JPS61294134A - 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〕

内燃機関の出力向ト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、負荷に応し
て係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開放されること
で過給機は停止され過給は行われない。この機械式過給
機の制御のため負荷因子として吸入空気量一回転数比Ｑ
／Ｎが取られ、その大小に応じてクラッチの制御が行わ
れている。

［発明が解決しようとする問題点） 吸入空気量を検知するエアフローメータを吸気管内に配
置される回転プレートと、この回転プレートに連結され
るポテンショメータとにより構成したものがある。かか
るタイプのエアフローメータでは、内燃機関の加速や減
速のような過渡的な状態時にエアフローメータの測定値
と実際にエンジンが要求する吸入空気量との間にずれが
でる。

即ら、加速時についていえば、エンジンに導入ずべき燃
料の量に加えてエアフローメータはその下流から燃焼室
までのボリューム分を充填するのに必要な鼠まで検知す
ることになる。そのため、エアフローメータが検知する
吸入空気量は実際にエンジンか要求する燃料量より多く
なる。逆に、減速の場合はエアフローメータから燃焼室
までのボリューム分だけ実際にエンジンが必要とするよ
り少ない￥の吸入空気Ｖを検知することになる。従って
負荷代表値としての吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎは１１
荷状態を正確に反映したクラッチ制御は行われていなか
った。即ち、加速時についていうと、Ｑ／Ｎは実際の９
荷より大きめとなるから過給機が不必要に早く過給を開
始することになり、燃料消費率の悪化の原因となり、運
転性にとっても好ましくなかった。

この発明の目的は機関の負荷状態を正確に検知して過給
機の制御を行なうことができる過給機制御装置を提供す
ることある。この目的を達成するため、電子制御燃料噴
射内燃機関では燃料噴射量の制御のため採用されている
吸入空気量一回転数比のなましく鈍化）処理を採用して
いる。（なまし処理については特開昭５９−１５６２６
参照。

また機械式過給機の制御については特開昭５９−１７０
４４２参照。） 〔問題点を解決するだめの手段〕 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１の吸気管２に配置される機械式過
給機３と、内燃機関に導入される吸入空気量を測定する
吸入空気鼠検知手段４と、内燃機関１の回転数を検知す
る回転数検知手段５と、吸入空気Ｖ検知手段４及び回転
数検知手段５により検知される吸入空気量及び回転数よ
り吸入空気量一回転数比のなまし値を演算する手段６と
、吸入空気量一回転数比のなまし値によって機械式過給
機３による過給状態を制御する過給状態制御手段７とよ
り成る。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリンダブロ
ック、Ｉｌｌよピストン、１２はコネクテイングロツド
、１３はクランク軸、１４ば燃焼室、１５はシリンダヘ
ッド、】６は吸気弁、１７はは吸気ボート、１８　＋；
Ｉ°排気弁、１９は排気ボートである。吸気ボート１７
は吸気管２０、インターターラ２１機械式過給機２２を
介してスロソ１ヘルホディ２３に接続される。スロット
ルボディ２３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
填効率をに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３］、３
２を備え、同ロータ３１゜３２がハウシング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
トにクラッチ機構３４を介してプーリ３４１が設けられ
、このブーＩＪ　３４　’　はヘルド３５を介してクラ
ンク軸１６−ヒのブーＩＪ３６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の係合を制御するものである。

一方の摩擦板３７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プーリ３４°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
式であ旬、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。

４４は燃料インジェクタであり、吸気ボート１７に近接
して吸気管２０に設置される。燃料インジェクタ４４は
制御回路からの駆動信号によって開閉され、所期の量の
燃料が噴射される。

５０ばクラッチ３４、バイパス制御弁４２、燃料インジ
ェクタ４４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ソト（ＭＰＩＪ）５１と、
メモリ５２と、入カポ、　ｌ−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
。人力ボート５３には各センサからの信号が人力される
。前記エアフローメータ２５からは吸入空気−〇に関す
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ＮＢ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「１グラＪえに従ってクラッチ３４のソレノイ「３９
、バイパス制御弁４２及び燃料インジェクタ４４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
図から第６図のフローチャート及び第７図のタイミング
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ｉＱ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　／　Ｉ）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５２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Ｑ／Ｎなましく鈍化）処理のルーチンを示す。

このルーチンは所定時間毎に実行される時間割り込みル
ーチンである。９０のステップでは吸入空気量一回転数
比Ｑ／Ｎが入力される。

９２ではは吸入空気量−回転数化Ｑ／Ｎのなまし値ＱＮ
ＳＴの演算が、 ＱＮＳＴ＝ （（Ｋ−１）ＱＮＳＴＸ＋ＱＮ）／Ｋ によって演算される。ここにＱＮばＱ／Ｎと同しである
。ＱＮＳＴＸは前回このルーチンを実行したとののＱ／
Ｎなまし値である。この式の意味は吸入空気■一回転数
比Ｑ／ＮとＱＮＳＴＸとを後者に重みをつけた平均値を
とることにより実際のＱ／Ｎより小さい値を吸入空気量
一回転数比とするように、即ち吸入空気量−回転数の変
化割合を実際より鈍化さゼる処理である。そしてその鈍
化の割合はＫによって決まる。即ちに＝１であればＱ／
Ｎがそのまま現れ、Ｋが大きくなるほど鈍化の程度は大
きくなり吸入空気量一回転数比は緩慢に変化する。

９４のステップではＱＮＳＴがＱＮＳＴＸに移され、次
回にこのルーチンを処理するときの前回のなまし値とし
て使用される。

第５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１・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Ｑ／Ｎなまし値ＱＮＳＴが入力され、１
０２のステップではＱＮＳＴが所定値ａ　（例えば０．
５７！／ｒｅｖ　）以−）Ｚか否か判定される。ＱＮＳ
Ｔが所定値ａに達していない場合はＮ’ｏ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３９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２２のロータに伝達されない。そのため過給は行わ
れない。また、次の１０６のステップでは出力ボート５
４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ＱＮＳＴ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よりクラッチ軸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、ヘルド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。次の１１０のステップではＱＮＳＴが所定
値ｂ（＞ａ：例えばＱ、　５１！　／ｒｅｖ　）より大
きいか否かが判定される。ＱＮＳＴが所定値すに達して
いない場合は１０６に進みバイパス制御弁４２は依然開
放される。このとき過給機２２は駆動されている。

ＱＮＳＴが所定値すを超えると１１０より１１２に流れ
、出力ポート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。

第６図は燃料噴射制御ルーチンを示し、このルーチンは
クランク各センサ６１によって検知される所定のクラン
ク角毎に実行される。１５０のステップでは第５図のル
ーチンで得られた吸入空気量−回転数Ｑ／Ｎのなまし値
ＱＮＳＴより基本噴射量Ｔｐが演算される。この演算は
、 Ｔｐ　−（ＱＮＳＴ／Ｎ）ＸＫＴＰ によって実行される。ここにＫＴＰは定数である。

１５２のステップでは次の式によって最終噴射量の演算
が実行される。

ＴＡＬＪ＝Ｔｐ（１＋α）β＋γ ここにα、β、γは種々の補正係数、例えばフィードバ
ック補正、加速補正、学習補正、始動補正、その他の補
正を代表している。

１５４ではＴＡＵが出力ポート５４の図示しない燃料噴
射制御回路にセソ［・され、ＴＡＵに応じた噴射量が得
られるように燃料インジェクタ４４が駆動される。

第７図はこの発明の作動を示す線図ある。加速時におい
てＱ／Ｎは第７図（イ）のように変化し、一方なまし稙
ＱＮＳＴは（ロ）のように変化する。

なまし値の変化を（イ）で一点鎖線で示し、斜線の分の
空気は第２図において加速時においてスロットル弁２４
から吸気弁１６までの容積骨を充填するに必要な空気量
と看なすことができる。なまし値ＱＮＳＴが所定値ａに
至るとクラッチの係合が行われ（ハ）、それより大きい
所定値すに至るとバイパス制御弁が閉鎖される（二）。

実施例ではなまし値ＱＮＳＴに応じてクラッチ３４　（
機械式過給機２２）及びバイパス制御弁４２の双方を制
御しているが、クラッチのみ又はバイパス制御弁のみを
ＱＮＳＴにより制御することもこの発明の範囲に包含さ
れる。

実施例では燃料噴射量の制御とでなまし値ＱＮＳＴを併
用しているが過給制御のみになまし値を利用することも
できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、なまし値ＱＮＳＴに応じて機械式過
給機又はバイパス制御弁によって過給状態を制御するこ
とにより、負荷状態により正確に対応した過給制御を行
なうことができ、燃料消費率の向上及び運転性の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の構成全体概略図。 第３図から第６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７図はこの発明の実施例の作動タイミング線図。 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。 第３回 第４図 第５図 第６図 第７図

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、内燃機関
   に導入される吸入空気量を測定する吸入空気量検知手段
   、 内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段、吸入空気
   量検知手段及び回転数検知手段により検知される吸入空
   気量及び回転数より吸入空気量−回転数比のなまし値を
   演算する手段、 吸入空気量−回転数比のなまし値によって機械式過給機
   による過給状態を制御する過給状態制御手段。