JPH02215930A - 内燃機関の過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の過給装置に関し、特にターボ過給機
を備えた内燃機関に用いて好適なものである。

〔発明の概要〕

エンジンの回転を急上昇させるための急加速操作が行な
われてからターボ過給機の過給圧が上昇しきるまでの期
間だけ吸気管内に圧縮空気を吹込むことにより、急加速
操作直後における過給圧の不足を補償してターボラグを
なりシ、エンジンの回転速度を急加速操作に敏感に反応
させるようにした内燃機関の過給装置である。

〔従来の技術〕

密度の高い空気をシリンダ内に押込んで内燃機関（エン
ジン）の出力を向上させるようにした過給方式が知られ
ている。過給方式に用いられる過給機としては機械駆動
式過給機とターボ過給機とがある。機械駆動式過給機は
エンジンの出力で駆動するものであるから、過給機の駆
動馬力だけエンジンの出力が低下する。

これに対してターボ過給機は、エンジンの排気ガスをタ
ービンに入れ、その出力でコンプレッサを駆動する。し
たがって排気ガスのエネルギーを有効利用することがで
き、機械駆動式過給機と比較して、コンプレッサの駆動
損失がない分だけ有利である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ターボ過給機は排気ガスのエネルギーが小さい
とき、すなわち、排気ガス量が少ない低速低負荷回転時
にはコンプレッサを十分に駆動することができないので
、十分な過給効果を得られない。また、例えばガソリン
エンジンにおいて、エンジンの回転数を急上昇させるた
めにアクセルペダルを大きく踏込んで吸気絞り弁を急に
大きく開く急加速操作を行なっても、操作直後において
は排気ガスの不足や回転系の慣性等゛のためにタービン
の回転数を直ぐに上昇させることができない。

このため、急加速操作の直後は過給圧が不足した状態と
なる。したがって、吸気絞り弁の開度に応じたターボ過
給圧が得られるまでにターボラグと呼ばれる時間遅れが
生じる。このため、例えばターボ過給機付エンジンを自
動車用エンジンとして用いた場合、アクセルの踏込み操
作に敏感に反応する速度を得ることができなかった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、ターボラグをなくし
てエンジンの急加速操作に敏感に反応させることができ
るようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の内燃機関の過給装置は、ターボ過給機５とシリ
ンダｌとを接続している吸気管１２内に設けられた吹出
しノズル１６と、上記吹出しノズル１６から噴出させる
圧縮空気を作りこれをエアータンク２１内に貯蔵してお
く圧縮空気供給装置（モータ１７、コンプレッサ１８）
と、エンジンの回転数及びその負荷量を検出し、これら
の検出値に基いて必要な空気量を算出する所要空気量検
出袋！（回転数センサ２５、負荷センサ２６、所要空気
量演算回路３２）と、上記吸気管１２内の空気の流量を
測定して上記シリンダ１に吸入されている空気の量を測
定する吸気量測定装置（エアフローメータ２４、吸気量
検出回路３４）と、上記吹出しノズル１６の上流側及び
下流側の圧力をそれぞれ検出する過給圧検出装置（第１
の圧力センサ２２、第２の圧力センサ２３、比較演算回
路３３）とを具備し、上記所要空気量検出装置から得ら
れる上記算出値が上記吸気量測定装置から得られる吸気
量の実測値よりも大きいときに上記エアータンク２１内
の圧縮空気を上記吹出しノズル１６から噴出させるとと
もに、上記吹出しノズル１６の上流側の圧力と下流側の
圧力とが同じになったときに上記圧縮空気の噴出を停止
させる。

〔作　用〕

圧縮空気が噴出されると過給圧が高まってエンジンの回
転速度が急上昇するので、急加速操作を行なってから実
際にエンジン回転が上昇するまでのタイムラグが解消さ
れる。また、ターボ過給圧が上昇しきるまでのターボラ
グの期間だけ圧縮空気を噴出させるようにして、過給圧
が高くなり過ぎる不都合が生じないようにする。

〔実施例〕

第１図は本発明をガソリンエンジンに適用した一実施例
を示す構成図、第２図は制御回路の構成図である。

排気行程においてシリンダｌの排気弁２から排出された
排気ガス３が排気管４（排気マニホールド）を通してタ
ーボ過給機械５のタービン６に導かれる。したがって、
排気ガス３の排気圧によってタービン６が回転し、その
出力でコンプレッサ７が駆動する。これにより、エアー
クリーナ１０を通して外部から吸入された空気１１が圧
力を高められて吸気管１２内に送り出される。

そして、エンジンの吸入行程において吸入弁１４が開か
れたときに、吸気管１２　（吸気マニホールド１２ａ）
の下流端近傍に設けられている燃料噴射弁１３から噴射
される燃料（ガソリン）とともにシリンダ１内に吸入さ
れる。

吸気管１２内に吸気絞り弁１５を設け、その開度を制御
して吸入行程でシリンダｌ内に吸入されている混合気の
量を制御してエンジン出力を調節している。自動車エン
ジンでは吸気絞り弁１５の開度制御をアクセルペダル（
図示せず）で行ない、アクセルペダルの踏込み量に応−
じて吸気絞り弁１５を開いている。したがって、アクセ
ルペダルが踏まれていない場合は吸気絞り弁１５がほと
んど閉鎖しているので、混合気がほんのわずかしかシリ
ンダ内に入らない。この結果、エンジンの速度が低下し
、このときにクランク軸に外部負荷がつながれていない
とアイドリング状態、すなわち低速無負荷運転となる。

このような低速無負荷運転時或いは低速低負荷運転時は
排気圧が低いのでターボ過給機５のコンプレッサ７が十
分駆動されない、したがって、低速低負荷運転時にはタ
ーボ過給機５略こよる過給効果はほとんどない。このた
め、このような運転時にアクセルペダルを踏込んで吸気
絞り弁１５を急速に開いても、吸気絞り弁１５の開度に
応じた必要空気量を直ぐにシリンダニ内に供給すること
ができない。したがって、上記したように吸気絞り弁１
５を開いてからエンジンの回転速度が上昇するまでの間
に時間遅れ、すなわちターボラグが発生する。

本実施例ではこのような不都合をなくすために、吸気管
１２内に圧縮空気の吹出しノズル１６を設け、ターボラ
グの間は吹出しノズル１６から圧縮空気を吹出して吸気
不足を補っている。吹出しノズル１６から吹出される圧
縮空気はモータ１７で駆動されるコンプレッサ１８によ
って作られ、第１のバルブ２０を通じてエアータンク２
１に貯蔵されている。

圧縮空気を噴出するタイミングを検出するために、吹出
しノズル１６の上流側と下流側に第１の圧力センサ２２
及び第２の圧力センサ２３がそれぞれ設けられている。

また、吸気絞り弁１５と吹出しノズル１６との間に吸気
流量を測定するためのエアフローメータ２４が設けられ
ている。

エンジンの運転時にはその回転数を回転数センサ２５で
検出するとともに吸気絞り弁１５の開度を負荷センサ２
６で検出し、これらの検出信号が上記圧力センサ２２，
２３やエアフローメータ２４の検出信号とともに制御回
路３１に与えられる。

すなわち、吸気絞り弁１５の開度を示す信号Ｓ１が要求
負荷信号として負荷センサ２６から出力されるとともに
、回転数センサ２５からはエンジンの回転数検出信号Ｓ
Ｚが出力され、これらの検出信号Ｓ、、Ｓ、が制御回路
３１の所要空気量演算回路３２に与えられる。

また、第１の圧力センサ２２から出力される圧力検出信
号Ｓ、が比較演算回路３３に与えられるとともに、第２
の圧力センサ２３から出力される圧力検出信号Ｓ、と、
エアフローメータ２４から出力される流量検出信号Ｓ、
が吸気量検出回路・３４に与えられる。

所要空気量演算回路３２は要求負荷検出信号Ｓ。

と回転数検出信号Ｓ２とに基いてエンジンが必要として
いる空気量を検出する。そして、その検出結果すなわち
所要空気量検出信号Ｓ＆を比較演算回路３３に導出する
。また、シリンダ１に実際に吸い込まれている空気量を
ｆＬ量検出信号Ｓ、に基いて吸気量検出回路３４が演算
し、演算した結果である吸気量検出信号Ｓ７を比較演算
回路３３と燃料供給量演算回路３５に導出する。

例えば、低速低負荷運転をしているときにアクセルペダ
ルを急に大きく踏込んで吸気絞り弁１５を急速に開いた
場合は、所要空気量が実際の吸気量よりも大きくなって
いる。すなわち、所要空気量検出信号Ｓ、が吸気量検出
信号Ｓ、よりも太きくなっている。比較演算回路３３は
与えられたこれらの信号Ｓ、とＳ、とを比較し、所要空
気量検出信号Ｓ、の方が吸気量検出信号Ｓ、よりも大き
いときは、供給空気量が不足している、すなわちターボ
過給圧が不足していると判定する。このように判定した
場合は、比較演算回路３３から第２のバルブ駆動回路３
６に空気量不足判別信号Ｓｌｌが与えられる。

第２のバルブ駆動回路３６は空気量不足判別信号Ｓ１が
与えられるとバルブ駆動信号Ｓ、を出力し、エアータン
ク２１と吹出しノズル１６との間に介設されている第２
のバルブ３０を開動作させる。これにより、エアータン
ク２１内の圧縮空気が吹出しノズル１６から吸気管１２
内に噴射される。したがって、吸気マニホールド１２ａ
内の圧力を高めることができ、ターボ過給機５のタイム
ラグによる供給空気量の不足を補償してエンジン回転を
急激に高めることができる。

空気の供給量に応じた燃料の量を燃料供給量演算回路３
５が演算するとともに、演算した量に対応する燃料を供
給させるようにする供給指示信号Ｓ１゜を噴射弁駆動回
路３７に導出する。噴射弁駆動回路３７は供給指示信号
Ｓ１０に応じた噴射弁駆動信号Ｓｌｌを出力して燃料噴
射弁１３を噴射動作させ、供給空気量が変化しても燃料
濃度が変わらないようにする。

圧縮空気が排出されることによってエンジンの回転数が
高められると排気ガス３の排気圧が急上昇する。したが
って、タービン６の回転数が上昇するので、ターボ過給
機５による過給圧力が十分に高くなる。このため、吸気
管１２の上流の圧力が高まって、吹出しノズル１６の下
流側の圧力に近づく。そして、これらの圧力が等しくな
ったときに、吹出しノズル１６からの圧縮空気の噴射が
停止される。すなわち、第１の圧力センサ２２の検出信
号Ｓ３と第２の圧力センサ２３の検出信号Ｓ４とが等し
くなると、空気量不足判別信号Ｓｌｌが比較演算回路３
３から出力されなくなる。したがって、第２のバルブ駆
動回路３６からバルブ駆動信号Ｓ、が出力されなくなっ
て第２のバルブ３０が閉じられ、圧縮空気の噴出が停止
される。これにより、圧縮空気を噴出している期間をタ
ーボラグの期間のみにすることができ、ターボ過給圧が
十分に上昇してから圧縮空気を噴出することにより過給
圧を異常に高めてしまう不都合をなくすことができる。

なお、エアータンク２１に第３の圧力センサ２７を取付
けてタンク内に貯蔵している圧縮空気の圧力を検出し、
内部圧力検出信号３１１をコンプレッサ運転回路４０に
導出している。コンプレッサ運転回路４０は予め設定さ
れている圧力値とタンク内の圧力とを比較し、タンク内
の圧力の方が低いときは圧力低下検出信号Ｆｌａ＋をモ
ータ駆動回路４１及び第１のパルプ駆動回路４２にそれ
ぞれ出力する。この検出信号５ｌｆｆを受けて各回路４
１．４２からモータ駆動信号Ｓ、いバルブ駆動信号ＳＩ
５がそれぞれ出力され、モータ１７及び第１のバルブ２
０がオン動作する。これにより、エアークリーナ１０を
介して吸込まれた空気がコンプレッサ１８で圧縮されて
エアタンク２１に供給されるので、タンク内の圧力は常
に一定値以上に保持される。

なお、実施例ではガソリンエンジンについて説明したが
、デーゼルエンジンにも同じように適用することができ
る。但し、ディーゼルエンジンは吸気絞り弁がないので
、例えばアクセルの踏込み量を検出してエンジン負荷を
検出するようにする。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、エンジン回転を急上昇させる
ための急加速操作が行なわれてからターボ過給圧が上昇
しきるまで吸気管内に圧縮空気を吹込むようにしたので
、急加速操作の直後に生じるターボ過給圧の不足を補償
することができ、ターボラグをなくしてエンジン回転を
急加速操作に敏感に反応させることができる。

また、ターボ過給圧が上昇したら圧縮空気の噴出を停止
させるので、過給圧が大きくなり過ぎるなどの不都合が
なく、必要な空気量を供給するのに適した過給を常に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すガソリンエンジンの構
成図、第２図は制御回路の構成図である。 なお図面に用いた符号において、 １−・・−・・−・・・・・−・・−・シリンダ５−・
・・・・−−ｍ−−・−・−・−・−ター　ホ過給１１
６・・・・−・・−・−・−・〜・・タービン７−・−
・・−・・−・・−−−−コンプレッサ１２・・−・・
−・−・−吸気管 １３・−一−−−・・・・−・・−・燃料噴射弁１５・
・・・・・・−・・−・・吸気絞り弁１６−・−・・−
・・−・・−吹出しノズル２１・−・−・・・−・・−
・エアータンク２２・・・・−−−−−・−・・・第１
の圧力センサ２３・・−・・・・−・−・−第２の圧力
センサ２４−・・−・・−−−一−−−・−エアフロー
メータ２５−・−・−・−・−・・回転数センサ２６−
・−・・・・・−−−−−一負荷センサ３１−・−・−
・・−・−・・制御回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ターボ過給機とシリンダとを接続している吸気管内に設
   けられた吹出しノズルと、 上記吹出しノズルから噴出させる圧縮空気を作りこれを
   エアータンク内に貯蔵しておく圧縮空気供給装置と、 エンジンの回転数及びその負荷量を検出し、これらの検
   出値に基いて必要な空気量を算出する所要空気量検出装
   置と、 上記吸気管内の空気の流量を測定して上記シリンダに吸
   入されている空気の量を測定する吸気量測定装置と、 上記吹出しノズルの上流側及び下流側の圧力をそれぞれ
   検出する過給圧検出装置とを具備し、上記所要空気量検
   出装置から得られる上記算出値が上記吸気量測定装置か
   ら得られる吸気量の実測値よりも大きいときに上記エア
   ータンク内の圧縮空気を上記吹出しノズルから噴出させ
   るとともに、上記吹出しノズルの上流側の圧力と下流側
   の圧力とが同じになったときに上記圧縮空気の噴出を停
   止させるようにしたことを特徴とする内燃機関の過給装
   置。