JPH03141824A - 機械過給内燃機関 - 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〉 本発明は機械式過給機（スーパーチャージャ）を備えた
内燃機関に関する。

（従来の技術〉 機関クランク軸に連動して回転する機械式過給機（リシ
ョルム型過給機等〉によって内燃機関の吸気を過給する
場合、部分負荷時には燃費改善のために過給機を駆動し
ないことが多い（例えば特開昭６２−２４７１２２号公
報等〉。

機械式の過給機をクランク軸の回転に基づいて駆動する
内燃機、関の仕事損失を考慮すると、要求吸気量が少な
く過給の必要性のない部分負荷時などは、むしろ過給機
の駆動を停止することで、燃費の改善が図れる。

そこで、クランク軸の回転を過給機に伝達する動力伝達
系にクラッチ（電磁クラッチ）を設け、部分負荷時にク
ラッチにより動力伝達を遮断し、過給機の駆動負荷を減
らすことにより、内燃機関の仕事損失を低減している。

過給機は機関の高負荷時などにクラッチを接続して駆動
し、吸気を過給して高出力を発揮させる。

（発明が解決しようとする課Ｂ） ところでこの場合、吸気通路には過給機を迂回してバイ
パス通路を設け、過給機の停止時はバイパス通路のバイ
パス制御弁を開いて吸気を流すようになっている、なお
、バイパス制御弁は過給機の駆動時にはバイパス通路を
閉じることで、過給気の逆流を防ぐ。

機関負荷が部分負荷から高負荷へと移行する過渡時にク
ラッチが接続されるのに伴ってバイパス制御弁は閉じら
れるが、クラッチが接続されても過給機の回転は直ぐに
は上昇しないため、バイパス制御弁を閉じるタイミング
によっては、機関の過渡的運転性が悪化することがあっ
た。

例えば、クラッチが接続されて過給機の回転数が上昇し
ている途中でも、過給機の吐出空気量がバイパス通路を
経由しての自然吸気による吸気量よりも少ない段階でバ
イパス制御弁を閉じれば、加速途中での吸気量が一時的
に不足して加速の息きつきを起こすし、逆に過給機の回
転数が十分上昇しているにもかかわらずバイパス制御弁
が開いていれば、過給機からの吐出空気が吸込側へ逆流
し、過給圧の上昇遅れによる加速応答性の悪化を生じる
。

また、クラッチを接続側に作動させても実際にクラッチ
ミートするまでの、過給機が回転していないうちにバイ
パス制御弁を閉じたときには、過給機下流側の吸気管内
残存空気量に対して上流側の吸気量が８ｉ！端に減少し
、上流に設置したエアーフローメータの出力から演算さ
れる燃料供給量が大幅に減量される結果、瞬間的に燃焼
室の混合気は過剰なまでに燃料希薄状態になり、これに
よりリーン失火を起こすこともある。

このように過給機を駆動するときのクラッチの接続に対
するバイパス制御弁の閉弁時期の関係は、機関の運転性
の良否に大きな影響をもたらす。

本発明は機関の過渡的な運転時において、クラッチの接
続に対するバイパス制御弁の閉弁時期を最適にマツチン
グさせることにより、機関加速性能の向上にとって過給
機の特性を最大限有効に発揮させることを目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、第１図にも示すように、吸気通路２に
介装した機械式過給ｆｉ４と、この過給機４に機関回転
の伝達を断接するクラッチ８と、前記吸気通路２に過給
機４を迂回して形成したバイパス通路６と、過給機駆動
時にバイパス通路６を閉じるバイパス制御弁７と、機関
の運転状態を検出する手段２０と、機関の運転状態に基
づいて過給機４の駆動領域を判断する手段２１と、過給
機４を駆動させるときはクラッチ８の接続がらそのとき
の機関回転数に対応した遅れ時間をもってバイパス制御
弁を閉じる制御手段２２とを備える。

（作用） したがって過給機を駆動させるときは、まずクラッチを
接続して過給機の回転を上昇させ、過給機の吐出量がそ
のときの自然吸気量に一致した時点で、バイパス通路の
制御弁を閉じることができ、バイパス制御弁を早めに閉
じたきに生じる吸気不足や、遅れて閉じたときに生じる
過給圧の上昇遅れを防いで、最適な加速特性が確保でき
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、機関本体１の吸気通路２の途中には、
吸気絞弁３の下流に位置して吸気を過給するため、機械
式の例えばリショルム型過給ｆｉ４が介装される。この
過給機４はクランク軸などから電磁クラッチ８を介して
伝達されるｆｉ関回転によって駆動される。

過給機４の下流には過給ｆｉ４がら出た、温度の上昇し
た吸気を冷却するためのインタークーラ５が設けられる
。吸気通路２には過給ｆｉ４とインタークーラ５を迂回
するバイパス通路６が形成され、このバイパス通路６の
開度を調整するためにバイパス制御弁７が設けられる。

１０は前記クラッチ８の断接やバイパス制御弁７の開度
を制御するコントロールユニットであって、マイクロコ
ンピュータ等で構成されている。

このコントロールユニット１０には機関吸入空気量を検
出する吸気量センサ１１がらの信号、機関回転数を検出
する回転数センサ１２がらの信号等が入力され、これら
に基づいてクラッチ８とバイパス制御弁７を次のように
制御する。

機関の過給を必要としない部分負荷時にはクラッチ８を
遮断（ＯＦＦ）すると共に、バイパス制御弁７を開いて
バイパス通路６から吸気を流し、過給を必要とする高負
荷時にはクラッチ８を接続くＯＮ〉すると共にバイパス
制御弁７をそのときの機関回転数に応じた所定のタイミ
ングで閉じる。

このバイパス制御弁７を閉じるタイミングは、基本的に
はそのときの機関回転数における自然吸気と、過給機４
の吐出量が一致するときに行うのであり、過給機４の吐
出量が自然吸気量と等しくなる回転数は、過給機４の容
量等によっても異なるが、そのときの機関回転数に対し
て過給機４の回転数が、例えば１／２．１７３等まで上
昇してきたときに一致する。

クラッチ８が接続されてから過給機の回転数が所定回転
数に上昇するまでの時間は、実験等により予め求めるこ
とができ、例えば第３図に示すような値をとる。この図
にはクラッチ８が実際にミートされてから過給機４の回
転数が、それぞれそのときの機関回転数と同一の、１，
０００．２，０００．３゜０００．４，０００ｒｐｍに
上昇するまでの時間をあられしている。

したがって、仮に機関回転数が４．ＧＯＯｒｐｍのとき
にクラッチ８を接続して過給機４の駆動を開始するもの
とすれば、過給機４の吐出量が自然吸気量と一致する過
給機回転数を仮に２，０００ｒｐ−として、過給機４の
回転数が２，０００ｒｐ−に上昇してきたときにバイパ
ス制御弁７を閉じればよい。

このようにして自然吸気量と過給機吐出量とが一致した
時点でバイパス制御弁７を閉じることにより、過給機駆
動開始時の一時的な吸気量不足や過給圧上昇の応答遅れ
を防いで、最適な過給制御が行えるのである。

ところが、実際には、クラッチ８に接続信号が入ってか
らミートするまでの作動遅れ時間や、バイパス１１ｕ１
弁７が完全に閉じるまで作動遅れ時間があるため、これ
らを考慮して前記したバイパス制御弁７の作動時期を補
正する必要がある。

具体的には、クラッチ８の作動信号が出力されてから実
際にミートするまでの遅れ時間分だけバイパス制御弁７
の作動開始時期を相対的に遅らせ、かつバイパス制御弁
７のそれ自体の作動所要時間、つまり閉じ始めから完全
に閉じ終わるまでにかかる時間分だけ早めにバイパス制
御弁７の作動を開始させるのである。

また、これらとは別に、過給機４の下流側の吸気管ボリ
ュームに基づいての補正も行わなければならない、−と
くにこの補正は過給Ｒ４の下流にインタークーラ５など
を設置し、吸気管ボリュームが大きくなったときほど必
要となる。

バイパス制御弁７が完全に閉じて空気の流入が遮断され
ても、その下流側吸気管内に空気が滞留している間は、
これにより燃焼に必要な空気量を補うことができるため
、バイパス制御弁７が閉じたときの過給機４の吐出量が
その回転数における自然吸気量よりも少なくても、この
吸気管ボリュームによる補給が行なわれている間に過給
機４の吐出量が自然吸気量と一致するまで増加できれば
よく、このため、吸気管ボリュームによる補正時間に相
当する分だけ、バイパス制御弁７を早めに閉じるのであ
る。

吸気管ボリュームによる補正時間は、第４図にも示すよ
うに、そのときの機関回転数によって変化し、回転数が
高いときほど補正時間は短縮される。つまり、回転数が
高ければ過給機下流側に残留空気は短時間のうちに消費
され、回転数が低くなるほど消費呼匍が長くなるためで
ある。もちろん、このボリューム補正時間は基本的には
実際の過給ｆｉ４の下流側吸気管ボリュームに応じて値
が変化し、これらは実験により予め算出しておくことが
できる。

これらの補正はコントロールユニット１０により、第５
図のフローチャートで示す手順にしたがって実行される
が、これを参照しながら、全体的な作用について説明す
る。

機関が部分負荷運転を行っているときは、コントロール
ユニット１０はクラッチ８を遮断して過給＠４の駆動を
停止すると共に、バイパス通路６のバイパス制御弁７を
全開して、過給機４によらず自然吸気作用によりバイパ
ス通路６から吸気をｔａ関燻燃焼室送り込む。

このようにして過給気を必要としない部分負荷時には、
過給機４の駆動を停止することにより機関出力の仕事損
失を減らし、燃費の改善を図る。

これに対して機関加速時など負荷が増大していくと、コ
ントロールユニット１０は所定の負荷を越えた時点でク
ラッチ８を接続し、過給機４の駆動を開始するが、同時
に、クラッチ８の接続に伴い第４図の手順にしたがって
、バイパス通２８６のバイパス制御弁７を閉じて過給作
用を行う。

つまり、ステップ１で過給機（Ｓ／Ｃニス−パーチャー
ジャ）のクラッチ８がＯＮなったことを判断すると、そ
のときの機関回転数と吸入空気量とを読込み（ステップ
２．３）、これらに基づいて前述した、過給機回転数が
所定回転まで上昇するまでの遅れ時間Ｔａと、吸気管ボ
リュームによる補正時間Ｔｂとを、テーブルルックアッ
プにより立出し、また、あらかじめ設定されているクラ
ッチミートの遅れ時間Ｔｅと、制御弁作動遅れ時間Ｔｄ
とが読込まれる（ステップ４．５）。

これらに基づいてステップ６で、クラッチＯＮ信号が出
力されてがら制御弁の作動開始信号が出力されるまでの
遅れ時間Ｔが次のようにして演算される。

Ｔ＝（Ｔｃ＋Ｔａ＞　　（Ｔｂ＋Ｔｄ）・・−（１）ク
ラッチＯＮ信号が出力されてがら、このようにして演算
された遅れ時間Ｔが経過したら、バイパス制御弁の閉弁
作動信号が出力される（ステップ７．８＞。

このようにして、バイパス制御弁７の閉弁時期が制御さ
れる結果、過給機４がらの吐出量と自然吸気量とが一致
したときに、自然吸気から過給に切換わり、加速時の、
１、付きを起こさず、また過給圧の上昇遅れもなく、ス
ムーズな最良な加速特性が実現する。

なお、実際の￥１１　ａｌｌにあたっては、吸気管ボリ
ューム補正はインタークーラ等がない機関の場合は行わ
なくてもよく、またクラッチミート遅れや制御弁作動時
間は一律に設定しておくこともできる。

（発明の効果〉 以上のように本発明によれば、バイパス制御弁の閉弁時
期を、実際の過給機吐出量が自然吸気量と一致したとき
に行うようにしたので、制御弁が早めに閉じたときの加
速の息付きや、遅めに閉じたときの過給圧の上昇遅れな
どがない、最適な制御が実現でき、スムーズで良好な加
速特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図、第２図は
本発明の実施例を示す構成図、第３図は制御弁の作動時
期を示すタイミングチャート、第４図は吸気管ボリュー
ムによる補正時間を示す説明図、第５図はコントロール
ユニットにおける制御動作を示すフローチャートである
。 １・・・機関本体、２・・・吸気通路、４・・・過給機
、６・・・バイパス通路、７・・・バイパス制御弁、８
・・・電磁クラッチ、１０・・・コントロールユニット
、１１・・・吸気量センサ、１２・・・回転数センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気通路に介装した機械式過給機と、この過給機に機関
   回転の伝達を断接するクラッチと、前記吸気通路に過給
   機を迂回して形成したバイパス通路と、過給機駆動時に
   バイパス通路を閉じるバイパス制御弁と、機関の運転状
   態を検出する手段と、機関の運転状態に基づいて過給機
   の駆動領域を判断する手段と、過給機を駆動させるとき
   はクラッチの接続からそのときの機関回転数に対応した
   遅れ時間をもってバイパス制御弁を閉じる制御手段とを
   備えることを特徴とする機械過給内燃機関。