JPS6316129A - 過給機付エンジンの制御装置 - 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エンジンの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

機関の回転軸に電磁クラッチを介して連結された機械式
過給機と、過給機をバイパスして形成されたバイパス通
路にバイパス制御弁とを備えた過給機付エンジンは、実
開昭５９−１１０３３０号公報に記されているように公
知である。一方、本願の出願人は特願昭６０−２８８６
．６０−１３３０６５．６０−１４４５４０等において
そのような過給機の上流側にスロットル弁を配置した過
給機付エンジンを開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

゛電磁クラッチを備えた機械式過給機は、クラッチを継
ぐことによって高出力を発揮し、クラッチを切ることに
よって低燃費を達成できる特徴をもっている。さらに、
クラッチを継いだときには過給機のロータがエンジンの
回転数に追従するようになるまで内燃機関にマイナスト
ルクがかかり、次いでバイパス制御弁を閉じることによ
って、シヨ・７りを感じるようになる。ショック感は必
ずしも好まれるものではな（、−ａ的にはないほうがよ
いと思われている。従って、クラッチの切換え時点の定
め方によって、高出力と、低燃費と、ショックの低減と
をともに達成することが望まれている。

上記実開昭５９−１１０３３０号公報及び本出願人の先
願ではエンジンの負荷と回転数とによって過給領域を定
め、高負荷及び高回転数の領域で電磁クラッチを継ぐよ
うになっている。即ち、回転数に関わらず一定の負荷以
上でクラッチを継ぎ、そして負荷が低くても一定の回転
数以上でクラッチを継ぐようになっている。しかしなが
ら、回転数を基準にしてクラッチを継ぐときを定めると
ショックが大きくなることが分かった。その理由は、過
給機のロータを空転の状態から一気に内燃機関に追従す
るような回転数まで駆動するときに乗じる慣性マスによ
るマイナストルクの増加によるものである。クラッチが
開放されているときには、ロータは吸入空気の流れの中
で空転しており、吸入空気量が多い高負荷時程ロータの
空転回転数は高くなり、従って、空転回転数と機関回転
数との差が小さくなるので、この状態でクラッチを継い
でもショックは比較的に小さい。一方、低負荷時には少
ない吸入空気量の流れの中で空転しており、空転回転数
が低くなり、従って、空転回転数と機関回転数との差が
大きくなるのでこの状態でクラッチを継ぐとショックが
大きくなるのである。前述したように、回転数を基準に
してクラッチを継ぐときは負荷が低いときであり、負荷
が低いときにクラッチを継ぐとマイナストルクの影響が
大きくなってショックが大きくなる訳である。

〔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、本発明による過給機付エ
ンジンの制御装置は機関の回転軸に電６Ｂクラッチを介
して連結された機械式過給機と、該過給機をバイパスし
て形成されたバイパス通路に配置されたバイパス制御弁
とを備え、前記過給機とバイパス制御弁とが回転数（Ｎ
）当たりの吸入空気Ｍ　（Ｑ）で表された所定の負荷で
切換えられるようになっており、該所定の負荷が、〔実
施例〕 以下本発明の実施例について説明する。

機関本体２は公知のようにピストン４を有し、ピストン
４はコネクチングロッド６によりクランクシャフト８に
連結されている。クランクシャフト８にはクランクプー
リ１０が取りつけられている。機関本体に形成される燃
焼室には、吸気通路１２及び排気通路１４が連通して連
結され、これらの通路にはそれぞれ吸気弁及び排気弁が
配置されている。また、図示しない点火栓が配置される
。

吸気通路１２は公知のように吸気管、吸気マニホールド
、吸気ポートにより形成され、本発明においては上流側
から順にエアクリーナ１８、エアフローメータ２０、ス
ロットル弁２２、過給機２４、サージタンク２６、燃料
噴射弁２８が配置される。過給機２４は一対の双葉状の
ロータ３０を有するルーツポンプにより構成され、一方
のロータ３０のロータシャフト３２には電磁クラッチ３
４が取りつけられる。電磁クラッチ３４のプーリ部はタ
イミングベルト３６によりクランクプーリ１０に連結さ
れる。従って、過給機２４はエンジンにより機械的に駆
動される。過給機２４はベーンポンプ等により構成され
ることもできる。

さらに、過給機２４をバイパスしてバイパス通路３８が
形成される。このバイパス通路３８は一端がスロットル
弁２２と過給機２４との間において吸気通路１２に連結
され、他端がサージタンク２６に連結される。バイパス
通路３８にはバイパス制御弁４０が配置される。このバ
イパス制’＜Ｉｌｌ弁４０は負圧作動式の弁であり、ダ
イヤフラム４０ａに取りつけられた弁部材４０ｂを有し
、ダイヤフラム４０ａの一側に形成された負圧室４０Ｃ
には弁部材４０ｂを閉じる方向にダイヤフラム４０ａを
付勢するスプリングが配置されている。負圧室４０ｃは
負圧通路４２に連結され、負圧通路４２には負圧切換弁
４４が配置されるとともに、負圧通路４２は負圧切換弁
４４の上流において二股の通路４２ａ。

４２ｂとなっており、通路４２ａはスロットル弁２２の
上流において吸気通路１２に連結され、もう一方の通路
４２ｂはスロットル弁２２と過給機２４との間において
吸気通路１２に連結される。この連結部はスロットル弁
２２の下流側にあるので吸気負圧が作用し、負圧切換弁
４４が負圧通路４２と４２ｂとを連通させるときにバイ
パス制御弁４０に作動負圧を供給する。負圧通路４２ｂ
には絞りと並列に設けたチヱソク弁４６が配置されてお
り、バイパス制御弁４０を開くための負圧の供給は素早
く行われるようになっている。負圧切換弁４４が負圧通
路４２と４２ａとを連通させるときにバイパス制御弁４
０にはスロットル弁２２の上流のほぼ大気圧が供給され
、バイパス制２．ｆｆ１ｌ弁４０が閉じるようになる。

燃料噴射弁２８や図示しない点火栓の制御のために制御
装置（ＥＣＩＩ　）　６０が設けられる。制御装置６０
は第２図にも示されるように前述したエアフローメータ
２０、スロットル弁２２の開度を検出するスロットルセ
ンサ６２、ディストリビュータ等に設けられる回転数セ
ンサ６４、水温センサ６６等からの信号を受けて燃料噴
射弁２８や点火栓に制御信号を送るとともに、電磁クラ
ッチ３４及び負圧切換え弁４４にも制御信号を送る。

制御装置６０はマイクロコンピュータとして構成され、
演算と制御の機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）　７
２と、プログラムを記憶させたリードオンメモリ（ＲＯ
Ｍ）　　７４と、データ等を記憶させるランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）　　７６とを備え、これらはバス７
８によって相互に接続されるとともに、Ａ／Ｄコンバー
タ８０や入力インターフェース８２を介して検出信号を
入力され、出力インターフェース８４を介して制御信号
を出力する。制御装置６０は燃料噴射弁２８や点火栓の
制御に使用されるものであるが、これらの制御について
はすでに多くの公知技術があるのでその説明は省略し、
過給ａ２４に関する制御のみについて説明する。このた
めに、第２図には電磁クラッチ３４と負圧切換え弁４４
のみが示されている。負圧切換え弁４４はバイパス制御
弁４０のための切換え弁である。

第３図は所定の時間間隔で割り込み処理されるフローチ
ャートを示し、ステップ９０及び９２においてエンジン
の運転状態を表す検出値を取り込み、過給機２４及びバ
イパス制御弁４０の作動条件を判定する。本発明におい
ては、過給機２４及びバイパス制御弁４０の作動条件は
第４図に示されるようにエンシフ１回転当たりの吸入空
気ｆ！−（Ｑ／Ｎ）で表された負荷が一定（！Ａより高
いか否かによってのみ判定され、エンジン回転数は判定
条件には入っていない。従って、回転数が高くなっても
負荷が低いときには過給機２４及びバイパス制御弁４０
は作動されない。そして、判定のための一定の負荷値Ａ
は、第１図に示されるように、 の範囲内で定められる。

従って、第３図のステップ９０においては吸入空気量と
回転数からＱ／Ｎを取り込み、ステップ９１においてＱ
／Ｎ’＞Ａを判定し、イエスであればステップ９２．９
３に進んで電磁クラッチ３４を継ぐとともにバイパス制
御弁（ＡＢＶ）　　４０を閉じる。

ノーであれば、ステップ９４．９５に進んで電磁クラッ
チ３４を切るとともにバイパス制御弁（ＡＢＶ）　４０
を開く。

過給機２４及びバイパス制御弁４０の作動判定のための
一定の負荷値Ａは、本発明によって特別の考察の結果得
られた値である。第５図は１．６＃。

４サイクルエンジンでの過給機２４及びバイパス制御弁
４０の組み合わせの４つの作動状態におけるトルク特性
を示す図である。ｆａｌはエンジン回転数が３００Ｏｒ
ｐｍのときに負荷の変化に対するトルクの変化を示し、
ｆｂ）、　（Ｃ１はそれぞれエンジン回転数が４０００
及び５０００ｒｐｍのときの同様の図である。第５図か
ら、°エンジン回転数が変わっても負荷に対するトルク
の特性は変わらないことが分かった。

即ち、四角のドツトで示される電磁フランチ３４オン及
びバイパス制御弁４０閉の状態のときにトルクは非常に
大きくなり、三角のドツトで示される電磁クラッチ３４
オン及びバイパス制御弁４０間の状態のときにトルりは
先に述べた状態よりも小さくなる。一方、電磁クラッチ
３４がオフのときには丸及び黒丸で示されるようにトル
クは最も小さくなり、この場合にはバイパス制御弁４０
の開閉は大差ない結果となっている。第５図にはさらに
大きな特徴が示されている。先に説明したトルクが、Ｑ
／Ｎで表した負荷が０．４よりも下では、回転数にかか
わらず一様に収束する。即ち、過給機２４及びバイパス
制御弁４０の作動状態にかかわらずトルクが全て同じに
なる。これはスロットル弁２２が過給機２４の上流側の
位置にあるので、スロットル弁２２の開度の小さい低負
荷時には吸入空気が絞られて過給効果が出ないためと思
われる。従って、負荷が０．４よりも大きいときに過給
機２４及びバイパス制御弁４０を作動させ、負荷が０．
４よりも小さいときに過給機２４及びバイパス制御弁４
０を作動させないようにすると、最も効率の良い過給効
果が得られ、その切換えの時点におけるトルクショック
はなく、且つ切換えの時点から滑らかに立ち上がるトル
クを得ることができる。この場合、過給機２４及びバイ
パス制御弁４０は同時に切換えられる。もし、過給機２
４を先に作動させ、その後でバイパス制御弁４０を閉じ
ると、そこで矢印Ｓによって示されるようなトルク変動
が住じることになる。

第５図には現れていないが、過給機２４を作動させると
きに前述したようにロータの回転差によるマイナストル
クが発生し、これもトルクショックの原因となる。第６
図は負荷及び回転数に対する過給機２４のロータの空転
率を示し、これは過給機２４オフ時のロータの空転回転
数と過給機２４オン後のエンジンにより駆動されるとき
のロータの回転数との比により表したものである。エン
ジン回転数２０００．３０００．４０００．５００Ｏｒ
ｐｍに対する空転率がそれぞれ丸、三角、四角及び黒丸
でプロットされている。第６図から明らかなように、空
転率は回転数が変わってもほとんど同じ値であり、負荷
が変化すると変わる。しかしながら、Ｑ／Ｎで表された
負荷が０．４よりも小さいＸ側では空転率が負荷ととも
に大きくなり、０．４よりも大きいＹ側になるとほぼ一
定の最大値になる。空転率が小さいということは、ロー
タの空転回転数と駆動時の回転数との差が大きいという
ことを意味し、空転率が小さいところで過給機２４を切
換えるとロータが空転回転数から駆動回転数に達するま
でに要するマイナストルクが大きくなる。従って、この
マイナストルクを最低にするためには、過給機２４を負
荷０．４以上のところで切換えるのが良いことが分かっ
た。

第５図と第６図の結果から１．６１．４サイクルエンジ
ンの場合にはＱ／Ｎで表した負荷０．４で切換えるのが
最も良いということが分かった。排気量の異なったエン
ジンで試験を行うと、切り換えのための最適の所定値も
変化することが分かった。

しかしながら、最適の所定値は排気量及びエンジンのサ
イクル数によって変化するけれども、一定の法則がある
ことが分かった。その結果得られたのが先に述べた という関係である。この値は例えば２１．４サイクルの
エンジンではＱ、　５１．　／ｒｅνである。また、２
１．２サイクルのエンジンでは１．０１　／ｒｅｖであ
る。そして、その最適値に対して±１０パーセントの範
囲内の値が有効であることが分かった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば過給機の能力を効
率良く発揮させることができるとともに過給機の切換え
時のショックをできるだけ小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による過給機付エンジンを示す図、第２
図は第１図の制御装置の詳細を示す図、第３図はフロー
チャート、第４図は過給機の作動領域を示す図、第５図
は過給機とバイパス制御弁の作動状態に応じて発生する
トルクを示す図、第６図は過給機のロータの空転率を示
す図である。 ２４・・・過給機、　　　３４・・・電磁クラッチ、３
８・・・バイパス通路、４０・・・バイパス制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関の回転軸に電磁クラッチを介して連結された機械式
   過給機と、該過給機をバイパスして形成されたバイパス
   通路に配置されたバイパス制御弁とを備え、前記過給機
   とバイパス制御弁とが回転数（Ｎ）当たりの吸入空気量
   （Ｑ）で表された所定の負荷で切換えられるようになっ
   ており、該所定の負荷（Ａ）が、 Ａ（Ｑ／Ｎ）＝排気量（ｌ）／［サイクル数／２］×０
   ．５×（１±０．１）によって定められる範囲にあるこ
   とを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。