JPS6123829A - 内燃機関の機械式過給機制御装置 - 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 本発明は機械式過給機を備えた内燃機関における過給機
の制御装置に関する。

従来の技術 機械式過給機を備えた内燃機関（例えば特開昭５６−１
６７８１７号参照）では、過給機の制御のため機関回転
軸（クランク軸）と過給機の駆動軸との間に電磁クラッ
チが設けられ、この電磁クラッチを運転状態に応じて係
合、解放させることで過給制御を行っている。過給の目
的は高出力化であることから、機関の高回転高負荷側で
クラッチが係合され、低回転低負荷側ではクラッチは解
放されるようになっている。しかしながら、クラッチの
係合時の回転数をあまり高くとるとクラッチの係合ショ
ックが大きくまたクラッチの摩擦係合部材の耐久性に好
ましくないので、切替回転数はそれほど大きくは取れず
かなり低回転軽負荷側からクラッチが入り過給機は作動
状態をとる。即ち、全運転中における過給機が作動下に
ある時間は相当大きく割合を占める。過給機の作動時間
が長いことから圧縮による過給機の熱負荷が上がりすぎ
る問題があった。

発明が解決しようとする問題点 本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、過給機の熱負荷を減少することができる過給機
の制御装置を提供することにある。

問題点を解決するのための手段 本発明によれば、第１図のように機関１の吸気系２に機
械式過給機３を備えた内燃機関において、機関１の回転
軸１′と過給機３の駆動軸との間に配置されるクラッチ
手段４と、機関の運転状態を検知する運転状態検知手段
５と、運転状態検知手段５からの運転状態信号に応じて
クラッチ手段４を係合又は解放するクラッチ作動手段６
と、機関の高温状態を検知する手段７と、高温状態検知
手段７により検知されたエンジンの温度条件に応じて、
クラッチ作動手段６の係合と解放との切替の生ずる設定
運転条件を過給域が挟まるように変更する設定値変更手
段８とより成る内燃機関の過給機制御装置が提供される
。

作用 エンジン高温状態検知手段７はエンジンの温度を検知し
、高温と判断したときは、設定値変更手段８は、クラッ
チ４が解放から係合に切替るときの設定条件を、過給領
域が挟まるように変更する。

そのためクラッチ作動手段６はクラッチ４の係合する時
間割合をエンジン高温時に減少するよう作動する。

作用 第２図において、１０はエンジン本体であり、シリンダ
ブロック１１、ピストン１２、コネクティングロッド１
４、クランク軸１６、クランクピン１８、オイルパン２
０、シリンダヘッド２２、吸気弁２４、排気弁２６、バ
ルブスプリング２８、カム軸３０、カム軸ハウジング３
１等の構成要素より成る。

シリンダヘッド２２内に吸気ボート３２が形成され、吸
気管３４を介してザージタンク３６に接続される。３８
はスロットル弁であり、吸気管４０内に配置される。ス
ロットル弁３８はリンク４２を介してアクセルペダル４
４に連結される。スロットル弁３８の上流にエアフロー
メータ４６が設けられ、その上流に空気クリーナ４８が
位置する。

シリンダヘッド２２内に排気ポート５０が形成され、排
気マニホルド５２を介して、触媒コンバータ５４に接続
されている。

この実施例では内燃機関は燃料噴射式であり、吸気管３
４に燃料インジェクタ５６が設けられている。５８はデ
ィストリビュータである。

本発明によればスロットル弁３８の下流において吸気管
４０に機械式過給機としてのルーツポンプ６０が接続さ
れる。ルーツポンプ６０はハウジング６２と、ハウジン
グ６２内の一対のまゆ型のロータ６４とより成る。一対
のロータ６４はその回転軸６６上に図示しない相互に噛
合う歯車が設けられる。そのためロータ６４は反対方向
にハウジング６２の内周に対し微少間隙を維持しながら
回転する。ロータ６４の一方の回転軸６６上にブーり付
クランチロ８が設けられ、クラッチ６８のプーリ部はベ
ルト７０を介してクランク軸１６上のプーリ７２に連結
される。ブーり付クラック６８は第３図のように構成さ
れ、過給機６０のハウジング６２から延びる駆動軸６６
の端部にボルト止めした円板６８−１と、ハウジング６
２に固定されるスリーブ６８−２上にベアリング６８−
３を介して取付けたソレノイドホルダ６８−４とよりな
り、ソレノイドホルダ６８−４上にベルト７０に係合す
るプーリ部６８−５が形成される。円板６８−１に弾性
部材６８−６を介して係合部材６８−７が取付けられ、
係合部材６８−７はソレノイドホルダ６８−４に僅かな
間隙をもって対面している。これらの面間に摩擦係合面
が形成される。

ソレノイド６８′がソレノイドホルダの断面コの字状凹
所内に配置される。ソレノイド６８′に非通電時は係合
部材６８−７はソレノイドホルダ６８−４から離れるよ
う弾性部材６８−６により引張られる。ソレノイド６８
′への通電により係合部材６８−７はソレノイドホルダ
６８−４と係合し、ブーり部６８−５からのエンジン回
転が過給機軸６６に伝達されることになる。

１００は電磁クラッチ６８の制御回路であり、運転条件
の検知センサ及び温度センサからの信号によってクラッ
チ６８への作動信号を形成する。制御回路１００はエン
ジンの空燃比制御又は点火時期制御用の制御回路と共用
させることができる。もちろん専用の制御回路としても
かまわｉい。運転条件センサとしては前述のエアフロー
メータ４６と、ディストリビ豊−夕５８に設けた回転数
センサ１０２どより成る。エアフローメータ４６は第４
図のようにポテンショメータとして構成され、弁軸の位
置即ち吸入空気量Ｑに応じたアナログ信号を生ずる。一
方回転数センサ１０２は第２図のようにディストリビュ
ータ５８の分配軸５８′上のマグネソ目０４に抵抗して
設けたホール素子として構成され、分配軸５８′の回転
数即ちエンジン回転数Ｎに応じた信号を出力する。また
温度センサとしては１０５第１の実施例ではエアクリー
ナ４８の近くに設けた吸気温センサとして構成される。

温度センサ１０５ばエアクリーナ４８に入る空気の温度
を検知し、たとえばサーミスタ型のセンサが応用できる
。

制御回路１００は第４図のブロックダイヤグラムのよう
に構成され、マイクロコンピュータシステムより成る。

即ち、マイクロブロセ、シングユニソト（Ｍ　Ｐ　Ｕ）
　１０６　、リードオンリメモリ　（ＲＯＭ）１０８、
ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）１１０を有し、こ
れうはバス１１２を介して相互に結線され、更ニハス１
１２は入出力ボート（Ｉｌｏ）ボート１１４に結線され
る。１１６はクロックパルス発生器である。エアフロー
メータ４６及び温度センサ１０５などのアナログセンサ
は、アナログマルチプレクサ（ＭＰＸ）　１１７　、及
びアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１８を介してＩ
１０ボート１１４に結線され、回転数センサ１０２は成
形回路１２０を介してＩ１０ポート１１４に結線される
。更にＩ１０ボート１１４はラッチ１２２を介してクラ
ッチ６８の駆動用トランジスタ１２４のベースに結線さ
れ、同トランジスタ１２４のコレクターエミッタ回路に
クラッチ６８の駆動ソレノイド６８′が位置し、このソ
レノイド６８′の通電制御によってクラッチ６８の係合
及び解放、換言すれば過給機６ｏの作動及び停止の切替
を行うことができる。

マイクロコンピュータは過給制御以外のその他の−ｒ７
ｙ７制御・例えば空燃比制御や点火時期側　　　　　　
　　・制御を分担させることができ、そのため種々のセ
ンサやアクチュエータがＩ１０ポート１１４に接続され
ているが、これは本発明の特徴と直接には関係しないた
め図示および説明を省略する。

ＲＯＭ１０８内にはクラッチ６８の制御用プログラム、
及びその他のエンジン運転制御用のプログラムが格納さ
れている。次のそのプログラムを本発明の関連部分に限
って説明する。

第５図はメインルーチンのプログラムの流れを示すもの
であり、メインルーチン内では高速性を要求される種々
の処理が行われる。２００のステップでプログラムが起
動されると、２０２ではイニシャライスカ行ワレ、ＭＰ
Ｕ１０６（７）各レジスタ、ＩＩＡＭＩＩＯ。

Ｉ１０ポート１１４の所期設定が行われる。２０４では
ＭＰＵ１０６はエアフローメータ４６よりの吸入空気量
信号のＡ／Ｄ変換指令をＡ／Ｄ変換器１１８に出し、吸
入空気量Ｑに応したデジタル信号はＲＡＡｌ２Ｏ所定ア
ドレスに格納される。次の２０６では回転数センサ１０
２からの回転数Ｎを表すデジタル信号が入力され、ＲＡ
Ｍｌｌ０の所定アドレスに格納される。

２０８のステップでは、吸入空気量Ｑに対する回転数Ｎ
の比が計算され、ＲＡＭｌｌ０に格納される。Ｑ／Ｎは
機関の負荷相当値であることは周知のとうりである。プ
ログラムは次は２１０以下のステップに進み、メインル
ーチンにおける他の制御のための種々の処理（例えば空
燃比制御におけるフィードバック処理等）が行われ、そ
の際Ｑ　、　Ｎ　、　Ｑ／Ｎの計算結果が適宜利用され
る。

第６図は過給機の制御のためのプログラムを示すもので
あり、この実施例では所定時間（例えば８ｍ５）毎に行
われる時間割込ルーチンである。所定時間の経過毎にＭ
ＰＵ１０６の割込みボートに割込み要求が入り２９０よ
りルーチンが実行に入り、２９２ではＭＰＵ１０６は１
ｐｏｎに温度センサ１０５の選択指令を印加し、Ａ／Ｄ
変換器１１８はエアクリーナ４８に入る空気の温度を表
すアナログデータをデジタル値に変換し、ＭＰＵ１０６
内のレジスタに入力する。

次にプログラム２９４に進み第７図に示すような過給機
の作動マツプのうちからどのマツプを選択するか決定す
る。即ち、第７図において、横軸はエンジン直転数Ｎ、
たて軸は負荷相当値である吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎ
を表し、図中（イ）。

（ロ）、（ハ）は夫々低中高の３段階の温度における過
給作動の開始点とし、Ｎ及びＱ／Ｎの組み合わせがこの
線（イ）、（ロ）、（ハ）上に来たとき過給が始まるも
のとする。そして、温度が上昇するに従って、（イ）、
（ロ）、（ハ）のように選択してゆくものとする。すな
わち、夫々の線より外側の領域では過給を行い、内側の
領域では過給しないものとする。

再び第６図の２９４のステップの説明に戻ると、温度セ
ンサ１０５によって検知される温度が低いときは（イ）
を、中間のときは（ロ）を、高いときは（ハ）を選択す
る、言い換えれば空気温度が増大するに従って、過給領
域が高回転高負荷側へずれた、過給する範囲がより挟ま
ったマツプが選択されるのである。尚、温度に応じたマ
ツプの数は図のように３段階に限らず、２段階でも良い
し、これより増やしても良い。またマツプの形態も図示
に限定されない。

次に第６図でプログラムは３０２のステップに行き、ｌ
？ＡＭＩＩＯのＮ領域に格納されている回転数データ及
びＱ／Ｎ領域に格納されている吸入空気量一回転数比の
データより、２９４で選択したマツプにおける過給領域
にあるか非過給領域にあるか判定する。３０２でＮｏの
結果は過給の停止域であり、この場合プログラムは３０
６に進む。ＭＰＵ１０６はＩ１０ボート１１４よりラッ
チ１２２にリセット信号を印加する。そのためトランジ
スタ１２４はカットオフとなり、クラッチ６８のソレノ
イド６８′は消磁され、クラッチ６８は解放となる。そ
のため、クランク軸１６の回転は過給［６０のロータ６
４には伝わらない。スロットル弁３８からサージタンク
３６に向かう空気の流れによってロータ６４は空回りを
起こすだけで過給は行われない。

第６図の３０２でＹｅｓの場合は過給機の作動域であり
、プログラムは３０８に進み、ＭＰＵ１０６はＩ１０ポ
ート１１４よりラッチ１２２にセット信号を印加する。

そのためトランジスタ１２４はＯＮとなり、クラッチ６
８のソレノイド６８′に通電されるため、クラッチ６８
は係合される。その結果、エンジン　　　　　　　□ク
ランク軸１６の回転はプーリ７２、ベルト７０、プーリ
６８を介し過給Ｉ！６０の回転軸６６に伝達され、一対
のロータ６４は反対方向−に回転され、空気は圧縮され
サージタンク３６、吸気管３４を経て、吸気ポート３２
より機関内に導入される。

以上の説明の実施例では温度として、エアクリーナ４８
に入る空気の温度を検知する温度センサについて説明し
たが、その他の温度を検知することができる。即ち、第
２図で、過給機６０の入口での空気温度を検知するセン
サ１４０、過給機６０の出口での空気温度を検知するセ
ンサ１４２、エンジンのシリンダブロック１１の冷却水
の温度を検知するセンサ１４４、オイルパン２０内の潤
滑油温を検知するセンサ１４５、排気管５２における排
気ガス塩を検知するセンサ１４６、触媒コンバータ５４
の温度を検知するセンサ１４８等を同様に採用すること
ができる。

発明の効果 本発明によればエンジンの温度条件を検知し、高温に移
行するほど過給機の作動エリヤを狭（している。そのた
めエンジンが高温はど過給機の作動時間の割合は減少し
、熱負荷を押さえることができる。そのためノンキング
やオーバヒートを防止し、過給機の耐久性を上げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、 第２図は本発明の実施例の全体図、 第３図はクラッチの断面図、 第４図は制御回路のブロック図、 第５図、第６図は制御回路のソフトウェアを示すフロー
チャート図、 第７図は本発明による温度に応じた過給機作動域のマツ
プの変化を示す図。 １０・・・エンジン本体、　　１６・・・クランク軸、
４６・・・エアフローメータ・ ６０・・・過給機、　　　　６８・・・クラッチ、１０
０・・・制御回路、　　　１０２・・・回転数センサ、
１２５・・・空気温センサ、 １４０・・・過給機作動域センサ、 １４２・・・過給機出口温センサ、 １４４・・・水温センサ、　　１４５・・・油温センサ
、１４６・・・排気温センサ、　１４Ｂ・・・触媒温セ
ンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸気系に機械式過給機を備えた内燃機関において
   、機関の回転軸と過給機の駆動軸との間に配置されるク
   ラッチ手段と、機関の運転状態を検知する運転状態検知
   手段と、運転状態検知手段からの運転状態信号に応じて
   クラッチ手段を係合又は解放するクラッチ作動手段と、
   機関の高温状態を検知する手段と、高温状態検知手段に
   より検知されたエンジンの温度条件に応じて、クラッチ
   作動手段の係合と解放との切替の生ずる設定運転条件を
   過給域が挟まるように変更する設定値変更手段とより成
   る内燃機関の過給機制御装置。