JPH02264118A - 機械式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、エンジン出力によって駆動される機械式過給
機を備えたエンジンの制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジン出力軸の駆動力によって駆動される
機械式過給機を備え、始動時または後進操作時等の運転
状態においては、上記機械式過給機を非駆動とするよう
に電磁クラッチなどで連結を切換えるようにした技術が
、例えば、特開昭６１１．９９３２号公報、特開昭ＢＯ
−２４０８３８号公報に見られるように公知である。

また、低負荷低回転状態では出力上昇の要求も低く、駆
動損失を低減し燃費性能を改善することから、例えば、
所定回転数より低回転領域では前記機械式過給機の駆動
を停止すると共に、該過給機をバイパスして吸気を供給
する通路を設けるようにした技術も知られている。

一方、エンジン回転数が高い領域で過給機を出内軸に連
結して駆動を開始すると、急激な回転上昇に伴って大き
な連結ショックが発生ずると共に、電磁クラッチなとの
クラッチ手段、過給機、駆動ベルトなどの信頼性上の点
からも、所定回転数以上の高回転域では機械式過給機を
駆動していることか好適である。

また、機械式過給機としては、ルーツブロア方式による
もの、スクリュー式等の内部圧縮式のものなどが各種提
案され実用化されている。

（発明か解決しようとする課題） しかして、」１記のような機械式過給機付エンジンで、
所定回転数での機械式過給機の連結の切換えに伴う駆動
開始時もしくは駆動停止１−時においては、エンジンに
対する過給機負荷の増減によるトルクショックが発生し
、このトルクショックはエンジン負荷が低い程大きく感
じられる問題を有する。

すなわち、負荷に対するトルク曲線（第５図参照）を見
た場合に、過給機の連結駆動時の曲線Ａと非駆動時の曲
線Ｂとは交差し、この交差点より低い負荷域では非駆動
状態の自然吸気Ｂの方か高いトルクを発生し、交差点よ
り高い負荷域では駆動状態の過給への方が高いトルクを
発生するものであり、回転数変化によって機械式過給機
が連結されて駆動を開始する際には、上記交差点より低
い負荷域では負荷が低下する程トルク増減（トルクショ
ック）が大きくなる傾向にある。

また、上記のような電磁クラッチ切換時の連結ショック
は、エンジン回転数が高い程前述のように大きくなり、
さらに、実際に体感されるものは同じトルク変動でもエ
ンジン負荷が低い程大きく感じられることになり、この
過給機負荷に対応して発生するトルクショックを良好に
抑制することが望まれるものである。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、機械式過給機の連結
状態の切換えに伴う駆動負荷の変化により特に低負荷域
で大きくなるトルクショックの発生を抑制するようにし
た機械式過給機付エンジンの制御装置を提供することを
１」的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の機械式過給機付エン
ジンの制御装置は、エンジン回転数が所定回転数以上と
なった運転領域で機械式過給機をエンジン出力軸に連結
して過給を行うについて、エンジン負荷を検出する負荷
検出手段と、該負荷検出手段の信号を受け、上記過給機
の連結の切換えを行う所定回転数をエンジン負荷が低い
程低回転側に設定する制御手段を備えるように構成した
ものである。

（作用） 上記のような過給機付エンジンの制御装置では、機械式
過給機をエンジン出力軸に連結し過給を行う際の設定回
転数を、切換時のエンジン負荷が低いほど低回転側とな
るように設定したことにより、切換時のトルクショック
の発生を最小限としつつ、低回転領域での機械式過給機
の駆動を停止して燃費性を改善するようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図に一実施例の機械式過給機（＝Ｊエンジンの概略
構成を示す。

エンジン１の気筒１ａに吸気を供給する吸気通路２には
、上流側からエアクリーナ３、吸気量センサ４、スロッ
トル弁５が介装され、このスロットル弁５下流に機械式
過給機６が配設されている。

該機械式過給機６は、例えば、スクリュー状の２本のロ
ータ６ａかそれぞれの凸部と凹部が互いに噛み合った状
態で組み合わされて逆方向に回転し、ロータ６ａの凹部
とケーシング内壁の間の空間が軸方向に移動しつつ空間
の体積が徐々に小さくなり、エアを内部で圧縮して圧送
するスクリュー式（リショロム式）の内部圧縮式過給機
が使用されている。

さらに、上記機械式過給機６の下流側の吸気通路２には
インタークーラー８が介装され、サージタンク７の下流
側が各気筒］−ａに接続される独立吸気通路２ａに形成
され、この独立吸気通路２ａに燃料を噴射供給するイン
ジェクタ９が配設されている。

また、前記過給機６をバイパスして過給バイパス通路１
１か接続され、この過給バイパス通路１１に過給バイパ
スバルブ１２か介装さレテいる。

すなわち、上記過給バイパス通路１］は一端が過給機６
上流でスロットル弁５の下流に接続され、他端はインタ
ークーラー８の下流に接続されている。該過給バイパス
通路１１に介装された過給バイパスバルブ１２は、該通
路を開閉する弁体１２ａと該弁体１２ａをリフト作動す
るダイヤフラムアクチュエータ１２ｂを備え、このアク
チュエータ１２ｂの圧力室１２ｃにはスロットル弁５下
流の吸気圧力が圧力導入通路１３によって導入され、こ
の吸気圧力（負圧）がスプリング１２ｄの設定荷重を越
えて大きくなった時に、その負圧の大きさに応じた開度
に調整して過給バイパス通路１１を開作動する。

前記過給機６は電磁クラッチ１４を備えたプーリ１５に
よってエンモ出力内輔１６のプーリ１７からの駆動力が
ベルト１８を介して伝達され、この電磁クラッチ］４に
制御手段２０（コントロラ）からの駆動信号（オン・オ
フ信号）が出力されて、過給機６とエンジン１との連結
関係を制御してその駆動制御が行われる。

また、前記スロットル弁５をバイパスしてその上下流の
吸気通路２を接続するスロットルバイパス通路２１が設
置され、このスロットルバイパス通路２１の途中には該
通路２１を流れるエア量を調整するスロットルバイパス
バルブ２２が介装されている。そして、このスロットル
バイパスバルブ２２には前記制御手段２０から電磁クラ
ッチ］４の連結の切換えに同期してエンジン出力を増減
補正する制御信号が出力される。さらに、このスロット
ルバイパスバルブ２２はアイドル時にエンジンのアイド
ル回転数制御を行うのにも使用され、アイドル時にはそ
の制御信号が制御手段２ｏから出力される。

さらに、エンジン１の気筒１ａに配設された排気弁３１
に対して、その開閉時期を変更して吸気弁３２とのオー
バーラツプ期間を変更するバルブタイミング可変装置３
３が付設されている。そして、このバルブタイミング可
変装置３３に前記制御手段２０から運転状態に応じて制
御信号か出力されて、電磁クラッチ１４のオン時を含む
領域でバルブオーバーラツプ期間を長くする駆動信号か
出力される。

前記制御手段２０には、電磁クラッチ１４の連結作動制
御、スロットルバイパスバルブ２２の開閉制御およびバ
ルブタイミング可変装置３３のオーバーラツプ期間の変
更制御を行うために、エンジン負荷を検出する負荷検出
手段Ｆとしての吸入空気量を検出する吸気量センサ４か
らの吸気量信号、エンジン回転数を検出する回転センサ
２５からのエンジン回転速度信号、およびスロットル弁
５の開度を検出するスロットルセンザ２６からスロット
ル開度信号等がそれぞれ入力される。

この制御手段２０は、エンジン負荷（例えばスロットル
開度）とエンジン回転数に基づいて、現在の運転状態に
対応した電磁クラッチ１４の作動領域（第３図参照）を
判定して電磁クラッチ１４の連結状態を切換えると共に
、電磁クラッチ切換時に同期してスロットルバイパスバ
ルブ２２の開閉作動を行うものである。

前記電磁クラッチ１４の作動領域の制御特性の設定は、
第３図のように、電磁クラッチ１４のオフ領域Ｉすなわ
ち過給機６を非駆動状態とする非過給領域は、エンジン
回転数Ｎが設定ラインＬ２以下でかつエンジン負荷ＴＶ
Ｏ（スロットル開度）が設定ライン上１以下の低回転低
負荷領域であり、これ以外の高回転高負荷領域かオン領
域■すなわち過給機６を駆動状態とする過給領域である
。

上記回転設定ラインＬ２は、エンジン負荷か高い状態で
は高回転側で、低負荷になるほど低回転側となるように
傾斜して設定され、これにより低負荷域では低回転状態
で電磁クラッチ１４を連結してトルクショックの軽減を
図るものである。また、負荷設定ラインＬ１が湾曲して
いるのは、負荷としてスロットル開度を採用しているか
らであり、ブースト信号または充填ｆｆｉ　（Ｑ／Ｎ）
などの負荷量に対しては直線的な設定ラインとなる。

また、上記オフ領域■内でも、さらに破線で示す低負荷
低回転域■では、バルブタイミング可変装置３３によっ
て排気弁１の閉弁時期を早くしてオーバーラツプ期間を
小さくする領域であり、この領域■以外の部分ではオー
バーラツプ期間を大きくする。すなわち、第４図にバル
ブタイミング例を示すように、実線で示すタイミングが
前記低負荷低回転域■でのタイミングで、排気弁ＥＸと
吸気弁ＩＮの両方とも開いているオーバーラツプ期間Ｏ
ＬＩが短く設定され、それ以外の領域では破線で示すよ
うに排気弁ＥＸのタイミングか遅れて閉じるように変更
され、オーバーラツプ期間ＯＬ２が長く設定される。

上記オーバーラツプ期間は、電磁クラッチ］４のオン領
域■すなわち過給機６を駆動し過給を行う領域で大きく
、これは、高回転高負荷の運転領域で気筒］ａ内に残る
残留排気ガスの量を低減すると気筒的温度が低下して耐
ノツキング性で有利となることから、排気弁３１と吸気
弁３２とのオバーラップ期間を長く設定し、この期間に
」１記過給機６による加圧エアによって排気ガスを気筒
１ａから押出して掃気効果を得るようにしている。

また、電磁クラッチ］４のオフ領域Ｉ内の低負荷低回転
領域■でオーバーラツプ期間を短くするのは、上記のよ
うにバルブオーバーラツプを長く設定した状態でアイド
ル運転等の低回転域に移行すると、エンジン回転の低下
に伴って過給圧が低下し、排圧の方か品くなると逆に排
気ガスが吸気通路２に吹き返し、低回転域ではかえって
排気ガスの持ち込み量が増大して燃焼性が低下するのに
対し、オーバーラツプ期間を短くして燃焼安定性を向上
するためである。

さらに、低負荷低回転領域■以外のオフ領域■でオーバ
ーラツプ期間を長くしているのは、エンジン負荷および
回転数が上昇してオーバーラツプを大きくしても燃焼安
定性が確保できる状態となっていることから、長いオー
バーラツプ期間によって気筒１ａ内に残留する排気ガス
を増大して所定員の新気を吸入するためのスロットル弁
５の開度を大きくして、気筒１ａ内の負圧を低くしポン
ピングロスを低減し燃費性を改善するために行っている
。なお、上記オーバーラツプ期間を短くする領域をオフ
領域Ｉと異ならせているのは、両者を一致させると電磁
クラッチ１４とオーバーラツプ期間とが同時に切換って
トルクショックが増大することを回避する点からでもあ
るが、原則的には両頭域は一致させてもよいものである
。

前記制御手段２０の処理を第２図のフローチャートに基
づいて説明する。このルーチンは電磁クラッチ１４の作
動とスロットルバイパスバルブ２２との関係についての
み示している。制御スタート後、ステップＳ］でエンジ
ン回転数Ｎと吸入空気量Ｑをそれぞれ読み込む。そして
、前記第３図に示すようなエンジン負荷ＴＶＯ（スロッ
トル開度）とエンジン回転数Ｎとのマツプに基づいて、
ステップＳ２で現在のスロットル開度ＴＶＯが負荷設定
ラインＬ１より大きい高負荷状態か否かを判定する。こ
の判定がＮｏで低負荷状態にある場合には、ステップＳ
３でエンジン回転数Ｎが回転設定ラインＬ２より大きい
高回転状態か否かを判定する。

上記ステップＳ２およびＳ３の両判定がＮｏで検出運転
状態が電磁クラッチ］４のオフ領域Ｉにある場合には、
ステップＳ６に進んでスロットルバイパスバルブ２２を
閉じると共に、ステップＳ７で電磁クラッチ１４をオフ
として機械式過給機６の駆動は行わない。この状態では
吸気負圧の導入によって過給バイパスバルブ１２が開作
動し、過給バイパス通路１１を通って気筒１ａに吸気が
供給される。

一方、前記ステップＳ２またはＳ３のいずれかの判定が
ＹＥＳとなって、電磁クラッチ１４のオン領域■に変化
した場合には、ステップＳ４に進んでスロットルバイパ
スバルブ２２を全開状態に開作動し、エンジン出力か増
大するように補正を行う共に、ステップＳ５で電磁クラ
ッチ１４をオン作動して連結状態とし、機械式過給機６
の駆動を開始する。

上記機械式過給機６の駆動によって過給を行っている状
態では、スロットル弁５下流の吸気圧力の上昇に伴って
過給バイパスバルブ１２は徐々に閉じて過給圧を高める
ように作用する。

また、電磁クラッチ１４のオン作動によって過給機６を
駆動している状態から、前記ステップＳ２およびＳ３の
両判定かＮｏとなって電磁クラッチ１４をオフ状態とす
る際には、上記ステップＳ４によって開作動しているス
ロットルバイパスバルブ２２を全閉状態としくＳ６）、
エンジン出力を低下補正してからステップＳ７で電磁ク
ラッチ１４をオフ作動することによってトルクンヨック
の発生を低減する。

上記のような実施例では、電磁クラッチ１４の連結状態
の切換えを判定するマツプの回転設定ラインＬ２をエン
ジン負荷が低くなる程低回転側となるように設定したこ
とにより、トルクショックが大きく感じられる低負荷状
態では低回転で電磁クラッチ］４をオン作動するように
し、電磁クラッチ］４のオン時のトルクショックを軽減
することができ、変速機が１，２速等の低速ギヤでの走
行におけるショックを改善して滑らかな走行性を確保す
ることができる。

特に、上記実施例のように機械式過給機６が内部圧縮式
過給機の場合には、内部圧縮の仕事分だけ駆動負荷が大
きくトルクンヨックが顕著に現れるものであり、上記の
ような切換えを行う所定回転数の補正によるトルクショ
ックの低減制御が有効である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、機械式過給機をエンジン
出力軸に連結して過給を行うについて、この過給機の連
結の切換えを行う所定回転数を、エンジン負荷が低い程
低回転側に設定する制御手段を備えたことにより、エン
ジン回転の変化に伴う過給機の駆動負荷の切換時のトル
クショックが特に低負荷域で大きくなるのに対応した切
換制御を行って、この切換時のトルクショックを最小限
とすることができ、機械式過給機の機能を十分に発揮さ
せることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における機械式過給機（；Ｊ
エンジンの制御装置の全体構成図、第２図は制御手段に
よる処理を説明するためのフローチャーｉ・図、 第３図は制御特性を示す特性図、 第４図はバルブオーバーラツプの変更特性を示すバルブ
タイミング図、 第５図は電磁クラッチの切換えに伴うトルク特性を示す
特性図である。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・吸気通路、５
・・・・・・スロットル弁、６・・・・・・機械式過給
機、］１・・・・・・過給バイパス通路、１２・・・・
・過給バイパスバルブ、１４・・・・・・電磁クラッチ
、１６・・・・・・エンジン出力軸、２０・・・・・・
制御手段、２１・・・・・スロットルバイパス通路、２
２・・・・・・スロットルバイパスバルブ、２５・・・
・・・回転センサ、Ｆ・・・・・・負荷検出手段。 第 図 ■′ 工１ジ゛フロ転弄匁Ｎ 第 図 第 図 偵荷

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転数が所定回転数以上となった運転領
   域で機械式過給機をエンジン出力軸に連結し、過給を行
   うようにした機械式過給機付エンジンにおいて、エンジ
   ン負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段の信
   号を受け、上記機械式過給機の連結の切換えを行う所定
   回転数をエンジン負荷が低い程低回転側に設定する制御
   手段を備え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. （２）機械式過給機が内部圧縮式過給機であることを特
   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. （３）機械式過給機の連結の切換時に同期してエンジン
   出力を増減補正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。