JPH04136425A - 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、インタークーラを備えた機械過給機付エンジ
ンの制御装置に関するものである。

（従来の技術） 最近の自動車では、例えばターボチャージャーに代表さ
れるような機械式過給機を備えたエンジンの採用が多く
なっている。機械式過給機を採用すると、吸気の充填効
率が高くなり、エンジン出力の向上を図ることができる
。

しかし、一方、機械式過給機では、過給機自体の駆動に
よって発生する熱と過給作用による圧縮熱により吸気温
度が高くなり、その結果、吸気の体積膨張を生じて吸気
密度（酸素密度）が低下する問題がある。

そこで、従来より上記のような機械式過給機を設けたエ
ンジンでは、過給機下流側に吸気を冷却するインターク
ーラ（中間冷却器）を併設する事によって吸気密度の低
下を防止する構成が採用されている（例えば特開昭５８
−２１５２９号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにインタークーラを設けて吸気の冷却を図る
ようにすると、確かに吸気密度か向上して過給効率が上
がり、ノッキングも生じにくくなる。

しかし、他方エンジンの燃焼室に供給される吸気の温度
と混合気の燃焼状態との関係を考えて見ると、例えば外
気温度の低いエンジン冷間時等には吸気温度が高い方が
燃料の蒸発性か良くなり、始動性、発進性が良好となる
。また、エンジンの燃費性能上から要求されるエンジン
の吸気ｉＨは所定のエンジン毎に種類や特性によって相
違がある。従って、−律に吸気温度が低いほうが良いと
いう訳には行かず、外気温やエンジンの種類、運転状態
などに応じてエンジン燃焼室に供給される吸気温度をコ
ントロールすることが好ましい。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記のような要望ないし課題に応じることを
目的としてなされたものであって、エンジンによって駆
動される機械式過給機と、該過給機の下流に設けられ該
過給機によって圧縮された吸気を冷却するインタークー
ラと、該インタークーラをバイパスし、上記過給機で圧
縮された吸気を当該インタークーラを通さずにエンジン
に供給するインタークーラバイパス通路と、該インター
クーラバイパス通路の圧縮吸気バイパス量を制御するバ
イパス制御弁とを備えてなるエンジンにおいて、エンジ
ン側の吸気の温度を検出する吸気温度検出手段と、該吸
気温度検出手段によって検出されたエンジン側吸気温度
があらかじめ設定された所望の目標吸気温度となるよう
に上記バイパス制御弁の開度制御を行う吸気バイパス量
制御手段とを設けたことを特徴とするものである。

（作　用） 上記本発明のエンジンの制御装置の構成では、過給機に
よって過給される圧縮吸気をインタークーラによって冷
却して吸気密度を高めるようになっているとともに、当
該インタークーラをバイパスして吸気バイパス通路か設
けられていて、過給吸気の一部がインタークーラを通ら
ずに直接エンジンに供給されるようになっている。そし
て、該直接エンジンに供給されるバイパス吸気の量は、
エンジン側吸入空気の温度が当該エンジンのエンジン特
性、そのときのエンジン運転条件等にとって最適な目標
温度となるように吸気バイパス量制御手段によって実際
の吸気温度を当該目標温度と比較しながら調節される。

（発明の効果） 従って、本願発明によると、十分な吸気充填効率を維持
しながらエンジンの燃焼状態を常に可及的に良好にする
ことができ、吸気温昇温にょる冷間時の始動・発進性能
の同上、エンジンの燃焼特性に応じた吸気温度の実現に
よる燃費性能、排気エミッション性能の向上等の有益な
効果を得ることができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

先ず第１図は本発明の第１実施例にかかるインタークー
ラを備えた機械過給式エンジン及びその吸排気系の全体
構成を示しており、図中符号１は左右のバンクＬａ、ｌ
ｂを有する例えばＶ型６気筒エンジンで、ンリンタブロ
ノク２上に左右のシリンダヘッド３ａ、３ｂを組み付け
てなるものである。上記各バンクｌａ、ｌｂのシリンタ
ブロック２には、それぞれピストン４を往復動可能に嵌
装した／リンダ５が形成されており、このシリンダ５に
、上記シリンダヘッド３ａ、３ｂ及びピストン４の各々
で囲まれて燃焼室６が形成されている。一方、３８は上
記各シリンダ５の燃焼室６に吸気を供給する吸気通路、
また８は各７リンダ５の燃焼室６内の排気ガスを排出す
る排気通路である。

そして、上記各シリンダ５の吸気通路３８の下流端は吸
気弁９により、また排気通路８の上流端は排気弁１０に
よりそれぞれ開閉されるようになされており、これら吸
／排気弁９，１０の開閉タイミングは、例えば通常の一
般例に比べ吸／排気弁９．１０のオーバラップが大きく
かつ吸気弁９が遅く閉じるように設定されている。すな
わち、排気弁１０の閉じタイミングは一般例に比べ遅閉
じにされている。また、吸気弁９の閉じタイミングはピ
ストン４が下死点を過ぎた後、ある程度上昇するまで開
くように設定されており、このことによりエンジン１の
高負荷域でのシリンダ内燃焼室６の実圧縮比を小さくし
て吸気の上死点温席を下げ、ノッキングや異常燃焼を抑
えるようになされている。さらに、吸／排気弁９，１０
のオーバラップを大きくすることにより、エンジン１の
低負荷時、排気通路８に流れた残留ガス（排気ガス）の
一部を高温のまま燃焼室６に吸入して内部排気還流を行
わせ、エンジン１のポンピングロスを低減して燃費を向
上させる一方、高負荷時には燃焼室６内の残留排気ガス
を新気（吸気）により掃諷するようになされている。

上記吸気通路３８の上流端はエアクリーナ１１に接続さ
れている。また、この吸気通路３８には、上流側（エア
クリーナ１１側）から順に、吸入空気量を検出するエア
フローメータ１２、吸気通路３８を開閉するスロットル
弁１３、及び各々バンク１　ａ、　ｌ　ｂの長手方向に
延び、かつ同バンクＩａ　　１ｂ毎に設けられた左右２
つのサージタンク１４ａ。

１４ｂが各々配設されている。また、上記各サージタン
ク１４．ａ、１４ｂと各バンクｌａ、ｌｂの７リンダ５
とはそれぞれ独立吸気通路７ａにより接続され、この独
立吸気通路７ａには燃料を噴射供給するフューエルイン
ジェクタ１５．１５か配設されている。

また、上記スロットル弁１３下流側の吸気通路３８の途
中には吸気を過給する機械式過給機１６と、該過給機１
６よりも下流側に位置し、過給機１６によって圧縮され
た吸気を冷却するインタークーラ１７とが配設されてい
る。上記過給機１６は雌雄ロータを組み合わせてなるリ
ショルム式の２軸スクリユータイプのもので、その回転
軸（図示せず）はベルト伝導機構１８を介してエンジン
１のクランク軸（図示せず）に駆動連結されている。

上記ベルト伝導機構１８は、過給機１６の回転軸に取り
付けられた■プーリからなる従動プーリ１９と、該従動
プーリ１９の側方に回転自在に支持された■プーリから
なる駆動プーリ２０と、両プーリ１９，２０間に巻き掛
けられたＶベルト２１とを備えている。そして、上記駆
動プーリ２０が上記のようにエンジンのクランク軸に連
結されており、エンジン１の運転中はその出力をベルト
伝導機構１８を介して過給機１６に伝達して同過給機１
６を常時駆動回転させるようにしている。

他方、上記インタークーラ１７の下流は各バンクに対応
した２本の分岐通路３７ａ、３７ｂに分割されて各々上
述のサージタンク１４ａ、１４ｂの入り口に接続されて
いる。

さらに、上記サージタンク１４ａ、１４ｂの上記入口側
分岐通路３７ａ、３７ｂにはスロットル弁１３直後への
第１の吸気バイパス通路２２の一端側分岐端部が共通に
接続されている。この第１の吸気バイパス通路２２は途
中で互いに集合され、その他端は上記過給機１６上流側
で、かつスロットル弁１３直下流側の吸気通路７内に連
通されており、該第１の吸気バイパス通路２２の途中に
は当該第１の吸気バイパス通路２２を開閉する第１の開
閉制御弁としての第１のエアバイパスバルブ２３が配設
されている。この第１のエアバイパスバルブ２３は第２
図に拡大して示すように、バルブケース２３ｂの弁座２
３ａに着座して上記第１の吸気バイパス通路２２を閉じ
る弁体２４と、該弁体２４にロッド２５を介して連結さ
れたダイアフラム２６と、該ダイアフラム２６により区
画形成された負圧室２７ａおよび大気導入室２７ｂと、
負圧室２７ａ内に縮装され、ダイアフラム２６を弁体２
４が弁座２３ａに着座するように付勢するスプリング２
８とを備えている。上記大気導入室２７ｂには、通路３
６を介して大気が導入されるようになっている。そして
、上記負圧室２７ａは通路２９を介してスロットル弁Ｉ
下流の吸気通路３８内に、また通路３０を介して第１の
吸気バイパス通路２２内にそれぞれ連通されている。そ
して、上記両通路２９．３０の下流側合流部には電磁式
の三方弁３１が配設されており、この三方弁３１を切り
換えて負圧室２７ａ内にスロットル弁１３下流の負圧又
は第１の吸気バイパス通路２２内の負圧を導入し、例え
ばエンジン１の運転状態が低負荷運転域であってスロッ
トル弁１下流の吸気負圧が大きいときには、上記負圧室
２７ａに導入される吸気負圧を太きくし、第１のエアバ
イパスバルブ２３の開度を太き（して第１の吸気バイパ
ス通路２２を全開にする一方、中負荷運転域では、負圧
室２７ａへの導入負圧を徐々に小さくして第１のエアバ
イパスバルブ２２の開度を漸次小さくし、高負荷運転域
では導入負圧を最小にして第１のエアバイパスバルブ２
３を全閉、つまり第１の吸気バイパス通路２２を全閉状
態に制御するようになっている。

従って、上記実施例においては、エンジン１の運転中、
そのクランク軸に連結された過給機１６が常時作動する
。そして、各シリンダ５における吸気弁９の閉じタイミ
ングが遅閉しにされているので、エンジン１の低負荷時
、シリンダ５内に吸入された吸気（混合気）の一部が吸
気通路３８に吹き返されてサージタンク１４ａ、１４ｂ
内に溜まる。しかも、吸／排気弁９，１０のオーパラ１
．ブが大きいので、上記吸気の吹返しがさらに助珠され
る。しかし、この実施例の場合、エンジンＩの低負荷運
転域で、上記第１のエアバイパスバルブ２３が開弁され
て第１の吸気バイパス通路２２が開かれる。このため、
過給機１６の作動によりサージタンク１４ａ、１４ｂ内
の吸気の一部が過給機１６上流側の吸気通路３８に還流
されて、サージタンク１４ａ、１４ｂと過給機１６上流
側の吸気通路３８との間で吸気が循環される。それ故、
上記の如くシリンダ５からサージタンク１４ａ。

１４ｂに吹き返される吸気があっても、そのサージタン
ク１４ａ、１４ｂ内の吸気は上記循環される吸気に混入
されてそれとミキシングされることとなる。その結果、
上記サージタンク１４ａ、１４ｂに吹き返された吸気が
次の吸気行程にあるシリンダ５にそのまま直ちに吸入さ
れることはなくなり、各バンク１　ａ、　１　ｂでのシ
リンダ５．５・・間の空燃比が均一となって、そのばら
つきを低減することができるようになっている。

また、エンジン１の低負荷運転域では、吸気の一部が第
１の吸気バイパス通路２２を通して循環するので、過給
機１６の吐出側及び吸込側の各圧力は略同じとなり、エ
ンジン１により過給機′１６を常時駆動していても過給
機１６の駆動のためのエンジン出力が小さくて済み、そ
れだけエンジン１の燃費を向上させることができる。

一方、エンジン１が高負荷運転域に移行すると、上記第
１のエアバイパスバルブ２３が閉じられて第１の吸気バ
イパス通路２２は全開となり、サージタンク１４ａ、１
４ｂと過給機１６上流側との間で吸気循環は行われない
。このため、過給機１６によって吸気が圧縮され、この
吸気はインタークーラ１７で冷却された後、サージタン
ク１４ａ。

１４ｂから各バンクｌａ、ｌｂのシリンダ５内の燃焼室
６に供給される。また、上記各シリンダ５における吸／
排気弁９，１０の大きなオーバラップ期間が活かされて
燃焼室６内の残留排気ガスが効果的に掃気されるととも
に、吸気弁９の遅閉じによって吸気充填量が増加し、か
つ上死点温度が低く抑えられる。よって、エンジン１の
ノッキングや異常燃焼を抑制しつつ、高負荷域での出力
トルクを増大させることができるようになる。

一方、符号３７ｃは上記インタークーラ１７上流側の吸
気通路３８と下流側との間にインタークーラ１７をバイ
パスして接続された第２の吸気バイパス通路である。該
インタークーラバイパス吸気通路３７ｃは、上記サージ
タンク１４ａ、＋４ｂを介して各バンクのエンジン燃焼
室６，６に供給されるとともに、一部は上記第１の吸気
バイパス通路２２を介して上述の場合と同様に過給機１
６側に還流される。また該第２の吸気バイパス通１３７
ｃの途中には第２のエアバイパスバルブ３３が介設され
ており、該第２のエアバイパスバルブ３３は、リンク機
構３４を介してダイヤフラム３２の作動ロッドに連係さ
れている。ダイヤフラム３２は三方制御弁３２ａを介し
てその作動室側に吸気負圧又は大気を導入し、それによ
って上記第２のエアバイパスバルブ３３の開度を制御し
、インタークーラ１７をバイパスする吸気量を可変調量
するようになっている。図中、符号３５ａは、サージタ
ンク１４ｂ側に接続された三方制御弁３２ａの吸気負圧
導入路、３５ｂは同大気導入路であり、上記ダイヤフラ
ム３２は、エンジンの吸気負圧が低い低負荷時に上記第
２のエアバイパスバルブ３３を開いて吸気温度の高い圧
縮吸気をエンジン側に多く供給して、混合気温度を高め
燃料の蒸発性を良好（気化・霧化向上）にして燃焼性能
をアップさせるようになっている。この結果、上記のよ
うな低負荷状態のような燃料供給量が少なく、本来燃焼
安定性が悪い運転領域においても吸気温度を上げ、燃料
の気化・霧化を良好にすることによって可及的に燃焼性
を改善することが可能となる。　尚、上記実施例では、
過給機１６とエンジン１のクランク軸とをベルト伝導機
構１８を介して連結したが、このベルト伝導機構１８の
代わりに、遠心力によりブーり径が変化する可変プーリ
式の伝導機構を設け、エンジン回転数の変動に拘わらず
過給機の回転が適正範囲に保たれるようにしてもよい。

また、上記実施例では、吸／排気弁９，１００オーバラ
ップを排気弁１０の遅閉じにより大きくしたが、吸気弁
９の早開きにより大きくするようにしてもよい。さらに
、吸／排気弁の開閉タイミングをバルブタイミング可変
機構によって変更することで、吸気弁を遅閉しにし、か
つ吸／排気弁のオーパラ、ブを拡大するようにしてもよ
く、これによっても上記実施例と同様の作用効果を奏す
る事ができる。

更に、本発明は上記実施例に示したようなＶ型６気筒エ
ンジン以外のエンジンにも適用できるのはいうまでもな
い。

次に第３図〜第５図は、本発明の第２実施例にかかるエ
ンジンの制御装置を示している。

先ず策３図は、同実施例装置の上記第１図に対応する図
面であり、本実施例の構成では、上記第２のエアバイパ
スバルブ３３の開閉アクチュエータとして上記ダイヤフ
ラム３２に代えて例えばステッピングモータ３２′を採
用し、エンジンコントロールユニット５０より所定の制
御プログラムに基づいて当該ステッピングモータ３２′
に供給されるエアバイパス量制御信号によってコントロ
ルするようになっている。

該制御動作は例えば第４図のフローチャートに示すよう
になされる。

すなわち、先ずステップＳｌで、エンジン回転数Ｎｅ、
エンジン負荷ＥＬを演算する。

そして、次にステップＳ、で、上記演算されたエンジン
回転数Ｎｅとエンジン負荷ＥＬ（該負荷は基本燃料噴射
量Ｔｐをパラメータとして判定）に対応して当該エンジ
ンの燃焼性能が最も良好となるサージタンク部（１４ａ
、１４ｂ）への設定吐出空気湯度Ｔ、＝ａ（ａ：目標温
度）を第５図の目標値マツプから演算（ルックアップ）
する。

一方、その上でステップＳ、に進み、上記サージタンク
部（１４ａ、１４ｂ）の実際の吐出空気温度ＴＡを検出
しメモリに読み込む。

そして、続くステップＳ４で、先ず上記実際の検出温度
ＴＡがノック限界である最高吐出温度ＴｔａａＸを越え
て高くなっているか否かを判定し、ＹＥＳの場合にはス
テップＳ６に進んで現在インタークーラ１７から吐出さ
れているエア量が最少の状態、つまり上記第２のエアバ
イパスバルブ３３が既に全閉開度状態に閉弁制御されて
いる状態であるか否かを判定する。

その結果、ＹＥＳの場合には、インタークーラバイパス
量の制御による吸気温の低下は不可熊であるから、ステ
ップＳ、。に進んで上記第１の吸気バイパスｉ路２２の
エアバイパス量を減少させて過給機１６側への還流量を
減少させて可及的に吸気温度を低下させる。これによっ
て確実にノッキングを抑制し、エンジン運転状態に応じ
た安定した燃焼状態を維持する。他方、Ｎｏの場合には
、ステップＳ０に進んで、上記インタークーラ１６のエ
アバイパス量を減少させることによって同様の目的を達
成する。

一方、上記ステップＳ４の判定結果がＮｏであったとき
は、さらにステップＳ５で上記実吐出空気温度ＴＡが上
記ステップＳ、の目標吸気温度設定値Ｔ　５ｅｔ（Ｔ　
５ｅｔ＝　Ｔ　＋）より低くなっているか否かを判定し
、その結果に応じてＹＥＳ（低）の時は、上記インター
クー５１６のエアバイパス量を増大させ、吸気温度を上
昇させて目標温度Ｔ１に近付け、良好な燃焼状態を実現
することにより、冷間時の始動、発進性能を向上させる
とともに燃費性能、排気エミッション性能の改善を図る
。

他方、逆にＮｏ（高）と判定された場合には、ステップ
Ｓ７に進んて上記第２のエアバイパスバルブ３３の開度
を小さくしてインタークーラ１６をバイパスするバイパ
スエア量を減少させて吸気温を下げ吸気充填効率を向上
させて可及的にエンジン出力の向上を図る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係るエンジンの制御装
置の制御系統図、第２図は、同装置の要部の断面図、第
３図は、本発明の第２実施例に係るエンジンの制御装置
の制御系統図、第４図は、同装置のエンジンコントロー
ルユニットの制御動作を示すフローチャート、第５図は
、同第４図の制御で使用される制御マツプである。 １　　　・　・　・　・ ５　　・　・　・　・ ６　　・　・　・　・ ７　　・　・　・　・ ９　　・　・　・　・ １０　・　・　・　・ １４ａ、１４ｂ　　・　・ １６　・　・　・　・ １７　・　・　・　・ ２２　・　・　・　・ ２３　・　・　・　・ ３３　・　・　・　・ ３７ｃ　　・　・　・ ５ｏ　・　・　・　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンによって駆動される機械式過給機と、該過
   給機の下流に設けられ該過給機によって圧縮された吸気
   を冷却するインタークーラと、該インタークーラをバイ
   パスし、上記過給機で圧縮された吸気を当該インターク
   ーラを通さずにエンジンに供給するインタークーラバイ
   パス通路と、該インタークーラバイパス通路の圧縮吸気
   バイパス量を制御するバイパス制御弁とを備えてなるエ
   ンジンにおいて、エンジン側の吸気の温度を検出する吸
   気温度検出手段と、該吸気温度検出手段によって検出さ
   れたエンジン側吸気温度があらかじめ設定された所望の
   目標吸気温度となるように上記バイパス制御弁の開度制
   御を行う吸気バイパス量制御手段とを設けたことを特徴
   とするエンジンの制御装置。