JPS62147025A

JPS62147025A - 過給機付き内燃機関

Info

Publication number: JPS62147025A
Application number: JP28440585A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hoshi; 幸一星; Kenichi Nomura; 野村　憲一; 衛 ▲吉▼岡; Mamoru Yoshioka; Naohide Izumitani; 泉谷　尚秀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-07-01
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0643817B2

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〕この発明は機械式過給機を有した車両用内燃機関に関す
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
負荷に応し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開放
されることで過給機は停止され過給は行われない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

過給機付きの内燃機関ではレーシングや加速時に大量の
空気が燃焼室に導入される。そしてその分燃料供給量も
多くなる。そして、吸気管内が正圧になるためエンジン
の未暖機状態とすれば燃料の霧化が悪（、吸気管の′内
壁に付着する率が高くなる。そして減速に入ると過給機
が停止されるため、空気が入らなくなるが、吸気管の内
壁に付着した燃料及びオーバラップによる吹き返しされ
た燃料は一気に燃焼室に入る。そのため、混合気として
は極端にリッチとなり、点火栓電極にくすぶりが発生す
る問題がある。

この発明はこの問題点を解決し、過給機付きエンジンに
おける点火栓電極のくすぶりを防止することを目的する
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の内燃機関は、吸気管１ａに配置され、機関回
転軸１ｂによって駆動される機械式過給機２と、機械式
過給機２の作動を制御するための過給機作動手段２ａと
、機関の運転条件に応じ過給機作動手段２ａによる過給
機２の作動を設定する過給機作動設定手段２ｂと、吸気
管１ａのスロットル弁３を迂回するバイパス通路３ａに
設置されたアイドル回転速度制御弁４と、アイドル回転
数が設定値となるようにアイドル回転速度制御弁４を制
御するアイドル回転制御手段４ａと、機関の低温状態を
検知する機関低温状態検知手段５ａと、機関の燃料供給
停止状態を検知する燃料供給停止状態検知手段５ｂと、
スロットル弁３の全閉状態を検知するスロットル弁全閉
状態検知手段５ｃと、機関の低温状態で、かつ燃料供給
の停止状態で、しかもスロットル弁の全閉状態において
過給機作動手段２ａに過給機２を作動する信号を印加す
るとともに、アイドル回転制御弁４に開放信号を印加す
るゲート手段６とを具備する。

〔作　用〕

過給機制御手段２ｂは運転条件、特に負荷に応じた過給
機作動手段２ａによる過給機２の制御を行い、一方アイ
ドル回転制御手段４ａはアイドル回転が所定値になるよ
うに制御弁４を制御する。

機関低温で、燃料供給停止状態で、がっスロットル弁の
全閉では、検知手段５ａ、５ｂ、５ｃがらの信号を受け
、ゲート手段６は過給機作動手段２ａを過給機２が作動
するように駆動し、バイパス制御弁４が開放するように
駆動する。そのため、大量の空気がエンジンに供給され
、空燃比のリッチを解消し、点火栓のくすぶりが防止さ
れる。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１ｏ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、１４−１は点火栓、
１５はシリンダヘッド、１６は吸気弁、１７はは吸気ポ
ート、１８は排気弁、１９は排気ポートである。吸気ポ
ート１７は吸気管２０、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を介してブーＩＪ３４゜が設けら
れ、このプーリ３４”はヘルド３５を介してクランク軸
１６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。

４３は燃料インジェクタであり、吸気ポート１９の付近
において吸気管２０に設置される。

スロットル弁２４を迂回するようにバイパス通路４４が
設置され、バイパス通路４４にアイドル回転速度制御弁
（Ｉ　ＳＣ弁）４５が設置される。

ＩＳＯ弁は色々のタイプのものがあるが、この実施例で
はステップモータによって駆動されるものとして説明す
る。

５０はクラッチ３４、バイパス制御弁４２、燃料インジ
ェクタ４３、ＩＳＣＳＣ弁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（ＭＰ
Ｕ）５１と、メモリ５ｚと、入力ポート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。入力ポート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からは吸入空気量Ｑに関
する信号が得られる。また、クランク角センサ６１から
はクランク軸１３の位置間する信号が得られる。スロッ
トルセンサ６２からはスロットル弁２４の開度に関する
信号が得られる。そして、温度センサ６３がシリンダブ
ロック１ｏのウォータジャケットのところに設置され、
水温に応じた信号が得られる。

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、燃料インジェクタ４３、ＩＳＣＳＣ
弁に駆動信号が送られる。

過給機制御回路５０はエンジン運転条件に応じて上記の
種々のエンジン制御手段の制御を実行する。この制御は
メモリ５２に格納したプログラムによって行われる。以
下その制御プログラムの内容を第３図〜第６図のフロー
チャートによって説明する。

第３図は燃料カットルーチンであり、燃料カットフラグ
の制御を行なうルーチンである。このルーチンは時間割
り込みルーチンとすることができる。ステップ７０では
スロットルセンサ６２に設けられるアイドルスイッチが
ＯＮか否か、即ちスロットル弁２３がアイドル位置にあ
るか否か判別される。アイドル位置にあるときはＹｅｓ
に分岐し、ステップ７１に進み、燃料カットフラグＦ　
ｃｕｔ−１か否か判別する。初期状態ではＦｃｕｔ＝０
と設定されるので、Ｎｏに分岐し、ステップ７２ではエ
ンジン回転数Ｎ（クランク角センサ６１によって検知さ
れる）燃料カット回転数Ｎｃｕｔより大きいか否か判別
される。Ｙｅｓのときはスロットル弁２４がアイドル位
置でエンジン回転数が大きいから減速時と判別され、ス
テップ７３に進み、フラグＦｃｕｔがセットされる。

減速運転がｍｍすると次にこのルーチンに入ったときフ
ラグＦｃｕｔ＝ｌであるためステップ６１でＹｅｓとな
り、ステップ７４に進み、エンジン回転数Ｎが燃料供給
復帰回転数Ｎｒｔｎより小さくなったか判定される。Ｙ
ｅｓの場合はステップ７５に進み、燃料カットフラグＦ
ｃｕｔがリセットされる。

第４図は燃料噴射ルーチンであり、このルーチンはその
気筒の燃料噴射時期の手前のクランク角度をクランク角
センサ６１によって検知して実行されるクランク角割り
込みルーチンである。ステップ７８では燃料カットフラ
グＦ　ＣＬＪ　ｔ　＝　１か否か判別される。燃料カッ
ト条件でないときはステツブ７８よりステップ７９に進
み、基本燃料噴射時間Ｔｐが、Ｔｐ＝　（Ｑ／Ｎ）Ｘｋによって演算される。ここにｋは定数である。Ｑはエア
フローメータ２５によって計測される吸入空気量である
。

ステップ８０では燃料噴射時間τが、 τ＝Ｔｐ　（１＋α）β＋γ によって演算される。ここにα、β、γは基本噴射時間
に加えられる色々な補正係数、補正量を代表的に示すも
のである。　　　　　　　　　句ステップ８１では燃料
噴射時間が出力ボート５４よりセットされ、燃料インジ
ェクタ４３はその演算された時間だけ駆動され、計算さ
れた量の燃料が噴射される。

減速時はフラグＦｃｕｔ＝１であるので、ステップ７８
よりステップ８２に進みτ＝０に設定されるので燃料供
給がカントされることになる。

第５図はＩＳＣ弁４５の制御ルーチンを示し、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と
される。ステップ８５ではアイドルスイッチがＯＮか否
か判別される。アイドルスイッチがＯＮのときとステッ
プ８６に進み、水温センサ６３により検知されるエンジ
ン水＞ＨＴ　ＨＷがエンジン冷間相当の所定値、例えば
４０℃以下か否か判別される。ステップ８７では燃料カ
ントフラグＦｃｕＬ＝ｌか否か判別される。

減速時でないアイドル運転時はステップ８７よりステッ
プ８８に進み、エンジン水温に応じたアイドル回転数目
標値Ｎｘ５ｃの演算が実行される。

即ち、メモリ５２にはエンジン水温ＴＨＷに応じた目標
アイドル回転数Ｎ　Ｉ　９　Ｃのマツプがあり、そのと
き実測される水温より目標となるアイドルＮとの比較が
行われる。目標値が実測値より大きいときはステップ９
０に進み、ステップモータのステップ位置５ＴＥＰがイ
ンクリメントされる。

そのため、ＩＳＣ弁４５の開度は大きくなり、吸入空気
量が増加し、これに準じ燃料噴射量が増加するのでエン
ジン回転数は増加される。一方、実測値が目標値より大
きいときはステップ９１に進み、ステップモータの位置
５ＴＥＰがデクリメントされる。そのため、ＩＳＣ弁４
５の開度が小さくなり、吸入空気量が減少するのでエン
ジン回転数は目標アイドル回転数まで低下する。目標値
と実測値とが等しいときはステップ９２に進み、ステッ
プモータの位置５ＴＥＰは固定されるため、ＩＳＣ弁４
５は動かない。

このようなＩＳＣ弁４５の制御によってアイドル回転数
はエンジン水温に応じて設定される値にフィードバック
制御されることになる。

アイドルスイッチがＯＮで、水温が４０″Ｃ以下で、し
かも減速の燃料カットが行われているときはステップ８
７よりステップ９３に進み、ＩｓＣ弁４５の駆動のため
のステップモータの位置５ＴＥＰはＭＡＸに制御される
。このステップモータの位置は■ＳＣＳ種弁を全開とす
るものである。そのため、バイパス通路４４を通過する
空気流量は最大に設定される。

第６図は過給機制御ルーチンを示し、このルーチンは一
定時間毎に実行される時間割り込みルーチンとする。ス
テップ９５ではアイドルスイッチがＯＮか否か、ステッ
プ９６ではエンジン水温ＴＨＷが４０℃以下か、ステッ
プ９７では燃料カットフラグがセットされているか否か
判別され、これらの処理は第５図のステップ８５，８６
゜８７と共通である。この３ツの条件の一つでも満足し
ないときはステップ９８以下の通常の過給機制御処理が
行われる。即ち、ステップ９８ではエアフローメータ２
５によって計測される吸入空気量Ｑの、クランク角セン
サ６１によって計測されるエンジン回転数Ｎに対する比
がＱ／Ｎが所定値（Ｑ／Ｎ）ｏより大きいか否か判定さ
れる。ここに吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎはエンジンの
負荷を代表する因子である。エンジンが低負荷状態であ
れば、Ｎｏと判定され、ステップ９９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
されず、そのため過給は行われない。次のステップ１０
０では、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。

エンジン高負荷時にはＱ／Ｎが設定値より大きくなり、
ステップ９８ではＹｅｓの判定となり、ステップｌｏｔ
に進み、出力ポート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の回転はブー
ＩＪ　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。

次にステップ１０２では出力ポート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。

そのため過給が実行されることになる。

アイドルスイッチがＯＮで、エンジン水温が４０°Ｃ以
下でかつ燃料カットが行われているときは、ステップ９
７でＹｅｓに分岐し、吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎにか
かわりなくステップ１０１に進み、クラッチ３４の保合
およびバイパス制御弁４２の閉鎖が行われる。そのため
、過給機が回転され、かつ吸入空気はバイパス通路４１
を通過せずに過給機２２を介してエンジンに供給される
。

この発明の作動タイミング線図を第７図に示す。

低温条件において時刻ｔ１で減速運転に入り、時刻ｔ２
で燃料カットフラグＦｃｕｔがセットされる。そのため
過給機が駆動状態及びバイパス制御弁の閉鎖状態が維持
され、かつβに示すようにＩＳＣ弁４５の開度は全開と
なる。そのため、大量の空気が過給機より燃焼室１４に
供給される。

低温時燃料インジェクタ４３からの燃料は吸気管の内壁
に付着しやすく、かつ第５図のステップ８８のマツプ設
定からも明らかなように低温時には燃料の量は多くなっ
ているので、この付着燃料が減速時急激に供給されるこ
とで燃焼室１４内の混合気は一時的に極端にリンチとな
り、点火栓１４−１はくすぶり傾向となる。この発明で
は、過給機２２が駆動され、かつバイパス制御弁４２が
開放されることにより導入される空気でこのようなリッ
チ傾向が解消され、適当な空燃比となるので点火栓電極
のくすぶりの問題が解消される。

そして、過給機の作動を燃料カットと同期させているの
で、運転性の悪化がない。即ち、燃料供給中に過給機を
駆動すると機関のトルクが増えることによりショックと
なるが、過給機の作動を燃料カット中に限っていること
からこの問題点は避けられる。

〔発明の効果〕

機関低温における燃料カット時過給機を作動させること
により吸入空気量が増加され、混合気の極端なリッチ傾
向を解消し、点火栓電極のくすふりを防止しかつ運転性
を良好に維持することができる。

また、過給により減速運転中の吸気管負圧が低くなり、
オーバラップ時の吹き返し星を少なくすることができ、
耐くすぶり性能の向上に寄与する。

その上、過給機による圧縮作用により吸入空気量の温度
が上昇し、燃料の霧化が良くなる。そのため、燃焼条件
が改善され、ますます運転性、耐くすぶり性能の向上に
寄与することができる。

【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図はこの発明の詳細な説明するタイミング線図。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４３・・・燃料インジェクタ４５・・・ＩＳＣ弁５０・・・制御回路６１・・・クランク角センサ６２・・・スロットルセンサ６３・・・水温センサ

Claims

【特許請求の範囲】以下の各要素より構成される過給機付き内燃機関、内燃機関の吸気管に配置され、機関回転軸によって駆動
される機械式過給機、機械式過給機の作動を制御するための過給機作動手段、機関の運転条件に応じ過給機作動手段による過給機の作
動を設定する過給機作動設定手段、吸気管のスロットル
弁を迂回するバイパス通路に設置されたアイドル回転速
度制御弁、アイドル回転数が設定値となるようにアイドル回転速度
制御弁を制御するアイドル回転制御手段、機関の低温状
態を検知する機関低温状態検知手段、機関の燃料供給停止状態を検知する燃料供給停止状態検
知手段、スロットル弁の全閉状態を検知するスロットル弁全閉状
態検知手段、機関の低温状態で、かつ燃料供給の停止状態で、しかも
スロットル弁の全閉状態において過給機作動手段に過給
機を作動する信号を印加するとともに、アイドル回転制
御弁に開放信号を印加するゲート手段。