JPH0347439A - 過給機付ガソリンエンジン - 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） 本発明は回転電機付ターボチャージャを有するガソリン
エンジンの排気系統に設けた酸素センサによる空燃比の
制御作動を、吸排気系統の連通操作時に制御しようとす
る過給機付ガソリンエンジンに関する。

（従来の技術） エンジンが排出する排気ガスをタービンに導いて高速駆
動させ、該タービンの回転軸にコンプレッサを取付けて
これを駆動し、コンプレッサによってエンジンに吸気を
圧送する過給機は古くから知られている。

そして、この種の過給機のタービン軸に電動−発電機と
なる電動機構を取付け、エンジンの運転状態に応じて電
動機または発電機として作動させようとする提案が種々
行われている。

このような提案として過給機のコンプレッサからの圧気
をタービン側に流入させる短絡流路を過給機の仕事量減
少手段として設け、この手段の制御を行うことによりコ
ンプレッサ流量を増加させ、そのサージを防止しようと
するターボチャージャの制御装置が本出願人によって昭
和６３年特許願第３３４９６２号にて出願されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ガソリンエンジンの排気系統に酸素センサを
取付け、エンジンの排気ガス中の酸素量の大小を検出し
て吸入混合気の空燃比を調節するエンジンがあるが、こ
の場合、上述の短絡流路を設けてコンプレッサからの圧
気を排気系統に導入すると、圧気中の酸素の分も併せて
酸素センサにより検出し、排気中に酸素の多い即ちリー
ン・ミクスチャと誤フて検知して、インジェクタに指令
して燃料流量を増加させる制御を行う。

このためエンジンにはリッチ状態の混合気が送られるこ
とになり、燃費の悪化や、ミスファイヤなどの障害が生
ずるという虞が生ずる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は吸気系と排気系との間に短絡流路を設けたガ
ソリンエンジンにおいて、過給機のコンプレッサのサー
ジや混合気の空燃比を適切に制御しようとする過給機付
ガソリンエンジンを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば排気系統に制御センサとしての酸素検知
器を設けるとともに、排気系統と吸気系統を連通制御自
在にした過給機付ガソリンエンジンにおいて、吸排気系
統の連通時に酸素検知器からの信号を用いた制御系動作
を休止せしめ−る手段を有する過給機付ガソリンエンジ
ンが提供される。

（作用） 本発明によれば、エンジンの低回転高負荷時にはタービ
ン軸に取付けた電動機構をカ行させて過給気を付勢しエ
ンジンの吸気圧を高めるが、この゛場合、ターボチャー
ジャからの過給気の一部をエンジンの排気系に送気して
コンプレッサの空気流量を増加してコンプレッサのサー
ジの発生を防止する。そして、上述のエンジンの排気系
に送気の場合には、酸素検知器の信号に基づく空燃比の
制御系をオーブンループにすることにより、排気ガス中
にコンプレッサからの圧気が混じったことにより生じる
酸素量による誤制御が防止される。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

同図において、１はエンジンで、供給される燃料の燃焼
エネルギーによって車両を駆動するもので、エンジン回
転数を検出する回転センサ１１が取付けられている。

２は過給機となるターボチャージャで、エンジン１の排
気管１２から排出される排気ガスのエネルギーにより駆
動されるタービン２１と、該タービントルクにより駆動
されて吸気管１３を介してエンジン１に吸気を圧送する
コンプレッサ２２とを備え、タービン２１の回転軸２３
には電動機構として電動−発電作動する回転電機３が取
付けられている。

そして、エンジン１が低速回転にてエンジン負荷が大台
いとぎは、回転電機３にバッテリ４から電力を供給して
電動機としてカ行駆動させ、コンプレッサ２２の回転数
を上昇させてその過給作動を助勢し、エンジン１への過
給圧を増大させることにより、エンジン出力を向上させ
るものである。また、エンジン１が高速回転で排気ガス
エネルギーが十分にあるときは、回転電機３を発電機と
して作動させて排気エネルギーを電力として回収シ、バ
ッテリ４の充電を行えるように構成されている。

５は短絡流路で、エンジン１の排気マニホールド１４と
吸気管１３と間を連通させる配管であり、コンプレッサ
２２の過給作動による圧気の一部を排気マニホールド１
４に導くもので、短絡流路５の途中にはバルブ５１が設
けられ、該バルブ５１を開放することによって圧気を排
気系側にも送気するため、コンプレッサ２２の空気流量
が増加することになる。

１５は排気マニホールドに配置された酸素検知器であり
、排気ガスに含まれる酸素量を検知するもので、エンジ
ンの吸入する混合気の空燃比の制御系の基となるデータ
を発するものである。

６はコントローラであり、マイクロコンピュータからな
り、演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御
手順などを格納する各種メモリ、人／出力ボートなどを
備えている。そして、前述の回転センサ１１、酸素検知
器１５の他、アクセルペダルの踏込量センサ６１、車速
センサ６２、エンジン負荷センサ６３などからの信号が
人力されると、メモリに格納された手順によフて処理が
行われ、短絡流路５に設けたバルブ５１の開閉や、燃料
インジェクタ６４の燃料流量制御、回転電機３の電動／
発電制御などの制御指令が発せられるよう構成されてい
る。

つぎに、このように構成された本実施例の作動を説明す
る。

エンジン１が低速回転で高負荷である例えば車両の積荷
が大で急坂道の登板のような場合は、低速のガソリンエ
ンジンでは排気エネルギーが小のため、ターボチャージ
ャのタービン２１を駆動する力が弱く、コンプレッサ２
２の回転も十分でないため、過給圧も十分に得られない
ことになる。

この低速回転高負荷の状態を回転センサ１１、負荷セン
サ６３などの信号から検知したコントローラ６はバッテ
リ４からの電力を回転電機３に供給して電動機としてカ
行駆動せしめ、排気エネルギーの駆動力に加えてコンプ
レッサ２２を駆動し、圧気をエンジン１に圧送する。

この場合エンジン１が未だ低速のため、エンジンへの送
気量が少なく、第２図に示すコンプレッサの特性曲線の
ように空気流量が小のときはサージラインに達すること
になり、これを防ぐためバルブ５１を開くとともに酸素
検知器１５による空燃比の制御系をオーブンループとし
、コンプレッサ２２の圧気の一部を短絡流路５を介して
排気系に導入すると、コンプレッサ２２の空気流量は増
加してサージラインに達することなく、回転数も上昇し
て過給作動も良好となってブースト圧上昇が行われるこ
とになる。一方、酸素検知器１５による制御系のオープ
ンループは、排気ガス中にコンプレッサ２２からの圧気
が混合して酸素濃度が上昇しても、空燃比の調節が行わ
れないため、燃料の濃い状態とならずに今までの適正な
空燃比が継続されることになる。

第３図は本実施例の上述のような作動をフロー図とした
ものであり、つぎに同図についてその処理を説明する。

第３図（Ａ）の処理フロー図において、回転電機を発電
作動させてバッテリの充電作動をさせている場合はステ
ップ１においてその充電制御を停止させ、ステップ２で
はアクセルペダルの踏込量センサ６１からの信号を読込
む、そして、アクセルペダルの踏込量が最大か否かをチ
エツクし、最大に踏込まれているときはステップ３に進
んで、バッテリ４からの供給電力を１００％供給するよ
うに指示し、踏込量が最大でないときはステップ４に進
み、踏込量に応じた供給電力とするように指示を行って
、図示していないインバータを介してステップ５にて回
転電機３に通電して、ターボチャージャ２のコンプレッ
サ２２を駆動する。

ステップ６ではコンプレッサ２２の回転状態が第２図に
示すコンプレッサの特性曲線のサージラインに達してい
るか否かのチエツクを行い、サージラインに達している
場合はステップ７に進んで酸素検知器１５の指示に基づ
く空燃比制御のループをオーブンにする指令を発し、ス
テップ８ではバルブ５１を開いてコンプレッサ２２から
の圧気の一部を短絡流路５を介して排気系に通じ、コン
プレッサ２２の空気流量を増加させて、サージを防止す
る制御が行われる。したがってステップ７および８のフ
ローにより、排気マニホールドに流入した空気による酸
素検知器１５の信号に基づく空燃比制御の誤作動が防止
されることになる。

ステップ６にてサージラインに達していない場合はステ
ップ９．１０に進み、酸素検知器１５からの信号によっ
て通常の空燃比制御を続行させるとともに、短絡流路も
閉鎖のままにて過給気をエンジン１の吸気管１３に圧送
し、低速高負荷時のエンジントルクを増大させることに
なる。

つぎに第３図（Ｂ）の処理フロー図は所定のマツプに応
じて回転電機を電動駆動する場合のものであり、ステッ
プ１１では回転電機３の発電作動による充電の制御を停
止させ、ステップ１２においては所定のマツプに応じて
電動駆動用の供給電力を設定し、ついで前述の第３図（
Ａ）の処理フローにおけるステップ５に８行して回転電
機３に通電し、カ行させてコンプレッサ２２の過給作動
を助勢することになる。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、ターボチャージャに取付けた回転電機
に電力を供給し、電動駆動してカ行させてコンプレッサ
の過給作動を付勢するが、この場合、コンプレッサから
の圧気の一部を短絡流路を介して排気マニホールドに導
くとともに、排気系に配置の酸素検知器の指示に基づく
空燃比制御ループを開放にするので、排気側に流れる圧
気によりコンプレッサの空気流量が増加してサージへの
到達が免れてコンプレッサの過給作動が向上するととも
に、酸素検知器の指示による混合気に対する誤制御が防
止され、エンジンの低速高負荷時におけるトルクアップ
が支障なく効率よく実行できるという効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はコンプレッサの特性曲線図、第３図は本実施例の
処理の一例を示す処理フロー図である。 １・・・エンジン、２・・・ターボチャージャ、３・・
・回転電機、５・・・短絡流路、６・・・コントローラ
、１２・・・排気管、１５・・・酸素検知器、２１・・
・タービン、２２・・・コンプレッサ、５１・・・バル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気系統に制御センサとしての酸素検知器を設けるとと
   もに、排気系統と吸気系統を連通制御自在にした過給機
   付ガソリンエンジンにおいて、吸排気系統の連通時に酸
   素検知器からの信号を用いた制御系動作を休止せしめる
   手段を有することを特徴とする過給機付ガソリンエンジ
   ン。