JPH0144744Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は機械式過給機を備えた内燃機関におけ
る機械式過給機の制御装置に関する。

従来の技術 機械式過給機を備えた従来の内燃機関では過給
圧力が過大になる等の異常時は過給機を機関回転
軸に連結するクラツチを切り、過給機を機関回転
軸から切離し、過給機の回転数を低下させる方策
をとることが行われている（例えば特開昭56−
167817号）。しかしながら、過給圧力が過大にな
る等の異常時はエンジン回転数が大きく、このよ
うな状態で過給機を切ることはクラツチの摩擦係
合面にとつて過酷でありその耐久性上好ましくな
い。

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、クラツチの耐久性を悪化させること
なく異常を回避できる構成を提供することを目的
とする。

問題点解決のための手段 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１′にクラツチ４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５が設けられ、該バイパス通路５を開閉する
バイパス制御手段５′を有した内燃機関において、
機関の異常時を検知する手段６と、機関の回転数
を検知する手段７と、機関の異常時において高回
転時にはバイパス制御手段を開放する手段８と、
機関の異常時において低回転時にはクラツチ４を
解放する手段９とより成る過給機制御装置が提供
される。

作 用 異常時検知手段６が異常を検知すると、もし回
転数検知手段７により検知される回転数が高けれ
ば、バイパス開放手段８はバイパス制御手段５′
をしてバイパス５を開放させる。そのため過給機
３からの空気の一部はバイパス５に流入する。一
方、回転数検知手段７が低回転と判断すればクラ
ツチ開放手段９はクラツチ４を解放し、その結果
クラツチ４は回転軸１′から切離され、過給機３
の回転数は低下される。

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。

シリンダヘツダ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の内周に対し微小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、過給機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７
０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の断面
コの字状凹所内に配置、図示しない手段によつて
スリーブ６８−２に固定される。ソレノイド６
８′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６８−７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６６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は実施例では電磁式として構成され、弁体
８８とソレノイド９０とばね９２とより成る。

１００は電磁クラツチ６８及び電磁弁８６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５８に設けた回
転数センサ１０２と、サージタンク３６に設けた
吸入空気温センサ１０５と、吸入空気圧センサ１
０７と、排気管に設けた排気温センサ１０９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５８′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。吸気温センサ１０５、
排気温センサ１０９は共にサーミスタとして構成
でき、吸気圧センサ１０７は導体型として構成で
きる。

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（MPU）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、吸気温センサ１０５、吸気圧センサ１０
７、排気温センサ１０９等のアナログセンサはア
ナログマルチプレクサ（MPX）１１７、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１１４はラツチ１
２２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１２
４はコレクタ−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、このソレノイド６
８′の通電制御によつてクラツチ６８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。またラツチ１３１は電磁
弁駆動トランジスタ１３２のベースに結線され、
同トラジスタ１３２のエミツタ−コレクタ回路に
電磁弁８６のソレノイド９０が位置している。

マイクロコンピユータ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、これは本発明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
定がおこなわれる。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
ことは周知のとおりである。次の２１０では吸気
温センサ１０５からのデータのＡ／Ｄ変換が行わ
れるようMPX１１７が作動され、吸気温データ
TinがRAM１１０に格納される。同様に２１２，
２１４のステツプが進められ、吸気圧力Pb、排
気温TexのデータがRAM１１０の夫々のエリア
に一旦格納される。プログラムは次は２１６以下
のステツプに進み、メインルーチンにおいて他の
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，Tin，Pb，Tex等の計算結果が
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２８０よりルーチンが実行に移
り、２８２ではRAM１１０のTin領域に格納さ
れている吸気温データが所定値より大きいか
（Tin＞To）どうか、２８４では吸気圧データPb
が所定値より大きいかどうか（Pb＞Po）、２８６
では排気温データTexが所定値T₁より大きいか
どうか（Tex＞T₁）が判定される。２８２，２
８４，２８６のいづれでもNoであるときは正常
時と判定され、このときは２８８にプログラムが
流れ、MPU１０６はＩ／Ｏポート１１４よりラ
ツチ１３１にリセツト信号を送り、そのためトラ
ンジスタ１３２はOFFとなり、電磁弁８６のソ
レノイド９０は消磁される。そのため、弁体８８
はリフトが零となり閉状態をとる。その結果バイ
パス通路８４への空気の流れは生じない。このバ
イパスの閉状態でプログラムは次に３０２に進
み、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７図の３０２でYes（Ｎ＞ａ）か又は３０２
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より期間内に導入される。
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。

第６図の２８２，２８４，２８６の一つでも
Yesであると、異常時と判定され、プログラムは
３１０へ流れ、回転数が所定値No以上か否かが
判定される。この所定値Noはこの回転数でクラ
ツチ６８を切つても摩擦係合部材に損傷を与えな
いなるべく高い回転数に選定される。高回転、即
ちNe＞No（Yes）であれば３１２に進み、MPU
１０６はＩ／Ｏポート１１４よりラツチ１３１に
セツト信号を印加する。そのためトランジスタ１
３２がONとなり、ソレノイド９０が通電される
結果電磁弁８６は開放する。かくして、過給機６
０からの空気の一部がバイパスされ、そのため過
給が行われなくなり、温度ないしは圧力が降下さ
れ異常が回避される。

若し、エンジンが高回転であれば（No）前述
の３０６のステツプに進みクラツチ６８が解放さ
れ、そのため過給機６０の回転が降下するため異
常が回避される。

以上の実施例では吸気温、吸気圧、排気温の３
つの条件を組み合せて異常を検知したが、単独で
も良いし、それ以上の因子を組み合せることも任
意である。

考案の効果 本考案では機関低回転の異常時にはクラツチを
解放し、高回転の異常にはバイパスを開放してい
る。従つて、高回転異常時にクラツチを解放する
従来手段に比較しクラツチの耐久性の面で有利で
あり、かつ、クラツチを切らないことから過給機
の回転を高く維持できる。従つて、異常回避後の
過給機の回転がすぐに上昇し、円滑なトルク上昇
が得られ、加速フイーリングが良くなる。

【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、１０５……吸気温セン
サ、１０７……吸気圧センサ、１０９……排気温
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、該バイパス通路を開閉するバイパス
   制御手段を有した内燃機関において、機関の異常
   時を検知する手段と、機関の回転数を検知する手
   段と、機関の異常時において高回転時にはバイパ
   ス制御手段を開放する手段と、機関の異常時にお
   いて低回転時にはクラツチを解放する手段とより
   成る過給機制御装置。