JPS62103421A - 可変容量過給機付内燃機関 - 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］ 本発明は内燃［１１に取りイ］けられ排気容量に応じて
排気流速を可変さＩる可変容量過給機の制御装置に係り
、特に外気温度の変化に伴って変化する吸気及び燃Ｆｌ
油の比重量を考慮して過給圧値を変更し、内燃機関の筒
内圧力異常上昇を抑制できるようにした可変容量過給機
の制御装置に関する。

［従来の技術］ 近来の内燃機関においては、機関の高出力化。

高効率化及び応答性の向上を図るためにタービンノズル
面積を変化させることで、抽気流速及び排気圧力を制御
する可変容量過給機が開発される一方、その可変容量過
給機を良好に駆動制御する駆動装置が提供されている。

可変容は過給機としては、第６図に示すようにタービン
ハウジング４７に回転自在なタービン４０を設【プると
共に、そのタービン４０に排気を案内する複数の可動ノ
ズルベーン４１を回動自在に設りる一方、−に記タービ
ン４０と同軸上に、１１つタービンハウジング４７に回
転自在な制御リング／１２を設（）、その制御リング４
２の内周面に上記ノズルベーン４１に一体的な制御レバ
４３の自由端を係合させて構成したものが知られている
。このＪ：うな可変容量過給機の駆動装置としては、第
７図に示り一本出願人の先の提案（実開昭５９−７ｏ０
３３号公報）がある。図示されるこの提案は、上記制御
リング４２を回動する制御レバ４３に連結された出力ロ
ット４４の自出端にリンクロッド４５を連結し、そのリ
ンクロッド４５の自由端の不等分位置に同一ストローク
の二つのナクチュエータ４６を連結して駆動装置を構成
している。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の如く、可変容量過給機は、いずれか一方、または
両方のアクチュエータを伸縮させることにより、制御リ
ングを回動させ、タービンと可動ノズルベーンとが成す
ノズルスロート面積を可変させるもので、機関の回転数
及び負荷に基づいて過給圧特性を可変させるものである
。

ところが、上記提案には吸気温度、燃料温度についての
考慮がなされていなかった。つまり外気温度が極度に低
下する地方では、その外気温が低いと、吸気及び燃料の
比重量が増やされる。そのため実際に供給される吸気及
び燃料は増量されて機関へ提供されることになり、燃焼
室内圧力の上限値を越えた異常燃焼が発生していた。

したがって、このＪ：うな状況下で運転がなされた場合
には、ガスケットやピストンヘッドを破壊させる恐れが
あるので、−１分なる安全率を見込んだ構造及び強度設
ｈ１がなされていたが、これらはコスト的にも重量的に
も好ましくなく、また機関出力、燃費等の面から６制限
を受【ノざるを得なかった。

［発明の目的１ 本発明は、上記問題に１を解８’Ｊ−Ｊるために創案さ
れたものである。本発明の目的は、外気温度低下に応じ
て可変容量過給機の過給圧を設定し、内燃機関を損傷な
く好適に運転できる可変容は過給機の制御装置を提供す
ることにある。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、可変容量過給機の
可動ノズルベーンの開度を調節するアクチュエータと、
外気温度を検出するセンサと、その検出値が所定値以下
のときに内燃機関の回転数に対する設定過給圧を低下す
べく上記アクチュエータを開方向に作動する制御器とを
備えたもので、外気温度に関係して比重量が大きくなる
吸気及び燃料油に対して、可動ノズルベーンの開度を大
きくすることにより燃焼室の異常燃焼を防止して、内燃
機関及び可変容量過給機の保全と、機関性能の向上とを
図ろうとするものである。

［実施例］ 以下に、本発明の可変容量過給機の制御装置を添付図面
に基づいて説明する。

第１図は本発明の可変容量過給機を有し可変容量過給機
の制御装置が取り付けられる内燃機関を示す概略図であ
る。

図示する１は内燃機関、２は可変容量過給機、３は主に
７クチユエータ４６から構成される可変容量過給機２の
駆動装置であり、これらは上述の従来例と同様に構成さ
れている。４は燃料供給装置であり、上記機関１の回転
数と負荷及び過給圧値から、その状況に見合う燃料油を
上記機関１に供給するもので、本実施例では電気的に処
理する電子ガバナ４ａが採用されている。５は上記電子
ガバナ４ａ等の燃料供給装置４に出力して、燃料油の噴
射時期を可変させる進角装置であり、本実施例では、電
子タイマ５ａを採用している。６は正確な外気温度を検
出するレノ１ノ、即ち外気温度センサであり、外気温度
検出の信頼性を考慮して車両キャビン７のフロン１〜グ
リル７８等に取イ」【ノられている。８は制御器であり
、上記外気温度センサ６の検出外気温ＵＴａ　、ｍ関の
回転数Ｎｅ及び負荷１ｅを入ノｊされてそれら検出値と
予め記憶された設定値とを演算した後、上記駆動装置３
゜電子ガバナ４ａ及び電子タイマ５ａに出力し作動制御
するものである。

制御器８には、外気温度Ｔａを所定値としたときで且つ
内燃機関１の機関回転数ＮＯが所定回転数に達したとき
に、駆動装置３を切換えるように、予め切換え回転数Ｎ
　ｅｉｏが記憶されている。第４図はその切換え回転数
Ｎ　ｅｉｏと過給圧Ｐ８との関係を示している。

さて、本発明の可変容量過給機の制御装置は、外気温度
が低下した場合にお（）る吸気と燃料油との比重量の増
加による実質的な燃料供給装置によって生じる筒内圧力
の異常上Ｖｌを防止することにある。

そのため、制御器８には、第３図に示す制御マツプ１０
が記憶されている。図示するように、制御マツプ１０は
、縦軸を筒内圧力Ｐとし、横軸を機関回転数Ｎｅとした
もので、機関回転数ＮＯに対する最大筒内圧力ｐ　ｍａ
ｘを実線ａにて区分し、その実線ａを越えた領域を検出
筒内圧力Ｐｅ１の危険運転領域りとし、それ以下を安全
運転領域Ｓとしている。また、第４図において、制御器
８には、上記内燃機関１が使用地域での外気温度Ｔａの
変動範囲にお（プる最大筒内圧力ｐ　ｍａｘの増加範囲
を破線すにて表し、その領域を機関回転数Ｎｏに対して
低回転危険領域Ｄ１、中回転危険領域Ｄ２、高回転危険
領域Ｄ３として細区分している。

即ち、制御器８は機関回転数Ｎｏから低回転危険領域Ｄ
１を判定し、中回転危険領域Ｄ２は、機関回転数Ｎｅか
ら判定し、高回転危険領域Ｄ３は、機関回転数Ｎｅと機
関負荷１ｅとから判別し、それらの判定は」二記マツプ
１０に照合することによって行なわれる。

以下に、本発明の可変容量過給機の制御装置を第２図の
フローチャートも使用して説明する。

第２図に示すように、内燃機関１が始動されると、制御
器８内では、入力信号、即ち機関回転数Ｎｅ読み込み１
１１機関負荷Ｌｅ読み込み１２及び外気温度Ｔａ読み込
み１３が４丁される。続いて、それら入力値に対して記
憶される設定値、つまり上記制御マツプ１０の読み込み
１４がなされる。

次に、入力値が上記制御マツプ１０に照合され第１乃至
第３の制御を実行Ｊる領域判断１５がなされる。即ち、
機関負荷ＬＯ１ａｌ関回転数ＮＯ，過給圧ＰＢ、吸気温
度（外気温度）Ｔａ、燃料油温Ｑｉｓｔから、制御器８
が筒内圧力Ｐを演算し、その演算値が安全運転領域Ｓを
越えると想定される場合には上記制御マツプ１０の危険
運転領域Ｄ１・・・３のどの領域の演算値かを判定する
。

この領域判断１５が低回転危険領域Ｄ１にあると判定さ
れる場合には、駆動装置３の切り換え時期、即ち切換え
回転数Ｎ　ｅｉｏの補正を行う第１の制御１６を実行す
る。第１の制御１６では、まず駆動装置の切換え回転数
Ｎ　ｅｉｏ読み込み１７が実行され、その後、外気温度
Ｔａと予め人力された設定外気温度Ａ１との比較がなさ
れる。即ち、Ｔａ≦Ａ１かの比較判断１８がなされＹＥ
Ｓのときには外気温度Ｔａとぞの設定外気湿度Ａ１より
低い設定外気温度Ｂ１との比較がなされる。即ち、１”
ａ≦８１かの比較判断１９が実行される。ゆえに比較判
断１８及び比較判断１９では、検出した外気温度Ｔａに
基づく制御内容を決定する補正外気温度の上限と下限と
を定め、その範囲内で外気温度がどのような値をとるか
を判定する。比較判断１９がＹＥＳと判定したときには
、Ｔａ　＝Ｂ＋２０を実行し、検出した外気温度Ｔａが
設定外気温度Ｂ１であると判定して、駆動装置の切換回
転数補正２１がなされる。即ち、Ｎｅ１＝Ｎｅｉｏ　−
に＋　　（Ａ＋　−Ｔａ　）が演算され、第４図に破線
ビで示す補正を受ける。このとき、補正前の切換え回転
数Ｎｅ１ｏ　　（Ｎ＋　、　Ｎ２　、　Ｎ３　）が、切
換え回転数Ｎｅｉ　（Ｎ＋’　、　Ｎ２’　、　Ｎ３’
　）に補正された後、その切換え回転数Ｎｅｉに基づい
て駆動装置３の切換え制御ｆ１２２がなされることから
、過給圧値ＰＢ−〇　− は、その回転数に見合った値に低下され、筒内圧力異常
上昇は回避される。比較判１Ｉｉ１９がＮｏであるとき
には、検出外気温１ｍ　−ｒ　ａが設定外気温度Ｂ１よ
り高く、設定外気温度Δ１より低いとみなされ、検出し
た外気温度Ｔａをそのまま補正するための外気温度とし
て駆動’ＪＡ　Ｆ？　３の切換え回転数補正２１が実行
される。

即ちＮｅ１＝Ｎｅｉｏ　−に＋　　（Δ１−Ｔａ）がな
され、これにより演算後の補正した切換え回転数Ｎｅｉ
にて、上記駆動装置３の切換え制御２２が実行される。

また、外気温度Ｔａ′ｈ＜設定外気温度Ａ１を越える場
合には、つまり比較判断１８がＮｏであるときには、Ｎ
ｅｔ＝　Ｎｅ１ｏ　２３として、通常の駆動装置３の切
換え制御２２がなされる。

ごのような第１の制御１６は、特に機関回転数Ｎｅの低
い低中回転数領域で筒内圧力異常上昇を抑制できるが、
機関回転数Ｎｅが高回転側である場合は、過給圧値ＰＢ
が上限値に近くなる。そのため制御の信頼性を更に向上
させるために、第２の制御２４が実行される。

第２の制御２４は、上記領域判断１５が高回転危険領域
Ｄ３に筒内圧力Ｐがあると想定される場合であり、この
想定と同時に制御器８は、機関回転数ＮＯ及び機関負荷
１−ｅとから、上記電子タイマ５ａの進角量を演算する
。即ちＮｅ、Ｌｅによる目標進角Ｔｏの決定２５がなさ
れ、その後、機関負荷１−　ｅが設定機関負荷１−ｏ以
下かどうか判定される。即ちｌｅ≧ＬＯかの比較判断２
６がなされ、ＹＥＳのときには、次の比較判断２７がな
される。比較判断２７では、検出された外気温度Ｔａが
設定外気温ＵＡ２以下かどうか、即ちＴａ≦Ａ２かの判
定がなされる。この比較判断２７がＹＥＳのときには、
検出した外気温度Ｔａが別の設定外気温ＩＢ２以下か即
ちＴａ≦８２かの比較判断２８がなされ、ＹＥＳのとき
には外気温度Ｔａ　＝８２２９であるとしてタイミング
補正３０を実行する。即ち が演算される。この得られた補正進角指Ｔにて、第５図
の破線で示すように、上記電子タイマ制御３１がなされ
るため、筒内圧力の異常上昇が回避される。比較判断２
８がＮＯであるときには、検出した外気温度Ｔａににリ
タイミング補正３０が実行される。また、比較判断２６
及び比較判断２７がＮｏであるとぎには、通常運転状態
にあると判定し、Ｔ＝Ｔｏ３２どして電子タイマ制御３
１がなされる。

次に、第３の制御３２がなされる場合を説明する。この
第３の制御３２は、低・高回転にラップする中回転危険
領域Ｄ２に対１−る制御であり、ここでは外気温度変化
によって想定される燃料油温の低下を考慮した制御がな
される。

第３の制御３２は、上記領域判断１５が中回転危険領域
Ｄ２に筒内圧力Ｐがあると判定される場合であり、この
判定と同時に制御器８は、機関回転数Ｎｏによる上記電
子ガバナ４ａの燃Ｙ１供給量Ｑｏ決定３３を演算し、そ
の後、検出した外気温度Ｔａが設定外気温度Δ３以下か
どうかの比較判断３４がなされる。この比較判断３４が
ＹＥＳである場合は検出した外気温度Ｔａが別の設定外
気温度８３以下かどうか即ちＴａ≦８３かの比較判断３
５がなされ、Ｙ　Ｅ、　Ｓであるときには、外気温度Ｔ
ａを設定外気温度Ｂ３、即ちＴａ　＝８３３６として燃
料油量補正３７が実行される。また、比較判断３４がＮ
Ｏのときには、Ｑ＝Ｑｏ　３８として電子ガバナ制御３
９がなされる。即ちＱ＝Ｑ。

−に３　　（Ａ３−Ｔａ　）の演算がなされ、この得ら
れた補正後の燃料油ｆｆ１Ｑにより電子ガバナ制御が実
行されて、筒内圧力異常上昇は回避される。

以上のように、第１乃至第３の制御を実行することによ
り低回転から高回転に至る範囲内で筒内圧力異常上昇を
防止でき、機関損傷、過給機損傷を防止し、大目］な信
頼性の向上を実現できる。

尚、上記の説明で使用したに＋　、に２　、に３は計測
により得られた比例定数である。また、上記可変容量過
給機２を駆動装置３によりステップ的な制御を施したが
、上記過給機２を有する内燃機関の全回転域に対応する
過給圧により制御することも可能であり、電子ガバナに
外気温度を入力する外気温度センサ６に替えて燃料油温
を検出するセンサにて制御することによりその信頼性を
更に高度化することも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明の可変容量
過給機の制御装置によれば次の如き優れた効果を発揮で
きる。

（１）　　可変容量過給機のノズルベーンを駆動する駆
動装置を、外気温度が設定外気温以下のときにより開方
向に作動制御するＪ：うにして内燃機関の回転数に対し
て過給圧値を低下さぜるＪ：うにしたので、筒内圧力の
異常上昇に一一る機関及び可変容量過給機の損傷を防止
できると共に、これにより信頼性を大巾に向上させるこ
とができる。

（２）　　駆動装置の制御、電子ガバナ制御及び電子タ
イマ制御を機関回転数に応じて切換えて制御できるよう
にしたので、全回転領域にわたって筒内圧力異常上昇を
抑えるごとができる。

（３）　　筒内圧力異常上昇を防止できるので、機関用
力、燃費を大巾に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変容量過給機を有し本発明の可変容量過給機
の制御装置が取り伺けられた内燃機関の概略図、第２図
は本発明の可変容量過給機の制御装置の制御内容を示す
フローチャート図、第３図は制御マツプを示す図、第４
図は可変容量過給機の機関回転数に対する過給特性を示
す図、第５図は機関回転数に対する進角量を示す図、第
６図は可変容量過給機を示す概略断面図、第７図は可変
容量過給機のノズルベーンを作動制御する駆動装置を示
す概略図である。 図中、１は内燃機関、２は可変容量過給機、３は駆動装
置、Ｉ″ｉ１は可動ノズルベーン、４６はアクチュエー
タである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可変容量過給機の可動ノズルベーンの開度を調節するア
   クチュエータと、外気温度を検出するセンサと、その検
   出値が所定値以下のときに内燃機関の回転数に対する設
   定過給圧を低下すべく上記アクチュエータを開方向に作
   動する制御器とを備えたことを特徴とする可変容量過給
   機の制御装置。