JPS62142822A - 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、複数の気筒に接続された吸気通路に、出力軸
により回転駆動される過給機が配設されて成る過給機付
エンジンに関する。

（従来の技術） 自動車に搭載されるガソリンエンジン等において、各気
筒における吸気充填効率を向上させて出力トルクを増大
させるべく、例えば、実開昭６０−１９２３号公報にも
示される如くに、エンジンの出力軸（クランクシャフト
）により回転駆動される機械式過給機（所謂、スーパー
チャージャであり、以下単に過給機と称す）を吸気通路
に配設し、その過給機により吸気を加圧して各気筒に過
給するようにしたものが、過給機付エンジンとして知ら
れている。斯かる過給機付エンジンにおいては、通常、
過給機がエンジンの出力軸に対して所定の回転数比をも
って回転するようになされており、エンジンの出力軸回
転数（エンジン回転数）が上限値（許容限界値）をとる
とき、過給機の回転数（ポンプ回転数）も許容上限値を
とるように設定される。そして、その過給機は、例えば
、自動車に搭載されるに際しての設置スペースの低減や
エンジンに対する駆動負担の軽減等の面から可及的に少
１型、化が図られたものとされることが望まれ、しかも
、エンジンの性能向上の面からエンジンの出力軸回転数
の実用変化範囲全体に互って所定の過給圧が得られるも
のであることが望まれる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の如くに、その出力軸に対して所定
の回転数比をもって回転するようにされた過給機が装備
された従来の過給機付エンジン、特に、排気量が比較的
大である過給機付多気筒エンジンにおいては、通常、第
６図に示される過給圧−出力軸回転数特性にみられる如
くに、出力軸回転数が比較的低いときにはそれが高いと
きに比して過給機の過給能力が低下して過給圧が大幅に
低減され、従って、エンジンが低回転域動作状態にある
場合には所望の過給圧が得られず、出力トルクの増大が
なされなくなる。そして、エンジンの出力軸回転数が比
較的低いときにも所望の過給圧が得られるようにされる
場合には、過給機の大型化が伴われ、設置スペース及び
エンジンに対する駆動負担の増大をまねくことになる不
都合を生じる。

斯かる点に鑑み、本発明は、設置スペースの低減及びエ
ンジンに対する駆動負担の軽減が図られる比較的小型な
過給機が設けられて複数の気筒に対する過給が行われる
もとで、出力軸回転数示比較的低い場合にも充分な過給
効果が実質的に得られ、その結果、出力軸回転数の実用
変化範囲全体に互って出力トルクを効率良く向上させる
ことができるものとされ得る過給機付エンジンを提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係る過給機付エンジ
ンは、複数の気筒を有するエンジン本体と、このエンジ
ン本体の複数の気筒に接続された吸気通路と、吸気通路
に配設されてエンジン本体の出力軸により回転駆動され
る過給機と、エンジン本体の出力軸の回転数もしくはそ
れに対応する回転数を検出する検出手段と、検出手段か
ら得られる信号に基づいて過給機による複数の気筒に対
する過給状態を制御する過給制御手段とを備えてなり、
過給制御手段が、過給機による過給を、エンジン本体の
出力軸の回転数が所定値未満のときには複数の気筒のう
ちの一部にのみ行われ、エンジン本体の出力軸の回転数
が所定値以上のときには複数の気筒全部に行われるよう
に制御するものとされて構成される。

（作　用） 上述の如くに構成された本発明に係る過給機付エンジン
においては、その出力軸回転数が所定値以上のとき、即
ち、所定値以上のエンジン回転数をもって作動している
ときには、制御手段による制御のもとに、過給機による
過給が全気筒に対してなされる状態がとられる。斯かる
状態では、過給機の回転数が所定値以上とされて充分な
過給能力が得られ、そのため、所望の過給圧が得られて
各気筒における吸気充填効率が向上せしめられ、出力ト
ルクが増大される。一方、その出力軸回転数が所定値未
満のとき、即ち、所定値未満の比較的低いエンジン回転
数をもって作動しているときには、制御手段による制御
のもとに、過給機によろ過給が、全気筒に対してではな
く、一部の気筒に対してのみなされ、他の気筒に対して
は自然吸気がなされる状態がとられる。斯かる状態では
、過給機の回転数が所定値未満の比較的低いものとなっ
て過給能力が低下し、全気筒に対して過給機による過給
が行われる場合には、各気筒に関して充分な過給圧が得
られなくなって出力トルクの増大が図れなくなる虞があ
るが、上述の如くに、過給機による過給が一部の気筒に
対してのみ行われ、他の気筒に対しては自然吸気が行わ
れるので、過給がなされる一部の気筒においては過給圧
が集中せしめられて充分な過給圧が得られ、それにより
、吸気充填効率が向上せしめられて出力トルクが増大さ
れる。その結果、総合的には、エンジンが所定値未満の
比較的低いエンジン回転数をもって作動しているときに
も、効果的な出力トルクの増大が図れることになる。

従って、エンジン出力軸回転数が比較的低くなってその
回転数が比較的低いものとされるときには充分な過給能
力が得られなくなる比較的小型な過給機が用いられる場
合にも、出力軸回転数の実用変化範囲全体に亙って出力
トルクを効率良く向上させることができることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して述べる。

第１図及び第２図は、本発明に係る過給機付エンジンの
一例を示し、エンジン本体１０には、第２図に示される
如くに、４個の気筒１１，１２゜１３及び１４が設けら
れている。気筒１１−１４の夫々には、第１図において
気筒１１におけるものが示される如くに、ピストン１６
が嵌挿されている。また、気筒１１〜１４の夫々には、
排気弁１Ｂを伴って排気通路の上流部分を形成する分岐
通路部１９が接続されるとともに、吸気弁２０を伴って
吸気通路の下流部分を形成する分岐通路部２１．２２．
２３及び２４夫々が接続されている。

分岐通路部２１と分岐通路部２４とは、合流部２５にお
いて合流して合流通路部２６を形成し、また、分岐通路
部２２と分岐通路部２３とは合流部２７で合流して合流
通路部２８を形成している。

さらに、合流通路部２６と合流通路部２８も、それらの
上流側で合流して共通通路部２９を形成するものとされ
ており、この共通通路部２９はエアフィルター３１を介
して大気に連通している。

上述の分岐通路部２１〜２４１合流部２５及び２７、合
流通路部２６及び２８、及び、共通通路部２９と、後述
されるバイパス通路部４０とによって吸気通路が構成さ
れている。そして、この吸気通路の各分岐通路部２１〜
２４には、燃料噴射弁３３ａ、３３ｂ、３３ｃ及び３３
ｄが夫々臨設され、また、合流通路部２６及び２８の下
流側部分には、図示されてσ）ないアクセルペダルの踏
込量に応じた開度をもって開かれるスロットル弁３４及
び３６が夫々配されている。

合流通路部２６及び２８におけるスロットル弁３４及び
３６より上流側の部分には、合流通路部２６と合流通路
部２８とを連通させるバイパス通路部４０が設けられて
おり、合流通路部２８のバイパス通路部４０が開口する
部分より上流側には、。

アクチュエータ４３に駆動されて合流通路部２８を開閉
する第１の開閉弁４１が配され、また、バイパス通路部
４０には、アクチュエータ４４により駆動されてバイパ
ス通路部４０を開閉する第２の開閉弁４２が配されいる
。なお、アクチュエータ４３及び４４は、夫々、それら
に供給される後述される如くの制御信号Ｃａ及びｃｂの
レベルに応じて、各々の駆動ロッド４３ａ及び４４ａを
突出させ、もしくは、引き込むようにされており、駆動
ロッド４３ａ及び４４ａが突出せしめられたときには、
第１の開閉弁４１及び第２の開閉弁４２が夫々開状態と
され、駆動ロッド４３ａ及び４４ａが引き込まれたとき
には、第１の開閉弁４１及び第２の開閉弁４２が夫々閉
状態とされる。

合流通路部２６のバイパス通路部４０が開口する部分よ
り上流側には、エンジン本体１０の出力軸（クランクシ
ャフト）４５により回転駆動されるベーンポンプ型の過
給機５０が配設されている。

この過給機５０には、出力軸４５の回転が電磁クラッチ
４７を介してベルト伝達され、出力軸４５の回転数に対
して所定の回転数比、例えば、２：ｌの回転数比をもっ
て（即ち、過給機５０の回転数は出力軸４５の回転数の
１７２とされて）回転駆動される。なお、この場合、出
力軸４５の回転数が上限値（許容限界値）とされるとき
、過給機５０の回転数も許容上限値をとるようにされて
いる。

さらに、このような構成に加えて、燃料噴射弁３３ａ〜
３３ｄ、第１の開閉弁４１．第２の開閉弁４２及び電磁
クラッチ４７に対する制御を行うコントロールユニット
１００が備えられている。

このコントロールユニット１００には、出力軸４５の回
転数、即ち、エンジン回転数を検出する回転数センサ６
１から得られる出力軸４５の回転数に応じた検出信号Ｓ
ｎと、スロットル弁３６の開度を検出するスロットル開
度センサ６２から得られるエンジン負荷に応じた検出信
号ＳＲと９合流部２５及び２７における吸気圧を夫々検
出する圧力センサ６３及び６４から得られる、気筒１１
及び１４と気筒１２及び１３とに夫々供給される給気量
に応じた検出信号Ｓａ及びｓｂが供給される。

コントロールユニット１００は、これらの検出信号のう
ちの検出信号Ｓｎ及びＳａに基づいて、燃料噴射弁３３
ａ及び３３ｄから噴射されるべき燃料の量に応じた噴射
パルスＰａを形成してこれを燃料噴射弁３３ａ及び３３
ｄに供給するとともに、検出信号Ｓｎ及びｓｂに基づい
て、燃料噴射弁３３ｂ及び３３ｃから噴射されるべき燃
料の量に応じた噴射パルスｐｂを形成してこれを燃料噴
射弁３３ｂ及び３３Ｃに供給する。

また、コントロールユニット１００は、上述の検出信号
Ｓａ、Ｓｂ、ＳＲ及びＳｎのうちの検出信号ＳＺに基づ
いて、エンジン負荷が所定値より低い低負荷時には、低
レベル゛をとるクラッチ制御信号Ｃｃを電磁クラッチ４
７に供給して、出力軸４５の回転が過給［５０に伝達さ
れないように電磁クラッチ４７を遮断状態にするととも
に、アクチュエータ４３及び４４に夫々低レベルをとる
制御信号Ｃａ及びｃｂを供給して、アクチュエータ４３
及び４４に夫々の駆動ロッド４３ａ及び４４ａを突出せ
しめて第１の開閉弁４１及び第２の開閉弁４２を開状態
とする動作を行わせる。これにより、気筒１１〜１４に
対する過給を行ってエンジンの出力トルクを増大させる
必要のない低負荷時には、過給［５０の作動が停止され
るとともに、気筒１１〜１４の夫々に、共通通路部２９
．第１の開閉弁４１が開状態とされた合流通路部２８゜
第２の開閉弁４２が開状態とされたバイパス通路部４０
．合流通路部２６２合流部２５及び２７、及び、分岐通
路部２１〜２４を通じて吸気供給がなされる自然吸気態
様がとられる。これにより、低負荷時においては、過給
機５０の駆動に伴われるエネルギーロス等が生じない状
態がとられる。

一方、エンジン負荷が所定値以上となる高負荷時には、
コントロールユニット１００は、高レベルをとるクラッ
チ制御信号Ｃｃを電磁クラッチ４７に供給して、出力軸
４５の回転が過給機５０に伝達されるように電磁クラッ
チ４７を接続状態とする。これにより、過給機５０が出
力軸４５に対して上述の所定の回転数比をもって回転駆
動される。

斯かる状態において、第１の開閉弁４１が閉状態とされ
るとともに第２の開閉弁４２が開状態とされると、過給
機５０によって加圧された吸気が、合流通路部２６．バ
イパス通路部４０２合流通路部２８１合流部２５及び２
７、及び、分岐通路部２１〜２４を介して気筒１１〜１
４の夫々に供給され、気筒１１〜１４の全てに対しての
過給機５０による過給（以下、全気筒過給と称す）が行
われる。一方、第１の開閉弁４１が開状態されるととも
に第２の開閉弁４２が閉状態とされると、気筒１２及び
１３には共通通路部２９２合流通路部２８、合流部２７
２分岐ｉｆ！ｉ路部２２及び２３を介して自然吸気が行
われるとともに、過給機５０によって加圧された吸気が
、合流通路部２６９合流部２５１分岐通路部２１及び２
４を介して気筒１１及び１４に供給され、気筒１１及び
１４に対しての過給機５０による過給（以下、部分気筒
過給と称す）が行われる。

このような、エンジン負荷が所定値以上となる高負荷時
において、エンジン回転数の実用変化範囲の全域に亙っ
て全気筒過給態様１部分気筒過給態様及び自然吸気態様
で夫々エンジンを作動させると、出力軸４５の回転数に
対する出力トルクの変化は第３図に示される如くのもの
となることがｌｉ１！認された。第３図において、実線
曲線は全気筒過給態様の場合、破線曲線は部分気筒過給
態様の場合、一点鎖線曲線は自然吸気態様の場合を示す
。

これよりして、出力軸４５の回転数が所定値Ｎ。

以上である場合には、部分気筒過給態様の場合より全気
筒過給態様の場合の方が出力トルクが増大するが、出力
軸４５の回転数が所定値Ｎｏ未満のときには、過給機５
０の過給能力の低下に起因して、全気筒過給態様の場合
よりむしろ部分気筒過給態様の場合の方が出力トルクが
増大する結果となることが理解される。

斯かる確認結果及びそれに基づく考察により、本例にお
いては、コントロールユニソｌ−１００−ＩＪ＜、検出
信号Ｓβ及びＳｎに基づき、エンジン負荷が所定値以上
であって出力軸４５の回転数が所定値Ｎｏ未満のときに
は、アクチュエータ４３に、制御信号Ｃａを第４図Ａに
おいて実線で示される如くに低レベルをとるものとして
供給するとともに、アクチュエータ４４に、制御信号ｃ
ｂを第４図Ｂにおいて実線で示される如くに高レベルを
とるものとして供給し、また、エンジン負荷が所定値以
上であって出力軸４５の回転数が所定値Ｎ０以上のとき
には、アクチュエータ４３に、制御信号Ｃａを第４図Ａ
において実線で示される如くに高レベルをとるものとし
て供給するとともに、アクチュエータ４４に、制御信号
ｃｂを第４図Ｂにおいて実線で示される如くに低レベル
をとるものとして供給する。これにより、エンジン負荷
が所定値以上であって出力軸４５の回転数が所定値８０
未満のときには、アクチュエータ４３がその駆動ロッド
４３ａを突出させて第１の開閉弁４１を開状態にすると
ともに、アクチュエータ４４がその駆動ロッド４４ａを
引込んで第２の開閉弁４２を閉状態にし、その結果、上
述した如くの部分気筒過給が行われ、また、エンジン負
荷が所定値以上であって出力軸４５の回転数が所定値Ｎ
ｏ以上のときには、アクチュエータ４３がその駆動ロッ
ド４３ａを引き込んで第１の開閉弁４１を閉状態にする
とともに、アクチュエータ４４がその駆動ロンド４４ａ
を突出させて第２の開閉弁４２を開状態にし、その結果
、上述した如くの全気筒過給が行われる。

このように、コントロールユニット１００によって、エ
ンジン負荷が所定値以上であるもとで、出力軸４５の回
転数が所定値８０未満のときには部分気筒過給が行われ
、また、出力軸４５の回転数が所定値Ｎｏ以上のときに
は全気筒過給が行われるように制御されることにより、
出力軸４５の回転数が所定（ｉＮｏ未溝０ときには過給
能力の低下をきたすような比較的小型の過給機５０が用
いられた場合にも、その特性が有効に利用されて、エン
ジン回転数の実用変化範囲全域に亙って出力トルクが効
率良く向上せしめられることになる。

上述の如くの制御を行うコントロールユニット１００は
、例えば、マイクロコンピュータが用いられて構成され
、斯かる場合におけるマイクロコンビエータが実行する
給気態様の制御を行うためのプログラムの一例を、第５
図に示されるフローチャートを参照して説明する。

このプログラムにおいては、スタート後、プロセス１０
１でスロットル開度センサ６２から得られる検出信号Ｓ
Ｘ及び回転数センサ６１から得られる検出信号Ｓｎを読
み込んで、ディシジョン１０２に進む。ディシジョン１
０２では、検出信号Ｓ１があられすエンジン負荷が所定
値ＬＯ以上か否かを判断し、以上でないと判断された場
合にはプロセス１０３に進み、電磁クラッチ４７に低レ
ベルをとるクラッチ制御信号Ｃｃを供給して、それを遮
断状態にし、プロセス１０４に進む。プロセス１０４に
おいては、アクチュエータ４３及び４４に低レベルの制
御信号Ｃａ及びｃｂを夫々供給し、第１の開閉弁４１及
び第２の開閉弁４２を共に開状態として、元に戻る。こ
れにより、気筒１１−１４の夫々に対して自然吸気が行
われる。

一方、ディシジョン１０２においてエンジン負荷が所定
値”Ｌ　ｏ以上であると判断された場合には、プロセス
１０５に進み、電磁クラッチ４７に高レベルをとるクラ
ッチ制御信号Ｃｃを供給してこれを接続状態にした後、
ディシジョン１０６に進む。

ディシジョン１０６においては、検出信号Ｓｎがあられ
す出力軸４５の回転数が所定値Ｎｏ以上か否かを判断し
、以上でないと判断された場合にはプロセス１０７に進
む。そして、プロセス１０７においてアクチュエータ４
３に低レベルをとる制御信号Ｃａを供給するとともにア
クチュエータ４４に高レベルをとる制御信号ｃｂを夫々
供給し、第１の開閉弁４１を開状態にするとともに第２
の開閉弁４２を閉状態として、元に戻る。これにより、
部分気筒過給が行われる。

また、ディシジョン１０６において、出力軸４　　　　
・５の回転数が所定値Ｎ０以上であると判断された場合
には、プロセス１０日に進み、プロセス１０８において
アクチュエータ４３に高レベルをとる制御信号Ｃａを供
給するとともにアクチュエータ４４に低レベルをとる制
御信号ｃｂを夫々供給し、第１の開閉弁４１を閉状態に
するとともに第２の開閉弁４２を開状態として、元に戻
る。これにより、全気筒過給が行われる。

なお、上述の如くに、出力軸４５の回転数に基づいて、
部分気筒過給態様から全気筒過給態様に急激に切換える
際、あるいは、全気筒過給態様から部分気筒過給態様に
急激に切換える際に、給気量の急変に起因するトルクシ
ョックを生じる虞があるが、斯かる虞がある場合には、
制御信号Ｃａ及びｃｂのレベルを、第４図Ａ及びＢにお
いて一点鎖線で示される如くに、出力軸４５の回転数が
所定値Ｎｏ近傍の値をとるときレベルを徐々に変化させ
るようになせばよい。また、上述の例においては、部分
気筒過給が行われる場合には、２つの気筒（１１，１４
）に対する過給がなされることになるが、これに代えて
、過給が１つの気筒のみ、あるいは、３つの気筒に対し
て行われるようにされてもよく、さらには、出力軸４５
の回転数に応じて部分気筒過給が行われる際に、過給さ
れる気筒数を変化させるようにされてもよい。

さらに、上述の例においては、エンジン負荷が所定値以
上となるもとで、出力軸４５の回転数が所定値Ｎｏ以上
となる回転域においては全気筒過給が行われるようにさ
れているが、出力軸４５の回転数が上限値に達する以前
に過給機５０の回転数が許容上限値となるように出力軸
４５と過給機５０の回転数比が設定される場合には、過
給機５０のｌ転数が許容上限値より高くなることになる
出力軸４５の回転域においては、出力軸４５と過給機５
０との回転数比が可変プーリ等が用いられて変化せしめ
られ、過給機５０の回転数が許容上限値を越えないよう
にされるとともに、その回転領域においては部分気筒過
給が行われるようにされてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る過給機付エ
ンジンにおいては、その出力軸回転数が所定値以上のと
き、即ち、所定値以上のエンジン回転数をもって作動し
ている場合には、過給機による部分気筒過給が行われ、
また、その出力軸回転数が所定値未満のとき、即ち、所
定値未満の比較的低いエンジン回転数をもって作動して
いるときには、過給機による部分気筒過給が行われる。

このため、出力軸回転数が所定値以上であり、過給機の
回転数が所定値以上とされて充分な過給能力が得られる
時には、全気筒に対する過給が行われ、各気筒における
吸気充填効率が向上せしめられて出力トルクが著しく増
大される。一方、その出力軸回転数が所定値未満であり
、過給機の回転数が所定値未満とされて過給能力の低下
が生じる戊があるときには、一部の気筒のみに対して過
給が行われるとともに他の気筒に対しては自然吸気が行
われ、過給がなされる一部の気筒においては過給圧が集
中せしめられて充分な過給圧が得られて、吸気充填効率
が向上せしめられ、その結果、総合的にみて出力トルク
の増大が図られることになる。

従って、本発明に係る過給機付エンジンによれば、その
出力軸回転数が比較的低くなるときには充分な過給能力
が得られなくなる比較的小型な過給機が用いられる場合
にも、出力軸回転数の実用変化範囲全体に亙って出力ト
ルクを効率良く向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る過給機付エンジンの一例を示す概
略構成図、第２図は第１図に示される例の部分平面図、
第３図は第１図に示される例の動作説明に供される特性
図、第４図は第１図に示される例の動作説明に供される
波形図、第５図は第１図に示される例におけるコントロ
ールユニットにマイクロコンピュータが用いられる場合
において斯かるマイクロコンピュータが実行するプログ
ラムの一例を示すフローチャート、第６図は過給機付エ
ンジンにおける出力軸回転数と過給圧との関係を示す特
性図である。 図中、１０はエンジン本体、１１〜１４は気筒、２１〜
２４は分岐通路部、２６及び２日は合流通路部、４０は
バイパス通路部、４１及び４２は夫々第１及び第２の開
閉弁、４３及び４４はアクチュエータ、４５は出力軸、
５０は過給機、１００はコントロールユニットでアル。 Ｎ。 出力軸回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の気筒を有するエンジン本体と、上記複数の気筒に
   接続された吸気通路と、該吸気通路に配設されて上記エ
   ンジン本体の出力軸により回転駆動される過給機と、上
   記出力軸の回転数もしくはそれに対応する回転数を検出
   する検出手段と、該検出手段から得られる信号に基づい
   て、上記過給機による過給を、上記出力軸の回転数が所
   定値未満のときには上記複数の気筒の一部にのみ行われ
   、上記出力軸の回転数が所定値以上のときには上記複数
   の気筒の全部に行われるものとすべく制御する過給制御
   手段とを具備して構成される過給機付エンジン。