JPH01219319A

JPH01219319A - 内燃機関の過給圧制御装置

Info

Publication number: JPH01219319A
Application number: JP63046412A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Toyoda; 克彦豊田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-01
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JP2717255B2

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〕この発明は内燃機関の過給圧制御装置に係り、特に低温
時等において過給圧（吸入空気量）が徒に高（なるのを
防止し得るとともに、燃料噴射弁やエアフローメータ等
を含む吸排気系構成要素の容量を小さ（して廉価とし、
しかも吸排気系構成要素の容量及び仕様の決定を簡単に
果し得る内燃機関の過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の出力を向上させるべく内燃機関に吸気を圧送
する過給機においては、過給圧（吸入空気量）が上昇し
過ぎると過給機や内燃機関の損傷を招くことになる。そ
こで、従来は、過給圧が外気温度や機関回転数等によっ
て決定される設定値に達した際に、過給機のコンプレッ
サ下流側の吸気の一部を上流側にリリーフさせて設定値
を越えないように制御するものや、あるいは第６図に示
す如く過給機の排気タービン上流側の排気の一部を下流
側にバイパスさせて設定値を越えないよう制御するもの
がある。即ち、第６図において、２は内燃機関、４は過
給機、１０は吸気通路、１２は排気通路である。過給機
４は、吸気通路１２に臨ませて設けたコンプレッサ６を
排気通路１２に臨ませて設けた排気タービン８により回
転させ、エアクリーナ１６から取入れた空気を圧送する
ものである。コンプレフサ６から内燃機関２の燃焼室２
６に至る吸気通路１０には、吸気絞り弁１８を設けであ
る。なお、符号１４は空気量を検出するエアフローメー
タ、２０はサージタンク、３０は燃料噴射弁である。

このような内燃機関２の過給機４の排気タービン８を迂
回して排気通路１２を連通ずるバイパス通路３２を設け
る。バイパス通路３２は、排気タービン８の上流側の第
１排気通路１２−１に設けた入口３４に開口始端させ、
前記排気タービン８の下流側の第２排気通路１２−２に
設けた出口３６に開口終端させて設ける。このバイパス
通路１２には、入口３４を開閉す、るスイング式のウェ
イストゲート弁３８を設ける。

ウェイストゲート弁３８は、アクチュエータ４０により
作動される。アクチュエータ４０は、本体４２内にダイ
ヤフラム４４により区画形成した圧力室４６と大気室４
８とを有している。ダイヤフラム４４にはロフト５０の
一端側が接続され、このロッド５０の他端側は前記ウェ
イストゲート弁３８の回動レバー５２に連結されている
。前記圧力室４６には、コンプレフサ６の下流側の第２
吸気通路１０−１に開口始端する導圧通路５６を開口終
端させて設ける。また、ダイヤフラム４４により区画形
成された大気室４８内には、圧力室４６の縮小方向に付
勢するスプリング５４を弾圧して設ける。

これにより、アクチュエータ４０は、圧力室４６に作用
する過給圧とスプリングの付勢力とにより作動ロッド５
０を押進・引退勤させ、この作動ロッド５０の押進・引
退勤によりウェイストゲート弁３８を開閉作動して排気
の一部をバイパスさせ、過給圧を設定値に制御している
。

また、このような内燃機関の過給圧制御装置としては、
例えば特公昭６０−５７７３号公報に開示されている。

この公報に記載のものは、過給機より下流の過給圧を調
整する過給圧調整装置と、過給圧の最高値がエンジンの
低中速回転域ではエンジンの回転数に無関係にほぼ一定
になり、エンジンの高速回転域ではエンジン回転数の上
昇に伴うて徐々に低下する特性に調整されるように過給
圧調整装置を制御させることにより、吸入空気量がさほ
ど多くない内燃機関の低中速回転高負荷運転時において
も過給圧が異常に高くなるのを阻止し、ノッキングの誘
発を防止するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、過給圧制御装置においては、第７図に示す如
く、略常温である外気温度が２５℃時の全開空気量が設
定（Ｓライン）されており、機関回転数に応じて過給圧
（吸入空気量）が決定されている。即ち、第７図におい
て、外気温度が２５℃の際に、Ｍから加速した際に過給
圧がＳラインよりも上昇するが、この過給圧はＳライン
を越えた後に直ぐにＳラインになって過給圧が上昇する
のを防止している。

しかしながら、第８図に示す如く、外気温度が低くなっ
て一２０℃の際には、空気密度が太き（なり、上述のＳ
ラインで設定した第６図におけるアクチュエータ４０の
スプリング５４のばね荷重では、バイパス通路３２から
排出する排気量が外気温度が２５℃で設定した場合と略
変わらないので、過給圧（吸入空気量）が徒に高くなっ
てしまい、最悪の場合には内燃機関の損傷を招くという
不都合があり、改善が望まれていた。

また、低温時等において吸入空気量が増加、つまり過給
圧が増大した場合のことを考慮すると、燃料噴射弁やエ
アフローメータ等を含む吸排気系構成要素の容量を大き
くする必要があり、高価になってしまい、また、吸排気
系構成要素の容量及び仕様の決定が困難になるという不
都合があった。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、上述の不都合を除去すべ（、
ウェイストゲート弁を動作するアクチュエータの圧力室
に作用させるコンプレッサ下流側吸気通路の圧力調整す
る圧力制御弁を設け、吸気温度状態に拘らず圧力制御弁
を内燃機関に供給する過給圧が設定値に収束すべく作動
制御することにより、低温時においても過給圧が徒に高
くなるのを防止して、内燃機関の損傷を回避させるとと
もに、燃料噴射弁やエアフローメータ等を含む吸排気構
成要素の容量を小さくして廉価とし、しかも吸排気系構
成要素の容量及び仕様の決定を簡単に果し得る内燃機関
の過給圧制御装置を実現するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、過給機の排気タ
ービンを迂回して排気通路を連通ずるバイパス通路に設
けたウェイストゲート弁により内燃機関に供給する過給
圧を制御する内燃機関の過給圧制御装置において、前記
ウェイストゲート弁を動作するアクチュエータを設け、
このアクチュエータの圧力室に作用させる前記過給機の
コンプレッサ下流側吸気通路の圧力を調整する圧力制御
弁を設け、前記内燃機関への吸気温度状態に拘らず前記
圧力制御弁を前記内燃機関に供給する過給圧が設定値に
収束すべく作動制御する制御手段を設けたことを特徴と
する。

〔作用〕

この発明の構成によれば、低温時等において空気密度が
大きい場合に、制御手段は、吸気温度状態に拘らずアク
チュエータの圧力室にウェイストゲート弁がバイパス通
路を開放するような圧力を作用すべく圧力制御弁を作動
制御する。これにより、過給圧が低くなり、内燃機関の
損傷を回避させることができる。また、燃料噴射弁やエ
アフローメータ等を含む吸排気弁構成要素の容量は低温
時における過給圧の増大を考慮する必要がないので、吸
排気系構成要素の容量を小さくすることができるととも
に、吸排気系構成要素の容量及び仕様の決定が簡単にな
る。

〔実施例〕

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的
に説明する。

第１〜５図は、この発明の実施例を示すものである。図
において、２は内燃機関、４はコンプレッサ６と排気タ
ービン８とにより構成された過給機、ｌＯは吸気通路、
１２は排気通路である。過給機４のコンプレッサ６上流
側の第１吸気通路１０−１にエアフローメータ１４を介
してエアクリーナ１６が設けられ、またコンプレッサ６
下流側の第２吸気通路１０−２には吸気絞り弁１８を介
してサージタンク２０が備えられている。このサージタ
ンク２０下流側の第３吸気通路１０−３は、吸気ポート
２２に連通している。この吸気ポート２２は、吸気弁２
４を介して内燃機関２の燃焼室２６に連通している。ま
た、この燃焼室２６は、排気弁２８を介して第１排気通
路１２−１に連通している。この第１排気通路１２−１
下流側に過給機４の排気タービン８が設けられ、またこ
の排気タービン８下流側には第２排気通路１２−２が連
通している。

また、吸気ポート２２に臨んで、燃料噴射弁３０が設け
られている。

前記過給機４の排気タービン８を迂回し第１排気通路１
２−１と第２排気通路１２−２とを連通すべ（、バイパ
ス通路３２が設けられている。このバイパス通路３２は
、一端側が第１排気通路１２−１に開口する入口３４に
接続するとともに、他端側が第２排気通路１２−１に開
口する出口３６に接続している。このバイパス通路３２
の入口３４は、ウェイストゲート弁３８により開閉され
る。このウェイストゲート弁３８は、アクチュエータ４
０により作動されるものである。

このアクチュエータ４０には、本体４２内のダイヤフラ
ム４４によって圧力室４６と大気室４８とが区画形成さ
れる。このダイヤフラム４４の一面に作動ロッド５０の
一端側が接続され、この作動ロッド５０の他端側がウェ
イストゲート弁３８に連結する回動レバー５２に連設し
ている。

また、前記アクチュエータ４０の本体４２の大気室４８
には、ダイヤフラム４４を圧力室４６の縮小方向に付勢
するスプリング５４が配設されている。

前記アクチュエータ４０の圧力室４６には、過給機４下
流側の第２吸気通路１０−２に一端側が開口する導圧通
路５６の他端側が開口している。

この導圧通路５６途中には、一端側が該導圧通路５６に
開口するとともに、他端側が過給機４上流側の第１吸気
通路１０−１に連通ずる圧力制御用通路５８が連通して
いる。

この圧力制御用通路５８途中には、前記導圧通路５６か
らアクチュエータ４０の圧力室４６に作用する圧力を調
整する圧力制御弁６０が設けられている。また、前記圧
力制御用通路５８において圧力制御弁６０よりも導圧通
路５６側には、この導圧通路５６から圧力制御弁６０に
作用する圧力を所定に調整すべく所定開口面積を有する
絞り６１が設けられている。

前記圧力制御弁６０には、温度状態、例えば外気温度に
拘らず、該圧力制御弁６０を内燃機関２に供給する過給
圧が設定値に収束すべく作動制御する制御手段６２が連
絡している。

この制御手段６２には、吸入空気量を検出するようにエ
アフローメータ１４と、吸気絞り弁１８の開度や加速状
態を検出するようにスロットルセンサ６４と、過給圧を
検出すべくサージタンク２０に設けられた圧力センサ６
６と、内燃機関２の冷却水温度を検出する水温センサ６
８と、吸気温度を検出すべくエアクリーナ１６近傍の第
１吸気道路１０−１に設けられた吸気温センサ７０と、
そして燃料噴射弁３０とが連絡している。

また、前記制御手段６２には、第４図に示す如く、過給
圧の設定値として外気温度２５℃時全開空気量（Ａライ
ン）と、過給圧制御の判定値として過給圧制御判定空気
量（Ｂライン）と、加速時の判定値として加速時過給圧
制御空気量（Ｃライン）とが設定されている。即ち、こ
の第４図においては、過給圧無制御時を示すもので、位
置ｒＯＪから急加速した場合に過給圧く吸入空気量）が
Ａライン及びＢラインを越えて上昇するが、すぐにＡラ
インに収束され、また、位？ｉｆ　ｒＰＪから緩加速を
した場合に過給圧がＡラインを少許越えるが、すぐにＡ
ラインに収束される。

更に、前記制御手段６２には、第５図に示す如く、上述
の第４図の場合と同様にＡＳＢＳＣラインが設定される
とともに、ＡラインとＢラインとの間には、制御値とし
て過給圧制御空気量（Ｄライン）が設定されている。即
ち、この第５図においては、過給圧制御時を示すもので
あり、過給圧制御時に、過給をＡラインと８９４７間で
制御するものである。

次に、この実施例の作用を、第３図のフローチャート及
び第４．５図における機関回転数と過給圧（吸入空気量
）との関係を示す図に基づいて説明する。

例えば、第４．５図において、位置「０」から急加速を
した際に、過給圧は、破線Ｘのように変化する。そして
、制御手段６２においてプログラムがスタート（ステッ
プ１０２）すると、先ず、過給圧（吸入空気量）Ｑａ＞
外気温度２５℃時の全開空気量Ａを判断する（ステップ
１０４）。

このステップ１０４においてＱａ＜ＡでＮｏの場合には
、この判断状態を継続させる。

一方、前記ステップ１０４においてＱａ＞ＡでＹＥＳの
場合には、つまり第４図において過給圧がＡライン及び
Ｂラインを越えた際に、内燃機関２の冷却水温度’Ｉ’
ｗ＞暖機判定冷却水温度Ｔ　ｗ　１を判断する（ステッ
プ１０６）。つまり、内燃機関２が暖気されたか否かを
判定させる。

このステップ１０６において’ｌ’　ｖｔ　＞　Ｔ　ｗ
　１でＮＯの場合には、過給圧Ｑａ＞過給圧制御判定空
気量Ｂを判断する（ステップ１０８）。このステップ１
０８においてＱａ＜ＢでＮＯの場合には、前記ステップ
１０４に戻す。

また、第４．５図において、位置ｒＰＪから緩加速をし
た時には過給圧は破線Ｙのように変化し、この過給圧は
Ａライン又はＢラインを越えた後に、Ａラインにすぐに
収束される。

前記ステップ１０８においてＱａ＞ＢでＹＥＳの場合に
は、圧力制御弁６０　（ＶＳＶ）を閉作動する（ステッ
プ１１Ｏ）。このように圧力制御弁６０を閉鎖させるこ
とにより、アクチュエータ４０の圧力室４６に作用する
圧力を増大せしめ、作動ロッド５０及び回動レバー５２
を介してウェイストゲート弁３８を入口３４から離間さ
せて、排気をバイパス通路３２から排出させ、過給圧を
低下させる。

次いで、ステップ１１２において過給圧Ｑ　ａ　＜外気
温度２５℃時全開空気量Ａを判断する。このステップ１
１２においてＱａ＞ＡでＮｏの場合には、前記ステップ
１１０に戻す。

一方、前記ステップ１１２においてＱａ＜ＡでＹＥＳの
場合には、圧力制御弁６０を開作動する（ステップ１１
４）。即ち、圧力制御弁６０は、圧力制御用通路５８を
開放し、導圧通路５６からの一部圧力を第１吸気通路１
０−１側に流去させることにより、アクチュエータ４０
の圧力室４６に作用する圧力を低下せしめ、入口３４を
閉鎖すべくウェイストゲート弁３８を作動させて過給圧
を高くする。そして、前記ステップ１１４で圧力制御弁
６０を開作動した後は、後述するステップ１３０に移行
させる。

一方、前記ステップ１０６においてＴｗ　＞ＴｗｌでＹ
ＥＳの場合には、つまり内燃機関２が暖気された際には
、吸気絞り弁変化量／時間ΔＴＨ＞加速判定吸気絞り弁
変化量／時間ΔＴＨＩの判断をする（ステップ１１６）
。つまり、暖機後に、加速度合いを判断するために、Ａ
ラインを越える前の一定時間内の吸気絞り弁１８の変化
量と吸入空気の変化量とを判定する。

このステップ１１６においてΔＴＨ＜ΔＴＨ。

でＮｏの場合には、ステップ１１８において過給圧Ｑａ
＞過給圧制御判定空気量Ｂを判断させる（ステップ１１
８）。

このステップ１１８においてＱａ＜ＢでＮｏの場合には
、前記ステップ１１６に戻す。

一方、前記ステップ１１８においてＱａ＞Ｂの場合には
、後述するステップ１２４に移行させ、圧力制御弁６０
を閉鎖させる。

前記ステップ１１６においてΔＴＨ＞ＴＨＩでＹＥＳの
場合には、吸入空気変化量／時間ΔＱａ〉加速判定吸入
空気変化量／時間ΔＱ　ａ　１を判断する（ステップ１
２０）。

このステップ１２０においてΔＱ　ａ　＜ΔＱａ１でＮ
Ｏの場合には、前記ステップ１１８に戻す。

前記ステップ１２０においてΔＱａ＞ΔＱ　ａ　１でＹ
ＥＳの場合には、つまり急加速の場合には、過給圧Ｑａ
＞加速時制御判定空気量Ｃを判断する（ステップ１２２
）。このステップ１２２においてＱａ＜ＣでＮＯの場合
には、前記ステップ１１６に戻す。

前記ステップ１２２においてＱ　ａ　＞　ＣでＹＥＳの
場合には、つまりＣラインを越えた場合には、圧力制御
弁６０を閉鎖させる（ステップ１２４）。

次いで、ステップ１２６において過給圧Ｑａ＜外気温度
２５℃時の全開空気量Ａを判断する。つまり、過給圧が
Ａラインを下回ったかを判定する。

このステップ１２６においてＱａ＞ＡでＮＯの場合には
、前記ステップ１２４に戻して圧力制御弁６０を閉鎖さ
せておく。

一方、前記ステップ１２６においてＱａ＜ＡでＹＥＳの
場合には、圧力制御弁６０を開放する（ステップ１２８
）。

次に、ステップ１３０において過給圧Ｑａ＞外気温度２
５℃時の全開空気量Ａを判断する。つまり吸気絞り弁１
８が全開のままか、減速状態なのかを判定させる。この
ステップ１３０においてＱａ＜ＡでＮｏの場合には、前
記ステップ１１６に戻す。つまり、内燃機関２が減速と
判定する。

前記ステップ１３０においてＱａ＞ＡでＹＥＳの場合に
は、過給圧Ｑａ＞過給圧制御空気量りを判断する（ステ
ップ１３２）。このステップ１３２においてＱ　ａ　＜
　ＤでＮｏの場合には、前記ステップ１３０に戻す。

一方、前記ステップ１３２においてＱ　ａ　＞　ＤでＹ
ＥＳの場合には、ステップ１３４において圧力制御弁６
０を閉鎖し、その後、前記ステップ１２６に戻す。つま
り、吸気絞り弁１８が全開の間は、ＡラインとＤライン
との間で圧力制御弁６２の０Ｎ−ＯＦＦを繰返し、アク
チュエータ４０の圧力室４６に作用する圧力を増減する
。これにより、アクチュエータ４０の圧力室４６に作用
する導圧通路５６の圧力を調整し、作動ロフト５０及び
回動レバー５２を動作させて、ウェイストゲート弁３８
を開閉動作させる。

この結果、特に低温時等において空気密度が高い場合に
、過給圧が徒に増大するのを防止し、内燃機関２が損傷
するという危険性をなくすことが可能となる。

また、吸排気系構成要素の−である燃料噴射弁３０の容
量を、低温時の吸入空気量の増加、つまり過給圧の増大
を考慮する必要がないので、小さく設定することができ
、廉価とし得る。

更に、燃料噴射弁３０やエアフローセンサ１４等の吸排
気系構成要素の容量の設定をテストして決定する際に、
低温時などの吸入空気量の増加分を考慮する必要がない
ので、常温の要求で決定することができ、吸排気系構成
要素の容量及び仕様の決定が簡単となり、実用上有利で
ある。

なお、この実施例においては、制御の例として吸入空気
量を挙げて説明したが、その他に圧力センサの出力電圧
、制御手段６２の負荷データ、制御手段６２からの燃料
噴射弁３０への噴射時間等に置き換えても同様の制御を
行わせることができることは勿論である。

また、この実施例によれば、機関回転数毎に最大過給圧
及び圧力制御弁６０の０Ｎ−ＯＦＦ制御空気量を設定す
ることができ、また、１回目の圧力制御弁６０の作動空
気量とＯＮ　−ＯＦ　Ｆ　Ｉ制御空気量とを別々に設定
することができ、更に急加速時と緩加速時の圧力制御弁
６０の作動空気量とを別々設定することができる。

更に、急加速時においては、圧力制御弁６０の作動を遅
らせて圧力制御弁６０が頻繁に作動するのを防止するこ
とができる。

更にまた、暖機前と暖機後の圧力制御弁６０の作動空気
量を別々に設定し、また、０Ｎ−ＯＦＦ制御後の圧力制
御弁６０の作動空気量の差を圧力で０．５ｋｇ／ａＪ以
下にすることができ、実用上人なる効果を有する。

〔発明の効果〕

以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、
ウェイストゲート弁を動作するアクチュエータの圧力室
に作用させるコンプレッサ下流側吸気通路の圧力調整す
る圧力制御弁を設け、吸気温度状態に拘らず圧力制御弁
を内燃機関に供給する過給圧が設定値に収束すべく作動
制御する制御手段を設けたことにより、低温時等におい
て過給圧が徒に高くなるのを防止して内燃機関の損傷を
回避させるとともに、吸排気系構成要素の容量を小さ（
して廉価とし、しかも吸排気系構成要素の容量及び仕様
の決定を簡単に果し得て、実用上有利である。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図はこの発明の実施例を示し、第１図は過給圧
制御装置の概略図、第２図は第１図における過給圧制御
装置の要部拡大図、第３図はこの実施例の作用を説明す
るフローチャート、第４図は過給圧無制御時における機
関回転数と過給圧（吸入空気量）との関係を示す図、第
５図は過給圧制御時における機関回転数と過給圧（吸入
空気量）との関係を示す図である。第６図は従来の過給圧制御装置の概略図、第７図は外気
温度が２５℃における機関回転数と過給圧（吸入空気量
）との関係を示す図、第８図は外気温度が一２０℃にお
ける機関回転数と過給圧（吸入空気量）との関係を示す
図である。図において、２は内燃機関、４は過給機、１０は吸気通
路、１８は吸気絞り弁、３０は燃料噴射弁、３２はバイ
パス通路、３４は入口、３６は出口、３８はウェイスト
ゲート弁、４０はアクチュエータ、４６は圧力室、５６
は導圧通路、５８は圧力制御用通路、６０は圧力制御弁
、６１は絞り、６２は制御手段、６０はスロットルセン
サ、６６は圧力センサ、６８は水温センサ、そして７０
は吸気温センサである。特許出願人　　　鈴木自動車工業株式会社代理人　弁理
士　　西　郷　義　美へ肉ｎＩＱ、執− へ肉目斡や− （Ｉトに’ＪＬ２ｒ’ｔ−）　　　　　　　　　　　　
　　　（ｙトｈＱｌ−ｚａ”ｃ、）イ久肉ｎ林粒→　　
へ肉口１転粒− 手続主甫正書１発）昭和６３年　４月１１日１、事件の表示特願昭６３−０４６４１２号２、発明の名称内燃機関の過給圧制御装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　静岡県浜名郡可美村高塚３００番地名　称　
　（２０８）鈴木自動車工業株式会社代表者　鈴　木　
　修４、代　理　人　〒１０１　７ｎ　　０３−２９２−４
４１１　　（代表）住　所　　東京都千代田区神田小川
町２丁目８番西郷特許ビル（２）　　図面第４図、第５図を別紙のとおり補正する
。第　１　図第２ｒＭ第３図第４図槽関回転教　→ 第５図贋間回転］矢−

Claims

【特許請求の範囲】

１、過給機の排気タービンを迂回して排気通路を連通す
るバイパス通路に設けたウエイストゲート弁により内燃
機関に供給する過給圧を制御する内燃機関の過給圧制御
装置において、前記ウエイストゲート弁を動作するアク
チュエータを設け、このアクチュエータの圧力室に作用
させる前記過給機のコンプレッサ下流側吸気通路の圧力
を調整する圧力制御弁を設け、前記内燃機関への吸気温
度状態に拘らず前記圧力制御弁を前記内燃機関に供給す
る過給圧が設定値に収束すべく作動制御する制御手段を
設けたことを特徴とする内燃機関の過給圧制御装置。