JPS627932A - 機械式過給機付エンジン - 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〕 本発明は吸気系に機械式過給機を配置したエンジンに関
する。

〔従来の技術〕

機械式過給機はエンジンの吸気系に配置されるベーンポ
ンプやルーツポンプからなり、伝動ベルト等を介してエ
ンジンのクランクシャフトに連結されてエンジンの出力
により駆動されるものである。エンジンは加速時や高負
荷時には高出力を得る上で過給を行うのが好ましいが低
負荷時には一般に過給を必要とせず、低負荷時に過給機
を作動させているとエンジンの出力損失が大きくなり、
燃費も悪化する。そこで、予め定められた負荷に応じて
過給機をエンジンから切離したり又は継いだりするのが
好ましく、これら間の伝動系の途中に電磁クラッチを介
在することが行われている。

電磁クラッチを設けて予め定められた負荷以上及び予め
定められた回転数取」二で過給機を作動させることは、
例えば特開昭５９−１　ｔｏ３３ｏｑ公報に記載されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

機械式過給機を一定の負荷によりオン−オフ制御しよう
とする場合に、オン−オフ切換え点となる負荷をどのよ
うに設定するかという問題がある。

通常は、加速等の高負荷時に必要な過給を行い且つ市街
地走行等の低負荷時には過給しない方が燃費が良くなる
ために、相対的に高い負荷で過給機をオン−オフするの
が有利である。しかしながら、高速走行状態においては
相対的に低い負荷で過給機をオン−オフするのが良いこ
とが分った。これは、高速走行状態ではエンジン回転数
が高いため相対的に高いエンジン負荷で過給機をオン−
オフさせると、過給機が無負荷状態から一気に高効率と
なる大きな回転負荷状態で始動せしめられることになる
ために急過給が起りエンジンのトルクが急激に増大する
というトルク変動ショックが大きくなるためである。さ
らに、過給機接続前においては、ドライバーは無意識の
うちに高速走行感に拘束されて一気にアクセルを踏み込
むことをせずにゆっくりとアクセルを踏み込もうとする
。この場合に、過給機のオン−オフ切換点が高負荷側に
あるとゆっくりと踏み込んだアクセル操作ではなかなか
過給機の切換え点に到達しない。即ち、実際には過給機
を作動させるところまで踏み込んでいないにもかかわら
ず、ドライバーは加速操作したつもりでおり、それでも
過給が利いた感触を得ることができない訳である。

従って、過給機をオン−オフさせる負荷を設定するに際
して、切換えのための負荷を相対的に高負荷側に設定す
るとエンジン高回転時における１〜ルク変動シヨツクが
大きくなり且つ高速時の過給感覚が失われ、これを防止
するために切換えのための負荷を相対的に低負荷側に設
定するとエンジンの低回転域における過給機のオン−オ
フの顛度が増大して燃費上不利になるとともにドライバ
ビリティが悪化する、という背反する事情があり、オン
−オフ切換え点の設定が難しかった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明による機械式過給
機付エンジンは、エンジン負荷の所定値以上において前
記過給機による吸気過給を行うよう構成したエンジンに
おいて、前記所定値をエンジン高回転側程小さく設定し
たことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第２図において、エンジン本体は公知のようにシリンダ
ブロック２とシリンダヘッド４とからなり、シリンダブ
ロック２内にピストン６が挿入され、その上方に燃焼室
８が形成される。ピストン６はコネクチングロッド１０
を介してクランクシャフト１２に連結される。一方、燃
焼室８に連通して吸気通路１４及び排気通路１６が形成
され、それぞれに公知の吸気弁１８及び排気弁２０が配
置される。

吸気通路１４は公知のように吸気管や吸気ボートにより
形成されるものであり、上流から順に、エアクリーナ２
２、エアフローメータ２４、スロットル弁２６、過給機
２８、サージタンク３０を含み、サージタンク３０の下
流の枝管には燃料噴射弁３２が取付けられる。過給機２
８は公知のルーツポンプにより形成されているのが分る
であろう。ルーツポンプは二葉状の２個のロータ３４を
有し、これらのロータ３４はそれぞれの支持軸３６に取
付けられる。２本の支持軸３６の一端側には噛合う歯車
（図示せず）が取付けられていて一方の支持軸３６から
他方の支持軸を駆動し、よって２個のロータ３４が相互
に同期して回転することができる。

駆動側の支持軸３６の他端部には電磁クラッチ３８が取
付けられる。電磁クラッチ３８はその入力側にプーリを
もち、そのプーリとクランクシャフト１２に取付けられ
たクランクプーリ４ｏとの間にベルト４２が張られてい
る。電磁クラッチ３８はリレー４４により制御され、リ
レー４４は制御手段５０により制御される。

吸気通路１４には、過給機２８をバイパスしてバイパス
通路４６が接続され、バイパス通路４６内にはバイパス
制御弁４８が配置される。バイパス制御弁４８も制御手
段５ｏにより制御される。

制御手段５０は燃料噴射弁３２をも制御するものであり
、前述したエアフローメータ２４、スロットルポジショ
ンセンサ５２、冷却水温センサ５４、ディストリビュー
タ５６に組込まれた回転数センサ、及びその他のセンサ
の信号を受けて、前述したように燃料噴射弁３２、電磁
クラッチ３８及びバイパス制御弁４８を制御するもので
ある。

第３図に示されるように、制御手段５０はマイクロコン
ピュータシステムにより構成され、演算及び制御機能を
有する中央処理装置（ＣＰＵ）　６０、プログラムを記
憶するリードオンメモリ　（ＲＯＭ）６２、センサ検出
値等を記憶するランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）６
４を具備し、これらはハス６６により相互に連結される
とともにＡ／Ｄコンバータ６８や入力インターフェース
７０を介して検出値を取入れ、出力インターフェース７
２を介して燃料噴射弁３２やバイパス制御弁４８及び電
磁クラッチ１３０を制御するものである。尚、燃料噴射
弁３２の電子制御は公知であるのでその詳細な説明は省
略するが、燃料噴射弁３２の制御のために吸入空気量Ｑ
及びエンジン回転数Ｎが使用され、これらのＱ及びＮが
電磁クラッチ２８の制御のために使用される。又、以後
の説明は電磁クラッチ２８の制御についてのみなされる
が、バイパス制御弁４８は電磁クラッチ１３０と同時又
はこれより幾らか高負荷側で作動されるものである。

第４図は過給機２８を作動させるための制御フローチャ
ートを示し、第３図のＲＯＭ　６２に記ｔａされたプロ
グラムに従って動くものである。このフローは燃料噴射
弁３２の制御のためのノーンプログラム中に例えば２０
ｍ５ｅｃ毎の割込みにより起動れるものである。前述し
たように、このプログラムにおいては負荷がＱ　／　Ｎ
　（ｊ２　／ｒｅｖ）によって代表されており、Ｑ及び
Ｎはエアフローメータ２４及びディストリビュータ５６
に組込まれた回転数センサによって検出され、ＲＡＭ　
６４に記憶されている。尚、負荷を吸気圧力を検出する
ことによって求めることもできる。

第４図において、ステップ８０でそれぞれＱ及びＮを読
出し、ステップ８１で負荷Ｑ／Ｎ　（１／ｒｅｖ）を求
める。次にステップ８２で過給機２８をオン−オフ制御
するための切換え点となる負荷の所定値を求める。この
所定値は、本発明においては第１図に示されるようにエ
ンジン回転数の関数として設定されており、エンジン高
回転側はど小さくなるように設定されている。本発明に
おいてはこの所定値がマツプとして記憶されている。

ステップ８３では検出された負荷Ｑ／Ｎが記憶された所
定値より大きいかどうか比較され、イエスであればステ
ップ８４に進んで過給機２８を作動させる。もしステッ
プ８３でノーであればステップ８５へ進み、エンジン回
転数Ｎが３．４０Ｏｒｐｍより大きいかどうかが比較さ
れ、イエスであれば負荷Ｑ／Ｎにかかわらずステップ８
４で過給機２８を作動させ、ノーであればステップ８６
へ進んで過給機２８を停止させる。この場合、過給機２
８のロータ３４は惰性で回転を続け、よって無過給相当
の空気を通すことができる。

第１図に示される所定値はエンジン低回転側の部分で高
い一定値を持ち、次に斜線により接続され、そしてエン
ジン高回転側の部分で低い一定値をもつように設定され
ている。しかしながら、第５図に示されるように、エン
ジン回転数の増加とともに低下するように設定されるこ
ともできる。

次に、第６図から第８′図を参照して、過給機２８をオ
ン−オフ制御するための切換え点となる負荷の所定値を
エンジン高回転側程低く設定する特徴について説明する
。第６図は設定値をエンジン回転数にかかわらず一定に
設定した場合を示している。エンジンが低回転状態のＡ
０点から加速する場合を考えると、低速ではアクセル操
作が大胆であり且つ加速のためにはスロットルを大きく
開く必要があるので、容易に高い側の設定値を越えて過
給領域（Ａ、）に入る。そして、わずかなスロットル操
作でも低い側の過給領域（Ａ２）に入る。

従って、設定値を低い側の一定値に定めておく、エンジ
ン低回転域において過給機２８のオン−オフの頻度が高
くなり、過給を必要としないような場合にも過給される
ことになって燃費が悪化し且つドライバビリティが悪化
する。従って、前述したように、エンジン回転数の低い
領域では、設定値はできるだけ高い方にあった方が良い
ことになる。

一方、エンジンが高回転状態の例えば車速か８０ｋｍ／
Ｈ以上のようなり０点から加速する場合を考えると、高
速ではアクセル操作が慎重且つ緩やかであるために、ド
ライバ一本人は十分な加速操作を行ったと思っていても
実際には高い方の設定値を越えた過給領域（Ｂ、）には
なかなか到達せず、高い方の設定値に対しては非過給領
域（Ｂ２）に留っている場合が多い。従って、ドライバ
ーは過給による加速感に不満を持つ。即ち、過給機作動
のための設定値がエンジン回転数に対して一定であると
、ドライバーの感覚は第６図に示されるように過給機２
８の作動のためにはエンジン回転数が高くなるにつれて
スロットルの開度を大きくしなければならない訳である
。実際に、エンジン低回転側においてＡｏからＡ２での
切換えを防止するために所定値を高く設定しておくと、
高回転時に加速してもＢ２付近の加速操作しかしていな
いことが多い。

エンジン高回転時に高い所定値を越える加速を行う場合
には思いきったアクセル操作が必要であり、この場合に
はエンジンのトルク変動が大きくなってショック感を受
けるようになる。過給機２８を非作動状態から作動状態
に切換える場合、ＢｏからＢ、に移行するときのトルク
変動がＡｏからＡＩに移行するとき或いはＢ。からＢ２
に移行するときのトルク変動よりも大きくなる。即ち、
ＡｏからＡ１に移行するときには高負荷側で過給機２８
を切換えても過給機２８を通る単位時間当りの吸入空気
量が小さく、又、ＢｏからＢ２に移行するときには切換
え時の負荷が小さいために吸入空気量が小さいからであ
る。第８図を参照してＴｏにおいて過給機２８が作動さ
れたとすると、ＢｏからＢ１に移行するときには、高速
比つ高９荷で切換えられるために、高速高負荷相当の大
量の空気が供給されるのでエンジントルクが急上昇し、
ショックが大きくなる。ＢｏからＢ２に移行するときに
は、吸入空気量が小さい範囲で切換えられるために、シ
ョックが小さくなることが分るであろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、例えば第１図や第５図に示される
ように過給機を作動させるための負荷の所定値をエンジ
ン高回転側程高く設定することは、第６図に従えば、エ
ンジン低回転時にはＡ。がらＡ２となるように切換え、
エンジン高回転時にはＢｏからＢ２となるように切換え
ることを意味する。従って、本発明によれば、エンジン
低回転時には比較的に高い負荷の所定値で過給機を作動
させて燃費及びドライバビリティを改善し、エンジン高
回転時には比較的に低い負荷の所定値で過給機を作動さ
せてショック感をなくすとともに運転者に加速感を与え
ることができる。さらに、本発明においては、過給機の
作動の切換え点をエンジン回転数に応じて設定するのみ
でショック感の低減や燃費の向上を達成することができ
、クラッチに緩衝機構を設けたりする必要がなく、又、
電気的制御装置もデユーティ比制御等によることなく簡
単なオン−オフ制御を用いて構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による過給機切換えのための負荷の所定
値を示す図、第２図は本発明を適用したエンジンの断面
図、第３図は制御手段の構成図、第４図は制御のフロー
チャートを示す図、第５図は負荷の所定値の他の例を示
す図、第６図は負荷の所定値を一定にした場合の特徴を
説明する図、第７図は負荷の所定値を一定にした場合の
スロットル開度感覚を説明する図、第８図は高速時に過
給機を切換えた場合のショックを説明する図である。 １４・・・吸気通路、　　２８・・・過給機、３８・・
・電磁クラッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気系に機械式過給機を備え、エンジン負荷の所定値以
   上において前記過給機による吸気過給を行うよう構成し
   た機械式過給機付エンジンにおいて、前記所定値をエン
   ジン高回転側程小さく設定したことを特徴とする機械式
   過給機付エンジン。