JPH0331533A - 排気ターボ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、排気ターボ式過給機付エンジンの制御装置に
関する。

（従来技術） 吸気弁の開弁期間を所定の期間に維持しつつ吸気弁の開
閉時期を早めあるいは遅（する吸気弁開閉時期変更手段
は知られている。また、充分な吸気量を確保するために
エンジン回転数と負荷に応じて前記吸気弁開閉時期変更
手段を制御して吸気弁開閉時期を適宜変更する手段を備
えたエンジンの制御装置も知られており、例えば、米国
特許第３、０１５．９３４号には、吸気弁Ｑ開弁期間を
所定の期間に維持しつつ吸気弁の開閉時期を早めあるい
は遅くする吸気弁開閉時期変更手段を備えた排気ターボ
式過給機付エンジンの制御装置が開示されている。

従来、上述のごとき吸気弁開閉時期変更手段を備えた排
気ターボ式過給機付エンジンの制御装置は、排気ターボ
式過給機の低回転領域における過給圧の不足を補い充分
な吸気量を得るために、低回転高負荷領域において吸気
弁開閉時期を早めるように構成されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、排気ターボ式過給機付エンジンにおいて低回転
領域で吸気弁開閉時期を早めると、排気ターボ式過給機
の低回転領域における過給圧の不足を補い充分な吸気量
を得ることはできるが、圧縮比が高くなってノッキング
を生じ易くなるという問題があった。

したがって、本発明は、排気ターボ式過給機付エンジン
において、低回転領域における排気ターボ式過給機の過
給圧の不足を補い充分な吸気量を確保しつつ、ノッキン
グを防止できるエンジンの制御装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明にあっては、吸気弁の
開弁期間を所定の期間に維持しつつ吸気弁の開閉時期を
早めあるいは遅くする吸気弁開閉時期変更手段と、排気
ターボ式過給機のインターセプト回転数以下のエンジン
の低回転領域で、エンジン回転数の上昇に伴い吸気弁の
開閉時期が徐々に遅くなるように前記吸気弁開閉時期変
更手段を制御する制御手段とを備えている排気ターボ式
過給機付エンジンの制御装置を提供する。

本発明の好ましい実施態様にあっては、前記制御装置は
、更に、排気ターボ式過給機のインターセプト回転数以
下のエンジンの低回転領域で、エンジン回転数の上昇に
伴い設定最高過給圧を徐々に高める手段を備えている。

（作用） 本発明においては、排気ターボ式過給機のインターセプ
ト回転数以下のエンジンの低回転領域で、エンジン回転
数の上昇に伴い吸気弁の開閉時期が徐々に遅くなるよう
に前記吸気弁開閉時期変更手段が制御されるので、 ■低回転領域のなかでも特に回転数が低く排気ターボ式
過給機の過給圧が低い領域で吸気弁の閉弁時期が早こと
により充分な吸気量を確保できる。

一方、排気ターボ式過給機にあってはインターセプト回
転数以下のエンジンの低回転領域では吸気圧のほうが排
気圧よりも高いことと、吸気弁の開弁時期が早いことに
より、吸気による排気の掃気が充分に行われて気筒の温
度が下がるので、ノッキングを防止できる。

■エンジン回転数の上昇に伴い排気圧が上昇し過給圧が
高くなるので、エンジン回転数の上昇に伴って吸気弁の
閉弁時期が徐々に遅くなっても、必要な吸気量を確保で
きる。

一方、吸気弁の閉弁時期が遅くなることにより、圧縮比
が小さくなるので、気筒内の燃焼用ガスの温度上昇を抑
制でき、ノッキングを防止できる。

本発明の好ましい実施態様にあっては、前記制御装置は
、更に、排気ターボ式過給機のインターセプト回転数以
下のエンジンの低回転領域で、エンジン回転数の上昇に
伴い設定最高過給圧を徐々に高める手段を備えているの
で、過給圧が過度に高くなる事態が確実に防止され、ノ
ッキングが確実に防止される。

（実施例） 以下、添付の図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例に係る制御装置を備えた排気タ
ーボ式過給機付４気筒エンジンの給排気系の全体構成を
示す。

第１図において、本実施例に係る４気筒エンジンＡの第
１気筒１ａ〜第４気筒１ｄの吸気ポートから延びる独立
吸気通路２ａ〜２ｄは集合吸気通路３に接続され、集合
吸気通路３はスロットルバルブ４、インタークーラー５
を経由して排気ターボ式過給機Ｂのコンプレッサ６に連
通し、コンプレッサ６の上流部はエアフローメータ７、
エアクリーナ８を介して図示しない吸気開口部に連通し
ている。

第１気筒１ａ〜第４気１ｄの排気ボートはそれぞれ対応
する独立排気通路８ａ〜８ｄを介して集合排気通路９に
接続し、集合排気通路９の排気下流部は排気ターボ式過
給機ＢのタービンＩＯを経由して排気通路１１に連通し
ている。集合排気通路９のタービン１０よりも上流域と
排気通路１１は排気バイパス通路であるウェストゲート
１２を介して連通し、ウェストゲート１２の集合排気通
路９側の開口部にはウェストゲート１２を開閉するウェ
ストゲートバルブ１３が配設されている。

ウェストゲートバルブ１３はロッド１４を介してウェス
トゲートバルブ駆動用アクチュエータ１５により開閉駆
動される。

ウェスストゲートバルブ駆動用アクチュエータ１５は、
大径円筒部１５ａと、大径円筒部１５ａと同心の小径円
筒部１５ｂとから成る。大径円筒部１５ａと小径円筒部
１５ｂにはそれぞれダイヤフラム１６ａＳ　１６ｂが配
設されて室１５ａ＋、１５ａ＝、１５ｂ＋　　　１５ｂ
ｚが画成され、室１５ａ　　にはダイヤフラム１６ａを
室１５ａ２側に付勢するためのスプリング１７が配設さ
れ、また室１５ａ１．１５ｂｚは大気開放されている。

ロッド１４はウェストゲートバルブ１３とダイヤフラム
１６ａ、１６ｂとに固着され、室１５ａ＋の大気開放用
開口及び室１５ａｚと室１５ｂ１の境界壁に設けた開口
を貫通している。室１５ａｔと室１５ｂ、の境界壁に設
けた開口とロッド１４との間にはシールが配設され、前
記境界壁の気密性が担保されている。大径円筒部１５ａ
の室１５ａ２は連通路１８を介してコンプレッサ６の直
近下流の吸気通路に連通しており、小径円筒部１５ｂの
室１５　ｂ　ｌ　は連通路１９、三方ソレノイド２０、
連通路２１を介して連通路１８に連通している。

三方ソレノイド２０は、連通路１９を大気開放し、連通
路２１を閉鎖する第１作動位置と、連通路１９を連通路
２１に連通させ、且つ連通路２１の閉鎖を解除する第２
作動位置とを取りつるように構成されている。

３０は吸気弁開閉時期制御装置である。吸気弁開閉時期
制御装置３０は、吸気バルブを開閉駆動するカム軸３１
とカム軸３１に組み込まれた略Ｈ形の軸方向断面を有す
るスリーブ３０ａとコントロールユニットによって制御
される駆動レバー３０ｂとから成る。カム軸３１は、バ
ルブ開閉駆動用カムに連結された部分３１ａと図示しな
いベルトをかいして図示しないクランク軸によって回転
駆動されるプーリー３２に連結された部分３１ｂとに部
分され、部分３１ａ、３１ｂの対峙する端部には互いに
反対方向に巻いたヘリカルスプライン３３ａ、３３ｂが
それぞれ形成されており、前記スリーブ３０ａの二つの
フランジ３０ａ＋　、３０ａｚの内縁がそれぞれヘリカ
ルスプライン３３ａ、３３ｂにスプライン嵌合している
。

三方ソレノイド２０と吸気弁開閉時期制御手段３０はコ
ントロールユニットによって制御される。

コントロールユニットは制御プログラムを格納したメモ
リーと入出力インターフェースとＣＰＵとから成る。コ
ントロールユニットには、図示しないエンジン回転数セ
ンサからのエンジン回転数信号が入力され、またコント
ロールユニットからは三方ソレノイド２３と吸気弁開閉
時期制御手段３０の駆動レバー３０ｂとに制御信号が出
力される。

係る構成を有する本実施例に係るエンジンＡの作動を以
下に説明する。

■エンジン回転数が所定値Ｎ０未満の低回転数領域では
、吸気弁の開閉タイミングが第２図に実線で示すタイミ
ング、すなわち早期に吸気弁が開閉するタイミングとな
るように、カム軸３１ａと３１ｂの相対位相角、すなわ
ちカム軸３１ａと図示しないクランク軸の相対位相角が
スリーブ３０によって規制されている。このため、過給
圧は第３図の線■に沿って上昇し、エンジンのトルクは
第３図の線ａに沿って上昇する。過給圧の不足は吸気弁
の閉弁時期が早いことにより相殺され、充分な吸気量が
確保される。一方、第２図に示すように排気弁と吸気弁
の重複開弁期間が長いので、吸気による掃気効果が大き
く、気筒が冷却されてノッキングが防止される。

■エンジン回転数がＮｏから排気式ターボ過給機のイン
ターセプト回転数Ｎ１％すなわち、スロットル弁４全開
の全負荷状態で過給圧が設定最高値になり、ウェストゲ
ートバルブ１３が開き始める回転数まで上昇するにつれ
、コントロール二二ツトはエンジン回転数信号に基づき
予め設定された制御プログラムに従って駆動レバー３０
ｂに制御信号を送り、スリーブ３０を徐々に軸方向に移
動させる。これによりスリーブ３０のフランジ３０ａ、
、３０ａ２の内縁とスプライン嵌合したカム軸３１ａと
３１ｂは、ヘリカルスプライン３３ａと３３ｂが逆方向
に巻いているために徐々に相対回転を生じ、その結果、
カム軸３１ａと３１ｂの相対位相角、すなわちカム軸３
１ａと図示しないクランク軸の相対位相角が徐々に変化
し、吸気弁の開閉タイミングが第２図に破線で示すタイ
ミング、すなわち吸気弁が遅く開閉するタイミングに徐
々に平行移動する。吸気弁が徐々に遅閉じに移行して吸
気量が減少することにより、エンジン回転数の増加に伴
う過給圧の増加率が減少し、Ｎ　ｏ”””’　Ｎ　＋の
エンジン回転領域では過給圧はエンジン回転数の増加に
伴って第３図の線■に沿って上昇する。吸気弁が徐々に
遅閉じに移行することによる吸気量の減少は過給圧が徐
々に上昇することにより相殺され、充分な吸気量が確保
されるのでエンジントルクは減少することなく、エンジ
ン回転数の増加に伴って第３図の線すに沿って略−定値
を維持する。一方、吸気弁の閉弁時期が徐々に遅くなる
ので、圧縮比が徐々に小さくなり、気筒内燃焼用ガスの
温度上昇が抑制されてノッキングが防止される。

■エンジン回転数がインターセプト回転数Ｎｌに達した
時点で吸気弁の開閉時期は第２図で破線で示す遅く開閉
するタイミングに移行完了し、以後コントロールユニッ
トはエンジン回転数が上昇しても前記タンミングを維持
する。一方、エンジン回転数がインターセプト回転数Ｎ
１に達した時点で、連通路１８を介して室１５ａ２に導
入された吸気圧がダイヤフラム１６ａを押す力がスプリ
ング１７の付勢力に打ち勝ち、ウェストゲート１３が開
いて排気をウェストゲート１２を介して排気通路１１に
逃がす。このため、インターセプト回転数以上の回転領
域では過給圧は予め設定した最高過給圧Ｐに維持される
。このように、インターセプト回転数以上のエンジン回
転領域では吸気弁の閉弁時期、過給圧共に一定に維持さ
れるが、エンジン回転数の上昇に伴い、吸気抵抗の増加
によって吸気の流入遅れが大きくなるので、徐々に吸気
量が減少し、エンジントルクは第３図の、線Ｃに沿って
徐々に減少する。この領域では、吸気弁が遅閉じなので
、圧縮比が小さく、ノッキングは防止されている。

以上説明したごとく、本実施例に係るエンジンにあって
は、充分な過給圧が得られないインターセプト回転数よ
り低い回転数領域において、エンジン回転数の上昇に伴
って吸気弁の閉弁タイミングが半閉じから遅閉じに徐々
に移行するので、充分な吸気量を確保しつつ、ノッキン
グの発生を防止することができる。

なお、上記の実施例では、過給機Ｂの最高過給圧は所定
値Ｐに固定していたが、エンジン回転数領域Ｎ０〜Ｎ、
でエンジン回転数の上昇に伴って、吸気弁の閉弁時期を
徐々に遅くすると共に、三方ソレノイド２０を第１作動
状態から徐々に第２作動状態に移行させてもよい。三方
ソレノイド２０が第１作動状態から徐々に第２作動状態
に移行するにつれ、連通路１８．２１．１９を介して吸
気圧が徐々にアクチュエータ１５の室１５ｂ１に導入さ
れ、ダイヤフラム１６ｂに加わる室１５ｂ２方向の付勢
力が徐々に増加し、ひいては前記付勢力とスプリング１
７の付勢力との和であるウェストゲートバルブ１３を閉
じようとする力が徐々に増加する。この結果、過給機の
最高過給圧が第３図の線■に沿って初期値Ｐ。から最終
値Ｐ、に徐々に増加する。すなわち、エンジン回転数領
域Ｎ。

〜Ｎ１では、過給圧は必ず第３図の線■以下の値に制御
され、これにより、気筒内の燃焼用ガスの圧力が適正値
に維持されノッキングが確実に防止される。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発
明の範囲内で種々改変が可能であることは言うまでもな
い。

（発明の効果） 以上述べたよっに、本発明により、排気ターボ式過給機
付エンジンにおいて、低回転領域における排気ターボ式
過給機の過給圧の不足を補い充分な吸気量を確保しつつ
、ノッキングを防止できるエンジンの制御装置が提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る制御装置を備えた排気
ターボ式過給機付４気筒エンジンの給排気系の全体構成
図である。 第２図は、吸気弁開閉時期制御装置による吸気弁の開閉
時期の変化を示す図である。 第３図は、エンジン回転数と吸気弁開閉時期、過給圧、
エンジントルクの相関関係を示す図である。 Ａ・・・エンジン、 Ｂ・・・排気ターボ式過給機、 ６・・・コンプレッサ、 １０・・・タービン、 ３０・・・吸気弁開閉時期制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気弁の開弁期間を所定の期間に維持しつつ吸気
   弁の開閉時期を早めあるいは遅くする吸気弁開閉時期変
   更手段と、排気ターボ式過給機のインターセプト回転数
   以下のエンジンの低回転領域で、エンジン回転数の上昇
   に伴い吸気弁の開閉時期が徐々に遅くなるように前記吸
   気弁開閉時期変更手段を制御する制御手段とを備えてい
   ることを特徴とする排気ターボ式過給機付エンジンの制
   御装置。
2. （２）排気ターボ式過給機のインターセプト回転数以下
   のエンジンの低回転領域で、エンジン回転数の上昇に伴
   い設定最高過給圧を徐々に高める手段を備えていること
   を特徴とする請求項第（１）に記載の排気ターボ式過給
   機付エンジンの制御装置。