JPS6237941Y2

JPS6237941Y2 -

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Publication number: JPS6237941Y2
Application number: JP1981192343U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1987-09-28
Also published as: US4484556A; DE3246855A1; JPS5896017U; DE3246855C2

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、過給機付エンジンの制御装置に関
し、特に吸気通路にエンジンに同期して開閉する
タイミングバルブを備えた過給機付エンジンの制
御装置に関するものである。

（従来の技術）従来より、過給機付エンジンとして、主吸気通
路に加えて補助吸気通路を設け、該補助吸気通路
に過給機を設けて、エンジンの設定負荷以下の低
負荷状態では上記主吸気通路から新気を自然吸入
により供給する一方、エンジンの設定負荷以上の
高負荷状態では、主吸気通路からの新気に加えて
少なくとも圧縮行程において補助吸気通路から過
給気を供給するようにして、エンジンによつて駆
動される過給機により、エンジンの低回転域にお
いても過給不足を生じることなく応答性良く吸気
過給を行い得るようにしたいわゆる部分過給方式
のものは知られている。

そして、従来、上記部分過給方式において、例
えば特開昭55−137314号公報に開示されているよ
うに、補助吸気通路にエンジンに同期して開閉す
るタイミングバルブを設け、該タイミングバルブ
の開閉タイミングをエンジン回転数等エンジンの
運転状態に応じて制御する制御装置を設けて、エ
ンジンの全運転領域に亘つて過給効率を良好に維
持することにより、エンジンの出力性能、燃費性
能等の向上を図るようにしたものが提案されてい
る。また、吸気通路に排気ターボ過給機等の過給
機を設け、該過給機下流の吸気通路に設けられた
タイミングバルブの開閉タイミングをエンジンの
運転状態に応じて制御することにより、エンジン
の全運転領域に亘つて過給効率を良好に維持する
ものとして例えば特開昭55−148932号公報に示さ
れるものが提案されている。

（考案が解決しようとする問題点）しかるに、上記各提案の制御装置は、エンジン
回転数等の運転状態に応じてタイミングバルブの
開閉タイミングを単一の制御特性でもつて制御す
るものである。このため、例えば過給機の作動中
に何らかの原因（リリーフ弁の故障等）で過給圧
が異常に上昇した場合、吸気の充填効率が極めて
高くなり、熱的負荷等のエンジン負荷が増大し
て、エンジンの耐久性が悪化する恐れがあるが、
この問題には対処できない。さりとて、上記の如
き過給圧の異常上昇による耐久性の悪化を防止す
るための単一の制御特性のみの制御を行つたので
は、全運転状態に亘つて細かい制御ができない。

本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、タ
イミングバルブの開閉タイミングの制御を、エン
ジン回転数に応じたタイミング制御と、過給圧が
設定値以上にある異常過給圧状態に応じたタイミ
ング制御との２通りの特性に可変とし、かつ上記
異常過給圧状態では回転数に応じたタイミング制
御よりも上記異常過給圧状態に応じたタイミング
制御を優先させて行うことにより、エンジンの耐
久性の悪化等を招くことなく、かつ構造を複雑に
することなくきめ細かい過給制御を行い得るよう
にすることを目的とする。

（考案の構成）このため、本考案は、吸気通路に過給機を備
え、該過給機による過給気をエンジンに同期して
開閉するタイミングバルブを介してエンジンに供
給するようにした過給機付エンジンにおいて、エ
ンジン回転数に応じて上記タイミングバルブの開
閉タイミングを決定する第１決定手段と、異常過
給圧状態を検出する検出手段と、該異常過給圧状
態に応じたタイミングバルブの開閉タイミングを
決定する第２決定手段と、上記検出手段の出力を
受け、上記異常過給圧状態では第１決定手段より
も第２決定手段の出力を優先させてタイミングバ
ルブの開閉タイミングを制御する制御手段とを備
えることを特徴とする。このことにより、タイミ
ングバルブの開閉タイミングをすべての運転状態
に応じて制御するようにしたものである。

（実施例）以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本考案を部分過給方式の過給機付エン
ジンに適用した実施例を示す。同図において、１
は往復動エンジンであつて、シリンダ２内に嵌装
されたピストン３が往復動することにより、該シ
リンダ２とピストン３とによつて区画された燃焼
室４に吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各行
程を順に行わせて、コンロツド５を介してクラン
クシヤフト６を回転駆動するようにしたものであ
る。

また、７はエアクリーナ、８および９はそれぞ
れエンジン１の吸気系を構成する主吸気系および
補助吸気系である。上記主吸気系８は、上流端が
エアクリーナ７に接続され、下流端としての主吸
気ポート１０ａが燃焼室４に開口した主吸気通路
１０によつて構成され、該主吸気通路１０には、
アクセルペダル（図示せず）と連動され、主吸気
通路１０からの吸気量を制御する主絞り弁１１が
配設されている。また、主吸気通路１０の主絞り
弁１１上流には燃料噴射弁１２が、さらに上流に
は全吸入空気量を検出するメジヤリングプレート
型のエアフローセンサ１３がそれぞれ配設されて
いる。該エアフローセンサ１３にはそのメジヤリ
ングプレートの回動角度を検出するポテンシヨン
メータ１４が接続され、該ポテンシヨンメータ１
４の出力信号は後述の回転数センサ４２からのエ
ンジン回転数信号S₁と共に、上記燃料噴射弁１２
を作動制御する制御回路１５に入力されている。
よつて、エンジン１の吸入空気量およびエンジン
回転数に応じた量の燃料を燃料噴射弁１２から噴
射し、主吸気通路１０を介してエンジン１に供給
するようにした燃料噴射方式の燃料供給装置１６
を構成している。

一方、上記補助吸気系９は、上流端が上記主吸
気通路１０のエアフローセンサ１３下流で燃料噴
射弁１２および主絞り弁１１上流に連通し、下流
端としての補助吸気ポート１７ａが燃焼室４に開
口した補助吸気通路１７によつて構成され、該補
助吸気通路１７の途中には例えばベーンポンプ型
の過給ポンプよりなる過給機１８が配設されてい
る。該過給機１８は電磁クラツチ１９を介して、
上記クランクシヤフト６にベルト２０により伝動
されたプーリ２１に駆動連結されている。また、
上記補助吸気通路１７の過給機１８下流には、上
記主絞り弁１１にリンケージ２２を介して連結さ
れ、該主絞り弁１１が設定開度に開かれるまで、
すなわちエンジンの設定負荷以下の低負荷状態で
は閉作動したままで、主絞り弁１１が設定開度以
上開かれると、すなわちエンジンが設定負荷以上
の高負荷状態になると開作動する補助絞り弁２３
が配設されている。該補助絞り弁２３には、補助
絞り弁２３の開度を検出して上記電磁クラツチ１
９をON−OFF作動せしめる開度センサ２４が接
続されており、よつて補助絞り弁２３の開作動時
（エンジンの高負荷時）には電磁クラツチ１９を
ON作動せしめて、プーリ２１（すなわちエンジ
ン１のクランクシヤフト６）により過給機１８を
作動させる一方、補助絞り弁２３の閉作動時（エ
ンジンの低負荷時）には電磁クラツチ１９を
OFF作動せしめて、過給機１８の作動を停止さ
せるように構成されている。

さらに、上記補助吸気系９には、一端が補助吸
気通路１７の過給機１８下流で補助絞り弁２３上
流に開口し、他端が補助吸気通路１７の過給機１
８上流に開口するバイパス通路２５が設けられ、
該バイパス通路２５にはリリーフ弁２６が介設さ
れており、過給機１８の作動時（過給時）、過給
機１８下流の補助吸気通路１７の圧力（過給圧）
が設定圧以上になると、上記リリーフ弁２６の開
作動によりその圧力をバイパス通路２５を介して
過給機１８上流の補助吸気通路１７に逃がして、
上記過給圧を設定圧に保持するようにしている。

さらにまた、上記主吸気ポート１０ａには主吸
気弁２７が、また上記補助吸気ポート１７ａには
補助吸気弁２８がそれぞれ配設されており、両吸
気弁２７，２８のバルブタイミングは、主吸気弁
２７の開弁終期すなわち吸気行程後半から圧縮行
程にかけて補助吸気弁２８が一部オーバラツプし
て開くように設定されている。尚、吸気の各吸気
ポート１０ａ，１７ａへの逆流を防止する点から
は、オーバラツプさせずに主吸気弁２７の閉弁後
すなわち圧縮行程において補助吸気弁２８を開く
ように設定することが好ましい。

以上により、エンジンの低負荷状態では、主吸
気通路１０から新気としての混合気を自然吸入に
よりエンジン１に供給する一方、エンジンの高負
荷状態では、主吸気通路１０からの新気（混合
気）に加えて少なくとも圧縮行程において補助吸
気通路１７から過給機１８の作動により過給気と
しての加圧空気をエンジン１に供給するようにし
た、いわゆる部分過給システムが構成されてい
る。尚、２９は補助吸気弁２８のバルブタイミン
グを制御する動弁機構、３０は燃焼室４に開口し
た排気ポート、３１は該排気ポート３０に配設さ
れた排気弁である。

上記構成に加えて、本考案の特徴として、上記
補助吸気通路１７の補助絞り弁２３下流には、エ
ンジン１のクランクシヤフト６に同期して開閉す
るロータリ式のタイミングバルブ３２が介設され
ている。

上記タイミングバルブ３２は、第２図および第
３図に示すように、エンジン１外壁に取付けら
れ、一端面に補助吸気通路１７の上流側に連通す
る流入口３３ａを有し周側面（図では下面）に補
助吸気通路１７の下流側（補助吸気ポート１７
ａ）に連通する流出口３３ｂを有するケーシング
３３と、該ケーシング３３内にベアリング３４を
介して回転自在に支承され、一端面が上記流入口
３３ａに連通するように開放され他端面が閉塞さ
れ、内部が補助吸気通路１７の一部を構成し、周
側面に開口３５ａを有し、上記クランクシヤフト
６に同期して回転駆動される中空軸状のロータリ
バルブ３５と、該ロータリバルブ３５の外周に回
転自在に嵌合されかつ上記ケーシング３３内にベ
アリング３６を介して回転自在に支承され、周側
面に上記ロータリバルブ３５の開口３５ａに対応
する開口３７ａを有するスリーブ３７とを備え、
クランクシヤフト６に同期して回転するロータリ
バルブ３５の開口３５ａがその外周のスリーブ３
７の開口３７ａと合致した際に開作動となつて補
助吸気通路１７を開くことにより、過給機１８か
らの過給気を補助吸気ポート１７ａを介してエン
ジン１に供給するように構成されている。

さらに、上記タイミングバルブ３２には、ロー
タリバルブ３５の開口３５ａとスリーブ３７の開
口３７ａとが合致する時期、すなわちタイミング
バルブ３２の開弁タイミングを変更支配する可変
機構３８が具備されている。該可変機構３８は、
サーボモータ３９と、該サーボモータ３９の回転
軸３９ａに固定され、先端部にピン４０ａが突設
された回動アーム４０と、該ピン４０ａが摺動自
在に係合する長孔４１ａを有し、上記スリーブ３
７の周側面上に立設された可変操作杆４１とを備
え、上記サーボモータ３９の作動により回動アー
ム４０を回動させ、該回動アーム４０のピン４０
ａと可変操作杆４１の長孔４１ａとの係合を介し
て該可変操作杆４１およびそれと係合関係にある
スリーブ３７を回動させて、該スリーブ３７の開
口３７ａの位置を回動変化せしめることにより、
ロータリバルブ３５の開口との合致時期つまり開
弁タイミングを変更可能に構成されている。

一方、上記制御回路１５には、エンジン回転数
を検出する回転数センサ４２および補助吸気通路
１７の過給機１８下流の圧力（過給圧）を検出す
る過給圧センサ４３の各検出信号（エンジン回転
数信号S₁および過給圧信号S₂）がそれぞれ入力さ
れているとともに、該制御回路１５は上記タイミ
ングバルブ３２における可変機構３８のサーボモ
ータ３９に接続されている。そして、上記制御回
路１５は、第４図に示すように、上記回転数セン
サ４２のエンジン回転数信号S₁に応じて上記開弁
タイミングの進角量を決定する進角量信号を出力
する第１決定手段としての進角量決定回路４４
と、上記過給圧センサ４３からの過給圧信号S₂を
設定過給圧に相当する設定圧信号と比較して該設
定圧信号より大となる異常過給圧時に上記開弁タ
イミングを進角補正する進角補正信号を出力する
検出手段および第２決定手段としての比較器４５
と、上記進角量決定回路４４の進角量信号および
比較器４５の進角補正信号を受けて上記サーボモ
ータ３９を駆動制御するモータ駆動回路４６とを
備え、エンジン回転数の増大に応じて開弁タイミ
ングの進角量を増大させるとともに、異常過給圧
時には上記進角量を進角補正するようサーボモー
タ３９の作動を制御し、よつて異常過給圧時には
比較器４５からの出力を優先加味させてタイミン
グバルブ３２の開弁タイミングを制御する制御手
段を構成している。

次に、上記実施例の作動について説明すれば、
エンジンが低負荷状態の非過給時には、補助吸気
通路１７からの過給気の供給を行われず、エンジ
ン１の燃焼室４には主吸気通路１０から新気とし
ての混合気が供給され、通常のエンジンと同様に
良好な運転性能が確保される。

一方、エンジンが高負荷状態の過給時には、エ
ンジン１の燃焼室４において、主吸気通路１０か
らの新気としての混合気に対し、補助吸気通路１
７から過給気としての加圧空気が少なくとも圧縮
行程において応答性良く供給されるため、過給不
足を生じることなく充填効率を高めてエンジンの
出力性能および燃費性能を向上させることができ
る。

その際、上記過給タイミングを制御するタイミ
ングバルブ３２の開弁タイミングは可変機構３８
により支配され、該可変機構３８のサーボモータ
３９は、回転数センサ４２および過給圧センサ４
３の出力に応じた制御回路１５からの出力により
作動制御されることにより、エンジン回転数の増
大に応じてタイミングバルブ３２の開弁タイミン
グの進角量が増大し、また異常過給圧時には優先
して上記開弁タイミングの進角量が進角補正され
る。

したがつて、エンジンの低回転数では、上記タ
イミングバルブ３２の開弁タイミングが殆んど進
角せず、主吸気ポート１０ａと補助吸気ポート１
７ａとのオーバラツプ期間が可及的に短くなるの
で、過給気による吸気の主吸気ポート１０ａへの
吹返しが防止されて、良好な過給効果を維持する
ことができる。一方、エンジンの高回転域では、
タイミングバルブ３２の開弁タイミングは、スリ
ーブ３７が第３図矢印Ｙ方向（すなわちロータリ
バルブ３５の回転方向Ｘと反対方向）に回動して
進角するので、過給効率を高めることができる。
尚、その場合、主吸気通路１０からの新気の慣性
作用の増大により上記吸気の主吸気ポート１０ａ
への吹返しは生じない。また、リリーフ弁２６の
故障等により過給圧が異常に上昇する異常過給圧
時には、タイミングバルブ３２の開弁タイミング
の進角量がさらに進角補正されるので、過給気の
主吸気ポート１０ａへの吹返しによつて過給効率
が低下し、吸気圧の異常上昇によるエンジン１の
破損を防止することができる。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
り、例えば、上記実施例では、主吸気系８に設け
た燃料供給装置１６として燃料噴射方式のものに
ついて述べたが、本考案は気化器方式のものにも
適用可能である。しかし、この気化器方式の場
合、吸入空気流によるベンチユリ負圧により燃料
を吸引する関係上、全吸入空気が流れる主吸気通
路１０の補助吸気通路１７上流端開口部よりも上
流の位置に気化器を設ける必要があり、そのた
め、燃料が補助吸気通路１７の過給機１８に流入
して該過給機１８を汚損する嫌いがあるので、上
記実施例の如き燃料噴射方式に好適である。ま
た、燃料供給装置１６は主吸気系８と共に補助吸
気系９にも設けてもよい。

また、上記実施例では、過給機１８を、エンジ
ン１と同期回転するプーリ２１に電磁クラツチ１
９を介して連結して、過給時のみ駆動するように
したが、過給機１８をプーリ２１と直結して常時
駆動するとともに、バイパス通路に制御弁を設け
ることにより、非過給時には制御弁の作動により
過給機１８からの過給気をバイパス通路を介して
リリーフする一方、過給時には過給機１８からの
過給気を補助吸気通路１７を介してエンジン１に
供給するようにしてもよい。

さらに、上記電磁クラツチ１９は補助絞り弁２
３の開度を検出する開度センサ２４の出力により
ON−OFF作動するようにしたが、該補助絞り弁
２３と連動された主絞り弁１１の開度あるいは吸
入空気量等に応じてON−OFF制御するようにし
てもよい。

また、以上の説明では、往復動エンジンに適用
した場合について述べたが、本考案はロータリピ
ストンエンジンに対しても同様に適用できるもの
である。

（考案の効果）以上説明したように、本考案によれば、過給機
付エンジンにおいて、吸気通路に過給タイミング
を制御するタイミングバルブを設け、該タイミン
グバルブの開閉タイミング制御を、エンジン回転
数に応じたタイミング制御と異常過給圧状態に応
じたタイミング制御とに可変とし、かつこの異常
過給圧状態では回転数に応じたタイミング制御よ
りも異常過給圧状態に応じたタイミング制御を優
先させて行い、すべての運転状態に応じて制御す
るようにしたものであるので、簡単な構造でもつ
てきめ細かい過給制御を行うことができ、よつて
エンジンの耐久性の悪化等を招くことなく全運転
領域に亘つて良好な過給効果を発揮して、エンジ
ンの出力性能、燃費性能等の向上と耐久性の向上
との両立を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示し、第１図は全体
概略構成図、第２図はタイミングバルブ部分の拡
大縦断面図、第３図は第２図の−線断面図、
第４図は制御回路のブロツク図である。１……エンジン、４……燃焼室、６……クラン
クシヤフト、１０……主吸気通路、１０ａ……主
吸気ポート、１１……主絞り弁、１５……制御回
路、１６……燃料供給装置、１７……補助吸気通
路、１７ａ……補助吸気ポート、１８……過給
機、２３……補助絞り弁、３２……タイミングバ
ルブ、３５……ロータリバルブ、３７……スリー
ブ、３８……可変機構、３９……サーボモータ、
４２……回転数センサ、４３……過給圧センサ、
４４……進角量決定回路、４５……比較器、４６
……モータ駆動回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

吸気通路に過給機を備え、該過給機による過給
気をエンジンに同期して開閉するタイミングバル
ブを介してエンジンに供給するようにした過給機
付エンジンにおいて、エンジン回転数に応じて上
記タイミングバルブの開閉タイミングを決定する
第１決定手段と、異常過給圧状態を検出する検出
手段と、該異常過給圧状態に応じたタイミングバ
ルブの開閉タイミングを決定する第２決定手段
と、上記検出手段の出力を受け、上記異常過給圧
状態では第１決定手段よりも第２決定手段の出力
を優先させてタイミングバルブの開閉タイミング
を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
過給機付エンジンの制御装置。