JPH068611B2 - 内燃機関の機械式過給機制御装置 - 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ッチ
を介してエンジンのクランク軸に連結され、負荷に応じ
て係合または開放されるようになっている。即ち、高負
荷時はクラッチは係合され、過給機が作動することによ
り過給が行われ、軽負荷時はクラッチが開放されること
で過給機は停止され過給は行われない。そして、部分負
荷時の燃料消費率の改善のため、過給機をバイパスする
通路を設置し、同バイパス通路にバイパス制御弁を設置
し、バイパス制御弁を過給機の作動しない低負荷時に開
放し、過給機の駆動による動力損失がないようにしてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

クラッチ開放時は、過給機と過給機を駆動しようとする
回転数に差が生じておりその差がクラッチ係合時慣性マ
ス差となってトルク低下を発生し、ショックを生じてい
た。このショックは例えば発生出力が小さくトルク低下
の影響を受け易い発生時や、回転数差が大となるエンジ
ン高回転時等に於て発生し易い。

従って、この発明は前記状態等に於けるクラッチが解放
から係合状態に入った瞬間のショック発生を防止するこ
とができる構成を提供することにある。（尚、この発明
の関連技術として実願昭５９−９８４６８号ある。） 〔問題点を解決するための手段〕 第１図において、車両用内燃機関は、 内燃機関の吸気管１ａに配置される機械式過給機、 機械式過給機を内燃機関の回転軸に選択的に連結するた
めのクラッチ手段３、 機関の負荷因子を検知する負荷検知手段４、 機関の負荷条件に応じてクラッチ手段を駆動するクラッ
チ駆動手段３ａ、 機械式過給機をバイパスするように吸気管に連結される
バイパス通路５、 バイパス通路５に配置されるバイパス制御弁５ａ、 機関の負荷に応じてバイパス制御弁５ａを閉鎖駆動する
バイパス駆動手段６、 車両の速度ＳＰＤが停止に近い所定値ｃより小さいか、
機関回転数Ｎが過給領域に移行する手前における所定回
転数ｄより大きい特定運転状態を検知する状態検知手段
７、 クラッチ手段３を駆動しない負荷条件において前記特定
運転状態にある場合を判別する判別手段８、 クラッチの非係合時に前記場合を判別したときのみにお
いて、バイパス制御弁５ａが閉鎖されるようにバイパス
駆動手段を駆動するゲート手段９、より構成される。

〔作用〕

クラッチ駆動手段３ａは、負荷検知手段４が検知する負
荷に応じてクラッチ手段３を駆動する。

バイパス駆動手段６は負荷検知手段４が検知する負荷に
応じてバイパス制御弁５ａを駆動する。

状態判別手段７は、車両の速度ＳＰＤが停止に近い所定
値ｃより小さいか、機関回転数Ｎが過給領域に移行する
手前における所定回転数ｄより大きい特定運転状態を検
知する。

判別手段８はクラッチ手段３を駆動しない負荷条件にお
いて、車両の速度が停止に近い所定値より小さいか、又
過給領域に移行する手前における所定回転数より大きい
場合を判別する。

ゲート手段９はクラッチ非係合時に前記場合のみにおい
て、バイパス制御弁５ａが閉鎖されるようにバイパス駆
動手段を駆動する。

〔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
ック、１１はピストン、１２はコネクティングロッド、
１３クランク軸、１４は燃焼室、１５はシリンダヘッ
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
スロットルボディ２３に接続される。スロットルボディ
２３内にスロットル弁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によって圧縮される
ことによっ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はスロットル弁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３１，３
２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上にクラッチ機構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ッチ機構は電磁式のクラ
ッチであり、一対の摩擦板３７、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、３８の係合を制御するものである。一方の
摩擦板３７は回転軸３２Ａに連結され、他方の摩擦板３
８はハウジングに対してフリーに回るようになってお
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の一端はスロットル弁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って開閉制御さ
れ、バイパス通路４を流れるバイパス空気量の制御を行
なう。

５０はクラッチ３４、バイパス制御弁４２の作動を制御
する制御回路であり、マイクロコンピュータシステムと
して構成される。制御回路５０はマイクロプロセシング
ユニット（ＭＰＵ）５１と、メモリ５２と、入力ポート
５３と、出力ポート５４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。さらに車速センサ６３が設けられ、車速Ｓ
ＰＤに応じた信号が得られる。車速センサ６３としては
変速機の出力軸の回転数を検知するように構成すること
ができる。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ってクラッチ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
ーチャート及び第５図のダイヤグラム図によって説明す
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、このルーチンはメインルーチン
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。そのため、入力ポート５３は図示しない
Ａ／Ｄ変換器を備えている。８４のステップでは回転数
センサ６１からのパルス信号の処理によって回転数Ｎの
計算が行われる。８６ではＱ／Ｎが演算され、メモリ５
２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図はクラッチ３４及びバイパス制御弁４２の駆動ル
ーチンのフローチャートであり、一定時間例えば４ｍ秒
毎に実行される時間割り込みルーチンとする。１００の
ステップでは吸入空気量−回転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ
（例えば０．５／ｒｅｖ）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Ｎｏと判定され、
１０２に進み出力ポート５４よりクラッチ３４のソレノ
イド３９を消磁する指令が出され、そのためクラッチの
摩板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。また、次の１０４のステップでは車速センサ６３
からの信号によって車速ＳＰＤが所定値ｃ（例えば５km
／ｈ）以下か判定され、通常の走行時はＮｏであること
から１０６に分岐する。１０６のステップでは出力ポー
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。

１００でＱ／Ｎが所定値ａを超えていると判定される
と、１０８に進み出力ポート５４よりクラッチ３４のソ
レノイド３９を励磁する指令が出され、クラッチの摩擦
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。次の１１０のステップではＱ／Ｎが所定値ｂ
（＞ａ：例えば０．６／ｒｅｖ）より大きいか否かが
判定される。Ｑ／Ｎが所定値ｂに達していない場合は１
０６に進み、バイパス制御弁４２は依然開放される。こ
のとき過給機２２は駆動されている。

Ｑ／Ｎが所定値ｂを超えると１１０より１１２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、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。

車速ＳＰＤが所定値ｃより低い発進時は１０４のステッ
プでＹｅｓとなるため過給機が作動されないにもかかわ
らず１１２に進みバイパス制御弁４２は閉鎖される。そ
のため、バイパス通路４１は閉鎖され、空気は全量が過
給機２２を介してエンジンに供給され、過給機２２のロ
ータの回転を高くする。そのため、次に加速運転に移行
し、Ｑ／Ｎが所定値ａを超えクラッチ３４が解放から係
合に移ったときにロータ３１，３２の回転数が高められ
ているためのトルクの降下が少なく、ショックのない運
転を実現することができる。

第５図はこの実施例の作動線図であり、Ｑ／Ｎの増大に
応じてｌ_１の線を超えると、過給機２２は作動され、ｌ
_２の線を超えるとバイパス制御弁４２は閉鎖される。そ
して、車速ＳＰＤがｌ_３未満では負荷がｌ_２を超えてい
なくともバイパス制御弁は閉鎖される。

第６図は第２実施例を示す。この実施例ではエンジンの
低負荷の高回転時にバイパス制御弁を閉鎖するものであ
る。即ち、この運転時は過給機が停止から作動に移る切
替え点に隣接し、過給機作動条件に移行したときに過給
機２２のロータ３１，３２の回転数が上がるまでにトル
ク降下がありショックになるが、この実施例はこれを解
消するものである。このフローチャートは第４図のフロ
ーチャートと比較して、ステップ１０４′で回転数Ｎが
所定値ｄ（たとえば３０００ｒｅｖ／ｍｉｎ）より大き
いか否か判定していることだけが相違し、それ以外は共
通である。エンジン回転数が所定値ｄ以上ではクラッチ
の解放条件があってもバイパス制御弁４２が閉鎖され
る。そのため、過給機２２を空気が通過され、ロータ３
１，３２の回転数を高めるため過給機作動条件に移行し
たときのトルク低下を抑制し、切替えショックを防止す
ることができる。

第７図は作動ダイヤグラムを示す。Ｑ／Ｎがｌ_１の線を
超えると過給機は作動に入り、ｌ_２の線を超えるとバイ
パス制御弁４２が閉鎖される。回転数がｌ_３の線を超え
ると過給機２２の作動条件でなくてもバイパスは閉鎖さ
れる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、クラッチ非係合時に始動時等の過給
機機の停止から作動への切り替え条件に隣接した過給機
の非作動条件のみにおいて、バイパスを閉鎖し、それ以
外ではバイパスを開放することで、切り替えショックの
発生は抑制しつつ、燃料消費効率の悪化の防止を図るこ
とができる効果がある

【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図及び第４図はこの発明の制御作動を説明するフロ
ーチャート図。 第５図は第１実施例の作動ダイヤグラム図。 第６図は第２実施例のフローチャート図。 第７図は第２実施例の作動ダイヤグラム図。 １３…クランク軸、 ２２…過給機、 ２４…スロットル弁、 ２５…エアフローメータ、 ３４…クラッチ、 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. 【請求項１】車両用内燃機関において、 内燃機関の吸気管に配置される機械式過給機、 機械式過給機を内燃機関の回転軸に選択的に連結するた
   めのクラッチ手段、 機関の負荷因子を検知する負荷検知手段、 機関の負荷因子に応じてクラッチ手段を駆動するクラッ
   チ駆動手段、 機械式過給機をバイパスするように吸気管に連結される
   バイパス通路、 バイパス通路に配置されるバイパス制御弁、 機関の負荷因子に応じてバイパス制御弁を閉鎖駆動する
   バイパス駆動手段、 車両の速度が停止に近い所定値より小さいか、機関回転
   数が過給領域に移行する手前における所定回転数より大
   きい特定運転状態を検知する状態検知手段、 クラッチ手段を駆動しない負荷条件において前記特定運
   転状態にある場合を判別する判別手段、 クラッチ非係合時に前記場合を判別したときのみにおい
   て、バイパス制御弁が閉鎖されるようにバイパス駆動手
   段を駆動するゲート手段、 よりなる機械式過給機制御装置。