JPS6187929A - 過給機付エンジン - 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、主吸気通路と、過給通路と、過給通路から分
岐した２次空気通路とを備えるとともに、吸気量に応じ
て燃石唱用装餡からの燃ｔ’ｌ　ｌｆｌ　ＱＪ吊を制御
２ＩＩｉｌｌるようにした過給機イ・１土ンジンに関Ｊ
るものである。

（従来技術） 従来から、主吸気通路に加えて、過給機を（（ｊｌえた
過給通路を設りることによりエンジンの出力向上を図る
ようにし、かつ、過給橢から供給される過給気の一部を
排気浄化のための２次空気として利用りるように２次空
気通路を過給通路から分岐さけた過給機付エンジンが知
られている。特にこの種のエンジンに電子制御燃料噴射
装置を具備したものとしては、持分ｎｌ　５９−５７８
１号公報に示されるように、過給通路を主吸気通路から
分岐させて、その上流に第１空気ω検出装置を設【〕る
とともに、上記２次空気通路に第２空気量検出装置を設
け、第１空気量検出装置の出力から第２空気量検出装買
の出力を減停した出力、つまり全吸気ら１か６２次空気
中を差引いた燃焼室への吸気供給量でｂ−ＩＣ燃１３１
哨ＩＪＪ吊を制御ジるようにしたｂのがある。

とこ６（・、一般にこの種のエンジンでは、２次空気通
路に流り１１１リクＩ弁を５．シリ、運転状態（：応じ
て２次ぐ！気の流１′０を制りＩｔ　ｉＪるようにして
いる。また過給通路に設ＧＪられる過給はには、通常、
エンジンにＪ、って駆動される容積型エアポンプが用い
られている。このような（１４造において前記のように
燃ｉｊｌ　ＩｒｒＩ用帛を制御する場合、２次空気の流
量が比較的多いどきは第２空気ｉｉ′ｌ検出装置によっ
て２次空気ｈ１を高ｆｉ’ｉ度に検出することがでさる
が、２次空気量か少ないどさ−は、第２空気１１ｉ検出
装買にょる検出（１（１が過給はの吐出圧の脈動等によ
る影費を受りて１．ｎ差を生じ易いので、このようなと
きの燃料用０４帛の制御をより高精度に行うことができ
る手段の開発が望ま机ていた。

（発明の１］的） 本発明はこれらの事情に鑑み、主吸気通路および過給通
路に導入される全吸気量から排気系に供給される２次空
気ｍを差引いた燃焼室への吸気ｍに応じて燃ｎ噴躬量を
制御する場合に、２次空気の流量が少ないどきにも高精
度に燃料噴射帛を制御することがぐきる過給ｔｉ　ｒ−
＋エンジンを提供りるｂのである。

（発明の（１４成） 本発明は、主吸気通路に加え゛（、過給機からの加圧空
気を供給する過給通路を主吸気通路から分岐させて設【
）、この過給通路から排気系に接続される２次空気通路
を分岐させ、主吸気通路および過給通路から供給される
空気量に応じて燃料噴射（ｉ）を制御する電子制り１１
燃利噴ｑ・１装置を設りる一方、主吸気通路と過給通路
との分岐部より一ト流に第１空気ζＪ１検出装置を設け
るととｂに、上記２次空気通路に第２空気聞検出装置と
流量制御弁とを設置ノ、第１空気量検出装置の出力から
第２空気量検出装置の出力を減惇した出力に応じて燃料
噴用吊を制御するようにした過給機付エンジンにおいて
、流ｍ　Ｉ（Ｊ御弁によってＤＩ御された２次空気供給
ｍが少ないときには、上記第２空気量検出装置からの出
力を、エンジン回転数と吸入空気量もしくは負荷とによ
って予め設定した流量データの読取り出力に切替える切
替手段を設けたものである。つまり、燃焼室への吸気供
給量に応じた燃料噴射量の制御のために検知する必要の
ある２次空気酔を、２次空気通路の流量が多いときには
第２空気量検出装置によって検出するが、２次空気通路
の流量が少ないときは予め設定した流量データから求め
るようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明装置の一実施例を示し、この図において
、１はエンジンのシリンダ、２はピストン、３はシリン
ダ１内のビスＩ−ン２の上方に形成された燃焼室である
。この燃焼室３には主吸気ボート４、過給ボート５およ
び排気ボート６が開口し、これらのボート４，５．６に
主吸気弁７、過給用吸気弁８および排気弁９が装備され
ている。

１０はエアクリーナ、１１はエアクリーナ１゜に接続さ
れた吸気通路である。吸気通路１１は、主吸気通路１２
と、この主吸気通路１２がら分岐した過給通路１３とか
らなり、主吸気通路１２の下流端側は主吸気ボート４に
接続され、過給通路１３の下流端側は過給ポート５に接
続されている。

主吸気通路１２と過給通路１３との分岐箇所よりも上流
の吸気通路１１には、エア７０−メータ等からなる第１
空気量検出装置１４が設けられている。また主吸気通路
１２中には、アクセルペダルの操作に応じて開閉される
第１スロツトル弁１５が設けられるとともに、その下流
に燃料噴ｒＡ装置１６が装備されている。

一方、過給通路１３には、エンジンにより駆動されるベ
ーン型エアポンプからなる過給機１７が設けられている
。この過給機１７の下流には、過給機１７から供給され
る過給気の密度を高める／ｊめこれを冷却するインタク
ーラ１８が設けられ、その下流にサージタンク１９が形
成されている。

さらにサージタンク１つの下流の過給通路１３には第２
スロツトル弁２０が設けられており、この第２スロツト
ル弁２０は所定負荷以上のときに負荷に応じた開成に開
かれ、例えば第１スロツトル弁１５が所定開度以上に開
かれｌこときこれに連動して開かれるようになっている
。また上記過給通路１３のサージタンク１９からは、過
給気の一部を排気ガス浄化のための２次空気として排気
系に送る２次空気通路２１と、余剰の過給気をリリーフ
するリリーフ通路２２とが分岐している。

上記２次空気通路２１は排気系に接続されており、図に
示す実施例ではこの２次空気通路２１がその下流部にお
いて、通路面積が比較的大きい大流ｍ用通路２１ａと、
通路面積が小さい小流量用通路２１ｂとに分岐し、大流
ｍ用通路２１ａは触媒］ンバータ２３より上流の排気通
路２４に開口し、小流■用通路２１ｂは触媒コンバータ
２３の中間部に開口している。このように２次空気通路
２１を構成しているのは、潤沢合気で運転されるアイド
リング時等には比較的多聞の２次空気を触媒コンバータ
２３上流に供給して、触媒コンバータ２３をＩＩｃ、Ｇ
Ｏの低減のための酸化触媒として働かせ、またほぼ理論
空燃比で運転されるようなときは少量の２次空気を触媒
コンバータ２３の後半部側に供給して、触媒コンバータ
２３をＮ。

ＸおよびＨＣ，ＧＯの低減のための三元触媒として働か
せるためである。

この２次空気通路２１には２次空気の流量を検出する第
２空気最検出装置２５が設【プられ、図では２次空気通
路２１内の絞り２５ａの上流側と下流側の圧力差を検出
する差圧センサ２５ｂを用い、その出力により後述する
コントロールユニット４０内で２次空気はを検出するよ
うにし、こうして第２空気聞検出装置２５を構成してい
る。さらに２次空気通路２１には、流量制御弁として、
第２空気量検出装置２５の下流において２次空気通路２
１を間開づ゛る開閉弁２６と、大流は用通路２１ａと小
流量用通路２１ｂとの分岐箇所においてこの両通路２１
ａ、２１ｂのいずれかを開く切替弁２７とが設けられて
いる。上記ｖＢ開閉弁６は弁体２６ａとダイヤフラム式
のアクチュエータ２６１）とで構成され、アクチュエー
タ２６ｂに負圧が導入されたとき２次空気通路２１を聞
き、大気が導入されたとき２次空気通路２１を閉じるよ
うになっている。上記切替弁２７も弁体２７ａとダイヤ
フラム式のアクチュエータ２７ｂとで構成され、アクチ
ュエータ２７ｂに負圧が導入されたとき大流量用通路２
１ａを開き、大気が導入されたとき小流■用通路２１ｂ
を開くようにしている。上記開閉弁２７のアクチュエー
タ２７ｂは、一端が第１スロツトル弁１５の下流の主吸
気通路１２に接続された負圧通路２８に、通路２９およ
び第１の三方電磁弁３０を介して接続されており、切替
弁２７のアクチュエータ２７ｂは、上記負圧通路２８に
、通路３１および第２の三方電磁弁３２を介して接続さ
れている。この各三方電磁弁３０，３２はそれぞれ、上
記各アクチュエータ２６ｂ、２７ｂを負圧通路２８また
は大気への間口部３０ａ。

３２ａＩＰ：、選択的に連通させるようになっている。

また前記リリーフ通路２２は、余剰の過給気を主吸気通
路１２または過給機１７より上流の過給通路１３に還流
させるように配設され、例えば第１空気母検出装ｒ？１
１４の下流の主吸気通路１２に接続されている。このリ
リーフ通路２２には、主として高負荷時に最高過給圧を
制御する過給圧制御弁３３と、２次空気通路２１の開ｍ
弁２６が開かれたときにリリーフ通路２２を聞いて、排
気系に２次空気が過剰供給されることを防止するリリー
フ制御弁３４とが並設されている。上記過給圧ｔＩＩＩ
Ｉｌｌ弁３３は、サージタンク１９に対Ｊるリリーフ通
路２２の開口部３５に配置された弁体３３ａと、この弁
体３３ａに連結されたダイヤフラム３３ｂと、その片側
に形成された圧力制御３３ｃと、上記弁体３３ａを開弁
方向に付勢するスプリング３３ｄとを備え、上記弁体３
３ａに加わる過給圧が過度に高くなったどきこの弁体３
３ａが開いて過給気をリリーフすることにより、最高過
給圧を制御するようになっている。そして上記圧力制御
室３３Ｃが前記負圧通路２８に接続されることにより、
吸気負圧が大きい低負荷時には最高過給圧がある程度低
く抑えられ、吸気負圧が小さい高負荷時には最高過給圧
が高められるようにしている。

また前記リリーフ制御弁３４は、リリーフ通路２２とサ
ージタンク１９との間の連通孔３６に配質された弁体３
４ａと、ダイヤフラム式のアクチコＴ−夕３４ｂとで構
成され、上記アクチュエータ３４ｂは通路３７および前
記第１の三方電磁弁３０を介して負１ｆ通路２８に接続
されている。従ってこのリリーフ制御弁３４は、２次空
気通路２１の開閉弁２６に対応して開閉作動されるよう
になっている。

前記燃料噴射装置１６および前記各三方電磁弁３０．３
２はマイクロコンピュータ等を用いたコントロールユニ
ット４０により制御され、このコン１〜ロールユニツト
４０には、前記第１空気量検出装置１４と前記差圧セン
サ２５ｂによる第２空気ω検出装置とからの各検出信号
に加え、回転数センサ４１からのエンジン回転数検出信
号と、第１スロツトル弁１５の開度を検出するスロット
ル開度センサ４２からの負荷に対応したスロットル開度
検出信号とが入力されている。

このコントロールユニット４０は、運転状態に応じた２
次空気供給の制御を行うため、予め、第２図に承りよう
にエンジン回転数および負荷がそれぞれ所定値以下の運
転領域を２次空気供給領域、それ以外をエアカット領域
（２次空気の供給を停止する領域）と設定し、さらに２
次空気供給領域のうちでとくに低回転領１ａＪ５よび低
負荷領域を２次空気多量領域、それ以外を２次空気少量
領域と設定している。ぞして、エンジン回転数とスロッ
トル開度（負荷）とをもって検出された運転状態が２次
空気多量領域にあるときは前記大流量用通路２１ａを同
通さ「、２次空気少量領域にあるときは前記小流量用通
路２１ｂを開通させ、エアカット領域にあるときは２次
空気通路２１を閉じるように、前記各三方°電磁弁３０
．３２を介して間開弁２６および切替弁２７を制御して
いる。

また燃料噴射装置１６に対してこのコントロールユニッ
ト４０は、基本的には第１空気聞検出装置１４の出力か
ら第２空気量検出装置２５の出力を減篩した出力でもっ
て燃料噴射量をｉｔ、ＩＪ　Ｉｌｌするが、流量制罪弁
によって制御される２次空気の流量が少ないときは、上
記第２空気量検出装置２５の出力を、エンジン回転数と
負荷とに応じて予め設定した流量データの読取り出力に
切替えるようにする切替手段を含んでいる。つまりこの
コントロールユニット４０は、後に詳述するように、第
１空気伝検出装置１４によって検出される吸入空気量か
ら２次空気量を差引いた燃焼室３への吸気供給量に応じ
て燃料噴射量を制御するようにし、この場合に、２次空
気多量領域にあるときは２次空気量を第２空気は検出装
置２５によって検出し、２次空気少量領域にあるときは
２次空気量を流量データから求めるようにしている。こ
の流…データは、種々のエンジン回転数、０荷状態にＪ
３いて小流吊用通路２１ｂを通してＩＪＦ気系に供給さ
れる２次空気の流量を予め実験的に調べておき、これを
エンジン回転数と４荷とに対応づけた流はマツプとしτ
コン１〜ロールユニット４０内のメモリに記憶させたも
のである。

なお、後述する制御の具体例では、小流吊用通路２１ｂ
を通して排気系に送られる２次空気の流量をより正確に
求めるため、′ａ吊マツプから読出される値をさらに吐
出圧のばらつきに応じて補正するようにしている。つま
り、第３図に示づ−ように、２次空気通路２１に作用す
る過給機１７の吐出圧は、ある程度まではエンジン回転
数が高くなるにつれて上昇し、高回転域では上限圧力に
保たれるが、このようなエンジン回転数に応じた吐出圧
変化の特性は、過給機１７の性能のばらつき等によって
変動する場合がある。そして、例えば吐出圧変化がこの
図に実線で示すような特性となる条件下で予め調べられ
た値をもって前記流量マツプを設定しておくと、吐出圧
変化の特性がこの図に破線で示すように変動した場合、
上記流量マツプから求められる値と実際の流量とに多少
のずれが生じる。そこで、後述するように、吐出圧が上
限値に達する臨界回転数ＲＯ（２００Ｏｒｐｍ程度）以
下の低回転域用の補正係数（後記に１）と上記臨界回転
数ＲＯよりも高い高回転域用の補正係数（後記に２　）
とを、それぞれの回転域内の特定回転数Ｒ＋　、Ｒ２に
おいて基準圧力（予め実線で承り吐出圧特性のもとで調
べた圧力）Ｐｌ、Ｒ２と現実圧力とを比較することによ
って求め、この補正係数により、流量マツプから求めら
れる値を補正９るようにしている。

上記コントロールユニット４０による燃料噴射量の制御
の具体例をフローチー・−トによって次に説明する。

このノｒコーチヤードにおいては、先ずステップＳ１で
、回転数センサ４１によって検出されるエンジン回転数
Ｒ６３よびスロットル開度ヒンナ４２によって検出され
るスロットル開度を読込み、さらにステップＳ２で、前
記第１空気量検出装置１４によって検出される吸入空気
ｍＱａを読込む。

次にステップＳ３でエンジン回転数およびスロットル開
度（負荷）をもって検出された運転状態が２次空気供給
領域にあるか否かを判定する。このステップＳ３での判
定結果がＮｏであれば現実の運転状態がエアカット領域
にあり、従って前記同閉弁２６によって２次空気通路２
１が閉じられた状態にある。このときは２次空気１ｎＱ
ｂを零とする（ステップ８４　）。また、ステップＳ３
での判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５で２次空
気少量領域にあるか否かを判定する。

ステップＳ５での判定結果がＮＯであれば現実の運転状
態が前記の２次空気多聞領域にあり、従って前記開閉弁
２６おにび切替弁２７によって２次空気通路２１の大流
量用通路２１ａが開かれた状態にある。このどきはステ
ップ＄６で差圧センサ２５ｂの出力を読込み、ステップ
Ｓ１３．Ｓ１４で差圧センサ２５ｂの出力に基づいて検
出した流ＭＱｂ２を２次空気ｆｆ１Ｑｂとする。またこ
の２次空気多り領域にあるとぎに、上記ステップＳ６と
ステップＳ１３との間のステップ８７〜Ｓ１２により、
後述する２次空気少酊領域において流量想定値Ｑｂ１を
補正するための補正係数に１．に２を演算しておく。リ
−なわちこの補正係数の演算処理としては、エンジン回
転数Ｒが前記臨界回転数ＲＯよりも低い特定回転数Ｒ１
にあるとき、差圧センサ２５ｂによって検出された圧力
Ｐと予め調べられたこの特定回転数Ｒ１での基準圧力Ｐ
１との比を低回転域用の補正係数に１とする（ステップ
Ｓ７゜Ｓｓ）。またエンジン回転数Ｒが前記臨界回転数
Ｒｏよりも高い特定回転数Ｒ２にあるとき、吸入空気ｍ
から排圧ｐａｘを演算し、差圧センサ２５ｂによって検
出された圧力１）と排圧Ｐｃｘとを加えた圧力Ｐ′を求
め、この圧力Ｐ′と基準圧力Ｐ２との比を高回転域用の
補正係数に２どりる（ステップ８９〜５１２）。

また、前記ステップ＄５での判定結果がＹＥＳであれば
、前記開開弁２６および切替弁２７によって２次空気通
路２１の小流吊用通路２１ｂが開かれた状態にある。こ
のときは前記流ｍマツプから、エンジン回転数および負
荷に応じた２次空気通路２１の流電の想定値Ｑｂ１を求
める（ステップ５１５）。さらに、エンジン回転数Ｒが
前記臨界回転数Ｒｏ以下であれば上記想定値Ｑｂｔに低
回転域用の補正係ｒ！ｉＫ１を乗ｎすることによって２
次空気ｆｆ１Ｑｂを求め、臨界回転＆Ｒｏよりも高回転
であれば上記想定値Ｑｂ１に高回転域用の補正係数に２
を乗障することによって２次空気ｆｆ１Ｑｂを求める。

こうしてステップ８４　、３１４　、　Ｓｖ　、　Ｓｅ
ａのいずれかで２次空気ｆｆ１Ｑｂ求めた後、前記吸入
空気量Ｑａから２次空気供給ｆｆ１Ｑｂを減粋すること
により燃焼室３への吸気供給ＩＱを求め（ステップ８１
９）、この吸気供給Ｈ＋Ｑに応じて燃料噴射予を制御す
る（ステップ８２０）。

このフローチャートに従った制御により、２次空気通路
２１の大流１用通路２１ａを通しで比較的多聞の２次空
気が排気系に供給されているときは、前記差圧センナ２
５ｂを用いた第２空気（ｄ検出装置２５による２次空気
多の検出が行われ、第１空気最検出装置１４による吸入
空気量の検出値と２次空気量の検出始とに基づいて燃焼
室３への吸気供給石の演算およびそれに応じた燃料噴射
用の制御が行われる。また、小流吊用通路２１ｂを通し
て少量の２次空気が排気系に供給されているときは、第
２空気量検出装置２５による２次空気ｍの検出値に代え
、エンジン回転数および負荷に応じて流ｍマツプから求
めた値に基づいて２次空気ｍが検出される。こうターる
ことにより、２次空気量が少ないときに、過給機の吐出
圧の脈動等による影費で誤差が生じ易い第２空気量検出
装置２５の検出値よりも正確に２次空気量が求められ、
燃焼室３への吸気供給量の演算およびそれに応じた燃料
噴射Ｍの制御２１１が高粘度に行われることとなる。

なお、２次空気通路２１およびこの通路に設けられる流
量制御弁の構造は上記実施例に限定されず、２次空気通
路２１の流量を運転状態に応じて変えることができるよ
うな構造であればよい。また、流量制御弁によって２次
空気通路２１の流ωが少なくされているときに２次空気
Ｗを求めるための流量マツプ（流量データ）は、予めエ
ンジン回転数と吸入空気量とに対応づけて設定したもの
であってもよく、この場合、エンジン回転数と第１空気
捲検出装置１４によって検出される吸入空気間とに応じ
て上記流量マツプから流量を求めればよい。

（発明の効果） 以上のように本発明の過給機付エンジンは、第１空気岳
検出装置によって検出される全吸気量から２次空気量を
減粋した値に応じ（燃料噴射」を制御する場合に、比較
的条間の２次空気が排気系に供給されているときは第２
空気量検出装置によって２次空気量を検出するが、２次
空気の流量が少ないときは、第２空気量検出装置の出力
をエンジン回転数と吸入空気間または負荷とによって予
め設定した流量データの読取り出力を切替えることによ
り、予め調べた上記流量データから２次空気量が求めら
れるようにしている。従って、２次空気の流量が少なく
て第２空気邑検出装置による２次空気量の検出値に誤差
が生じ易いときにも、正確に２次空気量を求めることが
でき、燃ｎ噴射量を高精痕にしＪｏｌｌすることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は排気
系に対する２次空気の多は供給、少量供給Ｊｊよび供給
停止が行われる運転領域を示す説明図、第３図はエンジ
ン回転数と過給機の吐出圧との関係を示す説明図、第４
図は燃料噴射伍の制御のためのフローチャートである。 １２・・・主吸気通路、１３・・・過給通路、１４・・
・第１空気格検出装置、１６・・・燃料噴射装置、２１
・・・２次空気通路、２５・・・第２空気聞検出装置、
２６・・・開閉弁、２７・・・切替弁、４０・・・コン
トロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主吸気通路に加えて、過給機からの加圧空気を供給
   する過給通路を主吸気通路から分岐させて設け、この過
   給通路から排気系に接続される２次空気通路を分岐させ
   、主吸気通路および過給通路から供給される空気量に応
   じて燃料噴射量を制御する電子制御燃料噴射装置を設け
   る一方、主吸気通路と過給通路との分岐部より上流に第
   １空気量検出装置を設けるとともに、上記２次空気通路
   に第２空気量検出装置と流量制御弁とを設け、第１空気
   量検出装置の出力から第２空気量検出装置の出力を減算
   した出力に応じて燃料噴射量を制御するようにした過給
   機付エンジンにおいて、流量制御介によって制御された
   ２次空気供給量が少ないときには、上記第２空気量検出
   装置からの出力を、エンジン回転数と吸入空気量もしく
   は負荷とによって予め設定した流量データの読取り出力
   に切替える切替手段を設けたことを特徴とする過給機付
   エンジン。