JPS6275040A - 可変圧縮比装置付機械式過給エンジン - 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］ 本発明は可変圧縮比装置付機械式過給エンジンの過給機
および圧縮比の制御構造に関する。

［従来の技術］ エンジンの過給には、排気の熱を利用したターボ過給機
によるものと、クランクの回転と過給機との回転を機械
的に連動させた機械式過給機によるものとがある。

機械式過給エンジンでは、出力が要求されるのは高負荷
側であるので、高負荷時のみ過給機をクランクに連結し
てまわし、軽、中負荷時にはフリーにするように、切換
えられる。機械式過給エンジンでは、過給時にエンジン
吸入空気量および圧力が高くなるため、ノッキングが発
生しやすいので、圧縮比を低く設定してノックを防止す
るようにしである（特開昭５４−１０６７２４号公報、
特開昭５８−１６５５４１号公報）。

［発明が解決しようとする問題点１ このため、無過給時の軽負荷でも、最初から圧縮比が低
く設定されているため、中、軽負荷時の燃費が悪化して
しまう。また、高負荷時の過給時でも、エンジンの運転
条件により過給量が変化するので、圧縮比は最も過給量
の大きい条件で圧縮比を選定しなければならないため、
過給時の出力も悪化してしまうという問題があった。ま
た、たとえ過給時と無過給時で圧縮比を変更させる機能
をもたせたとしても、過給機オン、オフおよび圧縮比切
替作動は運動状態に応じて行われ、シフトチェンジ等、
短時間でも運転状態が大きく変化するため、両者共に作
動し、過給機オン、オフおよび圧縮比切替作動の回数は
多くなり、装置の耐久性が悪化するほか、ショック回数
が増加するという問題がある。また、過給機オン、オフ
と圧縮比切替作動を同時に制御すると装置の作動遅れな
どにより先に過給機がオンされて、圧縮比の低下が遅れ
る場合があり、ノッキングが発生するという問題が考え
られる。

本発明は、機械式過給エンジンにおいて、過給時と無過
給時で圧縮比を変化させ、しかも過給時には低圧縮比と
するとともに過給機オン、オフおよび圧縮比切替の頻度
回数の低減と両者切替時のノッキング発生防止を達成す
ることを目的とする。

［問題点を解決させるための手段］ 上記目的に沿う本発明の可変圧縮比装置付機械式加給エ
ンジンは、可変圧縮比装置を有し、該可変圧縮比装置の
制御コンピュータに過給機オン時にはオフ時よりも圧縮
比を低下させる制御機能をもたせた機械式過給エンジン
において、過給機切替および圧縮比切替に対しそれぞれ
タイムディレーを設けるとともに、該タイムディレーの
ディレータイムを、過給機オフからオンヘ切替えるとき
は過給機切替ディレータイムを圧縮比切替ディレータイ
ムよりも犬に、過給機オンからオフヘ切替えるときは圧
縮比切替ディレータイムを過給機切替ディレータイムよ
りも大に設定したものから成る。

［作　用］ 上記可変圧縮比装置付機械式過給エンジンにおいては、
高負荷時には過給をオンさせて出力を向上させるととも
に圧縮比を低圧縮比にしてノッキングの発生を防止する
。また、過給を必要としない中、軽負荷時には過給機を
オフして無過給とするとともに圧縮比を高くして燃費を
向上させる。

また、過給機切替および圧縮比切替に対してそれぞれタ
イムディレーを設け、所定時間経過後に過給機および圧
縮比の切替作動が行われるようにしたので短時間内で変
化する運転状態に応じた各装置の作動は抑制され、過給
機オン、オフおよび圧縮比切替作動の頻度回数は低減さ
れる。

さらに過給機オン、オフのディレータイムと圧縮比切替
作動のディレータイムに差が設けられ、過給オンヘの切
替時には先に圧縮比が低下され、無過給時への切替時に
は先に過給機がオフされて圧縮比が上げられるのでノッ
キングの発生は防止される。

［実施例］ 以下に、本発明に係る可変圧縮比装置付機械式過給エン
ジンの望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例装置の系統を示している。図中
エンジン１（図はガソリンエンジンの場合を示している
がディーゼルエンジンであってもよい）の吸気通路２に
は、機械式過給機３が設けられており、クランク４の回
転に連動させて、ベルト５を介して回転されるようにな
っている。

吸気通路２には、過給機３をバイパスするようにバイパ
ス通路６が設けられ、該バイパス通路６にはバイパス通
路６をオンオフするバイパス弁７が設けられている。バ
イパス弁７のオンオフはバキュームスイッチングバルブ
８　（ＶＳＶ）によって切替えられる。

エンジン１には、燃焼室９に臨ませて圧縮比可変装置１
０が設けられている。圧縮比可変装置１０は、たとえば
可変容積用ピストン１１をサーボモータ１２によってス
テップ的に駆動するものから成る。

圧縮比可変装置１０は制御コンピュータ１３によってそ
の駆動を制御される。制御コンピュータ１３には、エン
ジン回転数を検出する回転数センサ１４と、吸気通路２
に設けられて吸入空気量を検出するエアフローメータ等
から成る吸入空気量センサ１５の信号が入力される。制
御コンピユータ１３の出力は、圧縮比可変装置１０に送
られるとともに、過給機３およびｖｓｖａに送られ、過
給を制御するようになっている。

その他、第１図において、１６はスロットバルブ、１７
はサージタンク、１８はエアクリーナ、１９は吸気バル
ブ、２０はエンジンのピストンであり、部品１６〜２０
は従来と同じ構成を有する部材からなる。

第２図は、制御コンピュータ１３の構成をフローチャー
トで示している。

コンピュータ１３の作動がブロック２１でスタートし、
ブロック２２で、吸入空気量センサ１５からの信号によ
る吸入空気ＩＱと回転数センサ１４からの信号によるエ
ンジン回転数Ｎとから、負荷（Ｑ／Ｎ）を計算し、ブロ
ック２２で、負荷（Ｑ／Ｎ）が予じめコンピュータ１３
に記憶されている、エンジンが出力を必要としいる負荷
（Ｑ／Ｎ）Ｓか否かを判定する。（Ｑ／Ｎ）が（Ｑ／Ｎ
）Ｓ以上の場合は、最初はフラッグｆがＯに設定されて
いるため、ブロック２３を通過してブロック２４に至り
、ブロック２４で所定の時間ａが経過しているか否かを
判断する。圧縮比切替ディレータイム１１が所定時間８
以上経過している場合はブロック２５へ進みモータ１２
を駆動し、エンジン１の圧縮比をηＯからη１まで低下
し、さらにフラッグｆをセットし、すなわちｆ＝ｌとし
てブロック２６に進む。ブロック２６では、圧縮比切替
ディレータイムｔ１が所定時間ａより大きい時間ａ十す
経過しているか否かを判断し、過給機切替ディレー１１
が所定時間ａ＋ｂ以上経過しているときはブロック２７
で過給機（Ｓ／Ｃ）３をオンとするとともに、バイパス
弁７を閉弁する　　　。

ようにｖｓｖａを切替える。これによりエンジン１に過
給が開始される。そして、ブロック２８に至り１回目の
ルーチンを終了する。その後、再びブロック２１から前
記ルーチンをスタートさせる。

ブロック２２で（Ｑ／Ｎ）が（Ｑ／Ｎ）Ｓよりまだ大き
い場合は過給時であるので、フラッグｆが１であるから
ブロック２９に進み、ブロック２９で負荷（Ｑ／Ｎ＞に
応じた所定の圧縮比ηを算出し、ブロック３０で前記所
定の圧縮比ηが得られるようにモータ１２を制御する。

ブロック２２で（Ｑ／Ｎ　）が（Ｑ／Ｎ）Ｓより小さい
場合、すなわち軽、中負荷の場合は、出力を必要としな
い場合であるため、ブロック３１で既に圧縮比ηの低下
が行われているかを判定し、圧縮比ηの低下が行われて
いた場合はブロック３２でＱ／Ｎ≦（Ｑ／Ｎ＞ｓとなっ
てからの経過時間ｔ２が所定時間Ｃ経過したかどうかを
判断する。そしてｔ２が所定時間Ｃ以上経過したときは
ブロック３３で過給機（Ｓ／Ｃ）３をオフにするととも
に、フラッグｆをＯにする。続いてブロック３４に進み
時間１２が所定時間Ｃより大きい時間ｃ十ｄが経過した
かどうかを判断し、ｔ２が所定時間ｃ＋ｄ以上経過した
のちブロック３５でモータ１２を駆動して圧縮比ηをη
Ｏに迄高め、燃費を向上させ、ブロック２８に進んでル
ーチンが終了する。続いてのルーチンで再びブロック３
１にきたときフラッグｆがＯであるから、ブロック３１
でＮｏの方向に流れてブロック３６に進み、ブロック３
６で過給機（Ｓ／Ｃ）３をオフにするとともにブロック
３７で圧縮比ηをηＯにまで高め、ブロック３８でフラ
ッグｆをＯにする。

つぎに、上記のように構成された可変圧縮比装置付機械
式過給エンジンにおける作用について説明する。

まず、ブロック２２で、高負荷か、中、軽負荷かを判断
し、高負荷の場合は、ブロック２４で圧縮比切替ディレ
ータイム１１が所定時間ａ経っていることを確認してか
らブロック２５で圧縮比をηＯからη１にして低圧縮比
に切替えたのち、ブロック２６で圧縮比切替ディレータ
イムｔ１がａよりも大に設定したａ十す経ったことを確
認してから過給機（Ｓ／Ｃ）３がオンにされ、過給が開
始される。

一方、中、軽負荷の場合は、ブロック３２でＱ／Ｎ≦（
Ｑ／Ｎ＞ｓとなってからの時間１２が所定時間経ってか
らブロック３３で無過給とし、しかる後一定時間経過後
ブロック３４で１２よりも大に設定した時間ｃ＋ｄ後圧
後圧縮高圧縮比η〇として燃費を向上する。このように
して、各切替作動に対しタイムディレーが設けられるの
で、短時間のうちに運転状態が変化しても各装置の作動
は運転状態に即応答がなくなり、各装置の作動は抑制さ
れ安定される。

また、本発明では、過給への切替時には過給機切替ディ
レータイムを圧縮比切替ディレータイムよりも大とし、
圧縮比を小にした後過給機３がオンとなるようにする。

無過給への切替時には圧縮比切替ディレータイムを過給
機切替ディレータイムも大とし、過給を切った後圧縮比
を上げるようにする。したがって過給オンオフと圧縮比
の切替時に確実にノックの発生が防止される。

［発明の効果］ 本発明の可変圧縮比装置付機械式過給エンジンによると
きは、機械式過給エンジンにおいて、過給時と無過給時
で圧縮比を変化させ、無過給時圧縮比を高くすることで
燃費を向上させることができるとともに、過給機切替え
作動と圧縮比切替え作動をシフトシエンジ等の短時間の
運転状態の変第１ 化に即応答しないようにしたので、各切替装置の頻度低
減が可能となり、装置の耐久性悪化やショック回数の増
加が防止できる。

また、圧縮比切替ディレータイムと過給機切替ディレー
タイムに差を設は過給機オン前に確実に圧縮比を低下さ
せることにより、過給機切替え作動時あるいは圧縮比切
替え作動時に生じるノックを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る可変圧縮比装置付機械
式過給エンジンの系統図、 第２図は第１図の装置における制御コンピュータの機能
の流れ線図、 である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・エンジ
ン３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・過給
機１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・圧縮比可
変装置１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御
コンピュータｔ１・・・・・・・・・・・・・・・・・
・圧縮比切替ディレータイムｔ２・・・・・・・・・・
・・・・・・・・過給機切替ディレータイム図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変圧縮比装置を有し、該可変圧縮比装置の制御
   コンピュータに過給機オン時にはオフ時よりも圧縮比を
   低下させる制御機能をもたせた機械式過給エンジンにお
   いて、過給機切替および圧縮比切替に対しそれぞれタイ
   ムディレーを設けるとともに、該タイムディレーのディ
   レータイムを、過給機オフからオンヘ切替えるときは過
   給機切替ディレータイムを圧縮比切替ディレータイムよ
   りも大に、過給機オンからオフヘ切替えるときは圧縮比
   切替ディレータイムを過給機切替ディレータイムよりも
   大に設定したことを特徴とする可変圧縮比装置付機械式
   過給エンジン。