JPH0415946Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は過給機、特に機械式過給機を備えた
内燃機関のバイパス制御装置に関する。

〔従来の技術〕

機械式過給機付の内燃機関では吸気管に回転圧
縮機、例えばルーツポンプを設置し、同ポンプを
クラツチを介して機関のクランク軸に連結してい
る。機関の高負荷時にクラツチは係合され、クラ
ンク軸からの回転がポンプに伝達される。ポンプ
の回転によつて空気は圧縮状態で供給され、過給
がおこなわれる。過給圧を制御するため、ポンプ
を迂回するバイパス通路に制御弁を設置し、同制
御弁を所定過給圧によつて開閉している。即ち、
制御弁はダイヤフラム式のアクチユエータに連結
され、アクチユエータのダイヤフラム室には、エ
ンジン運転条件に応じて切替弁によつて大気圧又
は吸気管負圧が選択的に導入され過給圧が制御さ
れる。例えば、エンジン高負荷時には、過給圧を
高める必要があるため切替弁はアクチユエータの
ダイヤフラム室に大気圧が導入されるように位置
され、そのため制御弁は閉鎖され、過給作動を行
うことができる。一方、低負荷時はダイヤフラム
室に負圧が導入されるように切替弁は切り替えら
れ、そのため制御弁は開放し、吸入空気が一部バ
イパスされるため過給圧は下がる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の技術では制御弁の駆動のためのアクチユ
エータへ大気圧を供給する切替弁のポートは常時
大気圧に開口していた。この場合、切替弁がアク
チユエータを大気に連通する位置で故障等によつ
て動かなくなると、低負荷（特に高速からの減速
運転）時に制御弁が閉鎖状態に維持され、エンジ
ンへの吸入空気の温度が上昇するという問題点が
ある。

この考案の目的は、高速からの減速運転時にバ
イパスを確実に開放するように制御することがで
きるようにすることにある。（尚、この本考案の
関連出願として、特願昭59−138993号、実願昭59
−101336号、同59−140816号がある。） 〔問題点を解決するための手段〕 この考案によれば、内燃機関の吸気管に過給機
を設置し、該過給機は少くともエンジン高回転域
において作動され、前記過給機を迂回するバイパ
ス通路にダイヤフラム式アクチユエータによつて
駆動されるバイパス制御弁を配置し、該アクチユ
エータはそのダイヤフラム室に負圧が導入された
ときバイパス制御弁を開放し、前記ダイヤフラム
室を切替弁に接続し、該切替弁は、スロツトル弁
の常時下流の吸気管に位置する第１ポートと、ス
ロツトル弁のアイドル位置においてはスロツトル
弁の下流に位置しスロツトル弁がアイドル位置か
ら開放されるとスロツトル弁の上流に位置する第
２ポートとの間で切り替えられ、切替弁は、前記
ダイヤフラム室を、機関低負荷時に前記第１ポー
トに接続し、機関高負荷時に第２ポートに接続す
る過給機付内燃機関のバイパス制御装置が提供さ
れる。

〔実施例〕

第１図において、１０はシリンダブロツク、１
２はピストン、１４はコネクテイングロツド、１
５はクランク軸、１６はシリンダヘツド、１８は
燃焼室、２２は吸気弁、２４は吸気ポート、２６
は排気弁、２８は排気ポートである。各気筒の吸
気ポート２４は吸気管３０に接続され、吸気管３
０はインタークーラ３１を介して機械式過給機３
２に接続される。機械式過給機３１の上流にスロ
ツトル弁３３が位置する。３４はエアーフローメ
ータ、３５はエアークリーナである。

機械式過給機３２はルーツポンプとして構成さ
れ、一対のロータ３６，３７を備え、これらロー
タはハウジング３８に対して微小クリヤランスを
維持しながら回転し、スロツトル弁３３よりの空
気は圧縮されてインタクーラ３１を介してエンジ
ンの燃焼室１８に導入される。ロータのうちの一
方のロータ３７の回転軸４０上にプーリ付クラツ
チ４１が設けられる。クラツチは回転軸４０と一
体に回転する係合板４１ａとプーリ板４２とソレ
ノイド４３とを備える。ソレノイド４３が消磁さ
れる通常時係合板４１ａとプーリ板４２とは切り
離される。一方、ソレノイド４３が励磁されると
係合板４１ａとプーリ板４２とは係合する。プー
リ板４２の外周にプーリ部４２′が形成され、ベ
ルト４５を介してクランク軸１５上のプーリ４７
に連結される。そのためクラツチ４１の係合時に
エンジンのクランク軸１５の回転をルーツポンプ
である機械式過給機３２に伝達し過給作動を行う
ことができる。

機械式過給機３２を迂回するようにバイパス通
路４８が設けられる。バイパス通路４８の一端は
スロツトル弁３３と機械式過給機３２との間にお
いて吸気管に接続され、バイパス通路４８の他端
は機械式過給機３２の下流のインタクーラ３１の
下流において吸気管に接続される。４９はバイパ
ス制御弁であり、バイパス通路４８内に設置さ
れ、ダイヤフラム式アクチユエータ５１に連結さ
れる。ダイヤフラム式アクチユエータ５１はダイ
ヤフラム５２とばね５３とを備える。ばね５３は
制御弁４９を常時は閉鎖するように付勢してい
る。切替弁５４はアクチユエータ５１への制御圧
力の切り替えのためのものである。切替弁５４は
共通ポート５４ａと二つの切替ポート５４ｂ，５
４ｃを備えている。共通ポート５４ａはアクチユ
エータ５１のダイヤフラム室５１′に接続される。
第１の切り替えポート５４ｂはスロツトル弁３３
の下流の第１のポート５５ａに接続される。この
第１のポート５５ａは常時スロツトル弁３３の下
流に位置している。一方切替弁５４の第２の切り
替えポート５４ｃは第２のポート５５ｂに接続さ
れる。この第２のポート５５ｂはスロツトル弁の
アイドル位置の少し下流に位置し、スロツトル弁
３３をアイドル位置から開放するとこのポート５
５ｂはスロツトル弁の上流に位置する。切替弁５
４は電磁弁であつてそのソレノイドを消磁してい
るときは白抜きのように共通ポート５４ａは第１
切り替えポート５４ｂに連通される。一方ソレノ
イドを励磁すると黒塗りのように共通ポート５４
ａは第２切り替えポート５４ｃに連通される。

５６は機械式過給機３２及び切替弁５４更には
この考案とは直接関係しないが燃料噴射制御、点
火時期制御を実行するための制御回路であり、マ
イクロコンピユータシステムとして構成される。
即ち、制御回路５６はマイクロプロセシングユニ
ツト（MPU）５７と、メモリ５８と、に入力ポ
ート５９と、出力ポート６０と、これらのユニツ
トを相互に接続し命令およびデータの遣り取りす
るバス６１とより成る。入力ポート５９にはこの
考案に従つた過給機制御を実行するためエンジン
回転数センサ６２及び前記のエアーフローメータ
３４からの信号が入力している。エンジン回転数
センサ６２はエンジンのクランク軸１５の回転に
応じた信号Ｎを発生し、一方エアーフローメータ
３４はエンジンへの吸入空気量に応じた信号Ｎを
発生する。その他のセンサも必要に応じて設けら
れるがこの考案の制御とは直接関係しないため、
説明を省略する。

出力ポート６０はクラツチ４１のソレノイド４
３に接続されるとともに切替弁５４の図示しない
ソレノイドに接続される。出力ポート６０はその
他の燃料噴射制御や点火制御等のアクチユエータ
にも接続されるがこの考案と直接関係しないので
説明を省略する。

メモリ内にはこの考案に従つて過給機及び切替
弁の制御を実行するためのプログラムが格納され
てある。第２図はこの考案に従つた過給機３２及
び切替弁５４の制御ルーチンがどのように行われ
るかのロジツクを説明するフローチヤートであ
る。このフローチヤートを以下説明する。第２図
のルーチンは所定時間間隔毎（例えば100m秒）
に実行に入る時間割り込みルーチンである。100
でそのルーチンが実行に入り、102では吸入空気
量−エンジン回転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ以上か否
か判定される。ここに吸入空気量−回転数比Ｑ／
Ｎはエンジンの負荷代表値になる。104ではエン
ジン回転数Ｎが所定値ｂ以上か否か判定される。
第３図の過給機作動マツプに示すようにＱ／Ｎ＜
ａでＮ＜ｂは過給機の停止条件である。このとき
は106に進み、出力ポート６０よりクラツチ４１
のソレノイド４３に消磁信号が印加される。その
ため、係合板４１ａはプーリ板４２から切り離さ
れ、クランク軸１５の回転は過給機３２に伝達さ
れない。そのため、過給機は空転するだけであり
過給作動は行われない。108のステツプでは出力
ポート６０より電磁切替弁５４のソレノイドに
OFF信号が印加される。そのため、切替弁５４
は白抜きのポート位置をとり、ダイヤフラム室５
１′は第１ポート５５ａに連通される。この第１
ポート５５ａはスロツトル弁３３の常に下流に位
置しているため負圧となる。従つて、ダイヤフラ
ム室５１′は負圧となり、ダイヤフラム５２はば
ね５３に抗して図の上方に引つ張られ、バイパス
制御弁４９は開放する。そのため、バイパス通路
４８を一部の空気が通過する。

Ｑ／Ｎ＞ａか又はＮ＞ｂのときは過給条件であ
り、このときは110のステツプに進み、出力ポー
ト６０よりクラツチ４１のソレノイド４３の励磁
信号が印加される。そのため、係合板４１ａはプ
ーリ板４２と係合され、クランク軸１５の回転は
過給機３２に伝達される。そのため、過給機は作
動にはいる。

ステツプ112ではＱ／Ｎ＞ｃか否か判定される。
このｃの値はクラツチ４１を係合させるときの所
定値ａより大きく設定される。Ｑ／Ｎ＜ｃのとき
はNoの判定となり108に進み、切替弁５４に
OFF信号が出力され、従つて切替弁５４は白抜
きのポート位置を維持する。そのため、ダイヤフ
ラム室５１′は第１ポート５５ａに連通され、制
御弁４９は開放されバイパスが行われる。従つ
て、この状態では過給機３２は回転駆動されてい
るが、一部の空気がバイパス通路を迂回するため
実質的には非過給状態となつている。

負荷が過給が本当に必要なレベルまで上がる
と、Ｑ／Ｎ＞ｃであるため114に進み、出力ポー
ト６０より切替弁５４のソレノイドにON信号が
印加され、切替弁は黒塗りポート位置をとる。そ
のため、ダイヤフラム室５１′は第２ポート５５
ｂに連通される。スロツトル弁３３が開放されて
いるため第２ポートは略大気圧となり、ダイヤフ
ラム室５１′も同圧力となり、ばね５３によつて
制御弁４９は閉鎖される。そのため、バイパス通
路４８を空気が流れず、過給機３２はその全能力
を発揮することができる。第４図に切替弁５４の
作動マツプを示す。

切替弁５４が作動が異常になると、ON又は
OFF状態のまま拘束されることがある。OFF状
態のまま拘束されたとすると、ダイヤフラム室５
１′は常に第１ポート５５ａに連通維持され、負
圧が加わることになる。そのため、ダイヤフラム
５２は制御弁４９を開弁方向に付勢し、バイパス
を行わせるため、常に過給が行われないことにな
るから吸入空気温度が過大になることはない。

一方、ON状態で切替弁５４が拘束されると、
ダイヤフラム室５１′は第２ポート５５ｂに常時
連通維持される。熱的に一番苛酷なのは高回転か
らの減速時であるが、減速時にはスロツトル弁３
３がアイドル位置をとり、ポート５５ｂは負圧で
ある。そのため、ダイヤフラム室にも同負圧が印
加され、ダイヤフラム５２はバイパス制御弁４９
を開放するように付勢する。そのため、減速時に
バイパス通路は必ず開けられ、空気が過給機を一
部迂回し過給機の圧縮仕事が減少するので、空気
温度は適切に降下される。即ち、第５図はＱ／Ｎ
とＮとに対する過給機３２の出口での吸入空気温
度の等温線本考案イと従来ロとで夫々示す。高回
転の低負荷（Ｑ／Ｎ）程温度は高くなり減速時に
最大となるが、この考案ではイの破線ｌより下の
領域ではバイパスが必ず開くので、温度は過大と
なることはない。一方従来技術では、第１ポート
５５ｂは常時大気開放であつたため、切替弁が
ON状態で拘束されると、ダイヤフラム室は常に
大気圧となりバイパスは閉鎖維持され、減速運転
時に吸入口の斜線領域で空気温度が過大となる問
題があつたが、この考案はこの問題点を解決する
ものである。

〔考案の効果〕

切替弁の大気圧力導入ポート５４ｃをスロツト
ル弁３３のアイドル位置の少し下流の第２ポート
５５ｂに接続することにより、切替弁が故障によ
つてロツクされたときにも減速時バイパスは開放
される。そのため、温度過大を防止し、耐久性を
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の全体構成図。第２図は過給
機及び切替弁の作動を示すフローチヤート図。第
３図は過給機の作動マツプ図。第４図は切替弁の
作動マツプ図。第５図は過給機の出口での温度特
性をこの考案と従来とで比較して示す図。 ３０……吸気管、３２……機械式過給機、３３
……スロツトル弁、４８……バイパス通路、５１
……アクチユエータ、５１′……ダイヤフラム室、
５４……切替弁、５５ａ……第１ポート、５５ｂ
……第２ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気管に過給機を設置し、該過給機
   は少くともエンジン高回転域において作動され、
   前記過給機を迂回するバイパス通路にダイヤフラ
   ム式アクチユエータによつて駆動されるバイパス
   制御弁を配置し、該アクチユエータはそのダイヤ
   フラム室に負圧が導入されたときバイパス制御弁
   を開放し、前記ダイヤフラム室を切替弁に接続
   し、該切替弁は、スロツトル弁の常時下流の吸気
   管に位置する第１ポートと、スロツトル弁のアイ
   ドル位置においてはスロツトル弁の下流に位置し
   スロツトル弁がアイドル位置から開放されるとス
   ロツトル弁の上流に位置する第２ポートとの間で
   切り替えられ、切替弁は、前記ダイヤフラム室
   を、機関低負荷時に前記第１ポートに接続し、機
   関高負荷時に第２ポートに接続する過給機付内燃
   機関のバイパス制御装置。