JPS63208634A - 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し、特に過給機
の過給特性を切換えるようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来、エンジンの機械式過給装置として、例えば実開昭
５９−１１０３３０号公報に開示されるように、エンジ
ンの出力軸に、７ｒｉ…クラツヂを介して□械式過給磯
を連結し、エンジンの低負荷時に上記電磁クラッチを離
脱して過給機を停止させ、エンジンの吸収動力を低減す
る一方、高負荷時に該？ｆｌ…クラッチを結合してエン
ジンを過給し、エンジンの出力を向上させるようにした
ものが７ＪＩ　Ｉうれている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このように過給特性を設定した場合、燃料噴
射債や点火時１１等、エンジンを制御するための制御要
素もこの過給特性に基づいて設定される。

しかし、例えばエンジンを、出力を高めて使いたいとい
う要求と、燃費を低クシ７、−使いたいという相反する
要求を両立させるべくエンジンの過給特性を複数種類設
定し、これを要求に応じて適宜過給特性を切換えるよう
にした場合、一方の過給特性に応じてエンジンの制御要
素を設定すると、この制御特性が伯の過給特性には適し
たものとならず、エンジンの出力特性が要求に反するも
のになる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、エンジンの各過給特性に応じてエン
ジン制御ｌｌ要素をＲ適値に補正して、要求に合ったエ
ンジン出力特性を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１図
に示すように、エンジン出力軸により駆動される過給機
９と、該過給機９の過給特性を予め複ａ種類設定記憶し
ている記憶手段６１と、該記憶手段６１に記憶された過
給特性を選択する選択手段６２と、該選択手段６２によ
り選択された過給特性に基づいて上記過給機９を制御す
る過給機制器手段６３と、上記選択手段６２による過給
特性の切換えに応じてエンジンを制御するエンジン制御
要素を補正制御するエンジン制御手段６４を設ける構成
としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、選択手段６２により過
給特性が切換えると、エンジン制御手段６４によりエン
ジン制御要素が新たな過給特性に応じた最適な値に補正
制御されるので、過給特性とエンジンの出力特性とがマ
ツチして、要求に合ったエンジン出力特性が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の第１実施例に係る機械式過給装置を備
えたエンジンを示し、１はエンジン、２は該エンジン１
のシリンダ３に摺動自在に嵌挿したピストン４により容
積可変に形成される燃焼室、５は一端がエアクリーナ６
を介して大気に連通し、他端が上記燃焼室２に開口して
吸気をエンジン１に供給するための吸気通路、７は一端
が上記燃焼室２に開口し、他端が大気に開放されて排気
を排出するための排気通路であって、上記吸気通路５の
途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁８が配ｖ
Ｑされているとともに、排気通路７の途中には排気ガス
を浄化する触媒装Ｗ１１１が配設されている。また、該
スロットル弁８下流の吸気通路５には、ルーツタイプの
過給機９が配設されており、該過給機９はＷｉ磁クラッ
チ１０を介してエンジン１の出力軸１ａに連結されてい
る。さらに、上記過給機９下流の吸気通路５には、エン
ジン１に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１２が配設され
ている。また、上記吸気通路５には、過給機の不作動時
に過給機９をバイパスするリリーフ通路１３が設けられ
、該リリーフ通路１３には上記スロットル弁８下流に発
生する吸気負圧を作動源として開作動するリリーフ弁１
４が介設されている。

さらに、１７は、スロットル弁８上流の吸気を燃料噴射
弁１２上流に供給しで空燃比を調整するためのエア導入
管であって、該エア導入管１７にはエア弁１８が設けら
れている。尚、１５は吸気弁、１Ｇは排気弁、１．９は
燃焼室２の混合気に点火するための点火プラグである。

また、２０は過給機９による過給特性をパワーモードと
エコノミーモードとに切換えるモード切換スイッチであ
って、該モード切換スイッチ２０は、運転者の意思によ
り、エンジン１を、出力を高めて使いたい場合にはパワ
ーモードに切換えられる一方、燃費を低くして使いたい
場合にはエコノミーモードに切換えられるものである。

さらに、２１はスロットル弁８上流の吸気通路５に設け
られ吸入空気量を検出するエアフローセンサ、２２はエ
ンジン出力軸１ａの回転角麿を検出するクランクセンサ
、２３はスロットル弁８の開度により負荷を検出するス
ロットルセンサ、２４は過給機９下流の吸気圧力を検出
するブーストセンサ、２５はエンジン１のノッキングを
検出するノックセンサ、２６はエンジン冷却水温度によ
りエンジン１の温度を検出する水温センサ、２７はエン
ジン１の振動を検出するラフネスセンサ、２８は排気通
路７の＠媒装置１１上流側に設けられ空燃比を検出する
空燃比センサ、２９は触媒装置１１の温度を検出するキ
ャターセンサである。そして、上記センサ２１〜２９の
各検出信号はコントローラ３０に入力されていて、該コ
ントローラ３０によリ、上記電磁クラッチ１０．リリー
フ弁１４、エア弁１８、燃料噴削弁１２および点火プラ
グ１つがそれぞれ制御される。

次に、上記コントローラ３０の作動を第３図のフローチ
ャート図に基づいて説明するに、先ずステップＳ１でパ
ワーモードおよびエコノミーモードに応じた過給特性を
それぞれ設定する。そして、ステップＳ２で吸入空気量
、エンジン回転数等、各種センサ２１〜２９の信号を読
込み、ステップ＄３でモード切換スイッチ２０のモード
を読込み、ステップＳ４でこのモードがパワーモードか
否かを判定する。

そして、ステップＳ４でパワーモードであるＹＥＳと判
定したときには、ステップＳ５でパワーモードの過給特
性を選択する一方、エコノミーモードであるＮＯと判定
した場合には、ステップＳ１１でエコノミーモードの過
給特性を選択する。上記パワーモードの過給特性では、
第４図に斜線で示すように、過給を行う過給領域を高負
荷領域において広い範囲で設定している。また、エコノ
ミーモードの過給ＢＦ性では、第５図に斜線で示すよう
に、過給領域と無過給領域との境界を、パワーモードよ
りも高負荷側にずらして過給領域を狭く設定している。

そして、パワーモードの選択時には、ステップ＄６でエ
ンジン１が過給領域にあるか否かを判定し、無過給領域
にあるＮＯのときは、ステップＳ７で電磁クラッチ１０
を離脱して過給を止め、ステップＳ８で、第６図に示す
ようにエンジン１の各種制御■を△１〜Ｈ１に設定し、
一方、過給領域にあるＹＥＳのときは、ステップ８９で
電磁１クラッチ１０を結合して過給を１１い、ステップ
Ｓ　＋ａでエンジン１の各種制御量をＡ２〜１」２に８
２定する。また、上記ステップＳ　＋＋でエコノミーモ
ードの場合には、ステップＳ　１２でエンジン１が過給
領域にあるか否かを判定し、無過給領域にあるＮＯのと
きは、ステップＳ　１３で電磁クラッチ１０を離脱して
過給を止め、ステップＳ１４でエンジン１の各種制ｔ重
量をＡ３〜Ｈ３に設定し、一方、過給領域にあるＹＥＳ
のときは、ステップＳ　＋ｓで電磁クラッチ１０を結合
して過給を行い、ステップＳ　１６でエンジン１の各挿
制ｔＸＩ量をＡ４〜Ｈｓに設定する。

そして、以上で設定された名利ｆｉｌ　ＷｋＡ　＋〜ト
（！、△２〜１」２、Δ３〜Ｈ３、Ａａ〜ト］４に曇づ
いてステップＳ　＋ｙで燃料の＠柊噴射パルスを演算し
、ステップＳ　＋ｓで点火プラグ１つによる最終点火時
期を演算し、ステップＳ　１９でリリーフ弁１４および
エア弁１８を制御する。

以上のフローにおいて、ステップＳ＋により、過給機９
の過給特性を予め複数種類設定記憶している記憶手段６
１を構成し、ステップＳ４．Ｓｓ及びＳ　＋＋により、
記憶手段６１に記憶された過給特性を選択する選択手段
６２を構成し、ステップＳ６　、Ｓ７及びＳ９並びにＳ
ｌｌ、Ｓ１２及びＳ　１３により、選択手段６２により
選択された過給特性に基づいて過給機９を制御する過給
機１叩手段６３を構成するとともに、ステップ＄８及び
Ｓ・０並びに３１４及びＳ　１６により、選択手段６２
による過給特性の切換えに応じてエンジン１を制御する
エンジン制Ｏａ要素を補正１罪するエンジン１圓手段６
４を構成している。

次に、第６図（ａ）〜（１））に括づいて上記各制ｔ１
１邑の設定について順に説明するに、まず同図（ａ＞の
空燃比の場合、いずれの過給特性にＪ５いても、無過給
領域よりも過給領域の方をリッチに設定して高負荷領域
で出力を確保するようにしている。しかも、パワーモー
ドよりもエコノミーモードの方をリーンに設定して、パ
ワーモードでは出力が高く、エコノミーモードでは燃費
が低くなるようにしている。

また、同図（ｂ）の点火時期の場合、いずれの過給特性
においても、無過給領域よりも過給領域の方を遅く設定
して低負荷領域では燃費を低く高情荷領域ではノッキン
グが発生しないようにしている。しかも、パワーモード
よりもエコノミーモードの方を早く設定して一層燃費が
低くなるようにしている。

さらに、同図（Ｃ）の如くラフネスセンサ２７の信号に
基づいてエンジン１の振動が低く、なるようにエア弁１
８を調整するラフネス制御の場合、いずれの過給特性に
おいても、無過給領域のエア弁１８の開度を過給領域の
エア弁１８の開度よりも大き（設定して、比較的不安定
な低角荷領域でラフネスを有効に抑制するようにしてい
る。しかも、エコノミーモードのエア弁１８開度をパワ
ーモードのエア弁１８開唯よりも大きく設定して、空燃
比がリーンに設定されることによりラフネスが増大する
のを防止している。

次に、同図（ｄ　）のように吸気の一部を２次エアとし
て触媒装置１１上流の排気通路７に供給する２次エア制
御の場合、いずれの過給特性においても、無過給領域で
２次エアを供給して排気ガスの燃焼を促進し、空燃比が
リッチである過給Ｖ４域で２次エアの供給を止めて触媒
装置１１を保護するようにしている。

また、同図（ｅ）の如く所定負荷以上で全問を稼働させ
る全問運転を行い、所定負荷未満で一部の気筒を休止さ
せる減筒運転を行う気筒数制御においては、いずれの過
給特性においても、減筒運転時に過給領域に入ると全筒
運転に切換えるようにしている。

さらに、同図（ｆ）のように過給圧をリリーフしてボン
ピングロスを低減するボンピングｌ」ス制御の場合、い
ずれの過給特性においても、無過給領域のリリーフ量を
過給領域のリリーフ量よりも多くして燃費を低くしてい
る。しかも、エコノミーモードのリリーフ量をパワーモ
ードのリリーフ量よりも多くして一１燃費を低くするよ
うにしている。

次に、同図（ａ　）のようにエンジン１の回転故に応じ
て吸気通路５の長さを変えて吸気慣性効果を１ｑる可斐
吸気制御の場合、いずれの過給特性においても、無過給
領域で吸気通路５の長さを長くして吸気慣性効果を低回
転領域でマツチさせる一方、過給領域で吸気通路５の長
さを短くして吸気慣性効果を高回転領域でマツチさせる
ようにしている。

また、同図（ｈ）のように吸気弁１５および排気弁１６
の開弁タイミングを可変にする可変バルブタイミング制
御の場合、いずれの過給特性においても、無過給領域よ
りも過給領域の方を早目に設定して、無過給領域ではボ
ンピングロス低減により燃費を低くし、過給領域では充
填効率を高めて出力を確保するようにしている。しかも
、パワーモードよりもエコノミーモードの方を遅目に設
定して、パワーモードでは一層出力を高く、エコノミー
モードでは一層燃費が低くなるようにしている。

した”ｈｔつて、上記第１実施例においては、モード切
換スイッチ２０がパワーモードまたは工゛コノミーモー
ドに切換って過給特性が切換ると、これに応じて補正手
段６０によって、空燃比、点火時期等の制御ＩＩＩＩｌ
ｉが補正されるので、パワーモードでは出力の向上が有
効に１ｑられる一方、エコノミーモードでは燃費の低減
が確実に得られ、よって過給特性とエンジン１の出力特
性とがマツチして、要求に合ったエンジン出力特性が１
９られる。

次に、第７図は第２実施例に係る機械式過給装置の過給
機９を゛示す。該過給機９は、例えば２段変速タイプの
有段変速機構１０′を介してエンジン１の出力軸１ａ１
．：連結されており、コントローラ３０により制御され
る。

第７図において、３１は過給Ｉａ９のケーシングであっ
て、該ケーシング３１内は、吸入ボート３２を介して上
流側吸気通路５に連通されているとともに、吐出ボート
３３を介して下流側吸気通路５に連通されている。また
、該ケーシング３１内には一対の繭形のロータ３４，３
４が配設され、該ロータ３４．３４が互いに逆方向に回
転することによって、ケーシング３１とロータ３４．３
４との間に形成された作動室３５により吸気を吸入ボー
ト３２側から吐出ボート３３側に移動せしめることによ
り吸気を吐出側において高圧空気の逆流により圧縮して
過給するようにしている。

上記各ロータ３４はそれぞれ支軸３６を介して上記ケー
シング３１に回転自在に支持され′Ｃおり、該支＠３６
．３６は互いに平行に配されている。

該支軸３６．３６の一側（図では左側）には、同一歯数
のカウンターギヤ３７．３７が互いに噛合するように取
付けられており、ロータ３４，３４を互いに逆方向に回
転させるようにしている。

また、−Ｅ記過給機９の一側（図では左側）には右段変
速機構１０が配設されている。、該有段変速機構１０は
、下側のロータ３４の支軸３６に対向づるように上記ケ
ーシング３１に回転自在に支持された中空の第１人力軸
４１と、上側のロータ３４の回転数が第１人力軸４１の
回転数の２分の１になるように第１人力軸４１と上側ロ
ータ３４の支軸３６との間に取付けられた一対の減速用
ギヤ４２．４３と、第１人力軸４１の回転数が上側ロー
タ支軸３６０回転数よりも高いときに拮合し且つ第１人
力＠４１の回転数が上側ロータ支＠３６の回転数よりも
低いときに離脱するよう上側ロータ支＠３６と減速用ギ
ヤ４３との間に配設されたワンウェイクラッチ４４と、
上記第１人力軸４１内に、該第１人力＠４１に対して回
転自在に配設され且つ下側ロータ支軸３６に連結された
第２人力＠４５とからなる。上記第１人ノコ軸４１には
プーリ４６が取付けられ、該プーリ４６はベルト４７を
介してエンジン出力軸１ａに連結されている。

一方、該プーリ４６の一側にはコントローラ３０に接続
された電磁コイル４８がケーシング３１に対して固定さ
れているとともに、プーリ４６を挾んで上記電磁コイル
４８と対向する位置にはクラッチ板４９が配設され、該
クラッチ板４つは第２人力軸４５に対して固定されてい
る。よって、右段変速機構１０を低速側に切換えるべ（
、上記電磁コイル４８への通電を停止すると、クラッチ
板４９がプーリ４６から自１間して、プーリ４６の回転
力が第１人力軸４１から減速用ギヤ４２．４２を介し、
さらに上側ロータ３４自体が回転しないことによって結
合しているワンウェイクラッチ４４を介して上側ロータ
支軸３６に伝達され、ロータ３４，３４がプーリ４６の
回転数の２分の１の回転数でもって互いに逆方向に回転
し、一方、何段変速機構１０を高速側に切換えるべく上
記電ＥＪｊコイル４８に通電すると、電磁コイル４８の
磁束によって上記プーリ４６に誘起されるＴ１用力によ
りクラッチ板４つがプーリ４６に結合し、プーリ４６の
回転力が第２人力＠４５を介して下側ロータ支０１１３
６に伝達され、ロータ３４．３４がプーリ４６の回転数
と同一の回転数でもって互いに逆方向に回転し、またこ
の回転によって離脱したワンウェイクラッチ４４により
、減速ギヤ４２，４３は空転するようにしている。

次に、コントローラ３０の作動を第８図に基づいて説明
するに、上述した第１実施例と同様に、ステップＳ５で
パワーモードの過給特性を選択する。このパワーモード
の過給特性では、第９図に示すように、右段変速機構１
０′を高速側に切換える高速領域を広い範囲で設定して
いる。そして、ステップＳ６’でエンジン１が高速領域
にあるか否かを判定し、低速領域にあるＮｏのときは、
ステップ８７′で電磁コイル４８への通電を止めて右段
変速機構１０’を低速側に切換えて過給機９の機械効率
低下を防止し、ステップＳ８に進む一方、低ｉｌ　ｆｎ
　ｌｉ＆にあるＹＥＳのときは、ステップ８９′で電磁
コイル４８に通電して右段変速機構１０′を高速側に切
換えてエンジン１の充填効率な高め、ステップＳ　ｔｏ
に進む。

また、第１実施例と同様にステップＳ　ｎでエコノミー
モードの過給特性を選択する。このエコノミーモードの
過給特性では、第１０図に示すように、高速領域と低速
ｆｉ′ｉ域との境界を高負荷側および低回転側にずらし
で高速領域をパワーモードＪζりも狭く設定している。

そして、ステップ５１２′でエンジン１が高速領域にあ
るか否かを判定し、低速領域にあるＮｏのときは、ステ
ップ８１３′で有段変速Ｆ！Ａ構１０′を低速側に切換
え、ステップＳ　１４に進み、一方、低速領域にあるＹ
ＥＳのときは、ステップ８１５′で右段変速機構１０’
　を高速側に切換え、ステップＳ　１６に進む。

次に、制ｔ＆１１ｍのうち、エアフローセンサ２１の信
号による吸入空気ｆｉＡとｆｉ分定故Ｃとにより計算さ
れる吸入空気ｆｆ１Ｑ＝ｃＸΔの場合、第１１図に示す
ように、高回転領域の積分定数Ｃ２を低回転領域の積分
定数ＣＩよりも小さく設定し、吸気湿度の上昇を防止し
て充填効率を確保するようにしている。また、点火時期
の場合、第１２図に示すように、破線のエコノミーモー
ド（ｔ　＋　’〜ｔ６′　）よりも実線のパワーモード
（１＋〜Ｉｓ）の方を進角側に設定し、吸気温度の上昇
によるノッキング発生を防止するようにしている。

したがって、上記第２実施例においても、モード切換ス
イッチ２０による過給特性の切換に応じてエンジン制御
量が補正されるので、パワーモードにおける出力の向上
とエコノミーモードにおける燃費の低減とを両立させる
ことができる。

尚、上記各実施例ではルーツタイプの過給機９を用いた
が、他の種々のタイプの過給機を用いたものに対して広
く適用できるものである。また、上記各実施例のように
過給特性を２ｆｉｊ類に切換えるものに限定されるもの
ではなく、３挿類以上に切換えるものに対しても適用で
きるものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の機械式過給装置によれば
、過給特性を複数種類に切換え、この過給特性の切換え
に応じてエンジン制＠要素を補正制御するようにしたの
で、過給特性とエンジンの出力特性とがマツチして、要
求に合ったエンジン出力特性を１ｑることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第６図は本発明の第１実施例を示し、第２図は
全体概略構成図、第３図はコントローラの作動を示すフ
ローチャート図、第４図はパワーモードの過給特性のマ
ツプ図、第５図はエコノミーモードの過給特性のマツプ
図、第６図（ａ　）〜（ｈ）はエンジンの制ｙＡ量を示
す説明図である。 第７図〜第１２図は本発明の第２実施例を示し、第７図
は過給機の断面図、第８図はコントローラの作動の一部
を示すフローチャート図、第９図はパワーモードの過給
特性のマツプ図、第１０図はエコノミーモードの過給特
性のマツプ図、第１１図は吸入空気量の補正係数を示す
説明図、第１２図は点火時期を示す説明図である。 １・・・エンジン、１ａ・・・出力軸、９・・・過給機
、２０・・・モード切換スイッチ、６１・・・記憶手段
、６２・・・選択手段、６３・・・過給機制御手段、６
４・・・エンジン制御手段。 第１図 ｆｊ４　　　　　　　　　　　　　　１堵９図 工ソゾク回転敗 第１０図 エンゾＪ回転枚 第８図 エンゴシ回転較

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン出力軸により駆動される過給機と、該過
   給機の過給特性を予め複数種類設定記憶している記憶手
   段と、該記憶手段に記憶された過給特性を選択する選択
   手段と、該選択手段により選択された過給特性に基づい
   て上記過給機を制御する過給機制御手段と、上記選択手
   段による過給特性の切換えに応じてエンジンを制御する
   エンジン制御要素を補正制御するエンジン制御手段とを
   備えたことを特徴とするエンジンの機械式過給装置。