JPS61192813A - 過給機付内燃機関の過給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は過給機付内燃機関における過給制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

機械式過給機付の内燃機関ではルーツポンプなどの回転
ポンプを吸気管に設け、同ポンプをエンジンのクランク
軸に連結している。クランク軸の線状態でエンジンに送
られ過給が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

過給機の効率は、過給圧力によって変化する。

しかしながら、過給圧力が大きくなり過ぎるとノッキン
グが発生し易くなる。そこで、過給効率は機関が暖った
後の状態でノッキングに対して適当な余裕をみて決めら
れる。ところが、機関が冷いときには、暖機援用の設定
では過給効率が足りない、そのため、暖機性が不良とな
る問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の構成を示す第１図において、過給機１はエン
ジンの吸気管２に配置される。この発明によれば過給機
の作動を強弱に変化させる制御手段３と、機関の暖機状
態を検知する手段４と、該検知手段からの信号によって
、制御手段を、暖機前には過給機の作動が強くなり暖機
後には過給機作動が弱くなるように駆動する手段５とよ
り成る過給制御装置が提供される。

〔作　用〕

暖機状態検知手段４が暖機前と検知すれば駆動手段５は
過給状態制御手段３を過給効率が強くなるように制御す
る。検知手段４が暖機後と検知すれば駆動手段５は過給
状態制御手段３を過給効果が弱くなるように制御する。

〔実施例〕

この発明の実施例を示す第２図において、１０はエアー
クリーナ、１２はスロットル弁、１４はルーツポンプ等
の過給機、１６はサージタンク、１８は吸気ボート、２
０は吸気弁、２２はシリンダブロック、２３はシリンダ
ヘッド、２４はピストン、２６はコネクティングロッド
、２８はクランク軸、３０は燃焼室、３２は点火栓、３
４は排気弁、３６は排気ボートである。これらは内燃機
関としては周知の構成要素ばかりであり、その詳細な連
結関係の説明は省略する。この内燃機関は所謂ＤＯＨＣ
の内燃機関であり、吸気弁２０の駆動用の吸気カム軸３
８と、排気弁３４の駆動用の排気カム軸４０とを備えて
いる。４６はディストリビュータであり、所定のタイミ
ングで点火栓３２に駆動信号を分配する。

過給機としてのルーツポンプ１４は周知の通り一対の相
互に反対方向に回転駆動されるロータ（図示せず）を有
し、その一方のロータの回転軸１４ａ上にプーリ４８が
固定され、このブーＩ７４８は実施例ではクラッチ（図
示せず）を内蔵しており、過給条件に応じて保合又は解
放されるようになっている。プーリ４８はベルト５０を
介してクランク軸２８上のプーリ５２に連結され、クラ
ッチの係合時にクランク軸２８の回転がルーツポンプ１
４に伝達され過給作動が行われる。尚、クラッチは任意
要素であり、かならずしも設けてなくても良い。この場
合はルーツポンプは常時駆動されることになる。

ルーツポンプ１４を迂回するバイパス通路５４が一端で
ルーツポンプ１４とサージタンク１６との間に接続され
、バイパス通路５４の他端はスロットル弁１２とルーツ
ポンプ１４との間に接続される。バイパス通路５４上に
バイパス制御弁５６が配置される。この制御弁５６は電
磁弁として構成され、デユーティ比信号によって開度を
連続可変に制御することができる。電磁弁は旧ｇｈ信号
で開、Ｌｏｗ信号で閉となりこれを繰り返すことによっ
て開閉されるが、その開閉信号の一周期Ｔに占める旧ｇ
ｈ信号、即ち電磁弁５６が開とされる期間Ｘの割合を示
す。５７はデユーティ比制御回路であり、制御回路７０
からのデジタル信号によってそのデジタル値に応じたデ
ユーティ比の信号を発生する回路である。

第２図において７０は各運転条件センサからの信号によ
ってこの発明の過給制御を行う制御回路である。それら
のセンサとしてまずエアーフローメータ７２は例えばポ
テンショメータ型であり、スロットル弁１２の上流に設
けられ、吸入空気量Ｑに応じた信号を生ずる。ディスト
リビュータ４６にはその分配軸４６ａ上の永久磁石片４
６ｂと対面するホール素子としての回転角センサ７８が
設けられ、機関の回転数Ｎｅに応じた信号を生じている
。

また、シリンダブロックの冷却水ジャケットに温度セン
サ８０が配置され、冷却水の温度Ｔに応じた信号が得ら
れる。

制御回路７０はこの実施例ではマイクロコンピュータと
して構成され、マイクロプロセシングユニット（？１Ｐ
Ｕ）　８２と、メモリ８４と、入力ポート８６と、出力
ポート８８と、これらのユニットを接続し命令及びデー
タの遺り取りをするバス９０とより成る。入力ポードア
６には前記の各センサ、即ち、エアーフローメータ７２
、回転数センサ７８及び冷却水温度センサ８０が接続さ
れる。入力ポート８６は各センサのうちアナログ信号を
発生するセンサ即ちエアーフローメータ７２、温度セン
サ８０からのアナログ信号をディジタル信号に変換する
変換器、並びにクランク角毎のパルス信号を発生するセ
ンサ７８より機関の回転数Ｎｅを計算する回路を備えて
いる。−力出力ポート８８はルーツポンプ１４のブー１
月４ａのクラッチ部の作動ソレノイド（図示せず）、デ
ユーティ比制御回路５７に接続される。

メモル８４の不揮発部分、例えばリードオンリメモリ　
（ＲＯＭ）にはこの発明による過給制御を実行するため
のプログラムが格納される、その他この発明とは直接関
係しないがエンジンの種々の制御（例えば燃料噴射制御
、点火制御等）を行うためのプログラムが格納されてい
る。以下この発明のプログラムを第３図によって説明す
る。

以下、第３図のこのルーチンは、所定時間、例えば２５
ｍ秒毎に実行される時間割り込みルーチンとして構成さ
れる。１００はその開始を示す。

１０２では機関が高負荷運転か否か判定される。この判
定は例えばエアーフローメータ７２によって検知される
吸気空気量の、回転数センサ７８によって検知されるエ
ンジン回転数の比Ｑ／Ｎｏが所定値より大きいか比かみ
ることによって知ることができる。高負荷時であれば１
０２のステップでＹｅｓと判定され１０４に進む、１０
４のステップではＭＰＵ　８２は出力ポート８８よりル
ーツポンプ１４の駆動プーリ４８のクラッチ部に信号が
印加され、同クラッチ部は係合される。１０６ではデユ
ーティ比制御回路５７にデユーティ信号ＤＵＴＹが送ら
れる。

即ち、バイパス制御弁５６の開度は、第４図に示すよう
に冷却水温Ｔの増大に応じて開度が大きくなるように設
定される。開度が大きくなるに従って、バイパス量が多
くなり過給効率は下る。過給機１４は、エンジンの暖機
後の必要過給能力に対　　　　゛して余裕があるように
設定され、バイパス制御弁５６を開けることで適当な過
給能力に調整される。

従って、バイパス流量は完全暖機時に最大となり、温度
が下るに従って、降下される。そして、流量は前述のよ
うにデユーティ比に比例しており、第４図のたて軸はデ
ユーティ比と考えることができる。冷却水温Ｔとデユー
ティ比ＤＥＩＴＹとの間の第４図のグラフはマツプ化さ
れメモリ８４に格納されている。　ＭＰＵ　８２はセン
サ８０で検知されている。

水温Ｔに従ってマツプよりデユーティ比を計算する。

１０８のステップでは、冷却水温に応じて計算されたデ
ユーティ比に応じたデジタル信号はデユーティ比制御回
路５７に送られ、電磁弁５６は第４図の特性に適合した
バイパス開度が得られるよう制御されることになる。

１０２のステップで高負荷運転でないと判定されたとき
は１１０に進み、ＭＰＵ　８２は出力ポート８８よりク
ラッチを開放すべき命令が出力される。そのため、クラ
ンク軸２８はルーツポンプ１４から切り離され、過給は
行われない。１１２ではＤＵＴＹ＝１とされバイパス制
御弁５６は全開される。その結果ルーツポンプ１４を迂
回するバイパス通路５４が開放され吸入空気の一部はバ
イパス通路５４を通過することになる 以上述べたようにこの第１の実施例では過給機１４の能
力を余裕をみて設計しておき、通常時はバイパス制御弁
５６を開放しておき、機関低温時開弁を閉鎖することに
よって過給能力を高め、これにより低温時の運転性を向
上することができる。

第２の実施例では過給効率を強くしたり弱くしたりする
手段として、ルーツポンプ１４の回転軸上のクラッチ上
のプーリを２段とし切替る構成としている。第５図はル
ーツポンプのクラッチ部分のみを示す。このクラッチ６
０は、ハウジング６１上に軸受６２を介して取付けられ
たプチスチック製の第１のプーリ６３と、ルーツポンプ
の駆動軸１４ａの先端に軸受６４を介し取付けたプラス
チック製の第２のブーＩＪ６５と、駆動軸１４ａに固定
される回転体６６と、回転体６６の外周の環状溝６６ａ
にその円周が位置し外周が第１のプーリ６３と第２のプ
ーリ６５との間に位置する係合板６７と、回転体６６の
溝６６ａとこの環状溝６６ａに位置する係合板６７の内
周と接着するよう充填された弾性体６８とより成る。第
１のプーリ６３は係合部材６７に面したその端面が摩擦
係合面６３−１をなしている。また、第２のブーＩＪ６
５は係合部材６７に面したその端面が摩擦保合面６５−
１をなしている。

第１のブーＩＪ６３の断面コの字状の空間にソレノイド
６９が配置され、この巻線りは支持部材６９−１及びス
ナップリングによってハウジング６１に固定されている
。弾性体６８は係合板６７を係合面６３−１　、６５−
１から離間するような力を発揮しており、その結果クラ
ッチ６０は、巻線りが消磁される運転時は係合板６７は
係合面６３−１　、６５−１から離れる中立開放位置を
とり、エンジンの回転はルーツポンプ２６に伝達されず
、過給は行われない。ソレノイド６９は巻回方向が反対
の２つの巻線り、Ｌ（第６図）を有しており、一方の巻
線りに通電したときは、第５図右方への磁束が形成され
る。一方もう一つの巻線Ｌ′に通電したときは逆に第５
図左方への磁束が形成される。６３Ａ、６５Ａはこのよ
うな磁束の流れを許容する導磁孔である。係合板６７は
永久磁石製であり軸方向に第５図の左から右への磁束が
できるように着磁されている。プーリ６３　、６５はプ
ラスチック製に限らずアルミニュームやセラミックスな
どの非磁性体であれば良い。

また係合板６７と摩擦面６３−１　、６５−１とはなる
べく隙間が小さい方が好ましく、０．７■以下とする。

第６図はルーツポンプ作動クラッチ６０の制御用回路を
論理回路的に示している。演算回路２００はエアーフロ
ーメータ７２によって得られる吸入空気量Ｑと回転数セ
ンサ７８からの機関回転数Ｎｅとの比の演算を行う。こ
の吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎｅはエンジンの負荷相当
値である。比較回路２０２はＱ／Ｎｅが所定値（Ｑ／Ｎ
ｅ）＋より大きいときに１の信号を、所定値より小さい
とき０の信号を出力する。一方、比較回路２０４は水温
Ｔが所定値（Ｔ）。より大きい時に１を、所定値より小
さいとき０の信号を出す、比較回路２０２　、２０４は
第１　ＡＮＤ回路２０６を介してトランジスタ２０８の
ベースに結線され、第１のトランジスタ２０８のエミッ
ターコレクタ回路にクラッチ６０の励磁巻線りおよびバ
フテリＢが配置される。第２のＡＮＤ回路２１．０は比
較回路４２に結線される反転入力と、比較回路４０に結
線される非反転入力を有し、その出力は第２のトランジ
スタ２１２のベースに結線され、そのエミッターコレク
タ回路はクラッチの第２の巻線Ｌ′と電源Ｂとの間に配
置される。

以下、この考案の作動を述べると、機関の低負荷時は、
第１の比較回路２０２は“０”の信号を出力し、ＡＮＤ
回路２０６　、２１０は共に“０′″となり、トランジ
スタ２０８　、２１２は双方ともカットオフである。従
って、巻線り、Ｌ’は共に通電されず、合板６７は第５
図の中立位置となる。したがってエンジンのクランク軸
１１の回転は係合板６７、即ち、ルーツポンプ２６に伝
達されず、過給は行われない。

高負荷状態に入ると（Ｑ／Ｎｅ　＞　（Ｑ／Ｎｅ）　ｏ
）、比較回路２０２は“１”の信号を出す、もし、エン
ジン水温Ｔが（Ｔ）。以下であれば、第１のＡＮＤゲー
ト２０日はＯＦＦであるが第２のＡＮＤゲート２１０が
ＯＮとなり、第２のトランジスタ２１２をＯＮとし、巻
ｉ４Ｌ’が駆動される。その結果、ソレノイド６９は第
１図の右から左への磁束を形成し、永久磁石製係合板６
７は第１図の左方に弾性体６８のばね力に抗して反発駆
動され、小ブー１Ｊ６５の摩擦係合面６５−１と係合す
る。従って、クランク軸１１の回転は直径の小さなプー
リ６５、係合板６７を介してルーツポンプの駆動軸１４
ａに伝達される。ブー　Ｕ　６５の径が小さいことから
増速比は大きくなる。水温Ｔが（Ｔ）。より大きくなる
と、比較回路２０４が“ｌ”となり第２　ＡＮＤゲート
２１０はｏｐｐとなるが第１ＡＮＤゲート２０６がＯＮ
となる。従って、トランジスタ２０８がＯＮとなり巻線
りを励磁する。

従って、ソレノイド６９は第１図の左から右の磁束を生
じ、係合板６７は今度は大ブーＩＪ６３の摩擦保合面６
３−１と係合するよう吸引駆動される。従って、クラン
ク軸１１の回転は大直径のプーリ６３を介してルーツポ
ンプの駆動軸１４ａに伝達される。

ブー１Ｊ６３の径が大きいため増速比は小さくなる。

以上述べたようにこの第２の実施例では冷却水温が低い
ときは小径のプーリに切替えて、増速比を大きくするこ
とで過給能力を高め、エンジン温度が低いときの過給効
率を高め、運転性を向上することができる。

〔発明の効果〕

過給機の能力を可変制御する手段、例えばバイパス制御
弁、又は多段プーリ、を設け、エンジン暖機状態に応じ
て切替駆動することで、低温時に過給効率を上げ運転性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図は実施例の全体概略図。 第３図は第１実施例のソフトウェア部分を説明するフロ
ーチャート。 第４図は水温に対するバイパス制御弁の開度特性図。 第５図は第２実施例におけるクラッチ部断面図。 第６図は第２実施例の制御回路を示すブロック図。 １４・・・過給機、　　　　５４・・・バイパス通路、
５６・・・バイパス制御弁、６０・・・クラッチ、６３
・・・小プーリ、　　　６５・・・大プーリ、６７・・
・係合板、　　　　２０・・・制御回路、７２・・・エ
アーフローメータ、 ７８・・・回転数センサ、　８０・・・水温センサ。 第１図 ＷＪ３図 第４図 大 第５図 ６３．６５−−−　プーリ ６９−一一ソレノイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　過給機付内燃機関において、過給機の作動を強弱に変
   化させる制御手段と、機関の暖機状態を検知する手段と
   、該検知手段からの信号によって、制御手段を、暖機前
   には過給機の作動が強くなり、暖機後には過給機の作動
   が弱くなるように駆動する手段とより成る過給制御装置
   。