JPH0144743Y2 - - Google Patents

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機械式過給機のバイパス制
御装置に関する。

従来の技術 機械式過給内燃機関では過給機はクラツチを介
して機関回転軸に連結され、同クラツチは機関回
転数、負荷等に応じて解放又は係合される。即
ち、過給が必要となるのは高負荷であるが、高回
転数でクラツチを断続すると切替シヨツクが大き
くなり、クラツチの損傷が生じ易いので或る回転
数以上ではクラツチは常時係合される。

このようなクラツチ付の過給装置において、過
給機をバイパスするバイパス通路を設け、バイパ
ス通路内に機関負荷に応じて制御されるバイパス
制御弁を設けたものが知られている（特開昭56−
167817号参照）。バイパス制御弁は過給機を駆動
するクラツチが係合される過給運転域における過
給空気量の制御のために設けられる。即ち、バイ
パス制御弁は機関高負荷時は閉であり、バイパス
通路に空気が流れず、そのため、機関へ十分高い
圧力の空気が送られる。機関の負荷が小さくなる
とバイパス制御弁は開となり、空気は一部がバイ
パス通路へ分流されるため過給圧は下降する。バ
イパスによつて過給機の圧縮仕事が減少し燃料消
費率の向上が得られる。

ところがこの従来技術ではクラツチの開閉によ
る過給機の作動制御とバイパスの作動制御は夫々
独立して行われていた。従つてバイパスが解放し
た状態でクラツチを解放から係合に切替える運転
域が出て来る。このとき、クラツチ係合前の過給
機を通る空気量が少ないことによる過給機の低回
転によつて、クラツチ係合後の過給の立ち上りが
遅れ、トルク低下がある。即ち、クラツチ係合時
慣性マスによつてエンジンのトルクは一時的に落
込むがバイパスが開いているとそのような落込み
が著しくなるのである。

考案が解決しようとする問題点 本考案はかかる従来技術の欠点に鑑みなされた
ものであり、クラツチ係合時のエンジントルクの
一時的な低下を押えることができる構成を提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本考案によれば第１図において機関１の吸気系
２に回転ポンプとしての過給機３を配置し、該過
給機３が機関回転軸にクラツチ４を介し連結さ
れ、過給機３をバイパスするようにバイパス通路
５が設けられ、、該バイパス通路５を機関運転状
態に応じて開閉するバイパス制御手段５′を有し
た内燃機関の過給機のバイパス制御装置におい
て、前記クラツチ４を機関の運転条件に応じて係
合又は解放する手段６と、クラツチの係合が解放
かを検知する手段７と、クラツチの解放時はバイ
パス制御手段５′を閉に保持する手段８と、クラ
ツチ４の係合時にバイパス制御手段５′を機関運
転条件に応じて開閉する手段９とを有したバイパ
ス制御装置が提供される。

作 用 クラツチ状態検知手段７はクラツチ４の係合又
は解放を検知し、クラツチの解放時はバイパス閉
鎖手段８はバイパス制御手段５′を閉に保持する。
クラツチ係合手段７がクラツチ４の係合時と検知
したときはバイパス作動手段９はエンジン運転条
件に応じたバイパス制御手属５′の解放又は閉鎖
制御を行う。

実施例 第２図において、１０はエンジン本体であり、
シリンダブロツク１１、ピストン１２、コネクテ
イングロツド１４、クランク軸１６、クランクピ
ン１８、オイルパン２０、シリンダヘツド２２、
吸気弁２４、排気弁２６、バルブスプリング２
８、カム軸３０、カム軸ハウジング３１等の構成
要素より成る。

シリンダヘツド２２内に吸気ポート３２が形成
され、吸気管３４を介してサージタンク３６に接
続される。３８はスロツトル弁であり、吸気管４
０内に配置される。スロツトル弁３８はリンク４
２を介してアクセルペダル４４に連結される。ス
ロツトル弁３８の上流にエアフローメータ４６が
設けられ、その上流に空気クリーナ４８が位置す
る。

シリンダヘツド２２内に排気ポート５０が形成
され、排気マニホルド５２を介して、触媒コンバ
ータ５４に接続されている。

この実施例では内燃機関は燃料噴射式であり、
吸気管３４に燃料インジエクタ５６が設けられて
いる。５８はデイストリビユータである。

本考案によればスロツトル弁３８の下流におい
て吸気管４０に機械式過給機としてのルーツポン
プ６０が接続される。ルーツポンプ６０はハウジ
ング６２と、ハウジング６２内の一対のまゆ型の
ロータ６４とより成る。一対のロータ６４はその
回転軸６６上に図示しない相互に噛合う歯車が設
けられる。そのためロータ６４は反対方向にハウ
ジング６２の内周に対し微少間隙を維持しながら
回転する。ロータ６４の一方の回転軸６６上にプ
ーリ付クラツチ６８が設けられ、クラツチ６８の
プーリ部はベルト７０を介してクランク軸１６上
のプーリ７２に連結される。プーリ付クラツチ６
８は第３図のように構成され、過給６０のハウジ
ング６２から延びる駆動軸６６の端部にボルト止
めした円板６８−１と、ハウジング６２に固定さ
れるスリーブ６８−２上にベアリング６８−３を
介して取付けたソレノイドホルダ６８−４とより
なり、ソレノイドホルダ６８−４上にベルト７０
（第２図）に係合するプーリ部６８−５が形成さ
れる。円板６８−１に弾性部材６８−６を介して
係合部材６８−７が取付けられ、係合部材６８−
７はソレノイドホルダ６８−４に僅かな間隙をも
つて対面している。これらの面間に摩擦係合面が
形成される。ソレノイド６８′がソレノイドホル
ダ内に配置される。ソレノイド６８′に非通電時
は係合部材６８−７はソレノイドホルダ６８−４
から離れるよう弾性部材６８−６により引張られ
る。ソレノイド６８′への通電により係合部材６
８−７はソレノイドホルダ６８−４と係合し、プ
ーリ部６８−５からのエンジン回転が過給機軸６
６に伝達されることになる。

第２図で８４はバイパス通路であり、バイパス
通路８４は一端８４′で過給機６０の下流の吸気
管に接続される。バイパス通路８４の他端８４″
は過給機６０の上流でかつスロツトル弁３８の下
流で吸気管に接続される。バイパス通路８４上に
バイパス制御弁８６が設けられる。バイパス制御
弁８６は実施例ではダイヤフラム式として構成さ
れ、弁体８８とダイヤフラム９０とばね９２と負
圧作動室９４とより成る。負圧作動室９４は負圧
パイプ９６を介して、スロツトル弁３８の下流に
おいて吸気管に形成される負圧ポート９８に接続
される。負圧ポート９８は図ではスロツトル弁３
８と過給機６０との間に設置されているが、必ず
しもこの部位に限定されず過給機６０の下流に設
置することもできる。負圧パイプ９６上に電磁３
方切替弁９９が設けられる。この切替弁９９は通
電時は黒のポート位置を取り、バイパス制御弁８
６のダイヤフラム９０に負圧が作用される。非通
電時は白のポート位置を取り、ダイヤフラム９０
にエアクリーナ４８からの大気圧が作用する。

１００は電磁クラツチ６８及び電磁弁９９の制
御回路であり、運転条件の検知センサ群からの信
号によつてクラツチ６８及び電磁弁９９への作動
信号を形成する。制御回路１００はエンジンの空
燃比制御又は点火時期制御用の制御回路と共用さ
せることができる。もちろん専用の制御回路とし
てもかまわない。運転条件センサとしては前述の
エアフローメータ４６と、デイストリビユータ５
８に設けた回転数センサ１０２とより成る。エア
フローメータ４６は第４図のようにポテンシヨメ
ータとして構成され、弁軸の位置即ち吸入空気量
Ｑに応じたアナログ信号を生ずる。一方回転数セ
ンサ１０２は第２図のようにデイストリビユータ
５８の分配軸５８′上のマグネツト１０４に対抗
して設けたホール素子として構成され、分配軸５
８′の回転数即ちエンジン回転数Ｎに応じた信号
を出力する。

制御回路１００は第４図のブロツクダイヤグラ
ムのように構成され、マイクロコンピユータシス
テムより成る。即ち、マイクロプロセツシングユ
ニツト（RCM）１０６、リードオンリメモリ
（ROM）１０８、ランダムアクセスメモリ
（RAM）１１０を有し、これらはバス１１２を
介して相互に結線され、更にバス１１２は入出力
（Ｉ／Ｏ）ポート１１４に結線される。１１６は
クロツクパルス発生器である。エアフローメータ
４６はアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１８
を介してＩ／Ｏポート１１４に結線され、回転数
センサ１０２は成形回路１２０を介してＩ／Ｏポ
ート１１４に結線される。更にＩ／Ｏポート１１
４はラツチ１２２を介してクラツチ６８の駆動用
トランジスタ１２４のベースに結線され、同トラ
ンジスタ１２４のコレクタ−エミツタ回路にクラ
ツチ６８の駆動ソレノイド６８′が位置し、その
ソレノイド６８′の通電制御によつてクラツチ６
８の係合及び解放、換言すれば過給機６０の作動
及び停止の切替を行うことができる。またＩ／Ｏ
ポート１１４はラツチ１３１を介し、電磁弁駆動
トランジスタ１３２に接続され、切替弁９９弁の
ソレノイド９９′はトランジスタのコレクタ−エ
ミツタ回路に配置される。

マイクロコンピユータは過給制御以外のその他
のエンジン制御、例えば空燃比制御や点火時期制
御を分担させることができ、そのため種々のセン
サやアクチユエータがＩ／Ｏポート１１４に接続
されているが、これは本考案の特徴と直接には関
係しないため図示及び説明を省略する。

ROM１０８内にはクラツチ６８及び電磁弁９
９の制御用プログラム、及びその他のエンジン運
転制御用のプログラムが格納されている。次のそ
のプログラムを本考案の関連部分に限つて説明す
る。

第５図はメインルーチンのプログラムの流れを
示すものであり、メインルーチン内では高速性を
要求される種々の処理が行われる。２００のステ
ツプでプログラムが起動されると、２０２ではイ
ニシヤライズが行われ、MPU１０６の各レジス
タ、RAM１１０、Ｉ／Ｏポート１１４の初期設
定が行われる。２０４ではMPU１０６はエアフ
ローメータ４６よりの吸入空気量信号のＡ／Ｄ変
換指令をＡ／Ｄ変換器１１８に出し、吸入空気量
Ｑに応じたデジタル信号はRAM１１０の所定ア
ドレスに格納される。次の２０６では回転数セン
サ１０２からの回転数Ｎを表わすデジタル信号が
入力され、RAM１１０の所定アドレスに格納さ
れる。２０８のステツプでは、吸入空気量Ｑに対
する回転数Ｎの比が計算され、RAM１１０に格
納される。Ｑ／Ｎは機関の負荷相当値であること
は周知をとうりである。プログラムは次は２１０
以下のステツプに進み、メインルーチンにおける
他の制御のための種々の処理（例えば空燃比制御
におけるフイードバツク処理等）が行われ、その
際Ｑ，Ｎ，Ｑ／Ｎの計算結果が適宜利用される。

第６図は過給機の制御のためのプログラムを示
すものであり、この実施例では所定時間（例えば
8mS）毎に行われる時間割込ルーチンである。所
定時間の経過毎にMPU１０６の割込みポートに
割込み要求が入り３００よりルーチンが実行に移
り、３０２ではRAM１１０のＮ領域に格納され
ている回転数データが所定値ａ（第７図）より大
きいか否かが、次いで３０４ではRAM１１０の
Ｑ／Ｎ領域に格納されている吸入空気量Ｑの回転
数Ｎに対する比のデータがｂより大きいか否か判
定される。第７図の過給機作動マツプから明らか
な通り、３０２でNo（Ｎ＜ａ）で、３０４でも
No（Ｑ／Ｎ＜ｂ）である運転域は過給機の停止域
であり、この場合プログラムは３０６に進む。
MPU１０６はＩ／Ｏポート１１４よりラツチ１
２２にリセツト信号を印加する。そのためトラン
ジスタ１２４はカツトオフとなり、クラツチ６８
のソレノイド６８′は消磁され、クラツチ６８は
解放となる。そのため、クランク軸１６の回転は
過給機６０のロータ６４には伝わらない。スロツ
トル弁３８からサージタンク３６に向う空気の流
れによつてロータ６４は空回りを起すだけで過給
は行われない。

第６図の３０２ではYes（Ｎ＜ａ）か又は３０
２でNo（Ｎ＜ａ）でも３０４でYes（Ｑ／Ｎ＜ｂ）
の場合は過給機の作動域であり、プログラムは３
０８に進み、MPU１０６はＩ／Ｏポート１１４
よりラツチ１２２にセツト信号を印加する。その
ためトランジスタ１２４はONとなり、クラツチ
６８のソレノイド６８′に通電されるため、クラ
ツチ６８は係合される。その結果、エンジンクラ
ンク軸１６の回転はプーリ７２、ベルト７０、プ
ーリ６８を介し過給機６０の回転軸６６に伝達さ
れ、一対のロータ６４は反対方向に回転され、空
気は圧縮され、サージタンク３６、吸気管３４を
経て、吸気ポート３２より機関内に導入される。
過給機の作動域を決める回転数設定値ａ、負荷代
表値であるＱ／Ｎの設定値ｂは、過給機のOFF
からONへの切替のシヨツクを小さくし、かつク
ラツチの摩擦係合部材の耐久性という面ではなる
べく低回転側が良いが、燃料消費率を悪化させる
ので両者の調和によつて決められる。

以上のクラツチ制御に引続いてバイパス制御弁
８６の制御が行われる。もし、クラツチ６８が解
放される運転域であれば第６図の３０６のステツ
プに引続く、３１０のステツプに移り、MPU１
０６はＩ／Ｏポート１１４よりラツチ１３１にリ
セツト信号を送り、電磁弁９９の駆動トランジス
タ１３２はOFFとなる。そのため電磁弁９９の
ポート位置は白となり大気圧がダイヤフラム９０
に作用しばね９２の働きで弁体８８はリストが零
となり、バイパス８４を全閉とする。従つて、ク
ラツチ６８が解放される非過給運転域にあつては
バイパスは生ぜず過給機６０からの空気が全量機
関に導入されることになる。

クラツチ６８が係合された過給運転域であれば
第６図の３０８のステツプより３１２のステツプ
へ進み負荷を代表する値である吸入空気量一回転
数比Ｑ／Ｎが所定値Ｃ（第７図）より大きいか否
か判定される。Noの場合は軽負荷運転域であり、
このときは３１４への分岐が起り、MPU１０６
はラツチ１３１にセツト信号を出し、トランジス
タ１３２はONされる。そのため電磁弁９９は通
電され、黒のポート位置をとる。そのため、ダイ
ヤフラム９０に負圧が作用し弁体８８はばね９２
に抗してリフトされ、バイパス８４は開放され
る。このようなバイパス作用によつて過給機の駆
動が軽減されることから燃料消費率の向上を図る
ことができる。

負荷代表値Ｑ／Ｎが第７図の所定値Ｃより大き
い場合（Yes）は高負荷運転域でありこのときは
前述の３１０のステツプに進みバイパス８４は閉
鎖される。そのため過給機６０からの空気が全量
機関に送られ、過給効率が高まり高出力を得るこ
とができる。

以上の実施例で負荷代表値としてＱ／Ｎをとつ
ているがその代りに吸気管負圧又はスロツトル開
度によつて同様な制御を行うことができる。ま
た、負圧制御弁８６の代りに直接電磁弁を使用す
ることができる。

考案の効果 過給機の停止中にバイパスが閉となつており、
バイパスの開閉制御は過給機の作動時のみ行われ
る。従つて、過給機が停止から作動に移るときは
バイパスは必ず閉鎖しており、過給機の回転を高
く維持できる。従つて、過給機を作動すべくクラ
ツチを係合したときの慣性質量による過給機回転
数の落ち込みを最大限押えることができ、エンジ
ントルクを高く維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示す図、第２図は本考
案の実施例の全体図、第３図はクラツチの断面
図、第４図は制御回路のブロツク図、第５図、第
６図は制御回路のソフトウエアを示すフローチヤ
ート図、第７図は本考案における過給機及びバイ
パスの作動域を示すマツプ。 １０……エンジン本体、３８……スロツトル
弁、４６……エアフローメータ、６０……過給
機、６８……クラツチ、８４……バイパス通路、
８６……バイパス制御弁、１００……制御回路、
１０２……回転数センサ、１０６……ギヤポジシ
ヨンセンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関吸気系に回転ポンプとしての過給機を配置
   し、該過給機が機関回転軸にクラツチを介し連結
   され、過給機をバイパスするようにバイパス通路
   が設けられ、該バイパス通路を機関運転状態に応
   じて開閉するバイパス制御手段を有した内燃機関
   の過給機のバイパス制御装置において、前記クラ
   ツチを機関の運転条件に応じて係合又は解放する
   手段と、クラツチの係合か解放かを検知する手段
   と、クラツチの解放時はバイパス制御手段を閉に
   保持する手段と、クラツチの係合時にバイパス制
   御手段を機関運転条件に応じて開閉する手段とを
   有したバイパス制御装置。