JPS61291724A - 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〕 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、クラッチは
負荷に応じて保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解放
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、過給機の本来の機能からいえば負荷のみでクラッチ
を制御すれば十分であるが、機関の高回転時にクラッチ
の係合をするとクラッチの摩擦面の耐久性にとって好ま
しくないのでエンジン回転数の要因も取入れてクラッチ
の開閉制御が実行される（例えば実開昭５９−１１０３
３０号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

クラッチの保合を負荷と回転数で制御すると過給の必要
のない軽負荷運転でも回転条件で接続されるため、クラ
ッチの係合回数が多くなる。切替えの起こる回転数はク
ラッチの摩擦面の耐久性を配慮′して低く設定されては
いるがその頻度が多いことから摩擦面の耐久性にとって
好ましくない。

また、接続時のトルク変動の影響を受けやすい、トルク
の低い軽負荷域でも回転条件によってクラッチの解放か
ら係合への切り替わり時点があり、切替え時のトルク急
変によるショックの発生がある。さらには、切替え時の
回転数を低く設定しなければならないことからクラッチ
が係合している時間が相対的に長く、過給機を無駄に駆
動していることになり、その分燃料消費率の悪化の原因
となる。

この発明はこのような問題点を解決し、クラッチの保合
顛度を減少することができ、しかも運転性及び燃料消費
率をすこしも悪化させない構造を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図に示すように、この発明の内燃機関の機械式過給
機制御装置は内燃機関ｌの吸気管１ａに配置される機械
式過給機２と、機械式過給機２を機関回転軸１ｂに選択
的に連結するクラッチ手段３と、クラッチ３を選択的に
駆動するためのクラッチ制御手段３ａと、機関の負荷因
子を検知する負荷検知手段４ａと、機関の回転数因子を
検知する回転数検知手段４ｂと、負荷及び回転数に応じ
て過給機の作動状態を定める第１の設定手段５ａと、負
荷に応じて過給機の作動状態を定める第２の設定手段５
ｂと、過給条件と非過給条件との間での過給機の作動状
態の変化を検知する手段６と、過給条件から非過給条件
への切替え時には第１設定手段５ａをクラッチ制御手段
３ａに連結し、非過給条件から過給条件への切替え時に
は第２設定手段５ｂをクラッチ制御手段３ａに連結する
切替え手段７とより成る。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。ｌＯ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はクランク軸、１４は燃焼室、１５はシリンダヘッ
ド、１６は吸気弁、１７はは吸気ボート、１８は排気弁
、１９は排気ボートである。吸気ボート１７は吸気管２
０、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２
３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３４’が設けられ
、このプーリ３４１はベルト３５を介してクランク軸１
６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の保合を制御するものである。

一方の摩擦板３．７は回転軸３２Ａに連結され、他方の
摩擦板３８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ブーＩ７３４　’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４１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（ＭＰ［Ｊ）５１と、メモリ５２と、入力ボー
ト５３と、出力ボート５４と、これらを相互に連結する
バス５５とより成る。入力ボート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１１Ｑ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Ｎに関する信
号が得られる。出力ボート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６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一回転数比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、入力ボート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
ステップでは過給機２２が作動中か否か判定される。過
給機２２が作動中でない場合はＮＯに分岐され、１０２
に進み吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ　（例え
ば０．５ｉ／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、１０４
に進み出力ボート５４よりクラッチ３４のソレノイド３
９を消磁する指令が出され、そのためクラッチの摩擦板
３７及び３８は離れ、クランク軸１３の回転は過給機２
２のロータに伝達されない。

そのため過給は行われない。１０６のステップでは出力
ボート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。

１０２でＱ／Ｎが所定値ａを超えていると判定されると
、１０８に進み出力ボート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。

次に１１０に流れ、出力ボート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。以上のように非過給条件から過
給条件への切り替わり時には機関の負荷代表値であるＱ
／Ｎが所定値以上か否かで過給機の作動が制御される。

過給機が作動中の場合は１００でＹｅｓとの′判定にな
り、１１２に進み機関の回転数Ｎが所定値ｂ（例えば４
０００ｒｅｖ　／ｗｉｎ　）以上か否かが判定される。

回転数が所定値すに達していない場合は１０２に進み、
前述の処理が行われ負荷に応じたクラッチの制御、バイ
パスの制御が実行される。

回転数がｂより大きいときは１０８に進みクラッチの保
合、バイパスの閉鎖が実行される。このように、過給機
の作動域から停止域への切り替わりは負荷代表値である
Ｑ／Ｎだけでなく、回転数によっても過給機の制御が実
行されることになる。

第５図（イ）はクラッチ３４を解放から係合に切り替え
る場合、即ち過給機の停止から作動への切替えのマツプ
を示しており、Ｑ／Ｎのみが判定され、境界線ｌを超え
たとき過給機が停止から作動に入るようになっている。

一方（ロ）はクラッチ３４を保合から解放に切り替える
場合、即ち過給機を作動から停止に移行する場合のマツ
プを示しており、この場合は負荷Ｑ／Ｎだけでなく回転
数Ｎも切替え判断の基準となり、Ｑ／Ｎが境界線ｌ°以
下となったとき又は回転数Ｎがｍを横切ったときクラッ
チは保合から解放に切替えられる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、過給機の停止から作動への切替えは
負荷のみで、過給機の作動から停止への切替えは負荷及
び回転数で制御することにより、過給が必要な高負荷条
件に移行したときのみクラッチの係合、過給への移行が
され、第５図（イ）の矢印ｒのような場合はクラッチ３
４は切替えられず、回転数を検知してクラッチを切替え
ていた従来に比較しクラッチの保合頻度を減らすことが
できる。矢印ｇのような場合は高回転でもクラッチの係
合すへの切り替わりが起こるが、このように高回転側で
加速へ移行するような運転は少ないのでクラッチの摩擦
面の損傷の問題は生じない。

そして、トルクのいる高負荷時だけを検知してクラッチ
が接続されるため、トルク変動の影響の大きいショック
の発生がし易い低負荷時にクラッチの切り替わりがなく
ショックを防止することができる。また低負荷時に不必
要なりラッチの保合がないため過給機が無駄に係合され
ずその分燃料消費率が向上する。高回転域でのクラッチ
の解放条件は、回転数で制御されるので高回転域での接
続顛度は殆んど増えない。

【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図はこの発明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)

1. 【特許請求の範囲】 以下の要素より成る内燃機関の機械式過給機制御装置、 内燃機関の吸気管に配置される機械式過給機、機械式過
   給機を機関回転軸に選択的に連結するクラッチ手段、 クラッチを選択的に駆動するためのクラッチ制御手段、 機関の負荷因子を検知する負荷検知手段、 機関の回転数因子を検知する回転数検知手段、負荷及び
   回転数に応じて過給機の作動状態を定める第１の設定手
   段、 負荷に応じて過給機の作動状態を定める第２の設定手段
   、 過給条件と非過給条件との間での過給機の作動状態の変
   化を検知する手段、及び 過給条件から非過給条件への切替え時には第１設定手段
   をクラッチ制御手段に連結し、非過給条件から過給条件
   への切替え時には第２設定手段をクラッチ制御手段に連
   結する切替え手段。