JPS62195417A - 内燃機関の過給圧制御装置 - 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〕 本発明は機械式過給機付き内燃機関の過給圧制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

機械式過給機（メカニカルスーパチャージャ）付きの内
燃機関では、過給機はクラッチを介して又は直接クラン
ク軸に連結され、過給機はエンジンの回転によって駆動
される。即ち、クラッチを備えたタイプでは、エンジン
負荷の代表値である吸入空気量−回転薮比が検知され、
その値が所定値を超えたときにクラッチを係合させて過
給機を駆動し、それ以外の負荷状態ではクラッチを開放
している。これにより、過給が必要な高負荷域のみ過給
機を作動させ、低負荷域では過給機を停止させ燃料消費
率との調和が図られる。

一方、クラッチを備えないものでは過給機は常時回転す
るが、そのかわりに過給機をバイパスするバイパス通路
上のバイパス制御弁を負荷が大きいときに閉鎖し、負荷
が小さいとき開放制御している。これにより高負荷時の
出力増大と低負荷時の燃料消費率の向上との調和が図ら
れている。

このように過給機は負荷に応じて作動制御されるがその
ＯＮ−ＯＦＦが頻繁に繰り返されると運転性が悪化する
ためＯＮ時期とＯＦＦ時期との間でヒステリシスをもた
せハンチングをできるだけ少なくするようにしている。

ハンチング低減のためにはヒステリシスの幅は大きく設
定する方が好ましい。

ところで、従来から車速を一定に保持する定速装置（オ
ートドライブ装置）が知られている。このオートドライ
ブ装置は登降板ではスロットル弁を自動的に開閉して一
定速度を保つが、人的運転に比し極力スロットル開度変
化を小さく抑えたものである。従ってオーｉ・ドライブ
は運転性の向上だけでなく燃費向上も企図されている。

オートドライブ走行は一般に運転席に設けられるオート
ドライブし・バー（あるいはスイッチ）を操作すること
により運転者の判断で任意に切換えられるが、一般には
高速道路を定速で走る場合の如く定常走行状態にオート
ドライブに切換えられるもので、従ってオートドライブ
走行時にはエンジンの負荷（スロットル開度変化）がそ
れ程大きく変化することはあまりないと考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに上述の如く過給機のＯＮ−ＯＦＦの切換えによ
るハンチングを低減するためにＯＮ−ＯＦＦ時期間に大
きめのヒステリシスが設定されていると、オートドライ
ブ走行時には逆にこのヒステリシスに起因する次の如き
問題がある。即ち、例えば負荷がヒステリシスの上限値
（過給機がＯＮになる負荷値）と下限値（過給機がＯＦ
Ｆになる負荷値）との間の成る値で定速走行になると過
給機はＯＮのままでＯＦＦになることはなくなる。つま
り上記ヒステリシスは元来負荷が運転中に絶えず変化す
るであろうことを前提とし、その負荷の変化に応じて過
給機が頻繁にＯＮ−ＯＦ　Ｆを繰り返してしまうのを防
止する目的で設定されるものであるからオートドライブ
走行時の如き定常走行では上記ヒステリシスはむしろ燃
費の向上を企図してできるだけ小さく設定した方がよい
。

定速走行時には過給は不要であるから過給機が長時間Ｏ
Ｎになったままであるのは燃費を悪化するので好ましく
ない。

本発明の目的は定速走行か否かに応じて上記ヒステリシ
スの幅（大きさ）を増減し、通常運転時の過給機ＯＮ−
ＯＦＦ切換のハンチングを防止しつつ定速走行時の燃費
向上を計ることである。

尚、上記ヒステリシスは過給機ＯＮ−ＯＦＦ時期間に遅
延時間をもたせることによっても実施可能であり、本発
明は要はＯＮ−ＯＦＦ時期に何らかの方法で相異をもた
せているタイプの定速走行装置付き過給式内燃機関全般
に適用し得るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明によれば、吸気管（３
０）に設けた機械式過給機（３８）により所定負荷以上
において過給を行なう定速走行装置付き過給式内燃機関
において、機関の負荷を検知する負荷検知手段（Ａ）と
、該負荷検知手段からの信号により負荷に応じて機械式
過給機をそのＯＮ−ＯＦＦ時期に相異をもたせて駆動制
御する過給機の駆動制御手段（Ｂ）と、定速走行装置が
作動しているか否かを検知する定速走行検出手段（Ｃ）
と、該定速走行検出手段からの信号に基づき上記過給機
の駆動制御手段における過給機のＯＦＦ時期を制御する
過給機のＯＦＦ時期制御手段（Ｄ）とを具備する過給圧
制御装置が提供される（第１図参照）。

〔作用〕

定速走行検出手段Ｃにより定速走行装置２１（第１図）
がＯＮであることが検出されると過給機１３の駆動制御
手段Ｂにおける過給機のＯＮ−〇ＦＦ時期の相異、例え
ばヒステリシスの幅がその下限値を上限値側に近づける
ことにより減少せしめられ、過給機をヒステリシスをほ
とんどもたせることなく素早＜ＯＦＦにし、燃費の向上
を計る。定速走行装置がＯＦＦのときは従来と同様に過
給機は負荷に応じてＯＮ−ＯＦＦを繰り返すがそのＯＮ
　−ＯＦ　Ｆ　Ｉｔ８−期にはヒステリシス（または遅
延時間）が付与されているため過度のハンチングの発生
が防止される。尚、第１図において１は機関本体である
。

〔実施例〕

第２図に第１実施例の全体構成を示す。１０はシリンダ
ブロック、１２はピストン、１４はコネクティングロッ
ド、１６はクランク軸、１８は燃焼室、２０はシリンダ
ヘッド、２２は吸気弁、２４は吸気ポート、２６は排気
弁、２８は排気ポートである。

吸気ポート２４は吸気管３０に接続される。吸気管３０
にスロットル弁３２が配置され、その上流にエアフロー
メータ３４、エアクリーナ３６が位置する。スロットル
弁３２の下流に機械式過給機３８が位置する。機械式過
給機３８はこの実施例ではルーツポンプであり、一対の
ロータ４ｏを備え、同ロータがハウジングに対して微小
間隙を維持しながら回転することにより圧縮動作が行わ
れる。一対のロータ４ｏのうちの一方の回転軸４０’上
にクラッチ４１を介してプーリ４２が設けられ、このプ
ーリ４２はベルト４４を介してクランク軸１６上のプー
リ４６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４１は電磁式クラッチであり、一対の摩擦板４
８．５０とソレノイド５２とより成り、ソレノイド５２
を通電制御するものである。

過給機３８をバイパスするバイパス通路５６が配置され
、同バイパス通路５６の一端はスロ・７トル弁３２の下
流で過給機３８の上流の吸気管３゜に接続され、バイパ
ス通路５６の他端は過給機３８の下流の吸気管３０に接
続される。バイパス通路５６にバイパス制御弁５８が配
置される。バイパス制御弁５８はダイヤフラム機構６０
のダイヤフラム６０ａに連結される。ダイヤフラム６０
ａの片面にダイヤフラム室６０ｂが形成され、このダイ
ヤフラム室６０ｂ中にばね６０ｃが配置され、バイパス
制御弁５８を閉方向に付勢している。ダイヤフラム室６
０ｂは、負圧切替弁（ＶＳＶ）６２によって、スロット
ル弁３２の上流の大気圧ポート６５またはスロットル弁
３２の下流の圧力ポートロ４に遅延機構６６を介して切
替え連通される。切替弁６２は電磁式であって消磁され
ているときは白抜きのポート位置をとり、ダイヤフラム
室６０ｂは遅延機構６６を介して圧力ポートロ４に連通
される。遅延機構６６はオリフィス６６ａとチェック弁
６６ｂとより成る（オリフィスのみでもよい）。遅延機
構６６によって圧力ポートロ４の大気圧はチェック弁が
閉であることからオリフィス６６ａによって遅延されて
伝達される。一方、圧力ポートロ４が負圧のときはチェ
ック弁６６ｂが閉となり、負圧は瞬間的に伝達される。

切替弁６２が通電されると、ダイヤフラム室６０ｂは直
接に大気圧ポート６５に連通される。

６８はクラッチ４１及び切替弁６２の作動を制御する制
御回路（Ｅ　ＣＵ）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６８はマイクロプロセ
シングユニソト（ＭＰＵ）６８ａと、メモリ６８ｂと、
入力ポートロ８ｃと、出力ポートロ８ｄと、これらを相
互に連結するバス６８ｅとより成る。入力ポートロ８ｃ
には各センサがらの信号が入力される。前記エアフロー
メータ３４がらは吸入空気ｆｉＱに関する信号が得られ
る。回転数センサ７２からはクランク軸１６の回転数Ｎ
Ｅに関する信号が得られる。また、定速走行装置２１か
らは定速走行装置がＯＮが否かの信号ＣＳが入力される
。出力ポートロ８ｄがらはメモリ６８ｂに格納されてい
る制御プログラムに従ってクラッチ４１のソレノイド５
２及び切替弁６２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図のフローチャートによって説
明する。

第３図は電磁クラッチ４１、即ち過給機３８の駆動ルー
チンのフローチャートであり、一定時間例えば１００　
ｍ秒毎に実行される時間割込みルーチンとする。１００
のステップでは負荷を代表する吸入空気量一回転数比Ｑ
／Ｎが取り込まれる。

次いでステップ１０１で電磁クラッチ４１がＯＮか否か
、即ち過給機がＯＮか否か判断される。電磁クラッチが
ＯＦＦの場合はステップ１０２に進み、Ｑ／Ｎが所定の
設定値し、　（例えばり、＝０．５β／ｒｅｖ、）より
も小さいか否か判定される。Ｑ／Ｎ〈Ｌｌの場合は過給
が不要であるからそのままリターンステップに流れるが
、Ｑ／Ｎ≧Ｌ１の場合は過給をすべき負荷領域であるか
らステップ１０３に進み過給機を作動する。

ステップ１０１で電磁クラッチがＯＦＦと判断されると
ステップ１０４に流れ、そこで定速走行装置がＯＮか否
か、即ちオートドライブか否かが判断される。オートド
ライブでない場合はステップ１０５に進みＱ／Ｎが設定
値Ｌ２　（例えば、Ｌ２＃０、３１　／　ｒｅｖ、）よ
り大きいか否かが判定される。

Ｑ／Ｎ≧Ｌ２の場合はそのまま過給機は作動を続ける。

反対にステップ１０５でＱ／Ｎ＜Ｌ２になるとステップ
１０６に進み、電磁クラッチをＯＦＦにし過給機の作動
を停止する。ステップ１０４でオートドライブであると
判断されるとステップ１０７に進みＱ／Ｎが設定値Ｌ３
（例えば、Ｌ＋＃０．４５１！／ｒｅν、）より大きい
か否か判定される。Ｑ／Ｎ≧Ｌ３のときは過給機は作動
したままでよいのでリターンステップに流れる。逆にＱ
／Ｎ＜Ｌ：ｌのときはステップ１０６に流れ電磁クラッ
チがＯＦＦにされ過給機が停止せしめられる。

以上の如く、オートドライブでない場合は電磁クラッチ
（つまり過給機）は第４Ａ図に示す如くＱ／ＮがＬｌを
越えるとＯＮになりＬ２より小さくなるとＯＦＦになる
。ＬｌとＬ２との差がヒステリシスの幅（大きさ）に相
当する。ハンチングを防止するためには前述の如くヒス
テリシスへ幅は大きめに設定される。一方、オートドラ
イブになると第４Ｂ図に示す如く、過給機がＯＮになる
Ｑ／Ｎは第４Ａ図の場合と同様にＱ／Ｎ＝Ｌ、であるが
過給機がＯＦＦになるＱ／ＮはＱ／Ｎ＝Ｌｆｆ（＞Ｌｘ
）となり、ヒステリシスの幅が第４Ａ図に比しはるかに
小さくなる。オートドライブ時の制御を第５図（１）、
　（ＩＩ）、　（ＩＩＩ）を参照して更に詳細に説明す
る。

オートドライブ時に第５図（［）に示す如き走行状態を
とったものと仮定すると、負荷Ｑ／Ｎは第５図（ＩＩ）
に示す如く変化する。しかるに従来技術によれば過給機
はＱ／ＮがＬ２以下にならない限りＯＦＦにならないの
で降板から平坦地走行に戻ってもＱ／ＮがＬ　ｘ　＜Ｑ
　／　Ｎ　＜　Ｌ　２にある間は第５図（ＩＩＩ）に破
線で示す如く作動し続ける。

つまり第５図（Ｉ［ｌ）において電磁クラッチは一旦Ｏ
Ｎになった後その状態を接続する。ところが本発明では
オートドライブ時にはヒステリシスの下限値がＬ２から
り、にべと大きくなるので降板走行になりＱ／Ｎ＜Ｌ：
ｌになるや否や電磁クラッチは第５図（ＩＩ［）に示す
如＜ＯＦＦになり、従って斜線で示す領域（イ）に相当
する分だけ燃費の向上が計れる。

尚、実際の制御にあたっては電磁クラッチのＯＮ、ＯＦ
ＦにあわせてＶＳＶ６２を切換制御しバイパス制御弁５
８を開閉制御（電磁クラッチＯＦＦ→バイパス制御弁開
放；電磁クラッチ０ＦＦ−バイパス制御弁閉鎖）するが
本発明とは直接関係ないので第３図のフローチャートで
は説明を省略している。

電磁クラッチのＯＮ時期とＯＦＦ時期とを相異させるこ
とは上記の如くヒステリシスを設定する代りにＯＦＦ時
期に遅延時間をもたせることによっても達成されるが、
その場合にはオートドライブ時にのみその遅延時間を短
縮させる制御を行えばよい。

第６図は遅延時間を制御する場合における第３図と同様
のフローチャートである。以下、第６図について簡単に
説明する。

ステップ２００でＱ／Ｎを取り込み、ステップ２０１に
進む。ステップ２０１ではＱ／Ｎが設定値り、　　（例
えば０．５　Ｉｔ　／ｒｅｖ、）より大きいか小さいか
を判定する。Ｑ／Ｎが設定値Ｌ１より大きい場合はステ
ップ２０２に進み、５ＣＤＣ（スーパーチャージャーデ
ィレーカウンタ）の値をクリア（ゼロ）にし、ステップ
２０３で電磁チラソチをＯＮにして過給機を作動する。

ステップ２０１でＱ／Ｎが設定値Ｌ１より小さいと判定
された場合はステップ２０４に進み、電磁クラッチがＯ
ＮかＯＦＦかを判定する。電磁クラッチがＯＦＦの場合
はそのままリターンステップに進み電磁クラッチＯＦＦ
を続ける。ステップ２０４で電磁クラッチがＯＮと判定
された場合は、ステップ２０５に進み５ＣＤＣ値を１だ
けプラスしてステップ２０６に進む。ステップ２０６で
はオートドライブか否かを判定する。オートドライブの
場合はステップ２０７に進み５ＣＤＣが設定値Ｃ２（例
えば２０カウント）より大きいか小さいかを判定する。

またステップ２０６でオートドライブでないと判定され
た場合は、ステップ２０８に進み５ＣＤＣが設定値Ｃ，
（例えば５０カウント・・・５０力ウントＸ１００ｍ５
　＝　５ｓｅｃ　）より大きいか小さいかを判定する。

ステップ２０７または２０８で５ＣＤＣがＣ２またはＣ
Ｉよりも小さい場合には電磁クラッチのＯＮ状態を保持
する。逆にステップ２０７または２０８で５ＣＤＣがＣ
２またはＣ１よりも大きい場合にはステップ２０９に進
み電磁クラッチを０ＦＦＬ、過給を停止する。

以上の如く第６図に示す実施例ではオートドライブか否
かによりディレーカウンタの遅延時間を増減することに
より第３図の場合と同様の目的を達成することができる
。

尚、実施例では過給機の切替えを制御する負荷の代表値
としてＱ／’Ｎを利用しているが、他の運転条件、例え
ばスロットル弁開度等によって代表させてもよい。

また、クラッチとしては電磁クラッチに限られず、他の
形式のクラッチにも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、過給機の作動から不作動の切替え時の
ヒステリシスあるいはプレイ時間を定速走行装置が作動
しているか否かによって短くしたり長くしたり切り替え
ることによって、定速走行時以外は従来通りハンチング
の防止を計ると共に元来ハンチングの可能性が少い定速
走行時にはハンチングよりもむしろ燃費の向上を計るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例の
全体概略図、第３図は第２図の実施例の制御作動を説明
するフローチャート図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は夫々定
常運転時及びオートドライブ時における電磁クラッチの
ＯＮ−ＯＦＦ切換タイミングのヒステリシスを示す図、
第５図（Ｉ）〜（ＩＩＩ）は本発明におけるオートドラ
イブ時の走行状態、負荷特性並びに電磁クラッチのＯＮ
−ＯＦ　Ｆ　ｍ制御を説明する図、第６図は本発明の第
２実施例の制御作動を説明するフローチャート図。 ３０・・・吸気管、　　　　　３８・・・過給機、４１
・・・電磁クラッチ、 Ａ・・・負荷検知手段、　Ｂ・・・駆動制御手段、Ｃ・
・・定速走行検出手段、Ｄ・・・ＱＦＦ時期制御手段。 第１図 第４Ａ図　　　　　第４Ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気管に設けた機械式過給機により所定負荷以上に
   おいて過給を行なう定速走行装置付き過給式内燃機関に
   おいて、機関の負荷を検知する負荷検知手段と、該負荷
   検知手段からの信号により負荷に応じて機械式過給機を
   そのＯＮ−ＯＦＦ時期に相異をもたせて駆動制御する過
   給機の駆動制御手段と、定速走行装置が作動しているか
   否かを検知する定速走行検出手段と、該定速走行検出手
   段からの信号に基づき上記過給機の駆動制御手段におけ
   る過給機のＯＦＦ時期を制御する過給機のＯＦＦ時期制
   御手段とを具備する過給圧制御装置。 ２、上記過給機の駆動制御手段における過給機のＯＮ−
   ＯＦＦ時期の相異はヒステリシスにより与えられ、かつ
   上記過給機ＯＦＦ時期制御手段はヒステリシスの幅を制
   御する特許請求の範囲第１項に記載の過給圧制御装置。 ３、上記過給機の駆動制御手段における過給機のＯＮ−
   ＯＦＦ時期の相異は遅延時間をもたせることにより達成
   され、かつ上記過給機のＯＦＦ時期制御手段は遅延時間
   を増減することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の過給圧制御装置。