JPH0536611B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機械式過給機を備えた内燃機関におけ
る過給機制御装置に関する。

従来の技術 内燃機関はその低温時は燃焼性が不良となる。

これは過給機が備えたものでは、ピストンの圧
縮比がノツキング防止のために小さく設定されて
いて、圧縮による温度上昇が促進され難いことか
ら、特にそうである。過給機の作動自体はその回
転によつて空気が吸気管内で圧縮され温度として
は増大要因となる。ところが機械式過給機では機
関回転数が或る値以上でなければ過給機を機関回
転軸に連結するクラツチが切られており、過給機
は回されていないのが普通である。そのため過給
による温度上昇は期待できず、従来は低温スター
ト時混合気を濃くする手段によつて燃焼の良好を
図つていた。しかし、この対策では燃料消費率が
悪化する問題がある。（本発明の従来技術として
は実公昭47−037939号参照） 発明が解決しようとする問題点 本発明はかかる問題点に鑑みて混合気を濃くせ
ずに燃焼性を良好とする構成を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、第１図において機関１の吸気
系２に機械式過給機３を配置し、過給機３の回転
軸をクラツチ４を介し機関回転軸１′に連結して
成る内燃機関において、機関の少くとも一箇所の
温度条件を検知する手段５、車両の停車時を検知
する手段６、機関が低温でかつ車両の停車中か否
か判定する手段７、機関が低温でかつ車両が停車
中でないときは機関運転条件に応じクラツチを係
合又は解放する手段８、機関が低温でかつ車両が
停車中のときはクラツチを係合維持する手段９よ
り成る過給機制御装置が提供される。

作 用 低温停止判定手段７は車両が停車中で機関が低
温であればクラツチ解放手段９を作動し、このと
きは機関の運転条件の如何に係わらずクラツチ４
は強制的に係合維持され過給機３は回転を継続さ
れる。そのため空気圧縮により暖機が促進され
る。

機関が低温でないか、低温であつても車両が停
止中でないときはクラツチ作動手段８が作動され
クラツチ４は運転条件に応じて作動される通常の
運転となる。

実施例 第２図において、１０は機関本体であり、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１
８、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２８、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、５９は変速機
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にルーツポンプ等より構成される機
械式過給機６０が接続される。過給機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
ウジグ６２の内周に対し微小間〓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
止めした第１の係合板６８−１と、ハウジング６
２に固定されるスリーブ６８−２上にベアリング
６８−３を介して取付けた第２の係合板６８−４
とよりなり、第２の係合板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。第
１の係合板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は第２の係合板６８−４に僅かな間〓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′が第２の係合板６８−
４の断面コの字状凹所内に配置され、スリーブ６
８−２に図示しないステーによつて固定される。
ソレノイド６８′に非通電時は係合部材６８−７
は第２の係合板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は第２の係合板６
８−４と係合し、プーリ部６８−５からの機関回
転が過給機軸６６に伝達されることになる。

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低温停車時の検知セン
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は機関の空燃比制御
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５８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２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１０
２は第１図のようにデイストリビユータ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５８′の回
転数即ち機関回転数Ｎに応じた信号を出力する。

また、低温停止時センサとしては、第１の実施
例ではシフト位置センサ１４１と油温センサ１４
２の組合せより構成される。シフト位置センサ１
４１は変速機のシフトレバー５９′のところに設
けられ、シフトレバーのＮ又はＰ位置を検知する
スイツチとして構成される。また油温センサ１４
２は機関のオイルパン２０に設けられ潤滑油の温
度を検知する温度−電気抵抗変換素子として構成
することができる。

低温停止時センサの第２実施例としては車速セ
ンサ１４３と水温センサ１４４の組合せがある。
車速センサ１４３は回転数センサと同様の原理の
ものであり、変速機出力軸５９″の回転磁石とこ
れに対面して設けたホール素子とより成る。水温
センサ１４４は機関のシリンダブロツクの冷却水
ジヤケツトのところに設けられる。

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、油温センサ１２２、水温センサ１４４等の
アナログ型センサは、アナログマルチプレクサ
（MPX）１１７、及びアナログデジタル（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
を介し車速センサ１４３は成形回路１２１を介し
夫々Ｉ／Ｏポート１１４に結線される。またＰは
Ｎレンジの検知を行うスイツチとしてのシフト位
置センサ１４１はその分圧点がＩ／Ｏポート１１
４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のコレクターエミツタ回路にクラツチ６８
の駆動ソレノイド６８′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６０の作動及び停止
の切替を行うことができる。

マイクロコンピユータば過給制御以外のその他
の内燃機関制御、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は関
係しないた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、及びその他の機関運転制御用のプログラ
ムが格納されている。次の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おり
である。次に210のステツプではMPU１０６は
MPX１１７をして油温センサ１４２を選定し、
そのＡ／Ｄ変換が１１８で行われ、油温Toilが
入力されRAM１１０に格納される。212では同
様に水温センサ１４４による水温T_wのデータが
RAM１１０に入る。214では車速センサ１４３
からのデジタル信号より車速SPDのデータが計
算されRAM１１０に格納される。更に216では
シフト位置センサ１４１からのデータが入力され
ると、プログラムは次は218以下のステツプに進
み、メインルーチンにおいて他の制御のための
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
その他Toil、T_w等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、この実施例では機関の運転条件の
変化を検知できる十分短い所定時間（例えば８ｍ
Ｓ）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の割込むポートに割
込み要求が入り290よりルーチンが実行に入り、
292ではRAM１１０のToilエリアに格納されて
いる油温のデータが入力され、所定値例えば60℃
以下かどうか判定される。294ではRAM１１０
に格納されている変速機シフト位置センサ１４１
によつて現在のレンジがＮ若しくはＰかどうか判
定される。292でNo（Toil＞60℃）のときは低温
時ではない。また292でYes（Toil＜60℃）である
が、294でNoのときは低温時であるが車輛が停止
中でない。このときは通常の過給機制御を行うレ
ンジであり、プログラム302に進み、RAM１１
０のＮ領域に格納されている回転数データが所定
値ａ（第７図）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よ
り大きいか否か判定される。第７図の過給機作動
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６８のソレノイド６８′は消磁され、クラツチ
６８は解放となる。このとき、クランク軸１６の
回転は過給機６０のロータ６４に伝わらない。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、機関クランク軸１６の回
転はプーリ７２、ベルト７０、プーリ６８を介し
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、負荷代表値であるＱ／Ｎ
の設定値ｂは、過給機のOFFからONへの切替の
シヨツクを小さくし、かつクラツチの摩擦係合部
材の耐久性という面ではなるべく低回転側が良い
が、燃料消費率を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294でYesのときは機関低温時でかつ
車輛が停止中（例えばフアーストアイドリングで
作動時）である。このときはプログラムは前述の
308に進み、クラツチはON、即ち過給機が作動
に入る。即ち、第７図のマツプの設定に係わらず
過給機は作動するように維持される。過給機の作
動によつて空気が常時圧縮を受け、機関に入る空
気の暖機が促進される。周知のように過給機６０
の入力、出口の温度、圧力Ｐ、Ｔ：Ｐ、Ｔの間に
次の関係、 T₂／T₁∝（P₂／P₁）^(K-1)/K があり、過給により圧力比P₂／P₁は増大するか
ら、過給機の回転によつて空気が加温され燃焼が
促進される。

前述のように低温時でも停車中でないときは過
給機は上述の作動し放しのステツプには入らな
い。これにより運転性の悪化さらには燃料消費率
の悪化が防止される。

第２の実施例では水温T_wと車速とによつて低
温停車時を検知している。フローチヤートを第８
図に示す。320のステツプでは水温センサ１４４
により検知される水温が所定値（例えば60℃）以
下か、322のステツプでは車速センサ１４３によ
り検知される車速SPDが所定値（例えば５Km／
ｈ）以下かが判定される。320でYesで３２２で
Yesは低温の停止中でありこのときはクラツチは
係合保持される。それ以外では機関の運転条件に
応じたクラツチの係合又は解放が行われる。

発明の効果 機関の低温時でかつ車輛の停車中を検知するこ
とでクラツチを常時係合とすることにより、過給
機は機関回転数に係わらず回転されたままに維持
され、吸気空気温を圧縮により急速に上昇させる
ことができ、暖気性が燃料消費率を高く維持しな
がら促進することができる。

【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、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図及び第６図はソ
フトウエアを示すフローチヤート図、第７図は通
常運転時の過給マツプ図、第８図は第２実施例の
フローチヤート図。 １０……機関、３４……吸気管、４６……エア
ーフローメータ、５９……変速機、６０……過給
機、６８……プーリ付クラツチ、１００……制御
回路、１０２……回転数センサ、１４１……シフ
ト位置センサ、１４２……油温センサ、１４３…
…車速センサ、１４４……水温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気系に機械式過給機を配置し、過給機の回
   転軸をクラツチを介し機関回転軸に連結して成る
   内燃機関において、機関の少くとも一箇所の温度
   条件を検知する手段、車両の停車時を検知する手
   段、機関が低温でかつ車両の停車中か否か判定す
   る手段、機関が低温でかつ車両が停車中でないと
   きは機関運転条件に応じクラツチを係合又は解放
   する手段、機関が低温で車両が停車中のときはク
   ラツチを係合維持する手段より成る過給機制御装
   置。