JPS6321325A - 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。

過給機を停止から作動に切り替えるときの負荷の閾値は
高すぎるとクラッチ係合時に衝撃があり、逆に低すぎる
と過給機によって無駄に動力が消費されるため燃料消費
率が悪化する。そこで、過給機を作動開始させるときの
負荷の閾値は燃料消費率と切替え衝撃とが調和するよう
に設定される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術においては過給機を停止と作動で切り替えると
きの負荷閾値は回転数に対しては変化することがなく一
定であった。この場合、高回転と低回転とで燃料消費率
と、クラッチの耐久性との双方の要求を調和させること
が困難であった。即ち、即ち高回転域では切替え衝撃防
止のため負荷閾値は低くする要求あるが、高回転域に適
した高い負荷閾値に設定すると、低回転域では低い負荷
から過給機が作動されることになり燃料消費率が悪化す
る。逆に低回転域に高い燃料消費率を得るように高い負
荷域値を採用すると、高回転域に切替え衝撃がある。

この発明ではエンジン回転数にかかわらず燃料消費率の
向上と、切替え衝撃の減少との双方の要求を達成するこ
とができるようにすることを目的とする。

〔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、内燃機関の回転数因子を検出す
る手段４と、過給機２を作動と停止との間で切り替える
９荷閾値を、回転数が低いとき高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、回転数に応じて変化する負荷の閾値と
負荷因子検出手段３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〕

回転数因子検出手段４は機関回転数を検出し、過給機作
動域設定手段５は検出された回転数に応じて変化する負
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。吸気ポート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２Ｇ
が位置する。

機械式過給機２２はこの実施例ではルーツポンプであり
、一対のロータ３１．３２を備え、同ロータ３］、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
ベルト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４Ｊ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２
０に接続される。ハイバス通路４１にバイパス制御弁４
２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
力に応じて開閉される。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ポー
ト４５と上流の大気圧ポート４６との間を切替えられる
。電磁弁４４が消磁（ＯＦ　Ｆ）のときはダイヤフラム
４３は負圧ポート４５に、励磁のとき（ＯＮ）は大気圧
ポート４６に連通される。電磁弁４４と負圧ポート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、
出カポ−１５４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６１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。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を示す。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ではエンジン
回転数ＮＥが所定値、例えば３０００ｒｐｍより大きい
か否か判別される。１００のステップでは吸入空気量Ｑ
の、エンジン回転数ＮＢに対する比が所定値（例えば０
．４４！　／ｒｅｖ　）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。エンジン回転数ＮＥ＞３００Ｏｒｐｍでか
つＱ／ＮＥ＞０．４のときはステップ１００よりステッ
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のステップでは出力ポー
ト５４よりクラッチ３４を励磁する指令が出され、クラ
ッチ３４は係合するに至り、クランク軸１３の回転はプ
ーリ３６、ベルト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３２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４
２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。

ＮＥ＞３０００ｒｐｍの状態で、Ｑ／ＮＥ≦０．４とな
るとステップ１００よりステップ１０Ｂ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１
１０でクラッチ３４の保合が維持される。ステップ１１
１では電磁弁４４が消磁される。そのため、ダイヤフラ
ム４３は吸気管負圧ポート４５の側に連通され、同ポー
ト４５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の解放を防止し、クラッチ３４の耐久性を上げるた
めである。

ステップ１０８でＣａＣ２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。

エンジン回転数ＮＢ≦３００Ｏｒｐｍではステップ９９
よりステップ１１６に進み、過給条件と非過給条件との
切替えを行なう負荷閾値のマツプ演算が実行される。Ｎ
Ｅ＞３００Ｏｒｐｍでは閾値は０．４に固定されていた
が、ＮＥ≦３０００ｒｐｍでは第４図に示すように回転
数の減少に応じ、例えば０．４　（１／ｒｅｖ　）から
０．５　（ｎ／ｒｅｖ）まで増大するように設定される
。ステップ１１６では、実測回転数に応じた閾値ＭＡＰ
がマツプより補間演算される。ステップ１１８では吸入
空気量−回転数比Ｑ／ＮＥがマツプ値ＭＡＰより大きい
か否か判別される。Ｑ／ＮＥ＞ＭＡＰ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°／１５ｍ秒より
大きいか否か判別される。急加速時にはステップ１２６
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、急加速時
でないとはステップ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、このボート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、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。

ＮＥ≦３００Ｏｒｐｍの状態で、Ｑ／ＮＥ≦ＭＡＰ値と
なるとステップ１１８よりステップ１３０に進み、カウ
ンタＣ≧Ｃ２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１３２
に流れ、カウンタＣがインクリメントされ、ステップ１
３４でクラッチ３４の保合が維持される。ステップ１１
１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≧０２のとき、即ち低回転域での非
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１２８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ＮＥ＞３００Ｏｒｐｍ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が高回転時の閾値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（Ｃ４）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ＮＥ≦３００Ｏｒｐｍでの作動を説明する。時
刻ｔ５で加速を開始し、時刻ｔ６でＮＥ≦３００Ｏｒｐ
ｍでの吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎ　Ｅの閾値ＭＡＰ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（ｔ７〜ｔ６）は電磁弁４４
が励磁（ＯＮ）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エンジン回転
数に応じて変化させ、即ち低回転数域における負荷閾値
を高回転数域における負荷域値より大きくしている。そ
のため、過給機の作動投入衝撃が大きい、中高回転域で
は負荷が低いうちにクラッチを係合させることで衝撃が
低減される。

一方、クラッチ係合による過給衝撃が小さい低回転数域
では過給機作動条件を高負荷側とすることで燃料消費率
が向上され、かつクラッチの耐久性向上を図ることがで
きる。

また実施例の効果として、低回転域で過給条件への移行
を高負荷側に移したことに伴う、同低回転域での緩加速
運転時の衝撃発生に付いては、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
定が回転数によってどのように変えられているかを説明
するグラフ。 第５図は高回転域でのこの発明の作動タイミング図。 第６図は低回転域の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、 ５０・・・制御回路、 ６１・・・回転数センサ。 第１図 ２．４　３．ＯＸＩ［］００ｒ、ｐ、ｒｎエリジン回転
叡 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸気管に機械式過給機を備えた内燃機関において、 内燃機関の負荷状態因子を検出する手段、 内燃機関の回転数因子を検出する手段、 過給機を作動と停止との間で切り替える負荷閾値を、回
   転数が低いとき高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。