JPH0639920B2

JPH0639920B2 - 内燃機関の過給圧制御装置

Info

Publication number: JPH0639920B2
Application number: JP10683285A
Authority: JP
Inventors: 秀夫宮城; 文昭大矢; 幸次福島; 信足立
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS61265332A

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の過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

過給機を備えた内燃機関では加速運転に移行したときの
点火装置の要求電圧が高くなる。特に、減速燃料カット
されている状態から急加速するような場合は、点火栓電
極が冷えていることが重なって点火装置の要求電圧が著
しく高くなる問題がある。この対策として特開昭５９−
１５６２６号公報では加速のため過給運転域に移行後過
給を徐々に強くし、加速の開始から所定時間おいてから
過給機による全過給能力を発揮させるようにしているも
のを開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では加速による過給運転域へ移行の際は加速の
程度に係わらず過給機は徐々のその過給状態が強めらて
いる。そのため、急加速に移行した場合は過給の立ち上
がりが緩慢となりすぎ加速性能の点で不満が残ることが
あった。

この発明はこのような問題点を解決し、点火装置の要求
電圧が高い加速運転時にのみ過給効果を弱めそれ以外の
加速時には十分な過給効果を得ることができるようにす
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において、内燃機関Ａは過給機Ｂを備え、過給圧
制御装置は機関Ａの燃料供給停止条件を検知する燃料カ
ット検知手段Ｄと、燃料カットから燃料供給への復帰の
近傍における所定期間を検知するタイマ手段Ｅと、その
期間において、過給機による過給状態が弱まるように過
給機を制御する過給状態制御手段Ｆとから構成される。

〔作用〕

燃料カット手段Ｄは燃料カットが行われている時点を検
知する。タイマ手段Ｅは燃料カットから燃料供給に復帰
される近傍の期間を検知する。タイマ手段Ｅにより検知
される期間において、過給状態制御手段Ｆは過給機Ｂに
よる過給状態を弱めるように制御する。その時間が経過
後は過給状態制御手段Ｆは過給機Ｂをその全能力が発揮
されるように制御する。

〔実施例〕

第２図に第１実施例の全体構成を示す。１０はシリンダ
ブロック、１２はピストン、１４はコネクティングロッ
ド、１６はクランク軸、１８は燃焼室、１９は点火栓、
２０はシリンダヘッド、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。２９はデ
ィストリビュータである。

吸気ポート２４は吸気管３０に接続される。吸気管３０
に燃料噴射弁３１、スロットル弁３２が配置され、その
上流にエアフローメータ３４、エアクリーナ３６が位置
する。スロットル弁３２の下流に機械式過給機３８が位
置する。機械式過給機３８はこの実施例ではルーツポン
プであり、一対のロータ４０を備え、同ロータがハウジ
ング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４０のうちの一方
の回転軸４０′上にクラッチ４１を介してプーリ４２が
設けられ、このプーリ４２はベルト４４を介してクラン
ク軸１６上のプーリ４６に連結される。第２図に模式的
に示すようにこのクラッチ４１は電磁式のクラッチであ
り、一対の摩擦板４８，５０とソレノイド５２とより成
り、ソレノイド５２を通電制御することにより摩擦板４
８，５０の係合を制御するものである。

過給機３８をバイパスするようにバイパス通路５６が配
置され、同バイパス通路５６の一端はスロットル弁３２
の下流で過給機３８の上流の吸気管３０に接続され、バ
イパス通路５６の他端は過給機３８の下流の吸気管３０
に接続される。バイパス通路５６にバイパス制御弁５８
が配置される。バイパス制御弁５８はダイヤフラム機構
６０のダイヤフラム６０ａに連結される。ダイヤフラム
６０ａの片面にダイヤフラム室６０ｂが形成され、この
ダイヤフラム室６０ｂ中にばね６０ｃが配置され、バイ
パス制御弁５８を閉方向に付勢している。ダイヤフラム
室６０ｂは、切替弁６２によって、スロットル弁３２の
下流の圧力ポート６４に直接又は遅延機構６６を介して
切替え的に連通される。切替弁６２は電磁式であって消
磁されているときは白抜きのポート位置をとり、ダイヤ
フラム室６０ｂは遅延機構６６を介して圧力ポート６４
に連通される。遅延機構６６はオリフィス６６ａとチェ
ック弁６６ｂとより成る。遅延機構６６によって圧力ポ
ート６４の大気圧はチェック弁が閉であることからオリ
フイス６６ａによって遅延されて伝達される。一方圧力
ポート６４が負圧のときはチェック弁６６ｂが開とな
り、負圧は瞬間的に伝達される。切替弁６２が通電され
ると、ダイヤフラム６０ｂは直接に圧力ポート６４に連
通される。

６８はクラッチ４１及び切替弁６２の作動を制御する制
御回路であり、マイクロコンピュータシステムとして構
成される。制御回路６８はマイクロプロセシングユニッ
ト（ＭＰＵ）６８ａと、メモリ６８ｂと、入力ポート６
８ｃと、出力ポート６８ｄと、これらを相互に連結する
バス６８ｅとより成る。入力ポート６８ｃ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３４か
らは吸入空気量Ｑに関する信号が得られる。スロットル
センサ７０がスロットル弁３２に連結され、スロットル
弁３２の開度に関する信号ＴＨが入力される。また、ク
ランク角センサ７２，７３がディストリビュータ２９に
設置される。第１のクランク角センサ７２は、クランク
角の例えば３０゜毎の信号を発生し、エンジン回転数Ｎ
Ｅを知ることができると共に、クランク角割り込みルー
チンの要求信号となる。第２のクランク角センサ７３は
クランク角の７２０゜毎の信号Ｇを発生し基準信号とな
る。出力ポート６８ｄからはメモリ６８ｂに格納されて
いる制御プログラムに従ってクラッチ４１のソレノイド
５２及び切替弁６２に駆動信号が送られると共に、燃料
噴射弁３１に燃料噴射信号を供給し、更にイグナイタ６
９を介してディストリビュータ２９に点火信号が印加さ
れる。以下その制御プログラムの内容をこの発明の関連
部分に限って説明する。第３図は燃料噴射ルーチンを概
略的に示す。このルーチンはクランク角センサ７２，７
３によって検知される所定のクランク角において実行さ
れる。１００のステップではフラグＦＣＵＴが１か否か
判定れる。後述するように、このフラグＦＣＵＴは燃料
カット時セットされ、燃料カットから復帰するとリセッ
トされる。１００のステップでフラグＦＣＵＴ＝１とす
れば、１０２のステップに進み燃料噴射量ＴＡＵに０を
入れる。ＦＣＵＴ＝０のときはに進みＴＡＵが周知のよ
うに運転条件に応じて演算される。このようにして演算
されたＴＡＵに応じた燃料噴射量が得られるように燃料
噴射信号が出力ポート６８ｄより燃料噴射弁３１に供給
される。

第４図は燃料カットフラグＦＣＵＴの制御ルーチンを示
す。このルーチンは所定時間間隔で実行される。１２０
のステップではＦＣＵＴが１か否か判定される。Ｎｏの
場合は１２２に進み、スロットルセンサ７０のアイドル
接点ＬＬがＯＮか否か判定する。スロットル弁３２がア
イドル位置のときは１２４に進みエンジン回転数ＮＥが
所定値ｂ_１より大きいか否か判定される。Ｙｅｓのとき
は減速燃料カット条件と判定され、１２６に進み燃料カ
ットフラグＦＣＵＴがセットされる。アイドル接点ＬＬ
がＯＦＦのとき、又はＯＮでも回転数ＮＥが所定値ｂ_１
より大きくないときは、減速燃料カット条件でなく１３
２に進む。

フラグＦＣＵＴがセットされているときは１２０より１
２８に進み、アイドル接点がＯＦＦになっているか否か
判定される。１３０では回転数が所定値ｂ_２（＞ｂ_１）
より大きいか否か判定される。アイドル接点がＯＦＦで
ない場合、又はＯＦＦであっても回転数が所定値以上に
増加した場合は減速燃料カット状態でなくなったと判断
し、１３２に進み燃料カットフラグＦＣＵＴがリセット
される。

第５図は過給機の作動ルーチンを示す。このルーチンも
所定時間間隔毎に実行される時間割り込みルーチンであ
る。１４０のステップではフラグＦＳＣが１か否か判定
される。このフラグＦＳＣは過給機３８の作動によって
セットされ、過給機３８が停止されるとリセットされる
フラグである（第７図（ニ））。ＦＳＣが０とすればＮ
ｏと判定され、１４２に流れ、吸入空気量−回転数比Ｑ
／２が所定値ａ_１以上か否か判定される。Ｑ／Ｎが所定
値ａ_１に達していない場合はＮｏと判定され、１４８に
進み出力ポート６８ｄよりクラッチ４１のソレノイド５
２に消磁信号が送られる。そのため、クランク軸１６の
回転は過給機３８の回転軸４０′に伝達されず、過給機
３８は作動されない。吸入空気はその殆んどがバイパス
通路５６を介して燃焼室１８に供給される。１５０のス
テップはフラグＦＳＣのリセットを示す。

Ｑ／Ｎが所定値ａ_１より大きい場合は１４２より１５２
に進む。出力ポート６８ｄよりクラッチ４１のソレノイ
ド５２に励磁信号が印加されクラッチの摩擦板４８と５
０とは係合され、その結果クランク軸１６の回転は過給
機３８の回転軸に伝達される。そのため過給運転が行わ
れる。１５４はフラグＦＳＣのセットを示す。

エンジンが高負荷のまま次の割り込みを実行したとすれ
ば、１４０のステップではフラグＦＳＣが１であること
からＹｅｓと判定され、１５６に進み、負荷に相当する
Ｑ／Ｎが所定値ａ_２より小さいか否か判定される。ヒス
テリシスを付けるためａ_２＜ａ_１となっている。Ｑ／Ｎ
がａ_２より低下していない場合は１５６より１５２に進
み、クラッチ４１の係合が維持される。

Ｑ／Ｎが所定値ａ_２より低下すると、１４０より１５６
に流れて、１５６でＹｅｓと判定されるため、１４８以
下に進み、クラッチ４１は開放されて過給機３８が停止
されるという低負荷時の作動モードに入る。

第６図は切替弁６２の作動ルーチンを示し、このルーチ
ンも所定時間間隔毎に実行される時間割り込みルーチン
である。１７０のステップでは燃料カットフラグＦＣＵ
Ｔが１か否か判定される。燃料カット中の場合は、１７
２に進みタイマｔがクリヤされる。このタイマは燃料カ
ットから燃料供給状態に復帰した後の経過時間を測定す
るソフトウエア上のタイマである。１７３では切替弁６
２にＯＦＦ指令を印加し、アクチュエータ６０のダイヤ
フラム室６０ｂは遅延機構６６を介して圧力ポート６４
に連通される。

１７０のステップでＦＣＵＴ＝０のときは燃料供給に復
帰したことを示す。この場合１７４に進み、１７４では
タイマｔがインクリメントされ、１７６ではタイマｔが
所定値ｔ_０に達しているか否か判定される。燃料供給状
態への復帰からｔ_０の時間が経過していないときは再び
１７３のルーチンに進み、切替弁６２をＯＦＦに維持す
る。１７６でｔ_０の時間が経過していれば１７８に進
み、急加速か否かが判定される。この判定はスロットル
センサ７０からの信号レベルの変化率を計算し、それが
所定値以上か否かによって実行することができる。以上
述べたように緩加速時及び急加速でもｔ_０時間が経過す
るまでは、クラッチ４１を係合させた後にバイパス制御
弁５８を徐々に閉鎖させることになる。即ち、加速時に
おいては圧力ポート６４の圧力は殆んど大気圧であるこ
とからチェック弁６６ｂは閉となり、大気圧はオリフィ
ス６６ａを介して緩慢にダイヤフラム室６０ｂに導入さ
れる。従って、ダイヤフラム室６０ｂの圧力は急速には
大気圧とならず、徐々に大気圧とされ、その結果ダイヤ
フラム６０ａはバイパス制御弁５８を徐々に閉鎖するこ
とになる。即ち加速の当初にバイパス通路５６の開度は
大きくそれから時間の経過とともにバイパス通路５６の
開度が小さくなる。燃料カット中からの加速実施例に急
加速であっても加速の当初にバイパスが大きく開いてい
ることから、クラッチ４１の係合によって過給機３８の
回転速度が急上昇しても、点火系の要求電圧が著しく高
くなることは防止される。

時間ｔ_０が経過すると、１７６でＹｅｓとなり、１７８
に進み急加速か否か判定される。急加速ならば１８０に
進み、出力ポート６８ｄより切替弁６２にＯＮ信号が印
加される。その結果、切替弁６２は黒塗りのポート位置
をとり、アクチュエータ６０のダイヤフラム室６０ｂは
直接圧力ポート６４に連通される。加速運転時は圧力ポ
ート６４の圧力は殆んど大気圧であり、ダイヤフラム室
６０ｂの圧力は瞬間的にこの圧力となり、ばね６０ｃに
よってバイパスセンサ５８は閉鎖される。その結果、バ
イパス通路５６に空気は流れず、過給機３８からの空気
はその全量が燃焼室に供給され、効率的な過給が実行さ
れ、急加速に適したトルク上昇が得られる。１８２はタ
イマｔがｔ_０に固定される。以上のように各加速時には
切替弁６２が直ぐにＯＮとされ、トルクの立ち上がりが
迅速となり、加速感を良好とすることができる。

第７図はこの発明の作動を示すタイミング図である。燃
料カットからの加速時（Ｘｔ）の時点で燃料供給が復帰
後タイマ値ｔは徐々に増加し（ｍ_１）、急加速でも緩加
速でも切替弁はその間（ｔ_０）ＯＦＦに維持される。ｔ
_０時間経過した後の急加速時（ｌ_２）にはタイマはすぐ
に所定値ｔ_０になり（ｍ_２）切替弁６２は直ぐにＯＮと
される。尚、必要に応じて急加速の判断（ステップ１７
８）はせず燃料カットからの復帰後一定時間ｔ_０の経過
後では加速時は一律にＶＳＶ６２を作動させず遅延させ
ないこともできる。

ｔ_０経過前に急加速が起こったばあいには緩加速時と同
様にＴ_０の間はＶＳＶがＯＦＦされ過給圧の上昇が制御
される。

第８図は第２実施例の構成を示す。第２図のバイパス制
御弁５８、ダイヤフラムアクチュエータ６０、切替弁６
２、遅延機構６６の代わりに、バイパス通路５６上に電
磁式のバイパス制御弁８０が設けられ、バイパス制御弁
８０のアクチュエータ０ａは制御回路６８の出力ポート
６８ｄに接続される。アクチュエータ８０ａは第９図の
ようなデューティ信号により駆動される。ここにデュー
ティ比とはデューティ信号における一周期ＬにおいてＯ
Ｎ時間Ｘの締める割合とする。第１０図のようにデュー
ティ比が１のときバイパス制御弁８０はバイパス通路５
６を全閉とし、デューティ比が０のときバイパス通路５
６は全開となる。即ちデューティ比の増大に応じ減少す
るバイパス流量が得られることになる。制御回路６８は
エンジン運転条件に応じてクラッチ４１を駆動し過給機
３８を制御すると共にアクチュエータ８０ａへデューテ
ィ信号を印加しバイパス制御を実行する。第１１，１２
図は制御プログラムのフローチャートを示すものであ
る。

第１１図は燃料カットから復帰してから所定時間を示す
フラグＦｘの制御ルーチンを示す。燃料カット時はＦＣ
ＵＴが１であるため、２００より２０２に進み、タイマ
ｔが０にクリヤされる。２０４ではフラグがリセットさ
れる。燃料カットから復帰されると、ＦＣＵＴ＝１であ
るため、２００より２０６に進み、ｔがインクリメント
される。２０８で所定時間ｔ_０が経過しているか否か判
定される。経過のときは２１２に進み、フラグＦｘがセ
ットされる。ｔ_０を経過していないときは２１４に進
み、フラグＦｘがリセットされる。

第１２図はバイパス制御弁及び過給機の制御ルーチンで
ある。低負荷運転においては２２０のステップより２２
２のステップを経て２２６のステップに進む。２２６の
ステップでは出力ポート６８ｄよりデューティ比零の信
号ＤＵＴＹが印加される。従って、バイパス制御弁８０
は全開される。次に２２８に進み、低負荷域では過給機
３８は停止される。

加速運転時若しくは高負荷運転時は２２０のステップよ
り２２２を介して２３０に進む。２３０ではデューティ
比ＤＵＴＹが１又は１より大きいかどうか判定され、Ｙ
ｅｓのときは２３２に進み、出力ポート６８ｄよりアク
チュエータ８０ａにデューティ比ＤＵＴＹを１とする信
号が印加され、２３４で過給機３８が作動される。デュ
ーティ比ＤＵＴＹが１に達していないときは２３６に進
み、フラグＦｘが１かどうか判定される。燃料カットか
らの加速では初期にはＦｘ＝０であるため、２３８に分
岐され、ＤＵＴＹがαだけインクリメントされる。従っ
て、燃料復帰後のデューティ比は次第に大きくなってゆ
く。また緩加速時にもＤＵＴＹは徐々に大きくされる。

燃料が復帰して暫く経過するとＦｘ＝１であるため、２
４０に進み急加速時には２３２に進み、ＤＵＴＹを１と
され、そのためバイパス制御弁８０は全閉となる。その
結果、過給機３８はその全能力を発揮するためトルクの
急速な立ち上がりが得られる。

高負荷運転から低負荷運転に移行すると２２０より２３
６を経て２２６に進み、デューティ比は零に設定され
る。２２８のステップで過給機の作動は停止される。

第１３図はこの実施例の作動を示す。Ｔ_０の燃料カット
に入った時点を示し、ＦＣＵＴはセットされる。Ｔｘは
燃料カットからの加速開始時であり、デューティ比ＤＵ
ＴＹは（ト）のｖのようにαづつ大きくなり、ｔ_０が経
過すると１となる。このようなデューティ比の制御によ
って、過給機による過給効果は徐々に高まり、燃料カッ
トから復帰した後の過給効果を徐々に高め、点火系への
負担を最小限とすることができる。

第１４図は第３実施例を示す。この実施例はバイパス通
路を備えない点が第１、第２の実施例と相違する。バイ
パス制御の代わりにクラッチ４１の係合速度を緩加速と
急加速とで変えることにより同一目的を達成するもので
ある。出力ポート６８ｄからはクラッチ４１のソレノイ
ド５２にデューティ信号ＤＵＴＹ′が印加され、クラッ
チ４１の係合速度が制御される。即ち、デューティ比０
がクラッチの開放に、デューティ比１がクラッチの係合
に相当しその中間のデューティ比ではクラッチは部分的
に滑ることになる。

第１５図は制御フローチャートを示す。低負荷時には３
００より３０２を経て３０６のステップに流れ、デュー
ティ比が０の信号ＤＵＴＹ′がクラッチソレノイド５２
に印加される。そのため、クラッチ４１は開放され、過
給機３８は作動しない。

燃料カットからでない急加速時は、３００より３０２，
３０８，３１０，３１１を経て３１２に進み、出力ポー
ト６８ｄよりクラッチ４１のソレノイド５２にデューテ
ィ比１の信号が印加される。そのため、クラッチ４１は
急速係合され、過給機は全能力を発揮しトルクが立ち上
がることができる。

燃料カットからの加速時は３００より３０２を経て、３
０８に流れ、ＤＵＴＹ′＜１であり、３１０に流れ、３
１０ではＦｘ＝０であることから３１４に進み、デュー
ティ比ＤＵＴＹ′がα′だけインクリメントされる。従
って、第１５図のルーチン実行の度にクラッチ４１の係
合は深まり、過給機３８の回転は燃料カットからの加速
の開始からの時間とともに徐々に増大することになり、
最終的にはデューティ比ＤＵＴＹ′は１となる。このよ
うに、燃料カットからの復帰時はクラッチ４１の摩擦板
４８，５０が徐々に繋がることにより、点火系の負担を
減少することができる。

以上の実施例では過給機の作動切替えをＱ／Ｎで行なっ
ているがエンジン回転数、その他のエンジン運転条件印
子による制御を加えることもこの発明に包含される。

第１６図はクラッチを備えず、過給機３８をクランク軸
１６によって常時駆動するものへのこの発明の応用を示
す。過給機３８の回転軸４２′上にプーリ４２′が固定
され、ベルト４４によってクランク軸上のプーリ４６に
連結される。その他の構成は第２図と同じである。第１
７図は切替弁６２の駆動ルーチンのフローチャートであ
り、第６図と同様であり、説明を省略する。

第８，１４図の第２、第３の実施例ではデューティ制御
を行なっているがその他の手段によってバイパス制御弁
や、クラッチの連続制御を行なうことができる。たとえ
ば、ステップモータ等の回転モータによってバイパス制
御弁を連続駆動してもよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば過給機の停止から作動への切替え時点
において燃料カットからの復帰を検知し、燃料カットか
らの復帰の場合は過給効果が徐々に高まるように制御
し、一方それ以外の通常の加速の場合は瞬時に全過給を
行なうように制御し、これによって点火系の負担の減少
と加速性能及び運転性との双方の要求を調和することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。第２図は第１実施例の全体概略図。第３図から第６図は第１実施例の制御作動を説明するフ
ローチャート図。第７図は第１実施例の作動タイミング図。第８図は第２実施例の全体概略図。第９図はバイパス制御弁駆動用のデューティ信号を説明
する図。第１０図はデューティ比とバイパス量との関係を説明す
る模式グラフ。第１１図、及び第１２図は第２実施例の作動制御を説明
するフローチャート図。第１３図は第２実施例の作動タイミング図。第１４図は第３実施例の全体構成図。第１５図は第３実施例の制御作動を説明するフローチャ
ート図。第１６図は第４実施例の全体構成図。第１７図は第４実施例の制御作動を説明するフローチャ
ート図。１６……クランク軸３２……スロットル弁３８……過給機４１……クラッチ５６……バイパス通路５８……バイパス制御弁６０……アクチュエータ６２……切替弁６６……遅延機構６８……制御回路８０……バイパス制御弁８０ａ……アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機を備えた内燃機関において、機関の燃料供給停止条件を検知する燃料カット検知手
段、燃料カットから燃料供給への復帰の近傍における所定期
間を検知するタイマ手段、及び、その期間において、過給機による過給状態が弱まるよう
に過給機を制御する過給状態制御手段、より成る過給圧制御装置。
【請求項２】過給機は内燃機関の出力軸の回転によって
駆動される機械式過給機である請求の範囲１に記載の過
給圧制御装置。
【請求項３】前記過給状態制御手段は機械式過給機をバ
イパスするバイパス通路と、バイパス通路に設置される
バイパス制御弁手段と、バイパス制御弁手段を駆動する
アクチュエータと、上記期間においてアクチュエータを
バイパス通路が部分的に開放するように駆動する駆動手
段とより成る特許請求の範囲２の過給圧制御装置。
【請求項４】アクチュエータはダイヤフラム式であり、
前記駆動手段は、ダイヤフラムを圧力源に直結する位置
とオリフィスを介して連結する位置との間で切り替わる
切替弁である特許請求の範囲３に記載の過給圧制御装
置。
【請求項５】アクチュエータは電動式であり、駆動手段
は該期間においてバイパス通路が部分的に開放するよう
に電動式アクチュエータへの駆動信号を形成する制御回
路である特許請求の範囲３に記載の過給圧制御装置。
【請求項６】過給状態制御手段は、上記期間においてク
ラッチ手段の係合力を低下させるようにクラッチを駆動
するクラッチ駆動手段である特許請求の範囲２に記載の
過給圧制御装置。