JPS6126595Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエンジンに加圧空気を供給する過給機
の制御装置に関する。

エンジンの吸気通路に加圧空気を供給するとエ
ンジン出力が向上し、延いては燃料の節約が可能
になることは知られており、近時過給機を装備し
た自動車エンジンが広く採用されている。

しかしながらエンジンの運転状況は常に変化さ
れるものであり、全ての運転領域において常に過
給することは必ずしも好ましいものではない。た
とえばアイドリング運転のごとき低回転低負荷運
転時にエンジンに過給する動力の損失を生じると
ともに低回転高負荷運転時に過給するとノツキン
グなどの不整燃焼を生じるものである。

このため、従来、吸気通路内のスロツトル弁よ
りも吸気上流側に過給制御弁を設けるとともに、
この過給制御弁をバイパスして過給通路を形成
し、この過給通路に過給機としてのエアポンプを
設けるようにし、上記過給制御弁をリンク機構な
どを介してスロツトル弁と連動させるようにし、
スロツトル弁が閉止状態においては過給制御弁を
開いて過給空気を吸気上流側に逃がすような手段
が開発されている。

しかしながら、エンジン側が過給を欲しない運
転状況は単にスロツトル弁の閉止運転時ばかりで
なく、つまりスロツトル弁開度のみに左右される
ものではなく、たとえばエンジン回転速度、イン
テークマニホルドの負圧状態、エンジン温度など
の他の条件も影響するものであり、したがつて上
記従来のスロツトル弁とリンク機構を介して連動
される過給制御弁の制御手段ではエンジンの運転
状況に応じた高精度な過給制御を行うことは不可
能であつた。

本考案はこのような事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、過給制御弁をア
クチユエータの作動体により作動させるようにす
るとともに、該アクチユエータは吸気通路のスロ
ツトル弁より下流側および上流側の圧力差によつ
て作動されるようにし、かつ上記アクチユエータ
の導入圧力はエンジンの運転状況に応動される切
換弁により制御するようにし、エンジン側の運転
要求に応じた高精能な過給制御が行えるエンジン
過給機の制御装置を提供しようとするものであ
る。

特に本考案は、過給運転状態から非過給運転状
態に移り、再び過給運転状態に戻るような、小幅
な切換運転が行われる場合に、スロツトル弁前後
の圧力差が小さくなつてしまうためアクチユエー
タによる過給制御弁の制御が不能になるが、過給
時の圧力を蓄圧タンク内に貯えておいてスロツト
ル弁前後の圧力差が小さくなつた場合でもアクチ
ユエータ内に圧力差を確保し、これにより一層高
精度な制御を可能にしたことに特徴を有する。

以下本考案の一実施例を図面にもとづき説明す
る。

図中１はエンジンのシリンダ、２はピストン、
３および４は吸気孔および排気孔である。吸気孔
３は吸気弁５により、また排気孔４は排気弁６に
よつて各々開閉される。吸気孔３はサージタンク
７に連通しており、このサージタンク７は吸気通
路８に導通している。上記吸気通路８の下流側に
はスロツトル弁９が設けられており、このスロツ
トル弁９はたとえばアクセルペダル等のスロツト
ル操作子によつて開閉動される。吸気通路８の上
流端はエアクリーナ１０の大気開放口１１に連通
している。なお、１２はクリーナエレメント、１
３はエアフローメータを示す。

上記エアフローメータ１３とスロツトル弁９の
間に位置する吸気通路８には過給制御弁１４が設
けられている。この過給制御弁１４は弁軸１５を
介して制御レバー１６に連結されており、制御レ
バー１６の回動に伴つて一体的に回動し、吸気通
路８を開閉する。なお制御レバー１６の作動につ
いては後述する。上記吸気通路８には上記過給制
御弁１４をバイパスして過給通路１７が連通され
ている。すなわち過給通路１７の上流端は吸気通
路８のエアフローメータ１３と過給制御弁１４と
の間に連結されているとともに、下流端は過給制
御弁１４とスロツトル弁９との間に連通されてい
る。

上記過給通路１７には過給機としてのエアポン
プ１８が設けられている。このエアポンプ１８は
エンジンのクランク軸（図示しない）によつて回
転される。この場合、図示しないがエアポンプ１
８とクランク軸とはベルト掛けなどの巻掛け伝動
手段によつて連結されているとともに、電磁クラ
ツチによつてクランク軸からエアポンプ１８への
動力の通断が行われる。そして電磁クラツチの通
断はコンピユータなどの電子制御装置１９からの
指令信号にもとづいて行われるようになつてお
り、この電子制御装置１９はエンジンの回転速
度、スロツトル弁９の開度、サージタンク７の負
圧、エンジンの温度など、エアポンプ１８の制御
を必要とするエンジン運転状態を検知し、それぞ
れ設定条件に応じて電磁クラツチのオン指令信号
を発するようになつている。また吸気通路８には
過給制御弁１４をバイパスして他のリリーフ通路
２０が形成されている。このリリーフ通路２０
は、上流端がエアフローメータ１３と過給制御弁
１４との間の吸気通路８に開口しているととも
に、下流端が過給制御弁１４とスロツトル弁９と
の間に連通されている。そしてこのリリーフ通路
２０内には、吸気通路８の下流側から上流側に向
けて圧力を逃がすためのリリーフ弁２１が設けら
れており、このリリーフ弁２１はコイルばね２２
によつて押圧されてリリーフ通路２０を閉止して
いる。

しかして２５はアクチユエータであり、このア
クチユエータ２５内には作動体としてのダイアフ
ラム２６が張架されている。このダイアフラム２
６は上記アクチユエータ２５内を上部圧力室（第
１の圧力室）２７と下部圧力室（第２の圧力室）
２８とに区割している。ダイアフラム２６には作
動ロツド２９が連結されており、この作動ロツド
２９は前述した過給制御弁１４の制御レバー１６
に連結されている。そしてダイアフラム２６が第
２図のごとく上方に撓み湾曲されると作動ロツド
２９を介して制御レバー１６が回動されるので過
給制御弁１４は吸気通路８を閉じるようになつて
いる。上部圧力室２７にはダイアフラム２６を常
に下向きに押圧するコイルばね３０が設けられて
いる。また上部圧力室２７には導圧室３１ａ，３
１ｂが形成されており、これら導圧室３１ａ，３
１ｂと上部圧力室２７とはチエツク弁３２ａ，３
２ｂによつて閉止されている。一方の導圧室３１
ａは逃がし用通路３３を介して逃がし用ポート３
４に連通している。この逃がし用ポート３４はエ
アフローメータ１３と過給制御弁１４との間に位
置する吸気通路８に開口されている。他方の導圧
室３１ｂは第１の圧力導入路３５を介して第１の
圧力検知ポート３６に連通されている。この第１
の圧力検知ポート３６は吸気通路８におけるスロ
ツトル弁９よりも下流側に位置して開口されてい
る。

またアクチユエータ２５の上部圧力室２７と下
部圧力室２８にけそれぞれ第３の圧力導入路３７
および第２の圧力導入路３８が連通されている。
そしてこれら第３および第２の圧力導入路３７お
よび３８は切換弁４０に連通されている。切換弁
４０は受圧室４１と４２を有し、一方の受圧室４
１は前記第３の圧力導入路３７を介してアクチユ
エータ２５の上部圧力室２７に通じているととも
に、他方の受圧室４２は第２の圧力導入路３８を
経てアクチユエータ２５の下部圧力室２８に連通
している。そして切換弁４０の両受圧室４１およ
び４２は、弁孔４３を介して相互に連通してい
る。この弁孔４３は弁体４４によつて開閉される
ようになつており、この弁体４４はソレノイド４
５の作用によつて進退動される。また他方の受圧
室４２には導入ポート４６が開口されており、こ
の導入ポート４６は第４の圧力導入路４７を介し
て蓄圧タンク（蓄圧室）４８に接続されている。
そしてこの蓄圧タンク４８は第２の圧力検知ポー
ト４９に連通されている。この第２の圧力検知ポ
ート４９は、吸気通路８におけるスロツトル弁９
と過給制御弁１４との間に位置して開口されてい
る。そして上記蓄圧タンク４８には入口側にチエ
ツク弁５０が配設され、このチエツク弁５０は第
２の圧力検知ポート４９から切換弁４０に向かう
流れのみを許容するように一方向弁をなしてい
る。

さらに上記ソレノイド４５の作用によつて変位
される弁体４４は、上記弁孔４４と導入ポート４
６とのいずれかを選択的に開放するようになつて
いる。この選択作動は前述したコンピユータなど
の電子制御装置１９からの指令にもとづき行われ
る。すなわち電子制御装置１９は前述のエアポン
プ１８の制御の場合と同様に、エンジンの回転速
度、スロツトル弁９の開度、サージタンク７の負
圧、エンジンの温度など、運転状況に応じた設定
条件にもとづいてソレノイド４５を作動させるよ
うになつている。この場合、上記エアポンプ１８
の作動とソレノイド４５の作動は同じタイミング
であつてもよいが、エアポンプ１８の作動から若
干遅くれてソレノイド４５が作動するように、各
設定条件をエアポンプ１８の作動条件とソレノイ
ド４５の作動条件との間で異ならせておいてもよ
い。なお５１はシール材を示す。

上記のごとく構成された実施例の作用について
説明する。

エンジンの運転条件がたとえばアイドリング運
転などのような低回転、低負荷運転中などのよう
に、電子制御装置１９に設定した条件に達してい
ない場合にはエアポンプ１８の電磁クラツチは解
放されており、よつてエアポンプ１８は回転され
ない。またこの状態ではソレノイド４５に指令信
号が与えられないので第１図に示される通り、切
換弁４０の弁体４４は弁孔４３を開くとともに導
入ポート４６を閉じている。このため第３の圧力
導入路３７と第２の圧力導入路３８は弁孔４３を
介して相互に連通している。換言すればアクチユ
エータ２５の上部圧力室２７と下部圧力室２８と
が相互に連通されているものである。そして吸気
通路８にあつてはスロツトル弁９がほとんど閉じ
ているため、スロツトル弁９の下流側に大きな吸
気負圧が生じており、この大きな吸気負圧は第１
の圧力検知ポート３６を通じて第１の圧力導入路
３５内に伝わり、チエツク弁２２ｂを介して上部
圧力室２７に伝えられる。この場合アクチユエー
タ２５の上部圧力室２７と下部圧力室２８は弁孔
４３を通じて相互に連通しているから、これら上
部圧力２７と下部圧力室２８は相互に等圧の吸気
負圧に保たれる。したがつてダイアフラム２６は
コイルばね３０の押圧力だけを受けて下方向に押
され、作動ロツド２９が下動されているため過給
制御弁１４は吸気通路８を開いている。

よつて上記低回転、低負圧運転時などのごとく
電子制御装置１９の設定条件に達しない場合、つ
まり過給を必要としない運転状態においてはエア
ポンプ１８が停止されているので過給通路１７は
実質的に閉止される状態となつて過給が全く行わ
れず、しかしながらこのときに吸気は過給制御弁
１４の周囲を通つてスロツトル弁９側に吸引され
るので、過給機をもたないエンジンと同等の吸気
特性となる。

つぎにエンジンの回転速度、スロツトル開度、
サージタンク７の負圧またはエンジン温度などの
各特性が過給条件に達すると電子制御装置１９か
らの指令にもとづき、エアポンプ１８の電磁クラ
ツチが継がれるのでエアポンプ１８はクランク軸
の回転によつて駆動される。このためエアポンプ
１８は空気を吸気通路８の上流側から取り入れ
て、吸気通路８の過給制御弁１４とスロツトル弁
９との間に加圧空気を圧送し始める。

また電子制御装置１９は上記エアポンプ１８の
回転始めと同時もしくは若干遅れて切換弁４０の
ソレノイド４５に通電信号を送る。このため弁体
４４が作動されて第２図のごとく弁孔４３を閉止
し、しかしながら導入ポート４６を開く。この結
果アクチユエータ２５の上部圧力室２７と下部圧
力室２８との連通が遮断される。上部圧力室２７
はチエツク弁３２ｂ、第１の圧力導入路３５およ
び第１の圧力検知ポート３６を介して吸気通路８
のスロツトル弁９より下流側に連通される。また
下部圧力室２８は第２の圧力導入路３８および切
換弁４０の他方の受圧室４２を介して第４の圧力
導入路４７ならびに蓄圧タンク４８を経て第２の
圧力検知ポート４９を通じて、吸気通路８のスロ
ツトル弁９よりも上流側に連通される。そして吸
気通路８においてはスロツトル弁９の上流側にエ
アポンプ１８からの加圧空気が作用しているもの
の過給弁１４が未だ開いているためほぼ大気圧と
なつており、また下流側の吸気負圧はスロツトル
弁９が開かれていることにより負圧が低くなつて
いる。しかしながら前記低負荷時の吸気負圧がチ
エツク弁３２ｂにより未だ上部圧力室２７に保持
されており、この負圧力がコイルばね３０の押し
下げ力に打勝つてダイアフラム２６を第２図のよ
うに上方に向つて撓み変位させる。したがつて作
動ロツド２９が引き上げられるので制御レバー１
６を介して過給制御弁１４が回動され、吸気通路
８を閉止する。

この状態にあつてはエアポンプ１８からの空気
は、過給制御弁１４が閉じられるため加圧されて
エンジンシリンダ１に圧送されることになりよつ
てエンジンは過給されるから過給機を有しない場
合に比べて出力が向上し、燃料の節約を実現する
ことになる。

そしてこのような過給運転時には、加圧空気が
第２の圧力検知ポート４９、蓄圧タンク４８、受
圧室４２、第２の圧力導入路２８を介して下部圧
力室２８へ導入されるので、下部圧力室２８内の
正圧が上昇し、ダイアフラム２６をますます上方
へ押し上げる。このため、上部圧力室２７内の負
圧がこの上部圧力室２７に通じている各通路から
洩れても、ダイアフラム２６は下部圧力室２８の
正圧によつて上方へ撓み変形された状態を維持
し、よつて過給制御弁１４を閉止状態に保つ。ま
たこのときには蓄圧タンク４８内に加圧空気が流
入している。

ところで、上述のごとく過給運転中には、上部
圧力室２７の負圧が洩れてしまつて大気圧となつ
てしまうことがあり、このような状態で過給を停
止してしまうと、つまり切換弁４０が作動される
と、弁体４４が第１図のように弁孔４３を開放し
て上部圧力室２７と下部圧力室２８とを連通して
ダイアフラム２６はコイルばね３０に押されて下
動し、よつて過給制御弁１４は吸気通路８を開い
てしまう。このような過給停止の状態から再び直
ちに過給運転に移ろうとする場合、すなわち切換
弁４０の弁体４４が弁孔４３を閉じた場合には、
上部圧力室２７内が未だ大きな負圧に達していな
く、コイルばね３０を押し縮めるだけの負圧力が
発生しない状態を招くことがある。しかしなが
ら、この場合には、蓄圧タンク４８内に前記過給
時における加圧空気が貯えられているので、この
蓄圧タンク４８内の加圧空気が下部圧力室２８へ
供給され、よつて下部圧力室４８に正圧を与えて
ダイアフラム２６を上動させることになり、過給
制御弁１４を閉止姿勢に作動させる。よつて過給
運転が確実かつ円滑に再開されることになる。

なお、過給運転中には導圧室３１ｂが正圧に保
たれることになるが、この導圧室３１ｂにはチエ
ツク弁３２ｂを設けてあるので上記正圧が上部圧
力室２７内に作用することはない。また、たとえ
ば異物の噛み込み等が原因してチエツク弁３２ｂ
や弁孔４３を通じて上部圧力室２７内に正圧が加
えられることがあるが、このようなときには他方
のチエツク弁３２ａ、導圧室３１ａおよび逃がし
通路３３を介して上部圧力室２７の正圧が逃がさ
れるため、この上部圧力室２７が正圧に達するこ
とはない。このため、不所望に過給制御弁１４を
作動させることが防止される。

したがつてこのような実施例によれば、エンジ
ンの全運転域において、過給を欲する場合と、過
給を必要としない場合とにおける過給制御弁１４
の制御が高精度に行えるので、エンジン特性を有
効に引き出すことができ、燃費の節約や高出力運
転等を効果的に実現できる。

なお上記実施例においては、導圧室３１ａ，３
１ｂおよびチエツク弁３２ａ，３２ｂを用いたも
のについて説明したが、本考案は必ずしもこれら
については備えることに限らないものであり、ま
たアクチユエータ２５の上部圧力室２７には第１
の圧力導入路３５と第３の圧力導入路３７を連通
させるようにしたが、第１の圧力導入路３５を、
切換弁４５の圧力室４１に直接に接続するように
してもよい。また上記実施例の場合、過給機とし
てのエアポンプ１８を電磁クラツチによつてクラ
ンク軸と通断させるものについて説明したが、こ
のようにすると低回転、低負荷運転時にエアポン
プ１８を格別に駆動するための動力を必要としな
いので出力低下の惧れはない。しかしながら本発
明はこれに限らず、エアポンプは常時クランク軸
と連結されるように構成してもよいし、またエン
ジンの排気流によつて駆動されるターボチヤージ
ヤであつても実施可能である。何故ならば、エン
ジンの低回転もしくはスロツトル開度の小さい場
合などには過給制御弁が吸気通路を開いているの
で実質的に過給されないので、過給機がエンジン
の運転中に常に回転されるものであつても実施で
きるものである。

またアクチユエータ２５としてのダイアフラム
２６はこれに代つてピストン等の可動壁であつて
も実施可能である。

以上詳述した通り本考案によれば、切換弁の作
動にもとづきアクチユエータ内の第１および第２
の圧力室に吸気通路の差圧を導入し、これらの圧
力差により過給制御弁を開閉動させるようにした
から、切換弁をエンジン側から過給を要求する運
転条件に応じて作動させれば、必要な過給および
非過給運転を適宜選択設定することができ、エン
ジンの運転状況に応じた過給制御が可能になる。
しかも本考案は、特に第２の圧力導入路に蓄圧タ
ンクを設けたので、低負圧しか発生されない過給
運転状態から過給が停止されて再び過給運転に移
る場合に、上記蓄圧タンク内に貯えられている加
圧空気によりアクチユエータの作動体を作動させ
ることができるので過給制御弁を確実かつ円滑に
動作させることができる。しかもアクチユエー
タ、切換弁、蓄圧タンク等は吸気通路の外部に設
置できるから、故障が少く、たとえ故障してもそ
の修理が容易に行えるなどの実用的効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図および
第２図は相異なる作動状態の吸気系統を示す概略
的構成図である。 １……シリンダ、２……ピストン、８……吸気
通路、９……スロツトル弁、１４……過給制御
弁、１７……過給通路、１８……エアポンプ（過
給機）、１９……コンピユータ、２５……アクチ
ユエータ、２６……ダイアフラム（作動体）、２
７……第１の圧力室（上部圧力室）、２８……第
２の圧力室（下部圧力室）、３５……第１の圧力
導入路、３８……第２の圧力導入路、３６……第
１の圧力検知ポート、４９……第２の圧力検知ポ
ート、４０……切換弁、４８……蓄圧タンク。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) エンジンの吸気通路におけるスロツトル弁よ
   りも吸気上流側に過給制御弁を設けるととも
   に、該過給制御弁をバイパスして過給通路を形
   成し、この過給通路にはエンジンの運転により
   駆動される過給機を設け、上記吸気通路のスロ
   ツトル弁より下流側および上流側に各々第１お
   よび第２の圧力検知ポートを開口し、この第１
   の圧力検知ポートは第１の圧力導入路を介して
   アクチユエータ内の第１の圧力室に接続すると
   ともに、第２の圧力検知ポートは蓄圧タンクお
   よび第４の圧力導入路を介して切換弁に接続
   し、この切換弁は第３および第２の圧力導入路
   を介して上記アクチユエータの第１および第２
   の圧力室に連通し、該アクチユエータ内には上
   記第１および第２の圧力室の差圧にもとづき作
   動されかつ第１の圧力室に収容したばね手段に
   より押圧される作動体を設け、該作動体を前記
   過給制御弁に連結し、上記切換弁をエンジンの
   運転状況に応じて切り換え作動させることによ
   り第２の圧力導入路を、前記第３および第４の
   圧力導入路のいずれかに連通させるようにした
   ことを特徴とするエンジン過給機の制御装置。 (2) 上記切換弁は電磁式切換弁とし、該切換弁は
   エンジンの運転状況を検出する電子制御装置の
   指令にもとづき作動されるようにしたことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の
   エンジン過給機の制御装置。