JPH02248625A - 過給機付エンジンの制御装置 - 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、吸気通路に機械式過給機と排気ターボ過給機
とを備え、低吸入空気量域では機械式過給機により過給
を行い、高吸入空気量域では排気ターボ過給機により過
給を行う過給機付エンジンの制御装置に関する。

（従来技術） 従来から、吸気通路に機械式過給機と排気ターボ過給機
とを介設した過給機付エンジンが知られている。例えば
、特開昭６２−１０１８３５号公報に記載されたもので
は、排気ターボ過給機の吐出側に機械式過給機を直列に
設け、また、機械式過給機を迂回するバイパス通路に弁
開度可変式の制御弁を設けて、上記機械式過給機の駆動
系に介設された電磁クラッチのオン、オフと上記制御弁
の開閉制御により、排気ターボ過給機単独およびそれと
機械式過給機との複合の運転領域を規定するようにして
いる。また、特開昭６２−１８９３２７号公報記載のよ
うに、排気ターボ過給機より下流において、一部の気筒
に連通ずる吸気通路にのみ機械式過給機を直列に設けた
ものも知られている。また、特開昭６３−２４３４２１
号公報等記載のものでは、吸気通路に機械式過給機を配
役し、この機械式過給機の吸入側に排気ターボ過給機を
直列に設けるとともに、この排気ターボ過給機を迂回す
る吸気バイパス通路に開閉弁を設け、また、排気通路に
開閉弁を設けて、この排気側開閉弁を迂回する排気バイ
パス通路に上記排気ターボ過給機のタービンを配設し、
これら吸気側および排気側の両開閉弁の制御によって過
給を２段階に制御するようにしている。

ところで、上記のように吸気通路に機械式過給機および
排気ターボ過給機を直列に設け、あるいは、これら過給
機を吸気通路に並列に配設する場合に、低吸入空気量域
では機械式過給機によって過給し、また、高吸入空気量
域では排気ターボ過給機によって過給するというように
、運転領域によって機械式過給機による過給と排気ター
ボ過給機による過給とに切り換えるような制御を行うこ
とも従来から提案されている。ところが、このように運
転領域によって完全に過給を切り換え、低吸入空気量域
において機械式過給機のみによる過給を行うようにした
場合には、排気ターボ過給機が停止し機械式過給機のみ
が作動するこの低吸入空気量域においても排気ガスは専
ら排気ターボ過給機のタービンを介して流れるため、こ
の機械式過給機のみによる過給領域で、第４図に示すよ
うにエンジンの排圧（エンジン出口側圧）が上昇し、そ
のために、ノッキングが起き、エンジン出力が低下する
という問題が起きることが判明した。

上記各公報記載のものを始め従来の技術からは、このよ
うな機械式過給機のみのよる過給領域での排圧上昇を抑
えるための有効な手段を得ることができなかった。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、吸
気通路に機械式過給機と排気ターボ過給機とを設けた過
給機付エンジンにおいて、機械式過給機のみによって過
給を行う領域での排圧上昇を抑え、ノッキングの発生を
抑制することを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係る過給機付エンジンの制御装置は、エンジン
の出力軸によって機械的に駆動される機械式過給機とエ
ンジンの排気エネルギーによって駆動される排気ターボ
過給機とを吸気通路に備え、低吸入空気量域では上記機
械式過給機によって過給を行い、一方、高吸入空気量域
では上記排気ターボ過給機によって過給を行う過給機付
エンジンにおいて、排気ターボ過給機のタービンが介設
されるエンジンの排気通路に該タービンを迂回する排気
バイパス通路を設け、この排気バイパス通路を所定の低
吸入空気量域で連通させるよう構成したものである。

（作用） 低吸入空気量域においては、エンジン低回転時での過給
効果の大きい応答性に優れた機械式過給機が作動し、そ
れによって十分な過給が行われる。

また、高吸入空気量域では、エンジン高回転時において
大きな過給効果を生じる排気ターボ過給機が作動し、そ
れによって十分な過給が達成される。

また、機械式過給機のみが作動する所定の低吸入空気量
域においては、排気バイパス通路が連通し、それにより
、エンジンの排気ガスは排気ターボ過給機のタービンを
迂回して流れる。そのため、上記所定の低吸入空気量域
における排圧の上昇が抑えられ、ノッキングの発生が抑
制される。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す全体システム図である
。この実施例において、エンジン１のピストン２によっ
て画成された燃焼室３には、吸気ボート４および排気ボ
ート５が開口されている。

そして、ピストン２には連接棒６を介してクランク軸７
が連結され、上記吸気ボート４を開閉する吸気弁８およ
び排気ボート５を開閉する排気弁９が、このクランク軸
７の回転に同期して所定のタイミングで開閉駆動される
よう構成されている。

吸気ボート４に連なる吸気通路１０は、その中間部分が
、互いに並列とされた第１および第２の分岐通路１１．
１２とされ、その分岐部Ａの上流側がエアクリーナ１３
に接続され、また、このエアクリーナ１３の下流位置に
吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が配設され
ている。また、吸気通路１０には、第１および第２の分
岐通路１１．１２の合流部Ｂ下流側にスロットル弁１５
が設けられ、また、吸気ポート４に近接して燃料噴射弁
１６が配設されている。

一方、排気ボート５に連なる排気通路１７には排気ター
ボ過給機１８のタービン１８ａが配設されている。そし
て、このタービン１８ａと連結されたブロア１８ｂが上
記第１の分岐通路１１に配設され、したがって、排気エ
ネルギーによってタービン１８ａが回転されると、シャ
フト１８ｃを介してブロアｔｓｂが駆動され、これによ
ってエンジンｌの過給が行われる。

また、上記排気通路１７には、タービン１８ａを迂回す
るリリーフ通路１９が形成されている。

そして、このリリーフ通路Ｉ９にはウェストゲート弁２
０が設けられ、該ウェストゲート弁２０は、圧力作動式
のアクチュエータ２１によってその開度が調整されるよ
う構成されている。このアクチュエータ２１は、ダイヤ
フラム２１ａによって画成された圧力室２１ｂを有し、
このダイヤフラム２Ｉａに上記ウェストゲート弁２０が
連結され−１また、この圧力室２１ｂが、通路２２を介
して、前記合流部Ｂ下流でかつスロットル弁１５上流の
吸気通路１０内に開口されている。これにより、ウェス
トゲート弁２０は、前記合流部Ｂ下流の圧力（過給圧）
がリターンスプリング２１ｃによる設定圧よりも高くな
ると開き始め、上記圧力が高くなるほど開度が大となっ
てリリーフ通路１９を流れる排気ガスを増やし、それに
よって排気ターボ過給機１８による過給圧の調整を行う
。

また、この実施例では、上記圧力作動式のアクチュエー
タ２１に対して電磁アクチュエータ２３が付設されて、
この電磁アクチュエータ２３によって、合流部Ｂ下流側
の圧力と無関係に、強制的にウェストゲート弁２０が開
（全開）あるいは閉（全開）となるように当該圧力作動
式のアクチュエータ２１が作動される。

吸気通路１０の第２の分岐通路１２には、機械式過給機
２４が配設されている。この機械式過給機２４はベーン
タイプ等の容積型ポンプによって構成され、タイミング
ベルト等の伝動機構２５を介し、エンジン出力軸として
のクランク軸７により機械的に駆動される。そして、こ
の伝動機構２５の途中には、機械式過給機２４の運転、
停止を選択的に切り換えるための電磁クラッチ２６が介
装されている。

また、吸気通路ｌＯには、上記第２の分岐通路１２の機
械式過給機２４下流側に開閉弁（以下、スーパーチャー
ジャ吸気弁という）２７が配設され、また、第１の分岐
通路１１の排気ターボ過給機１８下流側に開閉弁（以下
、ターボ吸気弁という）２８が配設されている。そして
、これら各吸気弁２７．２８には、それらを開閉駆動す
る電磁アクチュエータ２９．３０がそれぞれ連結されて
いる。

第１図で３１は、マイクロコンピュータによって構成さ
れたコントロールユニットであり、このコントロールユ
ニット３１には、前記エアフローメータ１４からの吸入
空気量信号のほか、クランク軸に対峙して設けられたエ
ンジン回転数センサ３２からのエンジン回転数信号、ス
ロットル弁１５に付設されたスロットルセンサ３３から
のスロットル開度信号等が入力される。そして、コント
ロールユニット３１から、電磁アクチュエータ２３゜電
磁クラッチ２６．スーパーチャージャ吸気弁２７駆動用
の電磁アクチュエータ２９．およびターボ吸気弁２８駆
動用の電磁アクチュエータ３０へ制御信号が出力されて
、それにより下記のような過給制御が行われ、また、周
知の形で燃料噴射弁１６の制御が行われる。

この実施例において、過給制御は、第２図に示す制御特
性によって行われる。すなわち、ターボ吸気弁２８の開
閉領域は、基本的に同図に示す等吸入空気量ラインによ
って、また、ロードロードラインより低負荷側ではエン
ジン回転数によって規定されている。ターボ吸気弁２８
は、このラインより高吸入空気量側において開かれる。

また、スーパーチャージャ吸気弁２７に対しては、上記
ターボ吸気弁２８が開かれるエンジン回転数より高回転
側で閉じるよう開閉領域が設定され、電磁クラッチ２６
については、スーパーチャージャ吸気弁２７の開閉ライ
ンより更に高回転側でオフとなるよう制御領域の設定が
なされている。また、この実施例では、ウェストゲート
弁２０が、低吸入空気量域でタービン１８ａを迂回して
排気ガスを流すための排気バイパス弁として利用されて
おり、その開閉領域は、第２図に実線で示すように、タ
ーボ吸気弁２８の開閉ラインより低吸入空気量側に設定
されている。

低吸入空気量域においては、排気バイパス弁（ウェスト
ゲート弁２０）は開かれている。このときターボ吸気弁
２８は閉じられ、スーパーチャージャ吸気弁２７は開か
れ、電磁クラッチ２６はオンとなっていて、機械式過給
機２４のみによる過給が行われる。そして、この領域で
は、排気ターボ過給機１８を迂回して排気ガスが流れる
ため、排圧の上昇が抑えられる。

吸入空気量が増えると、排気バイパス弁が閉じられて、
排気ターボ過給機１８の予回転が始まり、次いで、さら
に高吸入空気量となるとターボ吸気弁２８が開かれる。

そして、さらに高吸入空気量となると、スーパーチャー
ジャ吸気弁２７が閉じられて排気ターボ過給機１８のみ
による過給領域に入り、次いで、電磁クラッチ２６がオ
フとなって、機械式過給機２４の駆動が停止される。こ
の間、電磁クラッチ２６がオフになり機械式過給機の駆
動が停止されるのに先立って、スーパーチャージャ吸気
弁２７が閉じられることにより、機械式過給機２４への
吸気の逆流が防止される。

また、高吸入空気量側から低吸入空気量側へは、やはり
、第２図の領域設定によって６弁が逆方向に制御される
。

第３図は、この実施例の制御回路図である。この図に示
すように、エンジンの吸入空気量（Ｑａ）および回転数
（ｒｐｍ）が運転状態検出手段によって検出され、その
検出信号を受けて、ターボ吸気弁開閉判定手段、排気バ
イパス弁駆動制御手段。

スーパーチャージャとエンジンとの断続判定手段。

およびスーパーチャージャ吸気弁開閉判定手段が、第２
図の設定に基づいてそれぞれの領域判定を行う。そして
、それぞれの領域判定を受けて、ターボ吸気弁開閉信号
発生手段、排気バイパス弁駆動信号発生手段、断続信号
発生手段およびスーパーチャージャ吸気弁開閉信号発生
手段がそれぞれ制御信号を発生し、ターボ吸気弁駆動手
段（電磁アクチュエータ３０）、排気バイパス駆動手段
（電磁アクチュエータ２３）、スーパーチャージャとエ
ンジンとの断続手段（電磁クラッチ２６）およびスーパ
ーチャージャ吸気弁駆動手段（電磁アクチュエータ２９
）の制御を行う。

なお、この実施例においては、機械式過給機のみの過給
領域における排気バイパスの手段として、ウェストゲー
ト弁を備えたリリーフ通路を利用しているが、この排気
バイパス通路は独立して設けることも可能である。

また、本発明は、上記実施例におけるスーパーチャージ
ャ吸気弁を備えないエンジンに対して適用することもで
き、また、ターボ吸気弁を逆止弁で構成したエンジンに
対しても適用することができる。

更に、本発明は、機械式過給機と排気ターボ過給機を吸
気通路に並列に配設したエンジンに対し適用することも
可能である。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、吸気通路に
機械式過給機と排気ターボ過給機とを備えた過給機付エ
ンジンにおいて、機械式過給機のみによる過給領域での
排圧を低減してノブキングを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体システム図、第２図は
同実施例の制御特性図、第３図は同実施例の制御回路図
、第４図は本発明を適用しない場合の排圧特性を示すグ
ラフである。 １：エンジン、７：クランク軸、１０：吸気通路、１１
，１２：分岐通路、１７：排気通路、１８：排気ターボ
過給機、１８ａ：タービン、１８ｂニブロア、１９：リ
リーフ通路、２０：ウェストゲート弁（排気バイパス弁
）、２３：電磁アクチュエータ、 ２４：機械式過給機、 ラッチ、３１：コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの出力軸によって機械的に駆動される機
   械式過給機とエンジンの排気エネルギーによって駆動さ
   れる排気ターボ過給機とを吸気通路に備え、低吸入空気
   量域では上記機械式過給機によって過給を行い、一方、
   高吸入空気量域では上記排気ターボ過給機によって過給
   を行う過給機付エンジンにおいて、上記排気ターボ過給
   機のタービンが介設されるエンジンの排気通路に該ター
   ビンを迂回する排気バイパス通路を設け、該排気バイパ
   ス通路を所定の低吸入空気量域で連通させることを特徴
   とする過給機付エンジンの制御装置。