JPS63167027A - エンジンの機械式過給装置 - 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） 本発明はエンジンの機械式過給装置に関する。

（従来の技術） エンジンのクランク軸によりベルトを介して駆動される
機械式過給機において、可変プーリ機構を採用し、エン
ジンに対する過給機の増速比を変化させることによりエ
ンジンの低速回転域では過給機を増速し、高速回転域で
は過給機を減速させて、過給圧の一定化や過給機の回転
数の上昇抑制を図るようにしたものは知られている（特
開昭６０−８４２７号公報参照）。かかる過給機付きエ
ンジンにおいては、過給圧の上限が一定になるように制
御しても、使用する燃料のオクタン価が変わったり、吸
入空気量の過多を生じた場合などにはノッキングを生ず
ることがある。

ノッキングの防止手段としては、点火時期をリタード（
遅角）する方式、過給機をバイパスする通路を設けて過
給圧を過給機上流側にリリーフする方式などが考えられ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記点火時期のリタード方式は、このリタードがノッキ
ング解消に直ちに反映され、応答性は良いが、リタード
によってエンジンの出力の低下、後添えによる排気温の
上昇、燃費の悪化という問題がある。また、過給圧のリ
リーフ方式は、過給機を駆動するために用いられたエネ
ルギーがリリ−フによって浪費される結果となり、やは
り燃費ないしは出力の点で好ましくない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記燃費や出力の聞届を解決する手段として
、可変プーリ機構を介してエンジンにより駆動される機
械式過給機と、エンジンのノッキングを検出する手段と
、上記可変プーリ機構を作動させ過給要求時には過給機
を増速駆動する方向に、ノッキング検出時には上記過給
機の増速駆動を抑制する方向にそれぞれエンジンに対す
る過給機の増速比を制御する制御手段を備えたエンジン
の機械式過給装置を提供するものである。

（作用） 上記エンジンの機械式過給装置においては、増速比を大
きくすることにより過給効率を高めていきながら、ノッ
キングを生じた場合に増速比をそれ以上大きくしないよ
うに、あるいは増速比を小さくして過給機の増速駆動を
抑制し、ノッキングを防止することになる。すなわち、
ノッキングに対しては、過給機が作動した結果の過給圧
を調整するのではなく、過給機自体の仕事低を調整する
から、エンジンは実際の過給作業に見合うエネルギーし
か消費されない。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、増速比を制御する方式の採用
により、点火時期のリタード方式や過給圧のリリーフ方
式に比べて、エンジンの燃費や出力の点で有利なノック
コントロールを行なうことができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示す構成において、１は４気筒のエンジン本体
であり、その吸気系には上流側からエアフローメータ２
、スロットル弁３、エンジン本体１のクランク軸４によ
り無段変速プーリを利用した可変プーリ機構５を介して
駆動される機械式の過給機６、燃料噴射弁７が設けられ
ている。

すなわち、エンジン本体１のクランク軸４に結合した原
動プーリ８と、過給機６の駆動軸９に結合した従動プー
リ１０とにＶベルト１１が懸回されていて、原動プーリ
８はプーリ作動ユニット１２からの油圧（空気圧でもよ
い）を受けてその溝間隔を変え、それに従動して従動プ
ーリ１０．の溝間隔が変わるようになっている。そして
、上記プーリ作動ユニット１２は、原動プーリ８の回転
からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転センサ
１３からの信号、従動プーリ１ｏの回転から過給機６の
回転数ＮＰを検出する過給機回転センサ１４からの信号
、エンジン本体１に付設のノッキングを検出するノック
センサ１５からの信号Ｓおよびスロットル弁３からのス
ロットル開度Ｔｈの信号に基いて制御手段１６により増
速比制御指令を受けるようになっている。

また、上記制御手段１６は、エンジン冷却水温ＷＴを検
出する水温センサ１７からの出力を受けるとともに、点
火コイル１８に対し点火時期制御信号を与え、点火コイ
ル１８からディストリビュータ１９を介して各気筒の点
火プラグ２ｏに点火信号が与えられるようになっている
。

次に上記増速比および点火時期の制御について１説明す
る。

まず、上記制御手段１６は、第２図に示す如く基本増速
比ＫＤを決定する手段２１、実際の増速比Ｋ　Ｒを判定
する手段２２、ノック判定手段２３、エンジンの状態に
応じて許容できる最大増速比Ｋｍａｘを決定する手段２
４、増速比制御手段２５、増速比出力部２６、点火時期
決定手段２７および点火時期出力部２８を備える。

基本増速比決定手段２１は、エンジン回転数ＮＥとスロ
ットル開度Ｔｈに基いてそれに対応して基本的に要求さ
れる増速比にＤを予め設定されたマツプにより演算する
。第３図にスロワ）・小開度Ｔｈと基本増速比ＫＤとの
関係を示す。

増速比判定手段２２は、エンジン回転数Ｎ　Ｅと過給機
回転数Ｎｌ）に基いて、現在の増速比ＫＲ＝Ｎ　Ｐ／Ｎ
　Ｅを判定する。ノック判定手段２３はノックセンサ１
５の出力に基きノッキングの有無。

大きさないしは頻度を判定する。

最大増速比決定手段２４は、エンジンの燃料その他の運
転条件をノッキング回避に適したものにした場合に許容
し得る最大増速比Ｋｏ（第３図参照）を初期値として備
え、ノッキングの大きさないしは頻度に応じて初期値Ｋ
Ｏよりも小さい最大増速比を決定（学習制御）していく
ものである。

すなわち、比較的大きなあるいは多い回数のノッキング
がある場合、ノック判定手段２３から最大増速比変更指
令を受けて増速比判定手段２２からノッキング時の実際
の増速比ＫＲを取込み、この増速比ＫＲから所定値にエ
　（ノッキング解消に有効な増速比減少量）を差し引い
た値ＫＲ−に工を最大増速比Ｋ　ｍａｘとして決定し、
以後はこのＫ　ｍａｘよりも増速比を増加させないよう
にする。また、この学習制御で得られたＫ　ｍａｘはイ
グニッションオフで破棄（キャンセル）され、先の初期
値ＫＯがＫ　ｍａｘとされる。

増速比制御手段２５は、基本増速比ＫＤと実際の増速比
ＫＲとを比較し、ＫＲが小のとき増速比を漸次増加し、
ＫＲが大のとき逆に漸次減少する制御を行ない、また、
最大増速比ＫＩＩｌａｘが基本増速比ＫＤよりも小のと
きはこのＫ　ｍａｘをＫＤとして上記増速比の増減制御
を行なう。

増速比出力部２６は、増速比制御手段２５で制御される
増速比に対応する出力をプーリ作動ユニット１２に与え
、このプーリ作動ユニット１２から対応する油圧が原動
プーリ８に与えられる。

一方１点火時期決定手段２７は、エンジン回転数Ｎピと
ブーストに基いて基本点火時期θ１３ＡＳＥを決定し、
これにエンジン加速時の加速補正０ＡＣＧ、エンジン冷
却水温に基づく水温補正Ｏｗ丁、ノッキングの有無によ
るノック補正θＫ、リタード信号の有無によるリタード
補正θＲを次式の如く与えて最終点火時期θｉを決定す
る。

ＯＬ＝θＢＡＳＥ＋θ−Ｔ−ｆ３　Ａ　ＣＣ−ＯＫ−Ｏ
Ｒすなわち、この点火時期決定手段２７は、先の最大増
速比Ｋ　ｍａｘの変更を要するノッキングがあるときは
、ノック判定手段２３から上記リタード信号を受けると
ともに、タイマー（Ｔ）２９による設定時間ＴＩの経過
後にリタード信号オフの指令を受ける。この設定時間Ｔ
Ｉは、ノッキングの発生から増速比の変更、それに伴っ
て実際にエンジン本体ｌに及ぶ過給圧が減少するに至る
までに要する時間に対応して設定される。

点火時期出力部２８は、上記の決定された点火時期に対
応する制御信号を点火コイル１８に与える。

上記増速比制御の流れは第４図に示されており、制御の
ための各パラメータが読込まれて、基本増速比ＫＤ、実
際の増速比ＫＲが求められ、ノッキングの有無が確認さ
れる（ステップ８１〜Ｓ４）。

ノッキング有の場合、まだタイマー（Ｔ）が作動されて
いなければ（Ｔ＝Ｏ）、　リタード信号が点火時期決定
手段２７に与えられるとともに、タイマー（Ｔ）が作動
を開始する（ステップ８５〜Ｓ７）。

そして、最大増速比Ｋ　ｍａｘはそれ以前の値（イグニ
ッションオンから初めてのノッキングの場合は初期値Ｋ
ｏ）がノッキング時の実際の増速比にＲから所定値に工
を差し引いたものに変更される（ステップｓｇ）、そう
して、基本増速比ＫＤがＫ　ｍａｘよりも大であれば、
この変更されたＫ　ｍａｘをＫＤとして用い、そうでな
ければ先に決定されたＫＤを７１ｆいて、実際の増速比
ＫＲがＫＤよりも大であれば増速比の減少指令、上記Ｋ
ＲがＫＤよりも小であれば増速比の増加指令がそれぞれ
出される（ステップ５ｌ−８１３）。

また、ステップＳ４でノッキング無の場合においては、
タイマー（Ｔ）２９が作動中であればそのまま設定時間
Ｔ１が経過するまで作動を続行させ（ステップ５１４１
５１６）　、設定時間Ｔ１の経過後にリタード信号をオ
フとして（ステップ５１６）、ステップＳ、以降へ続く
。

一方、点火時期制御の流れは第５図に示されており、制
御のためのパラメータを読込んで基本点火時期θＧＡＳ
Ｅを算出し、スロットル１ｍ度から加速が判定されると
、それに応じた加速補正（リタードｆＩｃ）ＯＡｃｃが
求められ、またエンジン冷却水の温度が低い場合の水温
補正（アドバンス量）θＷＴが求められる（ステップＳ
□〜Ｓｓ）。そして、ノッキングの有無によりノック補
正（リタード量）ＯＫを増減して求めるとともに、先の
リタード信号がでていればリタード補正ＯＲを設定し、
リタード信号がなければＯＲを零として１以上の０ＢＡ
ＳＥ、　ＯＷＴ、　θＡＣＣ，θにおよびＯＲに基いて
最終点火時期Ｏ１が求められ、その点火時期Ｏ１で点火
がなされる（ステップ８６〜５１３）・ 従って、上記実施例において、加速時にノッキングを生
じる場合、増速比ＫＲと点火時期θｉの経時変化は第６
図に示すようになる。すなわち、加速時には、まず、増
速比ＫＲは最大増速比θｍａＸを上限として増加してい
き、これにより、過給機６は増速駆動されていってエン
ジンの吸気の充填量が増加する。一方、点火時期θｉは
加速補正０Ａｃｃによりリタードされていく。しかして
、ノッキングが生じた場合、点火時期θｉは直ちにリタ
ード補正ＯＲによってリタードし、それによって以後の
ノッキングが応答性よく回避される。

このノッキングが回避されている間（設定時間Ｔ□）に
、最大増速比にｍａｘはノッキング時のＫＲ−に１に変
更され、それによって実際の増速比ＫＲはこのＫｍａｘ
　＝ＫＲ−Ｋｌまで減少制御されて過給機６の増速駆動
が抑制される。そして、実際の過給圧の上昇が抑制され
た状態になるころに点火時期Ｏ１はリタード補正ＯＲが
解除される。また、以後はイグニッションオフまで上記
Ｋ　ｍａｘの増加、したがって実際の増速比ＫＲの増加
はなく、次にノッキングがあった場合には上記制御と同
様にしてＫ　ｍａｘがさらに減少されるだけである６従
って、増進比ＫＲと点火時期Ｏｆは、互いに制御上のハ
ンチングを生ずることなく、ノッキング防止に適し、ま
た、出力低下、燃費の悪化、排気ガス温度の過度上昇な
ど極力抑えた最適な値に制御されることになる。

また、エンジンにはオクタン価の高い燃料（以下、ハイ
オクという）とそうでない燃料（以下。

レギュラーという）が使用されることがあり、第７図に
示す如く増速比ＫＲと点火時期Ｑｉの関係でノッキング
を生じない限界ラインをみた場合、レギュラーの限界ラ
インＬＱはハイオクの限界ラインＬｈよりも小増速比側
およびリタード側にある。

しかして、上記増速比ＫＲと点火時期θｉの関係を破線
で示すようにハイオクの限界ラインＬｈに対して余裕度
をもつように初期設定しておいた場合、レギュラーが使
用されると上記破線と限界ラインＬＱの交点でノッキン
グを生じるが、それによって、矢符Ａで示す如くまず点
火時期Ｏｉをリタードし、ついで矢符Ｂで示す如く増速
比にＲの減少がなされた後、点火時期θｉの上記リター
ドが矢符Ｃで示す如く解除される。

なお、上記実施例ではノッキングの発生により増速比を
ノッキング時の増速比よりも所定値減少させてそれ以上
の増加がないようにしたが、この所定値の減少を行なう
ことなくノッキング時の増速比以上の増加がないように
してもよい。さらに。

例えばスロットル開度の増大に対する増速比の増加特性
を増加度の大きい特性から増加度の小さい特性に切替え
て、過給機の増速駆動を抑制するようにしてもよい。

また、上記実施例は可変プーリ機構に無段変速プーリを
利用したが、例えば従動プーリ側に径の異なる２種類の
プーリを設けておき、ノッキングの有無でこの従動プー
リ側での使用プーリを選定する可変プーリ機構を採用し
てもよい。すなわち、最初は小径プーリを使用して増速
比を大とすることにより過給要求を満たし、燃料がハイ
オクからレギュラーに変わった場合など運転条件（状態
）の変化によりノッキングが生じた場合には、大径プー
リに切替えて増速比を小とするようにしてもよい。

また、上記実施例ではノッキング解消のために増速比制
御と点火時期制御を組合わせたが、増速比制御と過給圧
のリリーフや空燃比の希薄化など他のノッキング防止手
段と組合わせてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は回倒の全体構成
図、第２図は制御系のブロック図、第３図はスロットル
開度と基本増速比との関係を示す特性図、第４図は増速
比制御の流れ図、第５図は点火時期制御の流れ図、第６
図は増速比と点火時期の経時変化図、第７図は増速比と
点火時期とノッキング限界ラインの関係を示す図である
。 １・・・・・エンジン本体、４・・・・・クランク軸、
５・・・・・・可変プーリ機構、６・・・・・過給機、
１５・・・・・・ノックセンサ、１６・・・・・・制御
手段。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンにより可変プーリ機構を介して駆動され
   る機械式過給機と、エンジンのノッキングを検出する手
   段と、上記可変プーリ機構を作動させ過給要求時には上
   記過給機を増速駆動する方向に、ノッキング検出時には
   上記過給機の増速駆動を抑制する方向にそれぞれエンジ
   ンに対する過給機の増速比を制御する制御手段とを備え
   ていることを特徴とするエンジンの機械式過給装置。