JPS6321323A - 車両用内燃機関の機械式過給機制御装置 - 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〕 この発明は機械式過給機を有した車両用内燃機関の過給
圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の出力向上のため吸気管に機械式過給機を設け
るものが提案されている。機械式過給機は通常クラッチ
を介してエンジンのクランク軸に連結され、クラッチは
負荷に応じて保合または解放されるようになっている。

即ち、高負荷時はクラッチは係合され、過給機が作動す
ることにより過給が行われ、軽負荷時はクラッチが解放
されることで過給機は停止され過給は行われない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

変速機のギヤ比が高いとき（例えば；ロー又はセカンド
、走行中）は、吸入空気量の少しの変化でも変速機の出
力側での太きトルク変化となって現れる。そして、出力
側でのトルク変化は負荷が高い方が、エンジンのトルク
自体が大きいので影響が大きい。従って、ギヤ比の大き
い状態で、非過給状態から過給状態え切り替え時の負荷
の閾値は低い方がショック低減のため好ましい。しかし
ながら、このように負荷閾値を低く設定すると、過給機
が不必要に低い負荷から作動されるため燃料消費率が悪
化する。

この発明は車両のギヤ比の大きい運転域での切替えショ
ックを防止するとともに燃料消費率を悪化させないよう
にすることを目的とする。

尚、関連技術として、先願であるが実願昭６１−３６４
０号、実願昭６１−８９６６号がある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図において、内燃機関は吸気管１に過給機２を備え
る。この発明の過給制御装置は、内燃機関の負荷状態因
子を検出する手段３と、変速機のギヤ比を検出する手段
４と、過給機を作動と停止との間で切り替える負荷閾値
を、変速機のギヤ比が小さいとき低くなるように設定す
る過給機作動域設定手段５と、過給機作動域設定手段５
により設定される負荷の閾値と負荷因子検出手段により
検出される実測負荷との比較によって過給機２を選択的
に作動させる過給機作動手段６とから構成される。

〔作　用〕

ギヤ比検出手段４は変速機のギヤ比を検出し、過給機作
動域設定手段５は、ギヤ比が高いときはは低くギヤ比が
低いときは高い負荷閾値を設定する。過給機作動手段６
は、この負荷閾値を、負荷検知手段３により検出される
実測負荷と比較し、過給機２を駆動又は停止させる。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリンダブロ
ック、１１はピストン、１２はコネクティングロッド、
１３はクランク軸、１４は燃焼室、１５はシリンダヘッ
ド、１６は吸気弁、１７は吸気ボート、１８は排気弁、
１９は排気ポートである。吸気ボート１７は吸気管２０
、機械式過給機２２を介してスロットルボディ２３に接
続される。

スロットルボディ２３内にスロットル弁２４が配置され
、その上流にエアフローメータ２５、エアクリーナ２６
が位置する。

機械式過給機２２はこの実施例ではルーツボンプであり
、一対のロータ３１，３２を備え、同ロータ３１．３２
がハウジング２９に対して微小間隙を維持しながら回転
することにより圧縮作動が行われる。一対のロータのう
ちの一方のロータ３２の回転軸３２Ａ上にクラッチ機構
３４を介してプーリ３３が設けられ、このプーリ３３は
ヘルド３５を介してクランク軸１６上のプーリ３６に連
結される。

過給機２２をバイパスするようにバイパス通路４１が配
置され、同バイパス通路４１の一端はスロットル弁２４
の下流で過給機２２の上流の吸気管２３に接続され、バ
イパス通路４１の他端は過給機２２の下流の吸気管２０
に接続される。バイパス通路４１にバイパス制御弁４２
が配置される。

バイパス制御弁４２はダイヤフラム駆動式であり、ダイ
ヤフラム４３に連結され、ダイヤフラム４３に加わる圧
力に応して開閉される。ダイヤフラム４３は電磁３方弁
４４によってスロットル弁２４の下流の吸気管負圧ボー
ト４５と上流の大気圧ボート４６との間を切替えられる
。電磁弁４４が消Ｅｉ（ＯＦＦ）のときはダイヤフラム
４３は負圧ボート４５に、励磁のとき（ＯＮ）は大気圧
ボート４６に連通される。電磁弁４４と負圧ボート４５
との間に遅延素子４７が配置される。この遅延素子４７
は、並列配置される、オリフィス４７ａとチェック弁４
７ｂとより構成される。

５０はクラッチ３４、電磁弁４４の作動を制御する制御
回路であり、マイクロコンピュータシステムとして構成
される。制御回路５０はマイクロプロセシングユニソト
（ＭＰＵ）５１と、メモリ５２と、入力ポート５３と、
出力ボート５４と、これらを相互に連結するバス５５と
より成る。入力ポート５３には各センサからの信号が入
力される。前記エアフローメータ２５からは吸入空気量
Ｑに関する信号が得られる。また、回転数センサ１から
はクランク軸１３の回転数ＮＥに関する信号が得られる
。６２はスロットルセンサであり、スロットル弁２４の
開度に応じた信号ＴＡが得られる。更に、ギヤ位置セン
サ６３は変速機（図示しない）のギヤ比が低い状態と高
い状態とで異なった信号を発生する。出力ポート５４か
らはメモリ５２に格納されている制御プログラムに従っ
てクラッチ３４及び電磁弁４４に駆動信号が送られる。

第３図はこの発明に従ってクラッチ３４の駆動を制御す
るためのルーチンのフローチャートラ示す。メモリ５２
の不揮発領域にはこのフローチャートを実現するプログ
ラムが格納されであることは言うまでもない。第３図の
ルーチンは一定時間例えば１００ｍ秒毎に実行される時
間割り込みルーチンとする。ステップ９９ではギヤ位置
センサ６３からの信号によって変速機のギヤ比が高いか
否か、即ちローやセカンド走行か否か判別する。

ギヤ比が高いときはステップ９９よりステップ１００に
進む。１００のステップでは吸入空気量Ｑの、エンジン
回転数ＮＥに対する比が所定値（例えば０．４１　／ｒ
ｅｖ　：第４図（イ）参照）より大きいか否か判定され
る。この所定値は過給機を停止から作動に切り替えると
きの閾値である。Ｑ／ＮＥ＞０．４のときはステップ１
００よりステツプ１０４に進み、カウンタＣがクリヤさ
れる。このカウンタＣは後述のようにクラッチ３４の保
合条件から解放条件への切替え後の経過時間を計測する
ソフトウェア上のカウンタである。次の１０６のステッ
プでは出カポ−１５４よりクラッチ３４を励磁する指令
が出され、クラッチ３４は保合するに至り、クランク軸
１３の回転はプーリ３６、ヘルド３５、プーリ３３を介
して過給機２２の回転軸に伝達され、ロータ３１及び３
２は回転される。ステップ１０７では電磁弁４４が励磁
され、ダイヤフラム４３は大気圧ポート４６に連通され
る。そのため、ばね４９はダイヤフラム４３を介してバ
イパス制御弁４２を閉弁させる。かくして、バイパス通
路４１は閉鎖され、過給機２２からの空気はバイパスさ
れることなくエンジンに導入される。そのため過給が実
行されることになる。ステップ１００における負荷の閾
値であるＱ／Ｎ　Ｅ−０，４は、切替えショックの発生
し易いローギヤ走行（高ギヤ比走行）においてクラッチ
３４を係合させて過給機を廻してもショックの発生がな
いように適当な値として設定される。

ギヤ比の高い状態において、Ｑ／ＮＥ≦０．４となると
ステップ１００よりステップ１０８に進み、カウンタＣ
≧０１か否か判別する。過給機作動条件から過給機停止
条件に移行してから所定値Ｃ１によって決まる時間、例
えば１０秒が経過していないときはステップ１０９に流
れ、カウンタＣがインクリメントされ、ステップ１１０
でクラッチ３４の保合が維持される。ステップ１１１で
は電磁弁４４が消磁される。そのため、ダイヤフラム４
３は吸気管負圧ボート４５の側に連通され、同ポート４
５の負圧によってバイパス制御弁４２は開弁位置し、バ
イパス通路４１は開放される。そのため、過給は弱めら
れる。ここに、非過給条件に移行してから過給機が実際
に停止させるまで遅延させているのは一時的なスロット
ル弁の戻しにともなうエアフローメータ２５の測定値の
オーバシュートによるクラッチ３４の頻繁な係合、解放
の繰返しを防止し、クラッチ３４の耐久性を上げるため
である。

ステップ１０８でＣ２Ｏ４のとき、即ち非過給条件への
移行開始から１０秒経過したときはステップ１０８より
ステップ１１４に進み、クラッチ１１４が開放される。

プ１１０に流れ、クラッチ３４が開放される。そのため
、過給機２２はクランク軸１６から切り離され、過給機
の駆動は停止される。次いで、ステップ１０７に進み電
磁弁４４は再び励磁され、ダイヤフラム４３に大気圧が
作用するためバイパス制御弁４２は再び閉弁する。これ
は、バイパス通路４１の閉鎖により空気を過給機２２を
通過させ、ロータ３１，３２の空転数を大きくし、次の
加速運転時の過給機の回転の上昇を速くし、加速性を向
上させたものである。

ギヤ比の低い状態（サード又はトップギヤ走行）ではス
テップ９９よりステップ１１８に進み、吸入空気量一回
転数比Ｑ／ＮＥが、ギヤ比の小さい走行状態において過
給条件と非過給条件との切替えを行なう負荷閾値である
、例えば、０．５（＃／ｒｅｖ　　：第４図（ロ）参照
）より大きいか否か判別される。ここに、この負荷閾値
は高すぎると切替えショックがあり低すぎると燃料消費
率が悪化するのでその両者が調和するように設定される
。Ｑ／ＮＥ＞０．５　　Ｃ１／ｒｅｖ　）のときはステ
ップ１１Ｂよりステップ１２０に進み、カウンタＣがク
リヤされる。次の１２２のステップではクラッチ３４が
係合され、ステップ１２４ではスロットル弁開度ＴＡの
変化割合ΔＴＡが所定値、例えば１．４６゜７１６ｍ秒
より大きいか否か判別される。急加速時にはステップ１
２６に進み電磁弁４４が励磁されるためバイパス制御弁
４２が閉弁され、直ちに全過給が行われる。一方、緩加
速時にはステップ１２８に進み、電磁弁４４は消磁され
る。このとき、ダイヤフラム４３は負圧ポート４５に連
通されるが、このポート４５は吸入空気量一回転数比が
大きい領域であることから殆んど大気圧であり、同大気
圧は過給条件への移行からオリフィス４７ａを介し徐々
に伝達される。そのため、バイパス制御弁４２は徐々に
閉弁され、ギヤ比が大きいため過給開始時の衝撃が全体
としては小さいが、その中では衝撃が比較的大きい緩加
速域での過給衝撃の発生が防止される。

ギヤ比の低い状態で、Ｑ／ＮＥ≦０．５（ｆｆ／ｒｅｖ
）となるとステップ１１８よりステップ１３０に進み、
カウンタＣ≧０２か否か判別する。過給機作動条件から
過給機停止条件に移行してから所定値Ｃ２によって決ま
る時間、例えば５秒が経過していないときはステップ１
３２に流れ、カウンタＣがインクリメントされ、ステッ
プ１３４でクラッチ３４の係合が維持される。ステップ
１１１では電磁弁４４が消磁される。そのため、バイパ
ス制御弁４２は開弁位置し、バイパス通路４１は開放さ
れる。前記と同様に非過給条件に移行してからクラッチ
３４が実際に解放されるまでに遅延を持たせることで一
時的なスロットル弁の戻しによるクラッチの解放を防止
し、クラッチ３４の耐久性を上げることができる。

ステップ１３０でＣ≧Ｃ２のとき、即ちギヤ比の低い状
態での非過給条件への移行開始からの遅延時間である５
秒経過したときはステップ１３０よりステップ１３８に
進み、クラッチ１１４が開放される。次にステップ１２
８に進み電磁弁４４は消磁され、バイパス制御弁４２は
開弁される。

第５図は高ギヤ比走行（ロー又はセカンドギヤ走行）で
のこの発明の詳細な説明する図である。

時刻ｔ１で加速を開始し、時刻ｔ２でＱ／ＮＥが閾値０
．４を超えると、クラッチ３４は係合し過給が開始され
る。時刻ｔ３で吸入空気量一回転数比が閾値以下となる
と、電磁弁４４は消磁され、カウンタＣ＝Ｃ，になると
、即ち１０秒経過すると（ｔ４）クラッチは解放され、
同時に電磁弁４４は励磁（ＯＮ）される。

第６図は低ギヤ比走行（サード又はトップ走行）での作
動を説明する。時刻ｔ５で加速を開始し、時刻ｔ６で吸
入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥの閾値０．５超えるとクラ
ッチが係合される。そして、急加速のとき（ΔＴＡ＞１
．４６）のとき（１？〜ｔ６）は電磁弁４４が励磁（Ｏ
Ｎ）される。時刻ｔ９で吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥ
がマツプ値以下になるとカウンタがインクリメントを開
始し、Ｃ２になると、即ち５秒経過するとクラッチは解
放される。

〔発明の効果〕

この発明では過給域を決める負荷の閾値を、ギヤ比が高
いショックの発生し易いときはギヤ比の低いショックの
発生しにくい運転時より低くすることにより、ギヤ比の
小さい運転時にクラッチは低負荷側から入るため過給に
よるトルク増大の影響が少なくなり、過給機作動域に入
ったときのショック発生を防止することができる。

また、ショックの発生しにくい低ギヤ比時には過給域を
決める負荷閾値を高くすることにより燃料消費率を高く
でき、これらの要求を調和させることができる。更に、
実施例の効果として、ギヤ比の低い走行域での過給条件
への移行が高い負荷閾値で行われることに伴う、同環境
条件での緩加速運転時の衝撃発生については、同運転域
で遅延装置４７によりバイパス制御弁４２を徐々に閉鎖
させることにより、そのような衝撃の発生を抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の構成全体概略図。 第３図はこの発明の制御作動を説明するフローチャート
図。 第４図はこの発明における過給状態と非過給状態との設
定がギヤ比によってどのように変えられているかを説明
する線図。 第５図はギヤ比の高い領域での発明の作動タイミング図
。 第６図はギヤ比の低い領域でのこの発明の作動タイミン
グ図。 １３・・・クランク軸、 ２２・・・過給機、 ２４・・・スロットル弁、 ２５・・・エアフローメータ、 ３４・・・クラッチ、 ４１・・・バイパス通路、 ４２・・・バイパス制御弁、 ４４・・・電磁弁、 ４７・・・遅延装置、 ５０・・・制御回路、 ６１・・・エンジン回転数センサ、 ６３・・・ギヤ位置センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸気管に機械式過給機を備えた車両用内燃機関において
   、 内燃機関の負荷状態因子を検出する手段、 変速機のギヤ比を検出する手段、 過給機を作動と停止との間で切り替える負荷閾値を、変
   速機のギヤ比が大きいとき低くなるように設定する過給
   機作動域設定手段、 過給機作動域設定手段により設定される負荷の閾値と負
   荷因子検出手段により検出される実測負荷との比較によ
   って過給機を選択的に作動させる過給機作動手段、 より成る内燃機関の機械式過給機制御装置。