JPS63195327A - 機械式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、エンジン出力軸により駆動される機械式過給
機を備えたエンジンの制御装置に関するものである。

［従来技術とその問題点コ 一般に、エンジン出力軸によりクラッチ手段を介して駆
動されるベーンポンプやトロコイドポンプ等の機械式過
給機を備えたエンジンはよく知られており、この種の機
械式過給機は、エンジンの出力軸によって駆動されるの
で、エンジンの排気ガスを動力源とするターボチャージ
ャに比して応答性がよいという利点がある。しかしなが
ら、その反面、アイドリング時等の過給する必要のない
エンジン軽負荷運転時においては機械式過給機を駆動す
ることによりエンジン負荷が加わり、エンジン回転数が
低下したりする恐れがあるため、クラッチ手段を設け、
該領域においては、エンジン出力軸との駆動関係を遮断
することが行なわれている。そして、アクセルが踏み込
まれ、上記軽負荷運転域を脱出した時、機械式過給機を
エンジン出力軸に接続した時点で、エンジン出力が一時
的に低下し、いわゆるトルクショックを生゛するといっ
た難点がある。かかる難点を改善するため、従来、例え
ば特開昭６０−１６９６４６号公報では、機械式過給機
をエンジン出力軸に接続した時点で、燃料噴射弁による
同期噴射量を増量し、エンジン出力を増大させろように
した制御方式が提案されている。同様に、特開昭５９−
１０７７９号公報には、接続時から一定時間点火時期を
通常よりも進角させて、エンジン出力を増大させるよう
にした制御方式か提案されている。

これら従来の制御方式は、いずれも、クラッチ接続時に
、エンジン出力を増大させ、これによって機械式過給機
の駆動に伴う負荷を吸収するという技術思想に依拠する
しのであるが、燃料増量や点火進角等の制御を行なった
としても、実際にエンジン出力が増大するまでには、あ
る程度の時間遅れがあり、接続直後のドルクシシックは
吸収することができず、したかって、実際にはトルクシ
ョックを回避することができない。

また、機械式過給機をエンジン出力軸に接続するに際し
て、クラッチを断続的に作動して、接続を徐々に行うよ
うにした制御方式も提案されているが（特開昭６１−５
５１３０号公報）、接続完了時点で機械式過給機の負荷
が作用することには変わりがなく、有効なトルクショッ
ク対策とはなりえない。

［発明の目的コ 本発明の目的は、機械式過給機のクラッチ接続時におけ
るトルクショックを確実に解消することができる機械式
過給機付エンジンの制御装置を提供することである。

［発明の構成」 かかる目的を達成するため、本発明は、エンジンの出力
軸により駆動される機械式過給機と、機械式過給機とエ
ンジン出力軸との駆動関係を所定軽負荷領域で遮断し、
エンジン負荷が所定軽負荷領域を越えると接続するクラ
ッチ手段と、エンジンの出力を増大させる出力増大手段
と、クラッチ手段の接続要求時、先に出力増大手段を作
動さけ、出力増大手段の作動後所定時間遅れてクラッチ
手段を接続させるように制御する制御手段とを、備゛え
たことを特徴とする機械式過給機付エンジンの制御装置
を提供するものであって、出力増大手段の作動によりエ
ンジン出力が実際に増大されるタイミングを見計って機
械式過給機を接続することにより、接続に伴う負荷の増
大をエンジン出力の増大で吸収するようにしている。

［発明の効果］ したかって、本発明によれば、クラッチ接続時の出力ト
ルクの落ち込みによるドルクシシックを有効に回避する
ことができ運転性が向上する。

°　　［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する
。

第２図にエンジンのシステム構成を示すように、エンジ
ンＩの吸気通路２には、上流から順に、エアクリーナ３
、吸入空気量を検出するエアフローメータ４、アクセル
ペダル（図示せず）の踏込みに連動して開閉されるスロ
ットル弁５、トロコイドポンプよりなる機械式過給機６
、機械式過給機６で断熱圧縮された吸入空気を冷却する
インタークーラ７、吸気ボート８方向に燃料を噴射する
燃料噴射弁９が設けられており、さらに、スロットル弁
下流の吸気通路からスロットル弁５およびインタークー
ラ７をバイパスしてインタークーラ下流の吸気通路に至
るエアバイパス通路１．１が設けられている。

上記の機械式過給機６の駆動軸は、電磁クラッチ１２を
介して駆動プーリ１３に連結され、この駆動プーリ１３
は、エンジン出力軸（具体的に図示せず）により駆動さ
れる可変プーリ！４との間に巻張したベルト１５により
駆動されるようになっている。即ち、機械式過給機６は
、電磁クラッチ１２がオンされると、エンジン出力軸の
回転に同期して駆動される。なお、可変プーリ１４その
ものの構造は周知であり、必要に応じて後に説明するが
、要は有効プーリ径を変化させることができるものであ
ればよい。

また、上記エアバイパス通路１１の下流側の吸気通路２
との連結部には、電磁作動のエアバイパス弁１６を設け
、基本的には所定の軽負荷運転時つまり機械式過給機６
が駆動されない運転時に、エアバイパス通路！■を吸気
通路２に連通させ、通常の自然吸入を行わせる一方、機
械式過給機６か駆動される運転時には、両通路ＩＩと２
の連通を遮断するように、その開閉が制御される。

一方、排気弁１７によって開閉される排気ポート１８に
連続する排気通路！９には、排気ガス中の酸素濃度から
混合気のリッチ、リーンを判定する空燃比センサ２０が
設けられるとともに、触媒式等の排気ガス浄化装置２１
が設けられている。

」二記燃料噴射弁９、エアバイパス弁１６、電磁クラッ
チ１２、可変プーリ１４等は、マイクロコンピュータよ
りなる制御回路２２によって制御される。

この制御回路２２は、上記エアフローメータ４によって
検出される吸入空気量、空燃比センサ２０によって検出
される空燃比のほか、エアクリーナ３に対して設けた吸
気温センサ２３によって検出される吸気温、スロットル
弁５に対して設けた開度センサ２４によって検出される
スロットル開度、インタークーラ７下流の吸気通路２に
設けた圧力センサ２５によって検出される吸気圧、エン
ジン冷却水通路２６に対して設けた温度センサ２７によ
って検出される冷却水温、各気筒に対して設けたノック
センサ２８によって検出されるノッキング状態等を入力
情報として、燃料制御並びに機械式過給機６の駆動制御
等を実行する。

なお、制御回路２２による燃料制御は、エンジンの全て
の運転領域にわたって行われるが、本実施例が関係する
のは、機械式過給機６に対して設けた電磁クラッチ１２
の制御に対応した燃料制御であるので、以下ではこの点
について詳述する。

第１図に電磁クラッチ制御プログラムのフローヂャート
を示す。

この電磁クラッチ制御ルーチンが開始されると、まず、
ステップ＃１でその時点でのエンジン回転数、吸気圧（
圧力センサ２５によって検出される）および電磁クラッ
チ信号フラグＦｃｏ等を読み込む。

なお、電磁クラッチ信号フラグＦｃｏは、電磁クラッチ
１２を接続すべき運転領域で出力される電磁クラッチ結
合信号のＯＮで“１”、ＯＦＦで０”にセットされるフ
ラグであって、電磁クラッチＩ２の実際の接続、遮断状
態を示す電磁クラッチ状態フラグＦｃとは区別される。

ステップ＃２では、読み込んだデータのうち、エンジン
回転数と吸気圧とから過給領域か否かを判定する。

この過給領域は、第３図に′ハツチングで示すように、
低回転低負荷の領域（１）を除く運転領域（■）として
設定する。

現在の運転状態が過給領域であると判定されると、ステ
ップ＃３に進み、電磁クラッチ状態フラグＦｃが“ビで
あるか否か、つまり、接続状態か否かを判定する。

電磁クラッチ１２が遮断状態（Ｆｃ＝０）のときには、
ステップ＃４に進んで電磁クラッチ結合信号を“ＯＮ″
として、電磁クラッチ信号フラグＦｃ。

を“ビにセットする。つまり、運転状態は過給領域（Ｉ
Ｉ）にありながら、電磁クラッヂ状態フラグＦＣがセッ
トされていない状態は、それまでは非過給領域（１）に
あって今回はじめて過給領域（ＩＩ）に移行したことを
意味するので、この時点で、電磁クラッチ結合信号を“
ＯＮ”とするのである。

電磁クラッチ結合信号が“ＯＮ”となると、この時点で
、第４図に示す非同期噴射ルーチンが割込みルーチンと
して実行される。

この非同期噴射ルーチンの開始に際しては、電　　′磁
りラッチ信号フラグＦｃｏがセットされたことをステッ
プ＃１１で確認したのち、ステップ＃１２で非同期噴射
パルス幅ＴＡＳＹを算出する。

この非同期噴射パルス幅ＴＡＳＹは、基本の非同期噴射
パルス幅ＴＡＳＹ。を２つの補正係数Ｋ　Ｉ、　Ｋ　ｔ
によって補正することにより求める（ＴＡｓＹ−Ｔ　Ａ
ＳＹＯＸ　Ｋ　ＩＸ　Ｋ　ｔ　）。

上記基本の非同期噴射パルス幅ＴＡｓＹｏは、第５図（
ａ）に示すように、スロットル開度が第１の設定開度θ
１から第２の設定開度θ、に至る間では、スロットル開
度に比例して増大する値として設定され、第２設定開度
θ１以上の大開度に対しては、一定の最大値をとるよう
に設定されている。

補正係数に１は、第５図Ｔｏ）に示すように、吸気圧に
関する補正係数であって、負圧で考えたときに、低負圧
側では大きく、高負圧側では徐々に小さくし、最終的に
は“ビに設定する。つまり、エンジンの負荷に対応させ
て、高負荷側はどこの補正係数に、は大きく設定し、そ
れだけエンジン出力を大きく増加させる。いま一つの補
正係数Ｋ。

は、可変プーリ１４のプーリ比に関係する補正を行うも
ので、第５図（ｃ）に示すような特性曲線として設定さ
れている。このブーり比の制御に関しては後に説明する
。

上記非同期噴射パルス幅ＴＡＳＹの演算の後、ステップ
＃１３では電磁クラッチ信号フラグＦｃｏをリセットし
くＦｃ、←０）、次いで、ステップ＃１４で演算によっ
て求めた非同期噴射パルス幅ＴＡＳＹに基づいて、制御
回路２２は燃料噴射弁９を作動させて、１回の非同期の
燃料噴射を行って、供給燃料を増加させ、エンジン出力
を増大させる。

１回の非同期の燃料噴射の間、電磁クラッチ制御ルーチ
ンは、第１図のステップ＃５で示されるように、電磁ク
ラッチ結合信号“ＯＮ”と同時に計時を開始させたタイ
マ（プログラム上定義されている）が、設定秒時Ｔを経
過するまで待ち、設定秒時Ｔの経過後は、ステップ＃６
でタイマをリセットシ、次いで、ステップ＃７で電磁ク
ラッチ１２に対して結合信号を出力する。

そして、ステップ＃８で電磁クラッチ１２が実際に結合
されるのを確認したうえで、電磁クラッチ状態フラグＦ
ｃを“ビにセットする。

以上のように、エンジンの運転状態が非過給領域（１）
から過給領域（ＩＩ）へ移行されたときには、最初燃料
増量が行われ、設定秒時Ｔの遅延の後、はじめて電磁ク
ラッチ１２の結合作動が実行される。なお、上記設定秒
時Ｔの設定は、燃料増最がエンジン出力軸のトルク増大
として、実際に効果を示すような秒時に設定する。通常
、この燃料増１の効果が現れるには、クランク角にして
約１８０°程度を要するので、この点を考慮して設定秒
時Ｔの設定を行えばよい。

過給領域（ＩＩ）に移行した次回以降のサイクルでは、
Ｆｃ＝１であるので、過給領域（Ｉ［）にある限り、＃
４〜＃９をスキップして、燃料の非同期噴射は行わない
ようにしている。

一方、エンジンの運転状態が過給領域（ＩＩ）になくて
非過給領域（Ｉ）にある場合には、ステップ＃２からス
テップ＃１０に進み、電磁クラッチ信号フラグＦｃをチ
ェックする（Ｆｃ＝０）。電磁クラッチ状態フラグＰｃ
が“０”でない、つまり、接続状態を示しているときは
、過給領域（Ｉ［）から非過給領域（１）に移行したこ
とを意味するから、ステップ＃１１以降で電磁クラッチ
１２をオフさせる。

即ち、ステップ＃ｌｌでは、電磁クラッチ結合信号を”
ＯＦＦ”とし、ステップ＃１２では電磁クラッチ解放信
号を出力し、ステップ＃１３で電磁クラッチ！２が実際
に解放されるのを待って、ステップ＃１４で電磁クラッ
チ状態フラグＰｃをリセットして１回の処理を完了する
。

以上の実施例は、エンジン出力を増大させる手段として
、燃料の非同期噴射という手法を用いたが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、燃料の同期噴射量を増加
する、点火時期を進角させる等の手段を用いることがで
きることはいうまでもない。

次に、機械式過給機６の駆動系の一部を構成する可変プ
ーリ１４のプーリ比制御について説明する。

このブーり比制御のシステム構成を第６図に示す。

第６図に示すように、可変プーリ１４はエンジン出力軸
３１に固定された固定テーパ回転板３２に対し、その中
心軸方向に変位自在な可動テーパ回転板３３とからなり
、可動テーパ回転板３３は、両板間に形成されたシリン
ダ装置３４のピストン３５に結合され、プーリ作動ユニ
ット３６から供給される流体圧（油圧またはエア圧）に
よって、固定テーパ回転板３２に対する可動テーパ回転
板３３の間隔が規定され、その間隔に対応してベルト１
５の回転半径が設定されて、機械式過給機６側の駆動プ
ーリ１３との間のブーり比が調整される。

なお、第６図には、第２図では具体的に図示されていな
かった電磁クラッチ１２が図示されており、また、可変
プーリ１４に対しては回転数センサ３７が設けられてい
て、制御回路２２に入力情報の一つとして入力されてい
る。その他、第６図で第１図と対応するものには、同一
の参照番号を付して重複した説明を省略する。

次に、第７図に示すブーり比算出フローにしたがって、
制御回路２２が実行するプーリ比制御について説明する
。

このフローが開始されると、ステップ＃２１でエンジン
回転数Ｎｅ、吸気圧ＰＢ１スロットル開度、現在のブー
り比、トランスミッションのシフト位置（これについて
は後に説明する）等を読み込む。そして、ステップ＃２
２では基本プーリ比ＰＲＢＡＳＥを算出する。この基本
プーリ比ＰＲＢＡｓＥの算出は、第８図（ａ）にマツプ
フォーマットを示すように、エンジン回転数Ｎｅと吸気
圧Ｐａとで運転領域をマトリクス状に区分し、各格子点
に対応する基本プーリ比を設定した基本ブーり比マツプ
を用いて行う。

次に、ステップ＃２３では、前回読み込んだスロットル
開度と今回のスロットル開度の差ΔＴＱ（微分値）が設
定値Ａ以上か否かをチェックして、急加速が行われたか
否かの判定を行う。そして、ステップ＃２４では、急加
速が検出される以前の運転状態が過給領域（第３図（■
））であったか否かを判定し、過給領域（ｎ）で急加速
が行われたときには、ステップ＃２５でスロットル開度
の微分値に基づくプーリ比補正値ＰＲ，の算出を行う。

この算出は、第８図（ｂ）にマツプフォーマットを示す
如き急加速判定前ブーり比マツプにより行う。このマツ
プは、吸気圧Ｐａとスロットル開度の微分値とで加速状
態をマトリクス状に区分し、各格子点に所定の補正プー
リ比を与えたものである。

なお、急加速判定前の運転状態が非過給領域（１）であ
った場合には、ステップ＃２８で、プログラム上のタイ
マに設定した所定秒時Ｔ°が経過するのを待ち、つまり
、非過給領域（１）から過給領域（ｎ）に移行するであ
ろう時間を待って、タイマをリセットしくステップ＃２
９）、その後に急加速補正ステップ＃２５に進む。

次のステップ＃２６では、プーリ比に対する各種の補正
演算を行い、最終的な補正係数Ｋを算出し、ステップ＃
２７では、最終プーリ比ＰＲを以下の式にしたがって算
出する。

ＰＲ＝ＰＲＢＡｓＥＸＫ＋ＰＲＤ 制御回路２２は、この最終プーリ比ＰＲに応じて、ブー
り作動ユニット３６を作動させて、プーリ比を制御させ
る。

次に、上記プーリ比に対する各種補正について説明する
。

（イ）大気圧補正 大気圧Ｐ　に関するプーリ比の補正係数ＫＡを第９図（
Ａ）に示す。図示の如く、高地では、過給領域でのプー
リ比を大きくとって、空気の密度低下を過給圧を上昇さ
せることによって補償しようとずろらので、大気圧ＰＡ
が１気圧に近づいたときには、補正値ＫＡを１．０とし
て補正を行わない。

（ロ）ノッキング補正 一般に、ノッキング強度は、トレースノックくライトノ
ック〈ヘビーノックというように分類できるが、トレー
スノック時はノッキング補正係数ＫＫを１より小さく設
定して過給圧を低下させる。

ライトノック以上のノブキングが検出されたときには、
エアバイパス弁１６（第２図参照）を開くとともに電磁
クラッチ１２を０ＦＦＬ、過給圧を大きく下げた後に、
プーリ比を小さくする。

（ハ）シフト位置補正 この補正は、低速ギヤ使用時は、高速ギヤ使用時よりも
ブーり比を可変する領域を増大させるようにしたもので
あって、第９図（Ｂ）にその様子を図示する。各変速段
で示す矩形領域では、夫々一定プーリ比（最大プーリ比
）を設定するようにし、特に高速ギヤ使用時には、プー
リ比一定（最大ブーり比）の領域を大きく取り、逆にプ
ーリ比可変領域を狭めて、機械式過給機６の回転変動を
極力抑制してその信頼性を確保する。

（ニ）エンジン温度（冷却水温）補正 エンジン温度が高温となるにしたがってプーリ比を可変
する領域を減少させ、熱負荷を抑えてノブキングやオー
バーし−トを防止し、機械式過給機、プーリ可変装置等
の耐久性を向上させる。

第９図（Ｃ）にその様子を示す。

つまり、低温、中温、高温というようにエンジン温度を
区分けしたときに、ブーり比一定の領域を低温時最大と
し、温度が上昇するにしたがって、一定の領域を減少さ
せる。

（ホ）過給圧が設定値を越えた異常時の補正第９図（Ｄ
）に示すように、過給領域をさらに低回転領域（Ａ）と
高回転領域（Ｂ）とに区分けし、各領域に応じた制御を
行い、エンジンの運転と信頼性の確保の両方を満足させ
る。

低回転領域Ａでは、エンジンの信頼性を損なうような過
給圧の上昇はあり得ないので、過給を継続しつつ、エア
バイパス弁１６を開いたうえでプーリ比を下げる（駆動
抵抗を低減する。）。

一方、高回転領域Ｂでは、エンジンの保護を優先し、エ
アバイパス弁１６を開いたうえで、電磁クラッチ１２を
オフし、さらにブーり比を下げるような制御を実行する
。

（へ）変速機のシフトダウン時補正 機械式変速機において、走行中シフトダウンして加速す
る場合には、可変プーリのプーリ比を最大とし、電磁ク
ラッチ１２をオンした状態を保持する。即ち、走行中、
シフトダウンして加速しようとしたときは、負荷制御、
エンジン回転数による制御を行わずに、常に電磁クラッ
チＯＮ状態に保持して、最大プーリ比とするように設定
して、エンジン出力のしたつきゃ応答遅れを回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる電磁クラッチ制御のフ
ローチャート図、第２図は本発明の実施例にかかるエン
ジンのシステム構成図、第３図は過給領域を示すグラフ
、第４図は本発明の実施例にかかる非同期燃料噴射制御
のフローチャート図、第５図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ
）は夫々基本非同期噴射パルス幅、吸気圧補正係数、ブ
ーり比補正係数の設定を示す各グラフ、第６図は機械式
過給機に対して設ける可変プーリのシステム構成図、第
７図は可変ブーりのブーり比算出のフローチャート図、
第８図（ａ）、　（ｂ）は夫々基本ブーり比、急加速補
正プーリ比設定用マツプを示す図、第９図（Ａ）、（Ｂ
）。 （Ｃ）、（Ｄ）は夫々プーリ比の大気圧補正、シフト位
置補正、エンジン温度補正、回転領域補正を説明するた
めの各グラフである。 １・・・エンジン、２・・・吸気通路、６・・・機械式
過給機、９・・・燃料噴射弁、２２・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの出力軸により駆動される機械式過給機
   と、 機械式過給機とエンジン出力軸との駆動関係を所定軽負
   荷領域で遮断し、エンジン負荷が所定軽負荷領域を越え
   ると接続するクラッチ手段と、エンジンの出力を増大さ
   せる出力増大手段と、クラッチ手段の接続要求時、先に
   出力増大手段を作動させ、出力増大手段の作動後所定時
   間遅れてクラッチ手段を接続させるように制御する制御
   手段とを、 備えたことを特徴とする機械式過給機付エンジンの制御
   装置。