JPH041307Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は機械式過給機を有した車両用内燃機
関の過給機制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の出力向上のため吸気管に機械式過給
機を設けるものが提案されている。機械式過給機
は通常クラツチを介してエンジンのクランク軸に
連結され、クラツチは負荷に応じて係合または開
放されるようになつている。即ち、高負荷時はク
ラツチは係合され、過給機が作動することにより
過給が行われ、軽負荷時はクラツチが開放される
ことで過給機は停止され過給は行われない。更
に、過給機を迂回するバイパス通路に制御弁が設
けられ、この制御弁は過給機の作動時は閉鎖さ
れ、過給機の停止時は開放されるように制御され
る。

従来システムとしてクラツチの係合に先立つて
バイパス制御弁を閉鎖するように制御するものが
ある。例えば実願昭59−98468号参照。これはバ
イパスをクラツチの開放に先立つて閉鎖すること
で、吸入空気の流れを過給機に導入し、その回転
数を予め高めておき、その後のクラツチ係合時の
シヨツクを抑えるためである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記システムではバイパスの閉鎖状態から開放
への移行時の負荷の値を、開放状態から閉鎖状態
の移行時に負荷の値より小さくし、所謂ヒステリ
シスを設けている。これはバイパス制御弁のハン
チング防止のためである。即ち、バイパスの閉鎖
状態から開放状態への移行時の負荷の値と、バイ
パスの開放状態から閉鎖状態への移行時の負荷の
値とを等しくすると、機関の負荷がその値の付近
で微妙に変化したときバイパス制御弁はその変化
に準じて開放と閉鎖とを繰り返し、ハンチングを
起こすが、バイパスの閉鎖状態から開放への移行
時の負荷の値を、開放状態から閉鎖状態への負荷
の値より小さくすると、バイパスが一旦開放から
閉鎖へ変化すると、微妙な負荷の変化（減少）で
はバイパスが閉鎖から開放に移行する負荷の値を
下回らないためバイパス制御弁は閉鎖状態に維持
され、ハンチングを防止することができる。言う
までもないがハンチングがあると、バイパス制御
弁の頻繁な開放、閉鎖が繰り返されるため、バイ
パス制御弁の可動部の耐久性にとつてこのましく
ない。ところが、ヒステリシス域では、クラツチ
は解放されつつバイパス制御弁は閉鎖されている
が、クラツチの解放状態においてこのバイパス制
御弁が閉鎖した場合を同状態でバイパス制御弁が
開放した場合と比較すると、バイパス制御弁を閉
鎖した場合のほうがバイパス制御弁を開放した場
合より燃料は余計に消費するそのため、ヒステリ
シスによつて燃料消費率が悪化するおそれがあ
る。

この考案はバイパス制御弁のハンチングを防止
しつつ、燃料消費率も高く維持できるようにする
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において、内燃機関１は機械式過給機２
を吸気管１ａに設置し、機械式過給機２をクラツ
チ手段３を介して機関の回転軸１ｂに連結し、か
つ機械式過給機２を迂回するバイパス通路４にバ
イパス制御弁５を配置している。この考案によれ
ば、機関の負荷に応じた信号を発生する負荷信号
発生手段６と、前記負荷信号発生手段６からの負
荷に応じた信号より、機関の負荷が第１の所定値
より大きい第１の負荷条件を判別する第１の判別
手段７と、前記負荷信号発生手段６からの負荷に
応じた信号より、機関の負荷が、前記第１の所定
値より小さい第２の所定値より大きい第２の負荷
条件を判別する第２の判別手段８と、第１の負荷
条件判別手段７により機関が第１の負荷条件にあ
ると判別したときクラツチ３の係合信号を発生す
るクラツチ制御信号発生手段７ａと、クラツチの
係合信号を受けてクラツチ３を係合駆動するクラ
ツチ駆動手段７ｂと、第２の負荷条件判別手段８
により機関が第２の負荷条件にあると判別したと
きバイパス通制御弁５の閉鎖信号を発生し、第２
の負荷条件にないと判別したときバイパス制御弁
の開放信号を発生するバイパス制御信号発生手段
８ａと、バイパス制御信号を受けてバイパス制御
弁５を駆動するバイパス制御弁駆動手段８ｂと、
機関が第２の負荷条件から外れてから所定の時間
の経過を検知するタイマ手段９−１と、前記タイ
マ手段９−１により検出される所定時間の間バイ
パス制御弁５を閉鎖保持する手段９−２とより成
ることを特徴とする内燃機関の過給機制御装置が
提供される。

〔作用〕

負荷信号発生手段６は、機関の負荷に応じた信
号を発生する。

第１の判別手段７は負荷発生手段６からの負荷
に応じた信号より、機関の負荷が第１の所定値よ
り大きい第１の負荷条件を判別する。第２の判別
手段８は前記負荷信号発生手段６からの負荷に応
じた信号より、機関の負荷が前記第１の所定値よ
り小さい第２の所定値より大きい第２の負荷条件
を判別する。

クラツチ制御信号発生手段７ａは第１の負荷条
件判別手段７により機関が第１の負荷条件にある
と判別したときクラツチ３の係合信号を発生し、
クラツチ駆動手段７ｂはクラツチ３を駆動する。
バイパス制御信号発生手段８ａは、第２の負荷条
件判別手段８により機関が第２の負荷条件にある
と判別したときバイパス制御弁５の閉鎖信号を発
生し、第２の負荷条件にないと判別したときバイ
パス制御弁５の開放信号を発生する。バイパス制
御弁駆動手段８ｂはバイパス制御弁４を駆動す
る。

タイマ手段９−１は、機関が第２の負荷条件か
ら外れてから所定の時間の経過を検知する。ゲー
ト手段９−２は、前記タイマ手段９−１により検
出される所定時間の間バイパス制御弁５を閉鎖保
持し、その所定時間の経過後バイパス制御弁５は
開放される。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリ
ンダブロツク、１１はピストン、１２はコネクテ
イングロツド、１３はクランク軸、１４は燃焼
室、１５はシリンダヘツド、１８は吸気弁、１９
は吸気ポート、１６は排気弁、１７は排気ポート
である。吸気ポート１９は吸気管２０、インター
クーラ２１、機械式過給機２２を介してスロツト
ルボデイ２３に接続される。スロツトルボデイ２
３内にスロツトル弁２４が配置され、その上流に
エアフローメータ２５、エアクリーナ２６が位置
する。インタークーラ２１は機械式過給機２２に
よつて圧縮されることによつて昇温された空気の
温度を下げ、充填効率を上げるために配置され
る。

機械式過給機２２はスロツトル弁２４の下流で
インタークーラ２１の上流に位置する。機械式過
給機２２はこの実施例ではルーツポンプであり、
一対のロータ３１，３２を備え、同ロータ３１，
３２がハウジング３３に対して微小間隙を維持し
ながら回転することにより圧縮作動が行われる。
一対のロータのうちの一方のロータ３２の回転軸
３２Ａ上にクラツチ機構３４を介してプーリ３
４′が設けられ、このプーリ３４′はベルト３５を
介してクランク軸１６上のプーリ３６に連結され
る。第２図に模式的に示すようにこのクラツチ機
構は電磁式のクラツチであり、一対の摩擦板３
７，３８とソレノイド３９とより成り、ソレノイ
ド３９を通電制御することにより摩擦板３７，３
８の係合を制御するものである。一方の摩擦板３
７は回転軸３２Ａに連結され、他方の摩擦板３８
は回転軸３２Ａに対してフリーに回るようになつ
ており、かつその外周が前記のプーリ３４′をな
している。

過給機２２をバイパスするようにバイパス通路
４１が配置され、同バイパス通路４１の一端はス
ロツトル弁２４の下流で過給機２２の上流の吸気
管２３に接続され、バイパス通路４１の他端はイ
ンタークーラ２１の下流の吸気管２０に接続され
る。バイパス通路４１にバイパス制御弁４２が配
置される。バイパス制御弁４２は電磁駆動式であ
り、制御回路からの電気信号によつて開閉制御さ
れ、バイパス通路４１を流れるバイパス空気量の
制御を行なう。

５０はクラツチ３４、バイパス制御弁４２の作
動を制御する制御回路であり、マイクロコンピユ
ータシステムとして構成される。制御回路５０は
マイクロプロセシングユニツト（MPU）５１と、
メモリ５２と、入力ポート５３と、出力ポート５
４と、これらを相互に連結するバス５５とより成
る。入力ポート５３には各センサからの信号が入
力される。前記エアフローメータ２５からは吸入
空気量Ｑに関する信号が得られる。また、回転数
センサ６１からはクランク軸１３の回転数Ｎに関
する信号が得られる。出力ポート５４からはメモ
リ５２に格納されている制御プログラムに従つて
クラツチ３４のソレノイド３９、バイパス制御弁
４２に駆動信号が送られる。

第２図において過給機制御回路５０はエンジン
運転条件に応じて過給機２２の制御を実行する。
この制御はメモリ５２に格納したプログラムの内
容を第３図のフローチヤートによつて説明する。

第３図のルーチンは一定時間例えば50ｍ秒毎に
実行される時間割り込みルーチンとする。１０１
のステツプではエアフローメータ２５によつて計
測される吸入空気量Ｑの、クランク角センサ６１
によつて計測されるエンジン回転数Ｎに対する比
が入力される。ここに吸入空気量−回転数比Ｑ／
Ｎはエンジンの負荷を代表する因子である。次に
ステツプ１０２ではＱ／Ｎが所定値１（例えば
0.4／rev）より大きいか否か判定される。エン
ジンが低負荷状態であれば、Noと判定され、ス
テツプ１０３に進み、バイパス制御弁（ABVと
称する）４２が開状態か否か判別する。バイパス
制御弁４２が開状態とすればステツプ１０４に進
み、カウンタABCがクリヤされる。このカウン
タABCはバイパス制御弁４２が閉鎖条件から開
放条件に切り替わつた後の経過時間を計測するカ
ウンタである。次にステツプ１０５に進み、バイ
パス制御弁（ABV）４２に、同制御弁４２を開
放する指令が出され、吸込空気はバイパス通路４
１は開放され、吸込空気はバイパス通路４１を介
してエンジンに導入される。次にステツプ１０６
に進み、出力ポート５４よりクラツチ３４のソレ
ノイド３９を消磁する指令が出され、そのためク
ラツチの摩擦板３７及び３８は離れ、クランク軸
１３の回転は過給機２２のロータに伝達されず、
そのため過給は行われない。

吸入空気量−回転数比Ｑ／Ｎが設定値１を超え
るとステツプ１０２でYesの判定となり、ステツ
プ１０７に進み、出力ポート５４よりバイパス制
御弁（ABV）４２に閉鎖指令が出され、バイパ
ス通路４１は閉鎖されるそのため過給機２２から
の空気はバイパスされることなくエンジンに導入
される。

ステツプ１０８では吸入空気量−回転数比Ｑ／
Ｎが設定値２（たとえば0.5／rev）より大きい
か否か判別される。吸入空気量−回転数比Ｑ／Ｎ
が設定値１と設定値２との中間のときときはステ
ツプ１０６に進み、クラツチ３４の解放が維持さ
れ、過給機２２は停止維持される。

吸入空気量−回転数比Ｑ／Ｎが設定値２を超え
るとステツプ１０８でYesとなり、ステツプ１０
９に進み、出力ポート５４よりクラツチ３４のソ
レノイド３９を励磁する指令が出され、クラツチ
の摩擦板３７と３８とは係合するに至り、クラン
ク軸１３の回転はプーリ３６、ベルト３５、プー
リ３４′を介して過給機２２の回転軸に伝達され、
ロータ３１及び３２は回転される。そのため、過
給機２２は作動される。

負荷の減少によつて吸入空気量−回転数比Ｑ／
Ｎが設定値２以下に降下するとステツプ１０８で
Noとなり、ステツプ１０６に進むため、クラツ
チ３４は解放され、過給機２２は停止される。

負荷がさらに減少し、吸入空気量−回転数比
Ｑ／Ｎが設定値１以下となるとステツプ１０２で
Noと判定され、ステツプ１０３に進みバイパス
制御弁（ABV）４２が開か否か判定されるが、
負荷が落ちてきた最初の段階ではバイパス制御弁
４２は閉であるため、ステツプ１０３でNoと判
定され、ステツプ１１０に進む。ステツプ１１０
ではカウンタABCがインクリメントされる。次
のステツプ１１１ではカウンタABCが設定値３
（例えば１０）以下か否か判定される。吸入空気
量−回転数比が降下してから最初のうちはABC
の値は設定値３未満であるためステツプ１０６に
進む。そのため、バイパス制御弁４２は閉鎖状態
を保持する。

カウンタABCが設定値３を超えるとステツプ
１１１でNoとなり、ステツプ１１２に進みカウ
ンタABCは設定値３に固定され、ステツプ１０
５に進み、バイパス制御弁（ABV）４２は開放
される。

第４図はこの考案の作動を示すタイミング線図
で、時刻t₁において加速が開始され、時刻t₂で吸
入空気量−回転数比Ｑ／Ｎが設定値１を超える
と、バイパス制御弁（ABV）４２が閉鎖される。
次に時刻t₃でＱ／Ｎが設定値２を超えるとクラツ
チ３４が係合される。時刻t₄で加速をやめ、時刻
t₅でＱ／Ｎが設定値２以下となるとクラツチ３４
は解放される。ついで時刻t₆でＱ／Ｎが設定値１
以下となるとカウンタABCがインクリメントを
開始し、時刻t₇で設定値３までカウントアツプさ
れると、バイパス制御弁４２は解放される。従つ
て、バイパス制御弁４２は開放条件に入つてもカ
ウンタABCで計測される時間Ｔだけ遅延されて
から開放される。この遅延時間はこの実施例では
第３図のルーチンが50ｍ秒毎であるから50×10＝
0.5秒である。

〔考案の効果〕

バイパス制御弁４２の閉鎖状態から開放状態へ
の切替えにおいて遅延を設けることでバイパス制
御弁のハンチングが防止され、バイパス制御弁の
可動部の耐久性を上げることができる。また、従
来のヒステリシスによるハンチング対策では負荷
がバイパスを開放させる値に落ちるまでバイパス
閉鎖状態が維持され、燃料消費率が悪化するおそ
れがあるが、この発明ではバイパス制御弁の閉鎖
から開放への短い時間だけその開放が遅延させる
だけであるから、バイパスが閉鎖状態に止まる時
間は短縮され、燃料消費率の改善を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図、第２図はこの発明
の構成全体概略図、第３図はこの発明の制御作動
を説明するフローチヤート図、第４図はこの考案
の作動を説明するタイミング線図。 １３……クランク軸、２２……過給機、２４…
…スロツトル弁、２５……エアフローメータ、３
４……クラツチ、４１……バイパス通路、４２…
…バイパス制御弁、５０……制御回路、６１……
回転数センサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 機械式過給機を吸気管に設置し、機械式過給機
   をクラツチ手段を介して機関の回転軸に連結し、
   かつ機械式過給機を迂回するバイパス通路にバイ
   パス制御弁を配置した内燃機関において、 機関の負荷に応じた信号を発生する負荷信号発
   生手段、 前記負荷信号発生手段からの負荷に応じた信号
   より、機関の負荷が第１の所定値より大きい第１
   の負荷条件を判別する第１の判別手段、 前記負荷信号発生手段からの負荷に応じた信号
   より、機関の負荷が、前記第１の所定値より小さ
   い第２の所定値より大きい第２の負荷条件を判別
   する第２の判別手段、 第１の負荷条件判別手段により機関が第１の負
   荷条件にあると判別したときクラツチの係合信号
   を発生するクラツチ制御信号発生手段、 クラツチの係合信号を受けてクラツチを係合駆
   動するクラツチ駆動手段、 第２の負荷条件判別手段により機関が第２の負
   荷条件にあると判別したときバイパス制御弁の閉
   鎖信号を発生し、第２の負荷条件にないと判別し
   たときバイパス制御弁の開放信号を発生するバイ
   パス制御信号発生手段、 バイパス制御信号を受けてバイパス制御弁を駆
   動するバイパス制御弁駆動手段、 機関が第２の負荷条件から外れてから所定の時
   間の経過を検知するタイマ手段、及び 前記タイマ手段により検出される所定時間の間
   バイパス制御弁を閉鎖保持するゲート手段、 より成ることを特徴とする内燃機関の過給機制御
   装置。