JPH0480212B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関における機械式過給機の制御
装置に関する。

従来の技術 内燃機関では低温時は吸入空気温が低いため燃
焼が悪化しやすい。これを防止するため暖機中に
混合気を濃く設定することが行われるぎが、この
場合燃料消費率は当然ながら悪化することにな
る。

ところで内燃機関が過給機を備えているもので
ある場合は過給機の作動によつて吸入空気温を高
めることができるのは知られている通りである。
しかしながら、過給機を全運転条件で作動するの
は過給機によつて消費される動力分燃料消費率が
悪化するので、過給機は所定の設定回転数以上に
限つて作動させるのが普通である。しかしなが
ら、このような過給機の作動の方式では過給機に
よる暖機促進はできないことになる。（尚、本発
明の従来技術としては例えば実公昭47−37939号
がある。） 発明が解決しようとする問題点 本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みてなされ
たものであり、過給による暖機促進効果を十分に
利用することができる構成を提供することを目的
とする。

問題点解決のための手段 本発明の構成によれば第１図のように、機関１
の吸気系２に機械式過給機３を備えた内燃機関に
おいて、機関１の回転軸４と過給機３の駆動軸と
の間に配置されるクラツチ手段５と、機関の運転
状態を検知する運転状態検知手段６と、運転状態
検知手段からの運転状態信号に応じてクラツチ手
段５を係合又は解放するクラツチ作動手段７と、
機関の低温条件を検知する温度検知手段８と、温
度検知手段８により検知されたエンジンの温度条
件に応じて、クラツチ作動手段７の係合と解放と
の切替の生ずる設定運動条件を低温時過給域が広
がるように変更する設定値変更手段９とより成る
内燃機関の過給機制御装置が提供される。

作 用 温度検知手段８はエンジン１の温度条件を検知
し、クラツチ５が係合から解放に切替るときの選
定温度を低温時過給域が広がるよう変更する。そ
のため低温時により低回転から過給機３が作動さ
れ、機関の暖機を促進することができる。

実施例 第２図において、１０はエンジン本体であり、
シリンダブロツク１１、ピストン１２、コネクテ
イングロツド１４、クランク軸１６、クランクピ
ン１８、オイルパン２０、シリンダヘツド２２、
吸気弁２４、排気弁２６、バルブスプリング２
８、カム軸３０、カム軸ハウジング３１等の構成
要素より成る。

シリンダヘツド２２内に吸気ポート３２が形成
され、吸気管３４を介してサージタンク３６に接
続される。３８はスロツトル弁であり、吸気管４
０内に配置される。スロツトル弁３８はリンク４
２を介してアクセルペダル４４に連結される。ス
ロツトル弁３８の上流にエアフローメータ４６が
設けられ、その上流に空気クリーナ４８が位置す
る。

シリンダヘツド２２内に排気ポート５０が形成
され、排気マニホルド５２を介して、触媒コンバ
ータ５４に接続されている。

この実施例では内燃機関は燃料噴射式であり、
吸気管３４に燃料インジエクタ５６が設けられて
いる。５８はデイストリビユータである。

本発明によればスロツトル弁３８の下流におい
て吸気管４０に機関式過給機としてのルーツポン
プ６０が接続される。ルーツポンプ６０はハウジ
ング６２と、ハウジング６２内の一対のまゆ型の
ロータ６４とより成る。一対のロータ６４はその
回転軸６６上に図示しない相互に噛合う歯車が設
けられる。そのためロータ６４は反対方向にハウ
ジング６２の内周に対し微小間隙を維持しながら
回転する。ロータ６４の一方の回転軸６６上にプ
ーリ付クラツチ６８が設けられ、クラツチ６８の
プーリ部はベルト７０を介してクランク軸１６上
のプーリ７２に連結される。プーリ付クラツチ６
８は第３図のように構成され、過給機６０のハウ
ジング６２から延びる駆動軸６６の端部にボルト
止めした円板６８−１と、ハウジング６２に固定
されるスリープ６８−２上にベアリング６８−３
を介して取付けたソレノイドホルダ６９−４とよ
りなり、ソレノイドホルダ６８−４上にベルト７
０に係合するプーリ部６８−５が形成される。円
板６８−１に弾性部材６８−６を介して係合部材
６８−７が取付けられ、係合部材６８−７はソレ
ノイドホルダ６８−４に僅かな間隙をもつて対面
している。これらの面間に摩擦係合面が形成され
る。ソレノイド６８′がソレノイドホルダの断面
コの字状凹所内に配置され、図示しないステーに
よつてスリーブ６８−２に固定される。ソレノイ
ド６８′に非導電時は係合部材６８−７はソレノ
イドホルダ６８−４から離れるよう弾性部材６８
−６により引張られる。ソレノイド６８′への通
電により係合部材６８−７はソレノイドホルダ６
８−４と係合するよう吸引され、プーリ部６８−
５からのエンジン回転が過給機軸６６に伝達され
ることになる。

第２図で１００は電磁クラツチ６８の制御回路
であり、運転条件の検知センサ及び機関温度検知
センサからの信号によつてクラツチ６８への作動
信号を形成する。制御回路１００はエンジンの空
燃比制御又は点火時期制御用の制御回路と共用さ
せることができる。もちろん専用の制御回路とし
てもかまわない。運転条件センサとしては前述の
エアフローメータ４６と、デイストリビユータ５
８に設けた回転数センサ１０２とより成る。エア
フローメータ４６は第４図のようにポテンシヨメ
ータとして構成され、弁軸の位置即ち吸入空気量
Ｑに応じたアナログ信号を生ずる。一方回転数セ
ンサ１０２は第２図のようにデイストリピユータ
５８の分配軸５８′上のマグネツト１０４に対抗
して設けたホール素子として構成され、分配軸５
８′の回転数即ちエンジン回転数Ｎに応じたパル
ス信号を出力する。

制御回路１００は第４図のブロツクダイヤグラ
ムのように構成され、マイクロコンピユータシス
テムより成る。即ち、マイクロプロセツシングユ
ニツト（MPU）１０６、リードオンリメモリ
（ROM）１０８、ランダムアクセスメモリ
（RAM）１１０を有し、これらはバス１１２を
介して相互に結線され、更にバス１１２は入出力
（Ｉ／Ｏ）ポート１１４に結線される。１１６は
クロツクパルス発生器である。エアフローメータ
４６はアナログマルチプレクサ（MPX）１１７、
アナログテジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１８を介し
てＩ／Ｏポート１１４に結線され、回転数センサ
１０２は成形回路１２０を介してＩ／Ｏポート１
１４に結線される。更にＩ／Ｏポート１１４はラ
ツチ１２２を介してクラツチ６８の駆動用トラン
ジスタ１２４のベースに結線され、同トランジス
タ１２４のコレクタ−エミツタ回路にクラツチ６
８の駆動ソレノイド６８′（第３図）が位置し、
このソレノイド６８′の通電制御によつてクラツ
チ６８の係合及び解放、換言すれば過給機器６０
の作動及び停止の切替の行うことができる。機関
の温度条件の検知のため第１の実施例では吸入空
気温センサ１２５が過給機６０より下流のサージ
タンク３６の所に設けられる。吸入空気温センサ
１２３はサーミスターとして構成することがで
き、第４図のブロツク図のようにMPX１１７を
介してＡ／Ｄ変換機１１８に接続される。

マイクロコンピユータは過給制御以外のその他
のエンジン制御、例えば空燃比制御や点火時期制
御を分担させることができ、そのため種々のセン
サやアクチユエータがＩ／Ｏポート１１４に接続
されているが、これは本発明の特徴と直接に関係
しないめ図示及び説明を省略する。

ROM１０８内にはクラツチ６８の制御用プロ
グラム、及びその他のエンジン運転制御用のプロ
グラムが格納されている。次にそのプログラムを
本発明の関連部分に限つて説明する。

第５図はメインルーチンのプログラムの流れを
示すものであり、メインルーチン内では高速性を
要求される種々の処理が行われる。200のステツ
プでプログラムが起動されると、202ではイニシ
ヤライズが行われ、MPU１０６の各レジスタ、
RAM１１０、Ｉ／Ｏポート１１４の初期設定が
行われる。204ではMPU１０６はエアフローメー
タ４６よりの吸入空気量信号のＡ／Ｄ変換指令を
Ａ／Ｄ変換器１１８に出し、吸入空気量Ｑに応じ
たデジタル信号はRAM１１０の所定アドレスに
格納される。次の206では回転数センサ１０２か
らの回転数Ｎを表わすデジタル信号が入力され、
RAM１１０の所定アドレスに格納される。208
のステツプでは、吸入空気量Ｑに対する回転数Ｎ
の比が計算され、RAM１１０に格納される。
Ｑ／Ｎは機関の負荷相当値であることは周知のと
うりである。プログラムは次は210以下のステツ
プに進み、メインルーチンにおける他の制御のた
めの種々の処理（例えば空燃比制御におけるフイ
ードバツク処理等）が行われ、その際Ｑ、Ｎ、
Ｑ／Ｎの計算結果が適宜利用される。

第６図は過給機の制御のためのプログラムを示
すものであり、この実施例では所定時間（例えば
8mS）毎に行われる時間割込ルーチンである。所
定時間の経過毎にMPU１０６の割込みポートに
割込み要求が入り290よりルーチンが実行に入り、
292のステツプではMPU１０６はＩ／Ｏポート１
１４よりMPX１１７の吸入空気温センサ１２３
より吸入空気温度Tinのデータを取り込み、その
値が所定値、例えば40℃より小さいか否かを判定
する。Tinが40℃以上であればエンジンは緩機さ
れていると考えられ、Noに分岐し294に進む。
294では、過給機６０の作動と停止との切替点と
なる回転数Ｎの設定値ａと、吸入空気量一回転数
比の設定値ｂとを夫々No、qo（第７図イ）に設
定する。次にプログラムは302に進み、302では
RAM１１０のＮ領域に格納されている回転数デ
ータが所定値ａ＝NO（第７図イ）より大きいか
否かが、次いで304ではRAM１１０のＱ／Ｎ領
域に格納されている吸入空気量Ｑの回転数Ｎに対
する比のデータがｂ＝qoより大きいか否か判定
される。第７図イの過給機作動マツプから明らか
な通り、302でNo（Ｎ＜ａ）で、304でもNo（Ｑ／
Ｎ＜ｂ）である運転域は過給機の停止域であり、
この場合プログラムは306に進む。MPU１０６は
Ｉ／Ｏポート１１４よりラツチ１２２にリセツト
信号を印加する。そのためトランジスタ１２４は
カツトオフとなり、クラツチ６３のソレノイド６
８′は消磁され、クラツチ６８は解放となる。そ
のため、クランク軸１６の回転は過給機６０のロ
ータ６４には伝わらない。スロツトル弁３８から
サージタンク３６に向う空気の流れによつてロー
タ６４は空回りを起すだけで過給は行われない。

第６図の302でYes（Ｎ＞ａ）か又は302でNo
（Ｎ＜ａ）でも304でYes（Ｑ／Ｎ＞ｂ）の場合は
過給機の作動域であり、プログラムは308に進み、
MPU１０６はＩ／Ｏポート１１４よりラツチ１
２２にセツト信号を印加する。そのためトランジ
スタ１２４はONとなり、クラツチ６８のソレノ
イド６８′に通電されるため、クラツチ６８は係
合される。その結果、エンジンクランク軸１６の
回転はプーリ７２、ベルト７０、プーリ６８を介
して過給機６０の回転軸６６に伝達され、一対の
ロータ６４は反対方向に回転され、空気は圧縮さ
れサージタンク３６、吸気管３４を経て、吸気ポ
ート３２より機関内に導入される。過給機の作動
域を決める回転数設定値ａ＝No、負荷代表値で
あるＱ／Ｎの設定値ｂ＝qoは、過給機のOFFか
らONへの切替のシヨツクを小さくし、かつクラ
ツチ６８の摩擦係合部材の耐久性という面でなる
べく低回転側が良いが、燃料消費率が悪化させる
ので両者の調和によつて決められる。

第６図の292の判定がYes即ちTin＜40℃は機関
低温時と考えられ、このときはプログラムは310
に流れ過給機６０の作動と停止との切替点となる
回転数の設定値abをN₁に、吸入空気量一回転数
比の設定値ｂをq₁に夫々設定する（第７図ロ）。
このN₁、q₁の値は機関が暖つた正常作動時の値
No、qoより小さく、換言すれば低温時は過給機
６０はその作動範囲が拡大されることになる。
302のステツプ以後の処理は前述の通りであり、
第７図ロの斜線内のときは過給機が作動され、そ
れ以外では過給機６０が停止することになる。

本発明にようにエンジン低温時に過給機の作動
域を拡大することによつて暖機促進を図ることが
できる。即ち、過給機６０が入口の空気温度T₁、
圧力P₁と過給機６０の出口の空気温度T₂、圧力
P₂との間には の関係があり、過給機６０の作動によつて吐出側
の空気温度が高められることになる。

以上の作動例では吸入空気温度Tinの設定値を
40℃としたが、この数値自体に何ら限定的な意味
があるのでなく、エンジンによつて適正に決定す
る必要があり、燃焼の改善が必要となる温度に設
定すべきものである。

また、第７図ロにおいてＮ、ｑの全範囲にわた
つて過給機を作動させることも含む。

エンジンの運転条件にセンサとしては、その
他、第１図に示すように、過給機６０の上流に設
けた吸気温センサ１４０、オイルパン２０に設け
た油温センサ１４２、その他図示しないが大気
温、ポンプ温などを検知することができる。

発明の効果 エンジン温度条件に応じて過給機の作動域を変
えることによつて機関の暖機性を促進することが
できる。暖機の促進によつて混合気を低温時に濃
くしなくてすみ燃料消費率を向上することができ
る。更に、暖機の促進によつて触媒コンバータ５
４が早期に活性化され、排気ガスの浄化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図は本発
明の実施例の全体図、第３図はクラツチの断面
図、第４図は制御回路のブロツク図、第５図、第
６図は制御回路のソフトウエアを示すフローチヤ
ート図、第７図は本発明による温度に応じた過給
機作動域の変化を示すグラフ。 １０……エンジン本体、１６……クランク軸、
４６……エアフローメータ、６０……過給機、６
８……クラツチ、１００……制御回路、１０２…
…回転数センサ、１２５……空気温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の吸気系に機械式過給機を備えた内燃機
   関において、機関の回転軸と過給機の駆動軸との
   間に配置されるクラツチ手段と、機関の運転状態
   を検知する運転状態検知手段と、運転状態検知手
   段からの運転状態信号に応じてクラツチ手段を係
   合又は解放するクラツチ作動手段と、機関の低温
   条件を検知する温度検知手段と、温度検知手段に
   より検知されたエンジンの温度条件に応じて、ク
   ラツチ作動手段の係合と解放との切替の生ずる設
   定運転条件を低温時過給域が拡大するように変更
   する設定値変更手段とより成る内燃機関の過給機
   制御装置。