JPH0823315B2

JPH0823315B2 - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH0823315B2
Application number: JP63270057A
Authority: JP
Inventors: 光夫人見; 俊雄西川; 昭則山下; 潤三佐々木; 英史藤本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH02115535A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は過給機付エンジンの制御装置に関し、特に吸
・排気オーバラップ期間を変えるとともに機械式過給機
によりエンジンを過給するようにしたものに関する。

（従来の技術）従来、過給機付エンジンの制御装置として、例えば特
開昭61−197720号公報に開示されるように、吸気通路に
機械式過給機を設け、該過給機をクラッチを介してエン
ジン出力軸に連結し、高負荷側の過給領域ではクラッチ
を接続してエンジンを過給し、その出力を高める一方、
上記過給領域以外ではクラッチを分離してエンジンを自
然吸気で運転し、燃費の低減などを図るようにしてい
る。また、エンジンの動弁系に、ステップモータにより
駆動され且つ吸・排気タイミングを可変にするタイミン
グ変更装置を設け、過給領域では過給領域以外よりも吸
・排気オーバラップ期間を大きくし、ピストンの有効ス
トロークを小さくして圧縮比を実質的に下げることによ
りノッキングの発生を抑制するようにする技術も知られ
ている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記過給機付エンジンにおいて過給領域で
吸・排気オーバラップ期間を大にした場合、排気通路側
の排気よりも圧力が高くなった吸気（つまり過給圧力）
によってシリンダ内の残留ガスが十分に掃気されてシリ
ンダ内が十分に冷却されるので、過給時のノッキングの
発生を有効に防止できる。

しかし、この場合、上記吸・排気オーバラップ期間を
大きくする運転域と過給機の作動運転域とを単に一致さ
せていたのでは、上記タイミング変更装置による吸・排
気タイミングの可変動作に遅れがあるため、過給開始時
にこの吸・排気タイミングの可変遅れによって上記ノッ
キングの発生防止を十分に行い得ないという問題があ
る。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、上記タイミング変更装置による吸
・排気タイミングの可変遅れを考慮して過給開始前に早
目に該タイミング変更装置を可変制御して、過給領域に
入るまでに吸・排気オーバラップ期間を大にしておくこ
とにより、過給開始時の上記タイミング変更装置の可変
遅れに伴って発生するノッキングを防止して過給時のノ
ッキングの発生防止を有効に行い得るようにすることに
ある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明では、タイミング変
更装置によって吸・排気オーバラップ期間を大きくする
運転領域を、機械式過給機を作動させない非過給領域に
まで拡大設定することである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、吸気タイミン
グ又は排気タイミングを可変にするタイミング変更装置
と、エンジン出力軸にクラッチを介して連結され吸気の
過給を行う機械式過給機とを備え、エンジン負荷が設定
値以上の高負荷域である過給領域において上記クラッチ
を接続して上記機械式過給機を作動させるとともに、こ
の過給領域では吸・排気オーバラップ期間が大きくなる
ように上記タイミング変更装置を制御するようにした過
給機付エンジンの制御装置において、上記クラッチが接
続される過給開始域に達するまでに上記吸・排気オーバ
ラップ期間が大きくなるように上記タイミング変更装置
の上記吸・排気オーバラップ期間を大きくする制御域
を、上記クラッチが分離された非過給領域にまで拡大設
定する構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、高負荷側の過給領域
ではクラッチが接続されてエンジンが過給され、その出
力が高められる一方、上記過給領域以外ではクラッチが
分離されてエンジンが自然吸気で運転され、燃費の低減
などが図られる。

また、タイミング変更装置の作動により、エンジンの
高負荷側の過給領域において吸・排気オーバラップ期間
が大きくなり、シリンダ内の残留ガスの掃気が促進され
る。

そして、吸・排気オーバラップ期間を大きくするタイ
ミング変更装置の制御域を上記クラッチが分離された非
過給領域にまで拡大設定したので、加速時などのように
エンジンが低負荷領域から高負荷領域へ移行する場合、
まずエンジンがオーバラップ大領域に入ってタイミング
変更装置の作動により吸・排気オーバラップ期間が大き
くなり、次いで過給領域に入り、クラッチが接続されて
エンジンが過給される。すなわち、タイミング変更装置
の可変遅れを補償して吸・排気オーバラップ期間が大き
くなった状態で過給機が作動してエンジンが過給される
ので、排気通路側の排気よりも圧力が高くなった吸気
（過給圧力）によってシリンダ内の残留ガスを十分に掃
気されてシリンダ内を十分に冷却できることで、過給開
始時の上記タイミング変更装置の可変遅れに伴って発生
するノッキングを防止して、過給時のノッキングの発生
防止を有効に行うことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る制御装置を備えたDOHC
タイプの過給機付エンジンを示す。同図において、１は
エンジン、２は該エンジンに形成されたシリンダであっ
て、該シリンダ２内にはピストン３が摺動自在に嵌挿さ
れていて、シリンダ２とピストン３とにより燃焼室４が
形成されている。上記ピストン３はコネクティングロッ
ド５を介してクランク軸６に連結されている。また、７
は一端が上記燃焼室４に接続され他端がエアクリーナ８
を介して大気に開放された吸気通路、９は一端が上記燃
焼室４に接続され他端が大気に開放された排気通路であ
る。

上記吸気通路７の燃焼室４への開口部には吸気弁11
が、上記排気通路９の燃焼室４への開口部には排気弁12
がそれぞれ配設されている。該吸気弁11および排気弁12
は、吸気用カム軸13および排気用カム軸14によりそれぞ
れ所定のタイミングでもって駆動される。

また、上記吸気通路７には、吸気上流から順に、吸気
流量を調節するためのスロットル弁16と、吸気を加圧す
るための機械式の過給機17と、サージタンク18と、吸気
に燃料を噴射供給するためのインジェクタ19とが設けら
れている。さらに、該吸気通路７には過給機17をバイパ
スするバイパス通路21が設けられ、該バイパス通路21に
は制御弁22が設けられていて、過給機17の停止時に該制
御弁22を開いてバイパス通路21を介して燃焼室４に吸気
を供給するようにしている。

さらに、上記排気用カム軸14には排気タイミングを可
変にするタイミング変更装置30が設けられている。すな
わち、第１図に示すように、排気用カム軸14は、クラン
ク軸６からの駆動力を受ける駆動ギヤ部31とそれ以外の
被駆動部32とに分割されている。そして、該駆動ギヤ部
31および被駆動部32の相対向する部分にはヘリカルギヤ
がそれぞれ形成されていて、これらのヘリカルギヤに跨
がって両者に噛合するように設けられたスリーブ33を油
圧式のアクチュエータ34によりカム軸方向に移動させる
ことにより、駆動ギヤ部31と被駆動部32との間の回転位
相を調整して排気タイミングを可変にするようにしてい
る（第２図参照）。

また、51は吸気通路７に設けられ、吸気流量を検出す
るためのエアフローメータ、52はエンジン１に設けら
れ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ、53
はスロットル弁16の開度によりエンジンの負荷を検出す
るための負荷センサである。これら各センサ51〜53の出
力信号はそれぞれコントロールユニット50に入力されて
いる。

上記タイミング変更装置30はコントロールユニット50
によって制御される。すなわち、第３図に示すように、
“斜め線”よりも高速高負荷側のオーバラップ大領域で
は、第２図に実線で示すように排気タイミングをクラン
ク角遅れ側にずらして吸・排気オーバラップ期間を大き
くする一方、第３図の“斜め線”よりも低速低負荷側の
領域では、第２図に破線で示すように排気タイミングを
クランク角進み側にずらして吸・排気オーバラップ期間
を小さくするようにしている。ここで、第３図の負荷の
パラメータは、スロットル弁開度率として得られるが、
吸気量をエンジン回転数で割って得られる吸気充填量で
置き換えてもよい。尚、上記タイミング変更装置30は油
圧式以外のもの、例えばステップモータなどを備えた電
気式のものでもよい。また、タイミング変更装置を吸気
用カム軸１に設けるようにしてもよい。

また、上記機械式過給機17の駆動軸17aには従動プー
リ41が、クランク軸６にはクランクプーリ42がそれぞれ
取付けられていて、この従動プーリ41とクランクプーリ
42との間にはベルト43が巻掛けられていて、クランク軸
６により機械式過給機17を駆動するようにしている。そ
して、上記機械式過給機17の駆動軸17aには電磁クラッ
チ44が設けられており、該電磁クラッチ44の接続または
分離により機械式過給機17を作動または停止するように
している。

上記電磁クラッチ44はコントロールユニット50によっ
て制御される。すなわち、第３図に示すように、“折れ
線”よりも高速高負荷側の過給領域では電磁クラッチ44
を接続して機械式過給機17を作動させる一方、第３図の
“折れ線”よりも低速低負荷側の領域では電磁クラッチ
44を分離して機械式過給機17を停止させるようにしてい
る。

上記タイミング変更装置30および電磁クラッチ44の制
御を第５図のブロック図で示す。ここで、61は負荷比較
回路であって、負荷センサ53の出力信号を設定値と比較
するものである。また、62はエンジン回転数比較回路で
あって、回転数センサ52の出力信号を設定値と比較する
ものである。そして、この負荷比較回路61の出力信号と
エンジン回転数比較回路62の出力信号とがOR回路65に入
力され、該OR回路65の出力信号が電磁クラッチ44に入力
されている。

また、63はオーバラップ期間変更域設定回路であっ
て、回転数センサ52の出力信号を受け、エンジン回転数
に対応した切換負荷量を出力するものである。さらに、
64は負荷比較回路であって、負荷センサ53の出力信号を
上記オーバラップ期間変更域設定回路63の出力信号と比
較するものである。そして、この負荷比較回路64の出力
信号がタイミング変更装置30の駆動ギヤ部31に入力され
ている。

そして、第３図に示すように、上記オーバラップ大領
域は上記過給領域よりも低負荷側、つまり非過給領域に
まで拡大設定されている。

次に、上記実施例の作用を説明するに、高負荷側の過
給領域では電磁クラッチ44が接続されてエンジン１が過
給され、その出力が高められる一方、上記過給領域以外
では電磁クラッチ４が分離されてエンジン１が自然吸気
で運転され、燃費の低減などが図られる。

また、タイミング変更装置30の作動により、高負荷側
の過給領域において吸・排気オーバラップ期間が大きく
なり、シリンダ２内の残留ガスの掃気が促進される。

そして、吸・排気オーバラップ期間を大きくするタイ
ミング変更装置30の制御域を上記非過給領域にまで拡大
設定したので、加速時などのようにエンジン１が低負荷
領域から高負荷領域へ移行する場合、第４図に示すよう
に、スロットル開度の増大に伴って、まずエンジン１が
オーバラップ大領域に入ってタイミング変更装置30の作
動により吸・排気オーバラップ期間が大きくなり、次い
で過給領域に入り、電磁クラッチ44が接続されてエンジ
ン１が過給される。すなわち、タイミング変更装置30の
作動遅れを補償して吸・排気オーバラップ期間が略大き
くなった状態で過給機17が作動してエンジン１が過給さ
れることになる。そのため、過給開始時での吸・排気オ
ーバラップ期間が完全に大きくならないままで過給がな
される期間（第４図に“ノック対策必要時間”として示
した期間）が短いものになる。よって、排気通路側の排
気よりも圧力が高くなった吸気（過給圧力）によってシ
リンダ２内の残留ガスが十分に掃気されてシリンダ２内
が十分に冷却されることで、過給開始時の上記タイミン
グ変更装置30の作動遅れに伴って発生するノッキングを
防止し、過給時のノッキングの発生防止が有効に図られ
る。

その場合、この“ノック対策必要時間”においてノッ
キングの発生を防止するために、例えば点火時期を補正
するなどのノック対策を施してもよいが、その場合にお
いても“ノック対策必要時間”が短いので、ノック対策
も少なくて済む。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の過給機付エンジンの制
御装置によれば、吸気タイミングまたは排気タイミング
を可変にするタイミング変更装置と、クラッチを介して
エンジン出力軸に連結された機械式過給機とを備え、過
給領域で上記クラッチを接続し、かつこの過給領域では
吸・排気オーバラップ期間が大きくなるように上記タイ
ミング変更装置を制御するとともに、吸・排気オーバラ
ップ期間を大きくする上記タイミング変更装置の制御域
を非過給領域にまで拡大設定したので、クラッチの接続
・分離によりエンジンの出力向上および燃費の低減を図
り且つタイミング変更装置の作動によりシリンダ内の残
留ガスの掃気の促進という基本的効果を得るとともに、
過給開始時の上記タイミング変更装置の可変遅れによる
ノッキングの発生を防止して、加速時などの過給時にお
けるノッキングの発生防止を有効に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図はタイミング変更装置の作動を示す説明図、
第３図は過給領域およびオーバラップ大領域を示す説明
図、第４図は吸・排気オーバラップ期間、過給圧および
スロットル開度の変化を示す説明図、第５図はタイミン
グ変更装置および電磁クラッチの制御を説明するブロッ
ク図である。 17……機械式過給機、30……タイミング変更装置、44…
…電磁クラッチ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ＲＺ (72)発明者佐々木潤三広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者藤本英史広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭61−187543（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−90718（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−197720（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−170725（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−190120（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−160824（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気タイミング又は排気タイミングを可変
にするタイミング変更装置と、エンジン出力軸にクラッ
チを介して連結され吸気の過給を行う機械式過給機とを
備え、エンジン負荷が設定値以上の高負荷域である過給
領域において上記クラッチを接続して上記機械式過給機
を作動させるとともに、この過給領域では吸・排気オー
バラップ期間が大きくなるように上記タイミング変更装
置を制御するようにした過給機付エンジンの制御装置に
おいて、上記クラッチが接続される過給開始域に達するまでに上
記吸・排気オーバラップ期間が大きくなるように上記タ
イミング変更装置の上記吸・排気オーバラップ期間を大
きくする制御域を、上記クラッチが分離された非過給領
域にまで拡大設定したことを特徴とする過給機付エンジ
ンの制御装置。