる吸気負圧を上記マスタバックの負圧源として利用することが一般に行なわれている。
【０００７】
このように吸気負圧をブレーキ装置のマスタバックの負圧源とする場合、触媒が未暖機状態にある間でも車両の走行が行なわれて減速時等にブレーキ装置が作動されることがあるので、このような場合の負圧の確保も要求されるが、上記のような従来のこの種のエンジンでは、触媒未暖機時に吸入空気量増加等のためスロットル開度が大きくされるので充分な吸気負圧を得ることが難しくなるといった問題がある。
【０００８】
また、触媒暖機性の面でも、従来のように点火時期をリタードさせるとともに吸入空気量を増加させる方法や、上記公報に記載のように二次エヤを排気系に供給する方法等のほかに、吸気温度を上昇させる等によって一層の暖機促進を図ることが望ましく、改善の余地が残されている。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、機械式過給機を利用して触媒未暖機時に吸気温度を高めること等により触媒暖機促進作用を高めることができ、しかも、ブレーキ装置のマスターバックへ供給する負圧を確保することができる機械式過給機付エンジンの制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、吸気通路に生成される負圧をマスターバックの負圧室に導くように負圧取出し通路を設ける一方、排気通路に排気ガス浄化用の触媒を設け、この触媒が未暖機状態のときに吸入空気量を増大させ、かつ点火タイミングを所定量リタードさせるようになっているエンジンにおいて、吸気通路に、エンジンで駆動されて吸気を過給する機械式過給機と、この機械式過給機をバイパスする過給機バイパス通路と、この過給機バイパス通路を開閉する過給機バイパス弁と、上記機械式過給機より上流に位置する絞り弁とを設け、この絞り弁と機械式過給機との間の吸気通路に上記負圧取出し通路を接続するとともに、エンジン低負荷時において触媒未暖機時に上記過給機バイパス弁を全閉もしくは小開度に閉じ、かつ機械式過給機上流の吸気通路を絞るように上記絞り弁を閉じ、触媒暖機後に上記過給機バイパス弁を開くように制御する制御手段を設けたものである。
【００１１】
この装置によると、触媒未暖機時に、機械式過給機により過給が行なわれることで吸入空気量が増加され、かつ、過給機下流側圧力が高くなる一方、上記絞り弁が絞られることで過給機上流側の圧力が低くなって、過給機下流側圧力と過給機上流側圧力との比である圧力比が大きくなることにより、過給機下流の吸気温度が上昇する。このため燃焼安定性が高められて、点火時期を十分に大きくリタードすることができることにより排気温度が上昇し、さらに吸気温度上昇自体も排気温度の上昇をもたらし、これらの作用で触媒の暖機が促進される。しかも、上記絞り弁と機械式過給機との間の吸気通路の圧力が低下し、ブレーキ装置のマスターバックに供給するための充分な負圧が生成される。
【００１２】
本発明の装置において、アクセルオフ状態での機械式過給機上流の吸気通路の開口面積を、触媒未暖機状態において車両停止状態にある場合に車両走行状態にある場合よりも大きくすることが好ましい。
【００１３】
このようにすると、車両走行中でアクセルオフ状態のときに上記絞り弁と機械式過給機との間の吸気通路に大きな吸気負圧が生成され、走行中のアクセルオフ状態で作動されることが多いブレーキ装置のマスターバックに対する負圧の供給が効果的に行なわれる。一方、車両停車中には、上記吸気通路開口面積がある程度大きくされることで吸入空気量が確保されて触媒の暖機促進に有利となる。
【００１４】
また、機械式過給機上流の吸気通路の開口面積をアクセル開度に応じて変化させるようにするとともに、触媒未暖機時において車両走行状態の時に、アクセル開度が所定開度以下の領域でのアクセル開度に対する上記開口面積の特性をアクセル開度増加時とアクセル開度減少時とで異ならせ、アクセル開度減少時よりもアクセル開度増加時の方が上記開口面積が大きくなるようにすることも効果的である。このようにすると、アクセル開度減少時に作動されることが多いブレーキ装置のマスターバックに対する負圧の供給が効果的に行なわれる一方、アクセル開度増加時には暖機性能及び出力性能が高められる。
【００１５】
このようにする場合に、機械式過給機より上流で絞り弁をバイパスする通路と、この通路の開口面積を調節する制御弁とを設け、触媒未暖機時における車両走行状態でアクセル開度が所定開度以下の領域でのアクセル開度増加時に、上記制御弁を開くことにより吸気通路の開口面積を大きくすることが好ましい。このようにすると、機械式過給機上流の吸気通路の開口面積の調節が容易に行なわれる。
【００１６】
また、本発明の装置おいて、触媒未暖機時に、機械式過給機上流の吸気通路を絞り弁によって絞りつつ、機械式過給機上流の吸気通路の開口面積をエンジン回転数が高くなるにつれて増大させるようにすれば、負圧生成作用及び過給作用がエンジン回転数に応じて適正に調整される。つまり、上記開口面積が一定の状態ではエンジン回転数が高くなるほど負圧が大きくなる傾向があることに関連して、必要な負圧が確保されつつ、負圧生成能力に余裕のあるエンジン高回転側で過給作用が高められる。
【００１７】
また、機械式過給機より上流に位置する絞り弁とは別に、機械式過給機の下流に絞り弁を設けてもよく、この場合、触媒未暖機時に、機械式過給機上流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積を機械式過給機下流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積よりも小さくすることにより、上記圧力比を大きくして吸気温度を高める作用、及び負圧生成作用が良好に得られる。
【００１８】
とくに、触媒未暖機時に、アクセル開度が大きくなるにつれて機械式過給機上流の絞り弁及び機械式過給機下流の絞り弁をともに開方向に作動させ、かつ、機械式過給機上流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積が機械式過給機下流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積よりも小さい状態を維持しつつ上記各絞り弁を作動させるようにすることにより、アクセル開度に応じて吸入空気量が調整されつつ、吸気温度を高める作用及び負圧生成作用が良好に得られる。
【００１９】
本発明の装置において燃焼室に供給する混合気の空燃比の制御としては、触媒未暖機時に略理論空燃比もしくはこれより大きい空燃比とすることが好ましく、とくに、上記空燃比を触媒未暖機時に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とし、触媒暖機時に理論空燃比とすることが好ましい。このようにすると、暖機促進が図られつつ、触媒未暖機時に燃焼室からの排出ガス中のＨＣ、ＣＯが少なくなり、触媒が暖機されるとその浄化作用が有効に発揮される。
【００２０】
本発明の装置において触媒未暖機中の制御としては、エンジン始動後に触媒暖機状態に至るまでの間で触媒の温度が上昇するに伴い、機械式過給機上流の吸気通路の開口面積を所定値以下の範囲で次第に増大させるようにしてもよい。このようにすれば、触媒温度の上昇につれて上記開口面積が大きくされることで上記圧力比が減少することにより、機械式過給機の信頼性が高められる。
【００２１】
上記機械式過給機を駆動状態と停止状態とに切換えるクラッチと、このクラッチの作動を制御する手段とを備える場合に、触媒未暖機時にはエンジンの低回転低負荷域を含む運転領域で、上記クラッチをオン状態に制御することにより機械式過給機を駆動状態とする。
【００２２】
このようにクラッチを備える場合の触媒未暖機中の制御としては、エンジン始動直後の未暖機時に上記クラッチをオン状態、過給機バイパス弁を閉状態、機械式過給機上流の絞り弁を閉状態とし、触媒の温度が上昇するに伴い、上記クラッチのオン状態、及び機械式過給機上流の絞り弁の閉状態を維持しつつ、過給機バイパス弁の開度を大きくするようにしてもよい。このようにすれば、触媒温度が上昇するにつれ、暖機促進の要求が小さくなることから、それに応じて過給機バイパス弁の開度が大きくされることにより、過給機下流側と上流側との圧力比が小さくなって、機械式過給機の駆動抵抗が小さくなり、燃費が改善される。
【００２３】
本発明の装置において機械式過給機より下流の吸気通路にインタークーラを備える場合は、このインタークーラをバイパスするインタークーラバイパス通路と、このインタークーラバイパス通路を開閉するインタークーラバイパス弁とを設け、触媒未暖機時に上記インタークーラバイパス通路を開くようにしておけば、触媒未暖機時にインタークーラで過給気が冷却されることが避けられる。
【００２４】
また、このようにインタークーラを備える場合に、過給機バイパス通路とインタークーラバイパス通路の各下流側部分を共通の通路で構成するとともに、インタークーラバイパス通路のうちの専用通路部分に機械式過給機下流の絞り弁を設けるとともに、インタークーラバイパス弁はインタークーラバイパス通路を開いたときにインタークーラ側の通路を遮断するように構成しておけば、各バイパス通路の通路構成が簡単になり、かつ、上記インタークーラバイパス通路が閉じられる触媒暖機後は機械式過給機下流の絞り弁が吸気流通抵抗となることがない。
【００２５】
また、増速ギヤ内蔵の機械式過給機を備える場合に、エンジンのラフネスを検出する手段を設け、アイドル運転状態での触媒未暖機時に上記ラフネスを設定値以下に保つように点火時期リタード量を制御するようにしてもよい。このようにすると、機械式過給機による過給が行なわれる触媒未暖機時でアイドル運転状態にあるときに、エンジン回転数変動が抑制されることにより、機械式過給機の増速ギヤでのバックラッシュによる騒音が低減される。
【００２６】
燃焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えたエンジンに本発明の装置を適用する場合には、上記のような構成に加え、触媒暖機時に、燃焼室全体としての空燃比を略理論空燃比としつつ上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程と圧縮行程とに分割して行なうようすると、後に詳述するように、触媒の暖機を促進する作用がより一層高められる。
【００２７】
また、本発明が適用される機械式過給機付エンジンでは、燃焼室から触媒までの距離が近いと高負荷高回転時等に触媒の温度が上昇し過ぎることが懸念されるので、燃焼室から触媒まである程度の距離をもたせるように、エンジンの排気マニホールドに排気管を介して触媒を接続しておけはよい。このようにした場合でも、触媒未暖機時に、上記のように過給が行なわれつつ絞り弁で過給機上流の吸気通路が絞られること等で排気温度が高められ、比較的短い時間で触媒の暖機が達成される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は本発明が適用される機械式過給機付エンジンの一例を示している。この図において、エンジン本体１は複数の気筒２（例えば図２に示すように４気筒）を有し、各気筒２には、そのシリンダボアに挿入されたピストン３の上方に燃焼室４が形成されており、この燃焼室４に吸気ポート５及び排気ポート６が開口している。上記吸気ポート５及び排気ポート６は、吸気弁７及び排気弁８によってそれぞれ開閉されるようになっている。
【００３０】
上記燃焼室４の中央部には点火プラグ９が配設され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。点火プラグ９は点火コイル等からなる点火回路１０に接続されている。
【００３１】
上記エンジン本体１に対し、吸気通路１１及び排気通路１２が配設されている。上記吸気通路１１は、上流側の共通吸気通路１３と、その下流に設けられたサージタンク１４と、このサージタンク１４から気筒別に分岐した独立吸気通路１５とを有し、各独立吸気通路１５の下流端側が吸気ポート５に連通している。
【００３２】
上記共通吸気通路１３には機械式過給機２０が設けられている。この機械式過給機２０は、例えばリショルム型ポンプからなり、エンジン出力軸によりベルト等の伝動機構を介して駆動されるようになっている。上記伝動機構と機械式過給機２０の入力軸との間には、機械式過給機２０への駆動力の伝達を断続する電磁クラッチ２１が設けられている。なお、上記機械式過給機２０は増速ギヤ（図示せず）を内蔵し、入力軸の回転が増速ギヤを介してロータ２０ａに伝えられるようになっている。
【００３３】
上記機械式過給機２０の上流には、モータ１６により駆動されて開閉作動するスロットル弁１７（過給機上流側の絞り弁）が設けられるとともに、このスロットル弁１７をバイパスするＩＳＣ通路１８が設けられ、このＩＳＣ通路１８にＩＳＣバルブ（制御弁）１９が設けられている。上記スロットル弁１７またはＩＳＣバルブ１９により、機械式過給機の上流において吸気通路の開口面積を調節する開口面積調節手段が構成される。
【００３４】
機械式過給機２０の下流には、過給された吸気を冷却するためのインタークーラ２２が配置されている。
【００３５】
さらに吸気通路１１には、過給機バイパス通路２３と、インタークーラバイパス通路２６とが設けられている。上記過給機バイパス通路２３は、少なくとも機械式過給機２０をバイパスし、図示の例では機械式過給機２０及びインタークーラ２２をバイパスするように、一端がスロットル弁１７と機械式過給機２０との間の吸気通路に接続されるとともに、他端がインタークーラ２２の下流の吸気通路に接続されている。この過給機バイパス通路２３の途中に過給機バイパス弁（ＡＢＶ）２４が設けられており、この過給機バイパス弁２４はモータ２５により駆動されるようになっている。
【００３６】
上記インタークーラバイパス通路２６は、インタークーラ２２をバイパスするように、一端が機械式過給機２０とインタークーラ２２との間の吸気通路に接続されるとともに、他端がインタークーラ２２の下流の吸気通路に接続されている。このインタークーラバイパス通路２６の途中には、モータ等のアクチュエータ２８により駆動されて開閉作動するインタークーラバイパス弁２７が設けられている。
【００３７】
また、スロットル弁１７と機械式過給機２０との間の吸気通路には、負圧取出し通路３０が接続されている。この負圧取出し通路３０は、チェックバルブ３１を介し、ブレーキ装置のマスタバックの負圧室３２に接続されている。
【００３８】
吸気通路１１における機械式過給機２０より下流には絞り弁３３（以下、下流側絞り弁３３と呼ぶ）が設けられている。この下流側絞り弁３３は、当実施形態では図１及び図２に示すように、サージタンク１４の下流の気筒別の各独立吸気通路１５に設けられており、各下流側絞り弁３３は連動して作動するようにロッド３４により連結され、このロッド３４を介してモータ等のアクチュエータ３５により作動されるようになっている。
【００３９】
そして、図２に示す例では、下流側絞り弁３３の下流で独立吸気通路１５に続く吸気ポート５が２又に分岐し、その分岐した２つのポート下流端が燃焼室に開口し、これらがそれぞれ吸気弁７によって開閉されるようになっている。
【００４０】
各下流側絞り弁３３は、閉状態のときに、部分的に通路壁との間に隙間を有する状態となることにより、上記隙間を通る気流によって燃焼室内にスワールもしくはタンブルを生成するようになっている。具体的には、図３に示すように、下流側絞り弁３０の一部、例えば上部が切欠され、その切欠部分３０ａにより閉状態のときに通路壁との間に隙間が形成され、この部分を吸気が流通して燃焼室４内に主にタンブルが生成されるようになっている。
【００４１】
なお、下流側絞り弁３３の構造及び配置は図示の例に限定されず、例えば、気筒別の独立吸気通路をさらに２つの通路に分割し、その一方の通路に下流側絞り弁を設け、この下流側絞り弁が閉じられたときに他方の通路から燃焼室に流入する吸気によってスワールが生成されるようにしたものでもよい。また、気筒別の通路ではなく、機械式過給機２０とサージタンク１４との間の共通吸気通路１３に下流側絞り弁を設けるようにしてもよい。
【００４２】
さらに各独立吸気通路１５には、吸気ポート下流側に向けて燃料を噴射するインジェクタ３５が設けられている。
【００４３】
一方、排気通路１２は、各気筒の排気ポート６に連通する排気マニホールド３７とこの排気マニホールド３７の集合部に接続された共通排気通路３８とを有しており、その共通排気通路３８の途中に排気ガス浄化用の触媒３９が設けられている。この触媒３９は、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化するもので、望ましくは、空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態にあるリーン運転時でもＮＯｘ浄化性能を有するような触媒が用いられる。
【００４４】
この触媒３９の位置は、暖機促進のためには燃焼室４に近い排気通路上流寄りとする方が有利であるが、機械式過給機付エンジンでは高負荷高回転時に排気温度が上昇し易いので、触媒の過度の温度上昇を避けて信頼性を確保すべく、燃焼室４からある程度離れたエンジン下方もしくは運転室下方に触媒３９が配置され、共通排気通路３８の一部をなす排気管３８ａを介して排気マニホールド３７に接続されている。
【００４５】
また、エンジンの制御に必要な各種検出手段として、吸気通路１１のスロットル弁１７の上流に配置されて吸入空気量を検出するエアフローセンサ４１、排気通路の排気マニホールド集合部に配置されて排気ガス中の酸素濃度を検出することにより空燃比を検出するＯ_２ センサ４２、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ４３、エンジン回転数を検出する回転数センサ４４、変速機のギヤ段を検出するセンサ４５、アクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセルセンサ４６等が設けられている。
【００４６】
上記各センサ４１〜４６からの信号は制御ユニット（ＥＣＵ）５０に入力されている。そして、上記制御ユニット５０から、燃料噴射量を制御する信号がインジェクタ３３に出力されるとともに、点火時期を制御する信号が点火回路１０に出力され、また機械式過給機２０の駆動、停止を制御する信号が電磁クラッチ２１に出力され、さらに、過給機バイパス弁２４を駆動するモータ２５と、インタークーラバイパス弁２８のアクチュエータ２８と、絞り弁３０のアクチュエータ３３とに対してもそれぞれ制御信号が出力されている。なお、スロットル弁１７のモータ１６及びＩＳＣバルブ１９にも制御ユニット５０から制御信号が出力されている。
【００４７】
図４は、図１中に示した制御ユニット５０の構成を示す機能ブロック図である。この図において制御ユニット５０は、暖機判定手段５１、点火時期制御手段５２、クラッチ制御手段５３、ＡＢＶ制御手段（過給機バイパス弁制御手段）５４、Ｉ／Ｃ（インタークーラ）バイパス弁制御手段５５、スロットル弁制御手段５６、ＩＳＣ制御手段５７、空燃比制御手段５８、及び下流側絞り弁制御手段５９を含んでいる。
【００４８】
上記暖機判定手段５１は、例えば水温センサ４３で検出されるエンジン水温によって触媒３８の温度状態を推定し、触媒３８が未暖機か暖機かを判定するようになっている。
【００４９】
上記点火時期制御手段５２は、点火時期を運転状態及び温度条件等に応じて制御するもので、触媒未暖機時には点火時期をＭＢＴより所定量リタードさせ、触媒暖機後は運転状態に応じてＭＢＴ等の適正点火時期に制御するようになっている。
【００５０】
上記クラッチ制御手段５３は、電磁クラッチ２１のオン、オフを運転状態及び温度条件等に応じて制御し、また、ＡＢＶ制御手段５４は、過給機バイパス弁２４を運転状態及び温度条件等に応じて制御するものである。これらの手段５３，５４により、触媒暖機後の通常運転中は、図５に示す各領域Ａ〜Ｃにおいて過給状態が次のように制御される。すなわち、所定負荷以下かつ所定回転数以下の低負荷低回転領域Ａでは、電磁クラッチ２１がオフとされることにより過給機２０の駆動が停止されるとともに過給機バイパス弁２４が開弁状態とされ、所定負荷以下で所定回転数より高回転の領域Ｂでは電磁クラッチ２１がオンとされることにより過給機駆動状態とされるが過給機バイパス弁２４が開弁状態に保たれることにより実質的に過給は行なわれず、所定負荷より高負荷側の領域Ｃでは電磁クラッチ２１がオンとされるとともに過給機バイパス弁２４が閉じられることにより過給が行なわれる。
【００５１】
一方、触媒未暖機状態にあるときは、上記低負荷低回転領域Ａでも電磁クラッチ２１がオンとされ、かつ過給機バイパス弁２４が全閉もしくは小開度に閉じられることにより、過給が行なわれる。
【００５２】
図４中のＩ／Ｃバイパス弁制御手段５５は、インタークーラバイパス弁２７を温度条件等に応じて制御するものであり、触媒未暖機状態にあるときにインタークーラバイパス弁２７を閉じ、触媒暖機後の通常運転中はインタークーラバイパス弁２７を開くようになっている。
【００５３】
スロットル弁制御手段５６は、アクセル開度等に応じてスロットル弁１７の開度（スロットル開度）を制御するが、とくにエンジン低負荷域において触媒未暖機時には、過給機上流の吸気通路を絞るように上記スロットル弁１７を所定開度以下に閉じるようになっている。また、上記ＩＳＣ制御手段５７は、運転状態等に応じてＩＳＣバルブ１９を制御するようになっている。
【００５４】
そして、上記スロットル弁制御手段５６によるスロットル弁１７の制御とＩＳＣ制御手段５７によるＩＳＣバルブ１９の制御とにより過給機上流側吸気通路の開口面積がコントロールされる。とくに、アクセルオフ状態（アクセル開度が０の状態）での過給機上流側の吸気通路の開口面積が、触媒未暖機時において車両停止状態にある場合に車両走行状態にある場合よりも大きくされる。さらに、触媒未暖機時において車両走行状態のときに、後述の図８のようにアクセル開度が所定開度以下の領域でのアクセル開度に対する上記開口面積の特性がアクセル開度増加時とアクセル開度減少時とで異なるように設定される。また、後述の図９のようにエンジン回転数によっても触媒未暖機時の上記開口面積が変化するようになっている。
【００５５】
空燃比制御手段５８は、燃焼室４に供給する混合気の空燃比を運転状態及び温度条件等に応じて設定し、その設定空燃比に応じてインジェクタ３６からの燃料噴射量等を制御するものであり、上記空燃比を触媒未暖機時に略理論空燃比もしくはこれより大きい空燃比に制御する。とくに当実施形態では触媒暖機促進を図りつつＨＣ、ＣＯを低減するために好ましい制御として、エンジン始動直後の触媒未暖機時に理論空燃比よりも大きくて１８以下のリーン空燃比とし、触媒温度の上昇に伴って理論空燃比に変化させるようにしている。
【００５６】
下流側絞り弁制御手段５９は、下流側絞り弁３５を運転状態及び温度条件等に応じて制御するものであり、少なくとも触媒未暖機時に上記低負荷低回転領域Ａで上記下流側絞り弁３５を小開度にして独立吸気通路１５を絞る状態とするようになっている。
【００５７】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図６を参照しつつ次に説明する。
【００５８】
エンジン始動直後における触媒未暖機時には、上記低負荷低回転域Ａでも電磁クラッチ２１がオンとされることにより機械式過給機２０が駆動されるとともに、過給機バイパス弁２４が全閉もしくは小開度に閉じられる。また、上記スロットル弁１７は、触媒未暖機時におけるアイドリング等の低負荷状態のときに、機械式過給機２０の上流で吸気通路を絞るように、全閉もしくは小開度に閉じられる。そして、点火時期はＭＢＴよりリタードされる。
【００５９】
このような状態では、機械式過給機２０により過給が行なわれることで吸入空気量が増加され、かつ、過給機上流側圧力が低く、過給機下流側圧力が高くなり、過給機下流側圧力と過給機上流側圧力との比である圧力比が大きくなることにより、過給機下流の吸気温度が上昇する。このとき、インタークーラバイパス弁２７は開かれ、過給気はインタークーラバイパス通路２６を通ってエンジン本体１に送られて、インタークーラ２２による過給気の冷却が避けられるので、過給により温度上昇した吸気が燃焼室４に送られる。
【００６０】
従って、過給による吸入空気量の増加及び吸気温度上昇により燃焼安定性が高められて、点火時期を十分に大きくリタードすることができ、この点火時期のリタードによって排気温度が上昇する。さらに吸気温度上昇自体も排気温度の上昇をもたらす。これらの作用で触媒が暖機が促進される。
【００６１】
しかも、スロットル弁１７により機械式過給機２０の上流の吸気通路が絞られることにより、機械式過給機２０の作動に伴ってスロットル弁１７と機械式過給機２０との間の吸気通路の圧力が低下し、充分な負圧が得られる。この負圧は負圧取出し通路３０によりチェックバルブ３１を介してマスターバックの負圧室３２に導かれ、ブレーキ装置の作動に応じて消費される。
【００６２】
そして、機械式過給機２０の上流の吸気通路が絞られても、過給機バイパス弁２４が閉じられた状態で機械式過給機２０の駆動により過給が行なわれることにより、過給機バイパス弁２４が開かれる温間アイドル時等と比べると吸入空気量が増加するとともに、吸気温度が上昇する。とくに、過給機上流側の圧力が低下することから、過給機下流側の圧力が極端に高くならなくても上記圧力比は十分に大きくなり、機械式過給機２０のシール部分等の信頼性が確保されつつ容易に圧力比が大きくされ、吸気温度を上昇させる作用が十分に得られる。
【００６３】
つまり、機械式過給機２０の上流の吸気通路が絞られた状態で機械式過給機２０が駆動され、かつ過給機バイパス弁２４が閉じられることにより、機械式過給機２０が吸入空気量増加及び吸気温度上昇をもたらす過給機能と、負圧生成のためのバキュームポンプとしての機能とを発揮し、暖機促進と負圧生成とが両立されることとなる。
【００６４】
また、空燃比は触媒未暖機時に略理論空燃比もしくはそれ以上とされ、とくに好ましくはエンジン始動直後の触媒未暖機時に理論空燃比よりも大きくて１８以下のリーン空燃比とされ、触媒温度の上昇に伴って理論空燃比に移行するように制御される。このような空燃比制御により、触媒の暖機が促進されるとともに、触媒未暖機時のエミッションが改善される。
【００６５】
この作用を、図７を参照しつつ説明する。図７は、燃焼室内の燃焼温度と、燃焼室から排出された排気ガス（触媒で浄化される前の排気ガス）に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘの量を、それぞれ、始動直後のエンジンの冷間時（破線）と暖機時（実線）とについて示したものである。
【００６６】
この図のように、暖機時と比べて冷間時は燃焼温度が低いためＮＯｘは少ないがＨＣ、ＣＯは多くなる傾向があり、また空燃比との関係では理論空燃比付近よりリッチ側でリッチになるにつれてＨＣ、ＣＯが増大する傾向がある。そして、従来の一般的エンジンでは、始動直後の冷間時に燃料の気化、霧化が悪いことを見込んで空燃比をかなりリッチ（例えば１３程度もしくはそれよりリッチ）に設定することにより燃焼安定性の確保を図っているが、このようにすると図７から明らかなようにＨＣ、ＣＯが増大し、しかも、余剰燃料の気化潜熱で排気温度の上昇が妨げられ、触媒暖機性能も悪くなる。
【００６７】
これに対し、当実施形態のエンジンでは、始動直後の触媒未暖機状態の冷間時に、過給による吸入空気量の増加及び燃焼温度の上昇により燃焼性が高められることから、始動直後の空燃比を従来よりリーンな１４．０以上にしても燃焼安定性が確保され、これによりＨＣ、ＣＯが低減されるとともに、燃焼温度が高められて暖機促進に有利となる。とくに、理論空燃比よりもリーンで１８までの範囲に設定すれば、ＨＣ、ＣＯが充分に少なくなり、かつ、燃焼温度がピークに近いため暖機が促進される。そして、触媒温度が低い間は理論空燃比よりもリーンとされるが、触媒温度が次第に上昇すると理論空燃比に移行されることにより、触媒による浄化作用でＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘが低減される。
【００６８】
ところで、過給機上流の吸気通路の開口面積は、触媒未暖機時に、アクセル開度やエンジン回転数に応じて変えられ、かつ、車両停止状態にある場合と車両走行状態にある場合とでアクセルオフ状態での上記開口面積が変えられる。このような過給機上流側の吸気通路開口面積の調節はスロットル弁１７とＩＳＣバルブ１９とで行なわれ、とくにアクセルオフ状態やアクセル開度が小さい領域での上記開口面積の調節はＩＳＣバルブ１９によって行なわれる。このようなスロットル弁１７とＩＳＣバルブ１９の制御による開口面積の調節を、図６と図８及び図９によって具体的に説明する。
【００６９】
触媒未暖機時において、アクセルオフで車両停止状態にあるときは、図６中に実線で示すようにスロットル弁１７が閉じられるとともにＩＳＣバルブ３１が全閉より所定開度だけ開いた状態とされる。これにより、後述のようにＩＳＣバルブ３１が閉じられるアクセルオフでの車両走行状態のときと比べると過給機上流の吸気通路開口面積が大きくなり、過給により暖機促進を図るべくある程度の吸気流通面積が確保される。
【００７０】
この状態から車両走行状態に移行してアクセル開度が大きくなると、それに応じたスロットル開度の調節等により上記吸気通路開口面積が調節され（図６中の一点鎖線）、この場合のアクセル開度に対する吸気通路開口面積の特性は図８のようになる。同図において、実線は触媒未暖機状態におけるアクセル開度増加時の特性、破線は触媒未暖機状態におけるアクセル開度減少時の特性（所定アクセル開度ＡＣ１以上では実線の特性と一致）であり、このように、所定アクセル開度ＡＣ１以下の領域では、アクセル開度増加時の方がアクセル開度減少時よりも吸気通路開口面積が大きくされる。
【００７１】
具体的には、触媒未暖機状態におけるアクセル開度増加時に、所定アクセル開度ＡＣ１までは、ＩＳＣバルブ３１が所定開度に開かれた状態が保たれることにより吸気通路開口面積が一定に保たれ、所定アクセル開度ＡＣ１を越えるとアクセル開度の増加に応じてスロットル弁１７が開かれることにより吸気通路開口面積が要求負荷に見合うように大きくされる。一方、触媒未暖機状態におけるアクセル開度減少時には、アクセル開度の減少に応じてスロットル弁１７が閉じられ、さらに所定アクセル開度ＡＣ１以下になるとそれに応じてＩＳＣバルブ３１が閉じられることにより吸気通路開口面積が小さくされる。
【００７２】
従って、走行中にアクセルオフとされる全閉減速となったときには、図６中に一点鎖線で示すように、アクセルオフ状態での停車中よりもＩＳＣバルブ３１の開度が小さくなることにより吸気通路開口面積が小さくされる。このため、機械式過給機２０の上流側に大きな吸気負圧が生成され、走行中のアクセルオフ状態で作動されることが多いブレーキ装置のマスターバックに対する負圧の供給が効果的に行なわれる。
【００７３】
一方、車両停車中やアクセル開度増加時には、ブレーキ装置が作動されることが殆どなくて負圧生成能力が低下しても差し支えないので、走行中のアクセルオフ時と比べ吸気通路開口面積が大きくされ、これにより吸入空気量が確保されて触媒の暖機促進に有利となるとともに、上記圧力比が大きくなる過ぎることが避けられて信頼性の確保に有利となる。
【００７４】
さらに、触媒未暖機時において上記吸気通路開口面積はエンジン回転数によっても変えられ、図９に示すように、エンジン回転数が高くなるにつれて吸気通路開口面積が大きくされる。このようにしているのは、本来的にエンジン回転数が高いほどスロットル弁下流で負圧が生成され易くなることから、負圧生成能力に余裕のある高回転側では、その分だけ吸気通路開口面積を大きくすることにより、吸入空気量を増加して暖機促進作用を高めるようにするためである。
【００７５】
また、当実施形態では、触媒未暖機時に上記のようなスロットル弁１７及びＩＳＣバルブ３１の制御に加え、下流側絞り弁３３が適度に絞られ、これにより、機械式過給機２０と下流側絞り弁３３との間の吸気通路内の圧力が高められて上記圧力比がより大きくなることにより、吸気温度がさらに高められる。とくに気筒別の独立吸気通路１５に下流側絞り弁３３が設けられていると、スワールやタンブルを生成する作用も得られ、燃焼性向上に一層有利となる。
【００７６】
この場合、アクセル開度に応じて吸入空気量を調節すべく、アクセル開度が大きくなるにつれてスロットル弁７及び下流側絞り弁３３が開方向に作動されるが、下流側絞り弁３３により絞られる過給機下流側の吸気通路（独立吸気通路）の開口面積は図８中に一点鎖線で示すようになり、過給機上流側の吸気通路開口面積が過給機下流側の吸気通路開口面積よりも小さくなる関係が維持されつつ、これらの開口面積がアクセル開度に応じて変えられる。
【００７７】
これにより、過給機上流側の吸気通路を絞ることによる作用が主に効いて、過給機上流側の圧力が低下した状態で上記圧力比が高められることにより、信頼性を確保しつつ吸気温度を高める作用、及び負圧生成作用が有効に得られる。
【００７８】
なお、アイドル運転状態におけるエンジン回転数は触媒未暖機時に触媒暖機時より高くなるように点火時期のリタード量等が制御され、これにより、機械式過給機２０の駆動による騒音増大が抑制される。つまり、当実施形態の装置によると触媒未暖機時にはアイドル運転状態でも機械式過給機２０が駆動され、アイドル運転時に回転数変動が機械式過給機２０に伝わると機械式過給機２０の増速ギヤ等のバックラッシュにより騒音を生じる。これに対し、機械式過給機２０が駆動される触媒未暖機時にアイドル回転数を高くしておけば回転数変動が抑制されて上記騒音が低減される。
【００７９】
また、触媒暖機状態となった後は、図６中に示すように、低回転低負荷領域Ａであれば電磁クラッチ２１がオフとされるとともに過給機バイパス弁２４が開かれることにより過給が停止され、高負荷領域Ｃに移行すれば同図中の二点鎖線のように電磁クラッチ２１がオンとされるとともに過給機バイパス弁２４が閉じられる。そして、触媒暖機状態において過給が行なわれるときには、インタークーラバイパス弁２７が閉じられることにより、過給気がインタークーラ２２で冷却される。
【００８０】
本発明の制御装置による制御の具体例及びエンジンの構造等は上記実施形態のものに限定されず、種々変更可能であり、図１０〜図１４に基づいて変更例を以下に説明する。
【００８１】
図１０に示す例では、触媒未暖機状態でも触媒温度の変化に応じて過給機上流側の吸気通路開口面積が変更されるようにしている。
【００８２】
すなわち、触媒未暖機時に、電磁クラッチ２１がオンとされ、かつ過給機バイパス弁２４が閉じられることにより、機械式過給機２０による過給が行なわれるとともに、点火時期のリタードが行なわれることは前述の図６の例と同様（図１０では図示省略）であるが、過給機上流側の吸気通路開口面積はエンジン始動直後で触媒温度が低いときに最も小さくされ、その後、時間経過に伴う触媒温度の上昇につれて次第に増大するように、スロットル弁１７もしくはＩＳＣバルブ３１が制御される。ただし、触媒が暖機するまでの触媒温度の上昇に応じた上記吸気通路開口面積の増大は、スロットル全開時の開口面積と比べて十分に小さい所定値以下の範囲で行なわれる。そして、触媒暖機状態に達すれば、暖機後の運転状態に応じた開口面積に変更される。
【００８３】
この例によると、触媒未暖機状態でも触媒温度がある程度上昇すれば過給機上流側の吸気通路開口面積が大きくされることにより、過給機下流側と上流側との圧力比が減少し、機械式過給機２０の信頼性が高められる。また、過給機上流側の吸気通路開口面積の増大は上記所定値以下の範囲で行なわれることにより、負圧生成作用は維持される。
【００８４】
また、図１１に示す例では、触媒未暖機状態において、エンジン始動直後は電磁クラッチ２１がオン状態、過給機バイパス弁２４が閉状態、スロットル弁１７が閉状態とされ、その後、時間経過に伴う触媒温度の上昇につれ、電磁クラッチ２１のオン状態及びスロットル弁１７の閉状態が維持されつつ、過給機バイパス弁２４の開度が次第に大きくされるようになっている。
【００８５】
この例によると、触媒未暖機状態でも触媒温度がある程度上昇すると、暖機促進の要求が小さくなることから、それに応じて過給機バイパス弁２４の開度が大きくされ、これにより過給機下流側と上流側との圧力比が小さくなって、機械式過給機２０の駆動抵抗が小さくなるので、燃費が改善される。なお、アイドル等の低負荷域で暖機状態に達すれば、過給機バイパス弁２４が全開されるとともに、電磁クラッチ２１がオフとされて機械式過給機２０の作動が停止される。あるいは、機械式過給機２０の作動、停止の切換頻度を少なくするため、図１１中の二点鎖線のように電磁クラッチ２１をオン状態に保つようにしてもよい。
【００８６】
図１２は過給機バイパス通路及びインタークーラバイパス通路等の構造の別の実施形態を示しており、図１と同等の部分は同一符号を付している。
【００８７】
この図に示す例でも、吸気通路にスロットル弁１７、ＩＳＣ通路１８、負圧取出し通路３０、機械式過給機２０及びインタークーラ２２等が配設されるとともに、過給機バイパス通路６１及びインタークーラバイパス通路６２が設けられているが、過給機バイパス通路６１とインタークーラバイパス通路６２の各下流側部分が共通の通路６３で構成されている。
【００８８】
すなわち、過給機バイパス通路６１は上流側が専用通路部分６１ａとされて、その上流端が過給機上流の吸気通路に接続され、またインタークーラバイパス通路６２も上流側が専用通路部分６２ａとされて、その上流端が機械式過給機２０とインタークーラ２２との間の吸気通路に接続されており、各専用通路部分６１ａ，６２ａは下流側で合流し、その合流部より下流側が両バイパス通路６１，６２に共通の通路６３となっている。この共通の通路６３の下流端はインタークーラ２２の下流に接続されている。上記過給機バイパス通路６１の専用通路部分６１ａには、過給機バイパス弁２４が設けられている。
【００８９】
また、インタークーラバイパス通路６２の専用通路部分６２ａの上流端が吸気通路に接続される箇所にインタークーラバイパス弁６４が設けられるとともに、専用通路部分６２ａの途中に下流側絞り弁６６が設けられている。上記インタークーラバイパス弁６４は、アクチュエータ６５により作動されインタークーラバイパス通路６２を開閉し、かつ、インタークーラバイパス通路６２を開いたときはインタークーラ側の吸気通路を遮断し（図示の状態）、インタークーラバイパス通路６２を閉じたときはインタークーラ側の吸気通路を完全開放するように構成されている。
【００９０】
また、上記下流側絞り弁６６は、アクチュエータ６７により作動されて開度が変化することにより、専用通路部分６２ａの開口面積を調節するようになっている。
【００９１】
この実施形態によると、過給機バイパス通路６１とインタークーラバイパス通路６２の各下流側部分が共通の通路６３で構成されていることにより、各バイパス通路が個別に形成されるような場合と比べ、通路構造が簡単でコンパクトになる。また、インタークーラバイパス通路６２の専用通路部分６２ａに下流側絞り弁６６が設けられていることにより、触媒未暖機時にインタークーラバイパス弁６４によってインタークーラバイパス通路６２が開かれたときには、上記下流側絞り弁６６が、過給機下流側の吸気流通経路となるインタークーラバイパス通路６２の専用通路部分６２ａに位置するため、過給機下流側の吸気通路を絞る作用を果たす。
【００９２】
一方、触媒暖機後等にインタークーラバイパス弁６４によってインタークーラバイパス通路６２が閉じられたときには、下流側絞り弁６６が流通抵抗となることがない。すなわち、図１に示す実施形態のように単に過給機下流側の吸気通路に下流側絞り弁が配置されていると、これを絞る必要がないとき、下流側絞り弁が全開されても多少は吸気抵抗となるが、当実施形態によると、インタークーラバイパス弁６４によってインタークーラバイパス通路６２が閉じられたときに吸気が流通しない専用通路部分６２ａに下流側絞り弁６６が設けられているので、このときに下流側絞り弁６６が吸気流通抵抗となることがない。
【００９３】
図１３は触媒未暖機時におけるアイドル運転時にエンジン回転数変動を抑制して騒音を低減するための手段の他の例を示し、この例では、触媒未暖機時におけるアイドル運転時に騒音低減のためラフネス制御を行うようにしている。
【００９４】
すなわち、本発明では、前述のように触媒未暖機時にはアイドル運転時でも機械式過給機２０が駆動されて過給が行われるので、このときにエンジン回転数変動を生じると機械式過給機２０の増速ギヤ等のバックラッシュにより騒音が生じ易くなり、これに対し、前述のように触媒未暖機時にアイドル回転数を高くすることが考えられるが、図１３に示す例ではさらに、アイドル運転時にエンジン回転数センサ４４の出力に基づいてその回転数変動（ラフネス）を検出するラフネス検出手段７１が設けられている。
【００９５】
そして、暖機判定手段５１による判定及びラフネス検出手段７１による検出に応じて点火時期制御手段５２により、触媒未暖機時におけるアイドル運転時に、ラフネスが設定値以上に大きくなると点火時期リタード量を小さくすることでエンジン回転数を高め、ラフネスを抑制するように制御している。なお、クラッチ制御手段、ＡＢＶ制御手段、Ｉ／Ｃバイパス弁手段、スロットル弁制御手段、ＩＳＣ制御手段、空燃比制御手段及び下流側絞り弁制御手段等は図４に示す例と同様であるので、図１３においては図示を省略する。
【００９６】
また、図１及び図２に示すエンジンにおいて、インジェクタ３６は各気筒の吸気ポート近傍の独立吸気通路１５に設けられているが、図１に二点鎖線で示すように燃焼室４に臨むようにインジェクタ３６´を設け、このインジェクタ３６´から直接燃焼室内に燃料を噴射するようにした筒内噴射式エンジンに本発明の制御装置を適用することもできる。
【００９７】
この場合、上述のような過給機２０、スロットル弁１７、点火時期等の制御に加え、インジェクタ３６´からの燃料噴射の制御として、触媒未暖機時に、燃焼室全体の空燃比は略理論空燃比としつつ、図１４に示すように燃料噴射（噴射パルス）を吸気行程と圧縮行程とに分割して行なうようにすることが好ましい。
【００９８】
このようにすると、触媒未暖機時に、点火プラグ付近が比較的リッチな混合気、その周囲が比較的リーンな混合気とされた状態で燃焼が行なわれる。このような燃焼により排気温度が高められることは、当発明者が実験的に確認している。その理由として次のようなことが推定される。
【００９９】
すなわち、上記のような混合気分布状態で着火が行なわれると、点火プラグ付近のリッチ混合気層から周囲のリーン混合気層へ燃焼が広がり、その過程でリッチ混合気層の余剰燃料がリーン混合気層の酸素を奪いつつ燃焼し、その燃焼が比較的遅い時期まで持続して所謂後燃え状態になる等の現象により、排気温度が上昇するものと推測される。
【０１００】
そして、触媒未暖機時には、このような分割噴射による作用と、点火時期をリタードさせるとともに過給を行ないつつスロットル弁１７を絞ることによる吸気温度上昇、燃焼性向上等の作用が相乗的に得られることにより、大幅に暖機が促進されることとなる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、過給機バイパス通路を開閉する過給機バイパス弁と、機械式過給機より上流に位置する絞り弁とを設け、この絞り弁と機械式過給機との間の吸気通路に負圧取出し通路を接続するとともに、エンジン低負荷時において触媒未暖機時に上記過給機バイパス弁を全閉もしくは小開度に閉じ、かつ上記絞り弁を閉じて機械式過給機上流の吸気通路を絞るようにしているため、触媒未暖機時に、過給により吸入空気量が増加され、かつ、過給機下流側圧力と過給機上流側圧力との比である圧力比が大きくなることにより過給機下流の吸気温度が上昇し、燃焼安定性が高められて点火時期リタード量を大きくすることができる。これらの作用により、触媒の暖機が促進される。しかも、上記絞り弁と機械式過給機との間の吸気通路の圧力が低下し、ブレーキ装置のマスターバックに供給するための充分な負圧を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される機械式過給機付エンジンの一例を示す全体概略図である。
【図２】エンジン本体及び吸・排気系の一部を示す概略平面図である。
【図３】各独立吸気通路に設けられる絞り弁の拡大図である。
【図４】制御ユニットの機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図５】機械式過給機の制御のための領域設定を示す説明図である。
【図６】図４に示す制御ユニットにより制御される制御対象の動作を示すタイムチャートである。
【図７】空燃比と燃焼温度及び排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘとの関係を暖機時と冷間時とについて示すグラフである。
【図８】アクセル開度と過給機上流側の吸気通路開口面積との関係を示すグラフである。
【図９】エンジン回転数と過給機上流側の吸気通路開口面積との関係を示すグラフである。
【図１０】制御動作の別の例を示すタイムチャートである。
【図１１】制御動作のさらに別の例を示すタイムチャートである。
【図１２】過給機バイパス通路及びインタークーラバイパス通路等の構造の別の例を示す概略平面図である。
【図１３】点火時期制御手段による制御の別の例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の制御装置を筒内噴射式エンジンに適用した場合における触媒未暖機時の燃料噴射の制御の例を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体
１１ 吸気通路
１２ 排気通路
１７ スロットル弁
１８ ＩＳＣ通路
１９ ＩＳＣバルブ
２０ 機械式過給機
２１ 電磁クラッチ
２３ 過給機バイパス通路
２４ 過給機バイパス弁
２６ インタークーラバイパス通路
２７ インタークーラバイパス弁
３３ 下流側絞り弁
３６ インジェクタ
３９ 触媒
５０ 制御ユニット
５１ 暖機判定手段
５２ 点火時期制御手段
５３ クラッチ制御手段
５４ ＡＢＶ制御手段
５５ Ｉ／Ｃバイパス弁制御手段
５６ スロットル弁制御手段
５７ ＩＳＣ制御手段
５８ 空燃比制御手段
５９ 下流側絞り弁制御手段

Claims (17)

1. 吸気通路に生成される負圧をマスターバックの負圧室に導くように負圧取出し通路を設ける一方、排気通路に排気ガス浄化用の触媒を設け、この触媒が未暖機状態のときに吸入空気量を増大させ、かつ点火タイミングを所定量リタードさせるようになっているエンジンにおいて、吸気通路に、エンジンで駆動されて吸気を過給する機械式過給機と、この機械式過給機をバイパスする過給機バイパス通路と、この過給機バイパス通路を開閉する過給機バイパス弁と、上記機械式過給機より上流に位置する絞り弁とを設け、この絞り弁と機械式過給機との間の吸気通路に上記負圧取出し通路を接続するとともに、エンジン低負荷時において触媒未暖機時に上記過給機バイパス弁を全閉もしくは小開度に閉じ、かつ機械式過給機上流の吸気通路を絞るように上記絞り弁を閉じ、触媒暖機後に上記過給機バイパス弁を開くように制御する制御手段を設けたことを特徴とする機械式過給機付エンジンの制御装置。
2. アクセルオフ状態での機械式過給機上流の吸気通路の開口面積を、触媒未暖機状態において車両停止状態にある場合に車両走行状態にある場合よりも大きくすることを特徴とする請求項１記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
3. 機械式過給機上流の吸気通路の開口面積をアクセル開度に応じて変化させるようにするとともに、触媒未暖機時において車両走行状態の時に、アクセル開度が所定開度以下の領域でのアクセル開度に対する上記開口面積の特性をアクセル開度増加時とアクセル開度減少時とで異ならせ、アクセル開度減少時よりもアクセル開度増加時の方が上記開口面積が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
4. 機械式過給機より上流で絞り弁をバイパスする通路と、この通路の開口面積を調節する制御弁とを設け、触媒未暖機時における車両走行状態でアクセル開度が所定開度以下の領域でのアクセル開度増加時に、上記制御弁を開くことにより吸気通路の開口面積を大きくすることを特徴とする請求項３記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
5. 触媒未暖機時に、機械式過給機上流の吸気通路を絞り弁によって絞りつつ、機械式過給機上流の吸気通路の開口面積をエンジン回転数が高くなるにつれて増大させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
6. 機械式過給機より上流に位置する絞り弁とは別に、機械式過給機の下流に絞り弁を設け、触媒未暖機時に、機械式過給機上流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積を機械式過給機下流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
7. 触媒未暖機時に、アクセル開度が大きくなるにつれて機械式過給機上流の絞り弁及び機械式過給機下流の絞り弁をともに開方向に作動させ、かつ、機械式過給機上流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積が機械式過給機下流の絞り弁で絞られる吸気通路開口面積よりも小さい状態を維持しつつ上記各絞り弁を作動させることを特徴とする請求項６記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
8. 燃焼室に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を備え、上記空燃比を触媒未暖機時に略理論空燃比もしくはこれより大きい空燃比とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
9. 上記空燃比を触媒未暖機時に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とし、触媒暖機時に理論空燃比とすることを特徴とする請求項８記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
10. エンジン始動後に触媒暖機状態に至るまでの間で触媒の温度が上昇するに伴い、機械式過給機上流の吸気通路の開口面積を所定値以下の範囲で次第に増大させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
11. 機械式過給機を駆動状態と停止状態とに切換えるクラッチと、このクラッチの作動を制御する手段とを備え、触媒未暖機時にはエンジンの低回転低負荷域を含む運転領域で上記クラッチをオン状態に制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
12. エンジン始動直後の未暖機時に上記クラッチをオン状態、過給機バイパス弁を閉状態、機械式過給機上流の絞り弁を閉状態とし、触媒の温度が上昇するに伴い、上記クラッチのオン状態、及び機械式過給機上流の絞り弁の閉状態を維持しつつ、過給機バイパス弁の開度を大きくすることを特徴とする請求項１１記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
13. 機械式過給機より下流の吸気通路に、インタークーラと、このインタークーラをバイパスするインタークーラバイパス通路と、このインタークーラバイパス通路を開閉するインタークーラバイパス弁とを設け、触媒未暖機時に上記インタークーラバイパス通路を開くようにしたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
14. 過給機バイパス通路とインタークーラバイパス通路の各下流側部分を共通の通路で構成するとともに、インタークーラバイパス通路のうちの専用通路部分に機械式過給機下流の絞り弁を設けるとともに、インタークーラバイパス弁はインタークーラバイパス通路を開いたときにインタークーラ側の通路を遮断するように構成したことを特徴とする請求項１３記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
15. 増速ギヤ内蔵の機械式過給機を備えるものにおいて、エンジンのラフネスを検出する手段を設け、アイドル運転状態での触媒未暖機時に上記ラフネスを設定値以下に保つように点火時期リタード量を制御することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
16. 燃焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタを備え、触媒暖機時に、燃焼室全体としての空燃比を略理論空燃比としつつ上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程と圧縮行程とに分割して行なうようにしたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
17. エンジンの排気マニホールドに排気管を介して触媒を接続したことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。

Images