JPH0562224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関機械式過給機の制御装置に
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
ことで過給期は停止され過給は行われない。

クラツチによつて過給機を制御するものにおい
て、クラツチの係合から解放への切替え時に、そ
の切替えを遅延させることにより、一次的なスロ
ツトル弁の戻しによるクラツチの不必要な作動を
防止させ、これによりクラツチの作動回数を減ら
し、クラツチの耐久性を向上を図つたものがある
（例えば特開昭60−1324号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来は遅延時間は一定であり、クラツチの係合
から解放への切替え時のクラツチの耐久性への影
響は機関の高回転時程大きい。そのため遅延時間
は機関高回転域のクラツチ作動頻度を考慮して設
定されているが、これは機関低回転時としては長
めに過ぎる。したがつて、低回転時の過給機の不
用な駆動時間がその遅延時間が長い分だけ延長さ
れ、過給機の駆動エネルギがその分損失となり、
燃料消費率の悪化となる。

この発明はこの問題点を解決するためなされた
ものであり、低回転域の過給機の駆動損失を低減
することができ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〕

第１図に示すように、内燃機関１の吸気管２に
機関式過給機３を配置し、機械式過給式３をクラ
ツチ手段４を介して過給機駆動手段５に連結した
ものにおいて、クラツチ制御手段６と、クラツチ
４の係合状態から解放状態への切替え時点を検知
する検知手段７と、機関回転数の低下に応じて短
くなる遅延時間を設定するデレイ手段８とを具備
し、クラツチの係合状態から解放状態への切替え
時にその遅延時間の経過後にクラツチ制御手段６
を駆動することを特徴とする内燃機関の機械式過
給機制御装置が提供される。

〔作用〕

検知手段７はクラツチの係合状態からクラツチ
の解放状態への切り替わりを検知し、この場合、
デレイ手段８は機関回転数の減少に応じて短縮す
るデレイ時間を設定し、そのデレイ時間が経過後
クラツチ制御手段６によりクラツチ手段４の係合
から解放状態への切替えが実行される。

〔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、１６は吸気弁、１７
はは吸気ポート、１８は排気弁、１９は排気ポー
トである。吸気ポート１７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
２３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。
一対を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３４
^１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
はハウジング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３４¹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NE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。以下その制御プロ
グラムの内容を第３図及び第４図のフローチヤー
ト及び第６図の、ダイヤグラム図によつて説明す
る。

第３図は負荷代表値である吸入空気量−回転数
比Ｑ／Ｎの演算ルーチンを示し、このルーチンは
メンイルーチン内で実行される。80でプログラム
が起動され、８２ではエアフローメータ２５から
の吸入空気量Ｑの信号の入力が行われる。入力ポ
ート５３は図示しないＡ／Ｄ変換器を備え、ここ
でＡ／Ｄ変換が実行される。８４のステツプでは
回転数センサ６１からのパルス信号の処理によつ
て回転数Ｎの計算が行われる。86ではＱ／Ｎが演
算され、メモリ52の所定領域に格納される。88は
メインルーチンで実行される他の処理を概括的に
表している。

第４図はクラツチ３４及びバイパス制御弁４２
の駆動ルーチンのフヲーチヤートであり、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。100のステツプでは吸入空気量−回
転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ（例えば0.51／min）以
上か否か判定される。Ｑ／Ｎが所定値ａに達して
いない場合は112でフラグFSCが１か否か判定さ
れる。このフラグFSCは過給機の作動中にセツト
(1)され、停止中にリセツト（０）される。FSC＝
０とすればNoに分岐され、104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ない。そのため過給は行
われない。106のステツプでは出力ポート５４よ
りバイパス制御弁４２に、同制御弁４２を開放す
る指令が出され、そのためバイパス路４１は開放
され、吸入空気の一部はバイパス通路４１を介し
てエンジンに導入される。

100でＱ／Ｎが所定値ａを超えていると判定さ
れると、107でカウンタSCDCがクリヤされる。
このカウンタSCDCは後述のようにクラツチの係
合条件から解放条件への切替え後の経過時間を計
測するソフトウエア上のカウンタである。次に、
108に進み出力ポート５４よりクランク軸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３４¹を介して過給機２２の回転軸３２Ａに
伝達され、ロータ３１及び３２は回転される。
尚、108ではフラグFSCのセツトも行われる。次
に110に流れ、出力ポート５４よりバイパス制御
弁４２に閉鎖指令が出され、パイパス通路４１は
閉鎖されるそのため過給機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。

Ｑ／Ｎがａより降下したときは、100でNoにな
り、112にフラグFCSが１否か判定される。FSC
＝１のときは前回クラツチの係合条件である、即
ち、クラツチの係合条件より解放条件への検知で
あり、114に進みカウンタSCDCが１だけインク
リメントされる。次の116のステツプではエンジ
ン回転数が所定値ｂ（例えば3000rev／min）より
大きいか否か判定する。回転数がｂより大きいと
きはYesに分岐され、118に進みカウンタSCDCが
所定値ｄ（例えば100）に達しているか否か判定さ
れる。この所定値ｂはエンジン回転数が大きい状
態でのクラツチが係合条件から解放条件に移行し
た後クラツチが実際に解放を開始するまでの遅延
時間T₁を設定するものであるが、ｄ＝100と設定
した場合、このルーチンは50ｍ秒毎であるので
T₁＝100×50＝５秒となる。

一方、116でエンジン回転数がｂに達していな
いいときは120に進み、カウンタSCDCが所定値
ｃ（例えば20）に達しているか否か判定される。
この所定値ｃはエンジン回転数が小さい状態での
クラツチが係合条件から解放条件に移行した後の
実際にクラツチが解放するまでの時間T₂を設定
するものであるが、この例ではT₂は20×50＝１
秒となる。

118または120で夫々の回転数域での所定のデレ
イ時間が経過していない場合はNoの判定になり、
108のステツプに進みクラツチ３４の係合、言い
替えれば過給機２２の作動がクラツチ解放条件で
あるにもかかわらず保持されることになる。

118または112でカウンタSCDCが所定値ｃ、ｄ
に達している場合は、夫々の回転数域での設定デ
レイ時間T₁、T₂が経過したことを示し、このと
きは104のステツプに進み、クラツチの解放、が
実行され、フラグFSCがリセツト（０）され、過
給機は停止される。

第５図は以上述べたこの発明の作動を説明する
タイミング線図である。時刻t₁でＱ／NB(イ)が所
定値ａを超えると、クラツチ３４が係合される
(ハ)。時刻t₂でＱ／Ｎが所定値ａより降下するとカ
ウンタSCDCはインクリメントを開始する(ニ)。こ
のとき、回転数が所定値ｂ（例えば3000rpm）以
上であれば、カウンタはｄの値までインクリメン
トを実行し、時間T₁が経過するまでは、クラツ
チは係合を維持する。時間T₁の経過後、（時刻
t₃）、クラツチは解放される。次に、時刻t₄で再
び加速が実行されると、同様にクラツチは係合さ
れ、過給機２２は作動する。減速に移り時刻t₅に
なるとカウンタSCDCは再びインクリメントを開
始する。このときはエンジン回転数Ｎは所定値ｂ
以下であるため、カウンタSCDCが所定値ｃを計
測後、即ち時間T₂（＜T₁）経過すると（時刻t₆）
クラツチ３４は解放される。

第２実施例を第６図に示す。この実施例ではカ
ウンタにより遅延時間を設定する代りに、クラツ
チ係合から解放へ切替るときのＱ／Ｎの設定値
（＜ａ）に２つの値を持たせ、ヒステリシスを変
化させている。即ち、クラツチの係合から解放へ
の切替りでは、112より116のステツプを通るが、
回転数がｂより大きいとき（116でYes）、118′で
Ｑ／Ｎ＜e₁か否か判定される。一方、Ｎがｂより
小さいとき（116でNob）、120′でＱ／Ｎ＜e₂か否
か判定される。ここでe₁＜e₂となつている。
118′での設定値e₁が120′での設定値e₂より小さい
ことから、エンジン回転数が大のときはＱ／Ｎが
大きく落ち込まないと、クラツチ１８解放されな
いことになり、デレイが大きくなり、第１実施例
と同様な作動が得られる。第７図はこれを示す。
高回転時（Ｎ＞ｂ）はＱ／Ｎがeb₁まで落ちた後
クラツチが解放され、T₁のデレイが得られる。
一方低回転時（Ｎ＜ｂ）はe₂（＞e₁）の回転まで
落ち込めばクラツチが解放されT₂（＜T₁）のデレ
イとなる。そのため回転数の低下に応じ短くなる
ようデレイ制御される。

尚、実施例では過給機の切替えを負荷代表値で
あるＱ／Ｎによつて行なうものについて説明して
いるが、他の運転条件、例えばエンジン回転数、
暖機状態、ギヤ位置等によつて行なうものにも適
用することができる。

また、クラツチとしては電磁クラツチに限られ
ず、他の形式のクラツチにも適用できる。

とになる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、クラツチの係合から解放へ
の切替え時のデレイ時間を回転数の減少に応じて
短縮することにより、高回転域ではクラツチの損
傷を防止するに十分な遅延時間が得られ、一方ク
ラツチの係合解放によるダメージの少ない低回転
域での過給機の無駄な駆動時間が短縮され、燃料
消費率の向上を図ることができる。この燃料消費
率の向上はデレイ制御だけで得られ、複雑な燃料
噴射制御の必要がない。

常用回転域である低回転域での遅延時間を短縮
しているため、高回転域の遅延時間をより延長す
ることができ、高回転域の耐久性をより向上する
ことができる。

低回転域でも、ハンチングを防止するに十分な
遅延は得られる。

構成を複雑化することなしに実施可能である。

【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図及び第４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５図
はこの発明の作動タイミング図。第６図は第２実
施例のフローチヤート図。第７図は第２実施例の
作動タイミング図。 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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の吸気管に機械式過給機を配置し、
   機械式過給機をクラツチ手段を介して過給機駆動
   手段に連結したものにおいて、クラツチ制御手段
   と、クラツチの係合状態から解放状態への切替え
   時点を検知する検知手段と、機関回転数の低下に
   応じて短くなる遅延時間を設定するデレイ手段と
   を具備し、クラツチの係合状態から解放状態への
   切替え時にその遅延時間の経過後にクラツチ制御
   手段を駆動することを特徴とする内燃機関の機械
   式過給機制御装置。