JPH057539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は機械式過給機を有した内燃機関の過
給機制御装置に関する。

〔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解
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解放される
ことで過給機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
ては、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。この場合、アイドル運転時にもクラツチの解
放への切替えを遅延するとエンジンに過給機のト
ルクが掛かることになり、アイドル運転時はエン
ジンのトルク自体が小さいことから、過給機駆動
トルクの余裕が無くなり、ストールに至ることが
ある。そこで、特願昭60−159295号ではエンジン
アイドル運転域の近傍を検知し、この運転域にあ
るときは遅延を行わず、クラツチを直ぐに解放す
るように制御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先願の場合、遅延を行わないアイドル近傍の運
転域は、エンジンストールの起きやすいエンジン
冷間時（フリクシヨンロスが大きく、完爆率も
100％に達しない）に適合して比較的広めに設定
されている。この場合、エンジンストールの起き
にくい暖機後においては、必要以上の領域で前記
遅延が行われないことになり、依然として不必要
なクラツチのON−OFFがギヤチエンジ等の度に
生じ、クラツチの耐久性向上が十分に得られな
い。

この発明はエンジンの運転全域にわたり、エン
ジンストールの起きやすい域のみで過給機制御の
前記遅延をなくすことにより上記問題点を解決し
クラツチの耐久性を十分に確保するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、第１図において、内燃機関
１の吸気系２に備えた機械式過給機３と、内燃機
関の運転状態に応じて機械式過給機３による過給
又は非過給を制御する過給機制御手段４とより成
る内燃機関の過給機制御装置において、 前記過給機制御手段４による過給から非過給へ
の切替え時、エンジン回転数又は負荷が夫々の設
定値以下のときを除いては、前記切替えを所定の
遅延時間をもつて行わしめる遅延手段５と、 前記設定値をエンジン高温時程小さく設定する
設定値調整手段６とを具備する内燃機関の過給機
制御装置が提供される。

過給機制御手段はエンジン運転条件に応じて駆
動されるクラツチとすることができる。

設定値調整手段はエンジン温度や、油圧、フリ
クシヨンの程度に応じて設定値を変化させる。

遅延手段５は、遅延回路５ａと、ゲート５ｂ
と、比較器５ｃとより成る。

〔作用〕

シフトチエンジ等において、過給機の過給条件
から非過給条件への移行時に回転数又は負荷が設
定値調整手段６により設定される夫々の設定値以
上のときは、遅延手段５の働きで過給機の過給条
件から非過給条件への切替えは遅延される。遅延
によつて、ギヤチエンジ等の場合は過給機は過給
条件のままに維持され、過給機作動の不必要な
ON−OFFが防止される。

回転数又は負荷が設定値以下のときは遅延は行
われない。そのため、アイドル条件に移行するよ
うなときは過給機は直ぐに不作動となるため、エ
ンジンに過給機のトルクが加わらないため、その
分エンジンの負担が軽減されストールの虞れが解
消される。

設定値調整手段は、過給条件から非過給条件へ
の切替えの遅延を行なう回転数又は負荷の下限を
エンジン温度条件に応じて変化させる。即ち、フ
リクシヨンロスが大きい。低温時は遅延を行なう
回転数、又は負荷の下限が高いから、エンジンの
回転数、又は負荷の高い内に過給機は非過給状態
とされ、エンジンに過給機のトルクがかかること
がないことからストールの虞れがない。一方、フ
リクシヨンロスの小さな、暖機後は遅延を行なう
下限が低くなり、アイドル直前になつて始めて過
給機は非作動となるが、暖機後はストールが起こ
り難いからこれで十分であり、またギヤチエンジ
のような運転時の不必要な過給機の断続をより広
い範囲で防止することができる。

尚、エンジンがストールしないための条件は、
Teをフリクシヨンロスを含めたエンジン発生ト
ルク、Tsを過給機の連れ回りトルク、Tlを他の
補機類のトルク、αを余裕度を持たせるためのト
ルク幅とすると、 Te＞Ts＋Tl＋α となり、エンジン高温時には上記式を満足する域
が負荷、及び回転数ともに広くなる（アイドル域
の負荷、回転数の値に接近する）。従つて、遅延
を行なう下限の条件は、エンジン回転数、負荷の
いずれでもよいことになる。

〔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２
３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。２７は燃料インジエクタである。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。
一対の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３
４′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３４′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Ｎに関
する信号が得られる。スロツトルセンサ６２から
はスロツトル弁２４の開度に関する信号TAが得
られる。エンジン水温センサ６３はシリンダブロ
ツク１０に設けられ、エンジン水温THWに応じ
た信号が得られる。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４
２、燃料インジエクタ２７に駆動信号が送られ
る。

第３図は燃料カツト制御フラグ制御ルーチンを
示す。このルーチンは所定時間毎に実行される時
間割り込みルーチンである。ステツプ69ではスロ
ツトル弁２４がアイドル開度か否か判定される。
アイドル開度のときはステツプ70に進み、燃料カ
ツトフラグｆが１か否か判定される。このフラグ
ｆは燃料カツト時に１とされ、燃料供給時に０と
される。ｆ＝０のときはステツプ71に進み、エン
ジン回転数Ｎが燃料カツト回転数NCUTより小
さいか否か判定される。Ｎ＜NCUTのときはス
テツプ72に進み、フラグｆはセツトされる。その
ため、後述の燃料噴射ルーチンによつて燃料カツ
トされる。

フラグｆ＝１のときはステツプ73に進み、燃料
カツト復帰回転数NRTが水温THWに応じて演
算される。即ち、メモリ５２には水温THWに応
じて燃料カツト復帰回転数NRTのデータマツプ
があり、水温センサ６３によつて検知されるその
時の水温THWに応じた燃料カツト復帰回転数
NRTの演算が実行される。燃料カツト復帰回転
数は水温THWが大きいとき程（即ち暖機される
程）小さくなるように設定される。これは、減速
開始からの燃料カツトは冷間時程速く解消する必
要があることに基づく。ステツプ74ではエンジン
回転数Ｎが燃料カツト復帰回転数NRTより大き
いか否か判定される。Ｎ＜NRTが燃料カツト復
帰条件であり、ステツプ73に進み燃料カツトフラ
グｆがリセツトされる。第 図は燃料カツトフラ
グｆの制御を示す図であり、減速時においてエン
ジン回転数Ｎが燃料カツト回転数NCUTより下
がると、フラグｆがセツトされ、回転数が燃料カ
ツト復帰回転数NRTより小さくなると燃料カツ
トフラグｆは０となる。

第４図は燃料噴射制御ルーチンを示す。このル
ーチンはクランク角センサ６１によつて燃料噴射
時期に相当するクランク角を検知して実行される
クランク角割り込みルーチンである。ステツプ80
では燃料カツトフラグｆ＝１か否か判定される。
燃料カツト時でないときはｆ＝０であり、ステツ
プ81に進み燃料噴射時間τの演算処理が実行され
る。周知のように、この演算はエンジン運転条件
に応じて所望の燃料噴射量が得られるように実行
される。

減速時の燃料カツトが行われるべきときはフラ
グｆ＝１であり、ステツプ82に進み、τ＝０に設
定される。

ステツプ83では出力ポート５４に燃料噴射時間
τがセツトされ、インジエクタより相当量の燃料
が噴射される。

第５図はこの発明に従つてクラツチ３４の駆動
を制御するためのルーチンのフローチヤートを示
す。メモリ５２の不揮発領域にはこのフローチヤ
ートを実現するプログラムが格納されてあること
は言うまでもない。第５図のルーチンは一定時間
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のステツプではエアフローメータ
２５によつて計測される吸入空気量Ｑの、クラン
ク角センサ６１によつて計測されるエンジン回転
数Ｎに対する比が入力される。この吸入空気量−
回転数比Ｑ／Ｎはエンジンの負荷を代表する因子
である。101ではＱ／Ｎが所定値ａ（例えば0.5l／
rev）より大きいか否か判定される。Ｑ／Ｎが所
定値ａより大きいときは102に進み、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。次の105のステツプでは出力ポ
ート５４よりクラツチ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３
８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３４′を介して
過給機２２の回転軸に伝達され、ロータ３１及び
３２は回転される。104のステツプでは出力ポー
ト５４よりバイパス制御弁４２に閉鎖指令が出さ
れ、バイパス通路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。そのため過給が実行されることに
なる。

Ｑ／Ｎが所定値ａより大きくないときは101よ
り105に進み、スロツトルセンサ６２からのスロ
ツトル弁開度信号TAよりスロツトル弁２４の開
度がアイドル相当の開度か否か判定される。アイ
ドル開度のときはステツプ106に進み、エンジン
回転数Ｎが入力され、次のステツプ107では第３
図のステツプ73で演算されるエンジン暖機状態に
応じて定まる燃料カツト後の燃料供給復帰回転数
NRTが入力される。NRTは冷却水温に応じて設
定される。次のステツプ108では、エンジン回転
数が燃料供給復帰回転数NRTに所定の余裕をみ
た値ｂ（例えば200rpm）を加えたものより大きい
か否か判定される。Yesのときはステツプ109に
進み、カウンタSCDCがインクリメントされ、次
に110ではカウンタ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
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Ｔ
を設定するものであるが、ｃ＝20と設定した場
合、このルーチンは50ｍ秒毎であるのでＴ＝20×
50＝１秒となる。

110で設定された所定のデレイ時間Ｔが経過し
ていない場合はNoの判定になり、103のステツプ
に進みクラツチ３４の係合される。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
かかわらずクラツチ３４は係合保持されることに
なる。即ち、クラツチの解放条件であつても、遅
延時間の範囲内ではクラツチは係合保持される。
これは、シフトチエンジや繰返し的な加速減速時
にはクラツチが係合保持されることを意味し、こ
の場合クラツチON−OFF頻度が減少するため、
摩擦面の早期消耗を防止することができる。110
でカウンタSCDCが所定値ｃに達している場合
は、設定デレイ時間Ｔが経過したことを示し、こ
のときは111でカウンタSCDCをｃの値に固定し、
次いで112のステツプに進み、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、そのため過給は行われない。また113
でバイパス制御弁４２に、同制御弁４２を開放す
る指令が出され、そのためバイパス通路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。

スロツトル弁がアイドル開度のときであつても
回転数ＮがNRT＋ｂより小さいときは、即ちア
イドル回転数に近いストールが問題となる領域で
はステツプ109以下の処理をバイパスしステツプ
112に分岐される。そのため、クラツチは遅延さ
れることなく即座に解放され、エンジンは過給機
から切り離されるので過給機の連れ回りがなくな
り、そのトルク分エンジンの負担が軽くなり、ス
トールの可能性が押さえられる。

第７図において、ＡはＱ／Ｎ＞ａのクラツチの
係合領域（即ち過給領域）である。Ｑ／Ｎ＜ｂは
クラツチ解放領域（即ち非過給領域）であり、そ
のうち、Ｂで示す、Ｑ／Ｎがアイドル相当以上
で、回転数ＮがNRT＋ｂ以上の白抜きの領域は
クラツチの係合（ON）から解放（OFF）の切替
え時、遅延を行わせる領域であり、Ｃで示す、ア
イドル相当の負荷以下で、NRT＋ｂ以下の回転
数領域では遅延なしにクラツチは即座に解放され
る。

この場合、減速時の燃料カツトからの燃料復帰
回転数NRTは第３図のスロツトル弁７３で説明
したように、水温の増大に従つて小さくなり、遅
延領域Ｂの回転数の下限はエンジン低温時はl₁
で、暖機後はl₂のようになり、低温時程遅延を実
行する領域の下限が高回転側になる。このような
制御により、ストールし易い低温時はアイドル回
転数の十分手前からクラツチが遅延なく解放され
るため過給機の連れ回りが防止され、そのトルク
分エンジンの負担が軽くなりストールに対し、有
効な対策となる。また、遅延を行なう下限回転数
を燃料復帰回転数NRTに余裕値ｂを加えた回転
数としているため減速時には先にクラツチが解放
されそれから燃料供給が復帰されるため、回転落
ち、ストールを効率的に防止することができる。
そして、ストールし難い暖機後は遅延領域の下限
回転数はよりアイドルに近づけられるため、ギヤ
チエンジなどのＱ／Ｎが一時的に低下する領域で
はクラツチは係合を維持するため、クラツチの頻
繁なON−OFFは防止され、その耐久性を向上す
ることができる。

実施例では遅延域の回転数の下限を燃料カツト
からの復帰回転数NRTに準じてきめているが、
これとは独立のマツプによつて決めるようにして
もよい。

また、遅延域の回転数の下限をきめる温度条件
は水温の代わりに、油圧や、フリクシヨンそのも
のの値としてもよい。

更に、実施例では、クラツチOFFの遅延を行
なう領域Ｂの下限の回転数をエンジン温度条件で
変えているが、領域Ｂの負荷の下限をエンジン温
度条件で可変することもこの発明の範囲に包含さ
れる。これはストールを起こし易い、負荷の条件
も温度に応じて変化するからである。即ち、低温
時は遅延領域の負荷の下限は大きく設定する必要
があり、一方暖機後は負荷のより小さい側まで遅
延させてもストールは発生せず、クラツチの
ON、OFFによる損傷防止のためにもこの方が好
ましい。

〔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制御の下限のエンジン回転数
または負荷の値をエンジン温度条件に応じて制御
することにより、低温時には早目にクラツチが解
放されることによりストールの対策になり、一方
暖機後はより低回転まで遅延が行われるためギヤ
チエンジ時等の頻繁なクラツチのON−OFFが防
止さ、その摩擦面の耐久性を向上することができ
る。その際、クラツチ装置に何ら強度を上げる等
の設計変更を何ら施す必要がなく、またクラツチ
制御のため特別な制御（例えば断続を繰り返し
徐々にクラツチを解放するためのデユーテイ制御
等）を行なう必要がない利点がある。

【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図から第５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６図
は燃料カツト制御、燃料復帰制御の仕方を説明す
る図。第７図は過給機の作動マツプ。 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、３４…クラ
ツチ、４１…バイパス通路、４２…バイパス制御
弁、５０…制御回路、６１…回転数センサ、６３
…水温センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸気系に備えた機械式過給機と、
   内燃機関の運転状態に応じて機械式過給機による
   過給又は非過給を制御する過給機制御手段とより
   成る内燃機関の過給機制御装置において、 前記過給機制御手段による過給から非過給への
   切替え時、エンジン回転数又は負荷が夫々の設定
   値以下のときを除いては、前記切替えを所定の遅
   延時間をもつて行わしめる遅延手段と、 前記設定値をエンジン高温時程小さく設定する
   設定値調整手段とを具備する内燃機関の過給機制
   御装置。