JPH02140432A - 過給機付き内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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、所謂ハイブリッド型の機械式過給機と排気タ
ーボ過給機を併用する内燃機関の燃料噴射量制御装置に
関するものである。

（従来技術及びその問題点） 従来から周知のように、スーパーチャージャと称呼され
る機械式過給機は低速域での過給能力が高く、排気ター
ボ過給機は高速域での過給能力か高い。

内燃機関をスクリュー駆動用の舶用主機として使用する
場合には、／８湾内での低速航行及び前進、後進の切換
えの頻度等の而から前述の両過給機を併用することが６
効である。

この種の併用機関の分野では、機械式過給機の作動を電
磁クラッチで制御するようにした先行技術が例えば特開
昭６１−１４９５２１号で既に知られている。

更に、排気ターボ過給機付機関では高速時の出力増大の
ため燃料噴射量を増大させるブーストコンペンセータを
備えた燃料噴射ポンプも知られている。

しかしながら、低回転域から過給性能のよい機械式過給
機を併用する未開では、機関回転数Ｎ−噴射ポンプのラ
ック位置Ｒのグラフである第７図の特性Ｘ１のように、
排気ターボ過給機だけの場合の特性Ｘ２より低い回転域
でブーストコンペンセータが燃料増二操作をしてしまい
、結果的に結果的に増量を開始した回転域で給気量に対
して燃料が過剰になり、領域Ｓ１で排気に黒煙が発生す
る（排気濃度が濃くなる）という問題がある。

また、第８図に示すように低回転域でラック位置を上げ
る従来の特性Ｘ２から、単にブーストコンペンセータの
増量開始圧力を上げ、増量開始回転数を上げるだけでは
排気ターボ過給機に切換わる領域Ｓ２でラック位置が一
時的にドがる特性Ｘ３のようになる恐れもある。

（発明の目的） 本発明は、ブーストコンペンセータを備えた所謂ハイブ
リッド過給機関において、ブーストコンペンセータの燃
料増量操作による排気黒煙の発生を防止できる過給機付
き内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することを目的
としている。

（発明の構成） （１）技術的手段 本発明は、内燃機関の排気系と給気系の間に排気ターボ
過給機を設け、排気ターボ過給機のブロワに一端が接続
し、他端が大気に開口した給気通路の途中に機械式過給
機を設け、燃料噴射ポンプにブーストコンペンセータを
設けた過給機付き内燃機関において、ブーストコンペン
セータ制御用の過給圧の供給を断続する切換弁を設け、
回転数が上昇する時に燃料増量操作する回転数か、回転
数が下降する時に燃料増量を停止する回転数より高くな
るように前記切換弁を切換える制御機構を設け、機械式
過給機と排気ターボ過給機との双ｈ゛が作動する中低速
域で、前記制御機構による切換操作域を、両過給機によ
る給気量が増えて排気濃度が濃くなることのない機関回
転数に達した後に設定するようにしたことを特徴とする
過給機付き内燃機関の燃料噴射量制御装置である。

（２）作用 制御機構による切換操作域をブーストコンペンセータが
燃料増量操作をしても排気濃度が濃くならない程度の回
転数に設定し、その回転数量ドの回転域では、ブースト
コンペンセータが燃料増量操作をせず、排気黒煙が発生
しない。

制御機構による切換制御が、回転数が上昇する時に燃料
増量操作する回転数を回転数がド降する時に燃料増量を
停止する回転数より高くしたヒステリシス制御なので、
ブーストコンペンセータの作動、停＋１−切換域での運
転が滑らかになる。

（実施例） 本発明を舶用ディーゼル機関、特に船舶のスクリュー駆
動用の舶用主機に採用した場合を示す第１図で、１０は
ディーゼル機関本体である。機関本体１０の排気系１１
と給気系１２の間には排気ターボ過給機１３が設けられ
ている。排気ターボ過給機１３のタービン１４には排気
管１５が接続している。ブロワ１６には給気管１７が接
続し、給気管１７の途中にはインタークーラ１８を介装
しである。

ブロワ１６には給気通路２０の一端が接続し、給気通路
２０の他端は大気に開口している。給気通路２０の途中
にはルーツ型の機械式過給機２１（スーパーチャージャ
）を設けである。Ｆ？ｉＶ式過給機２１は例えばベルｌ
−２２（動力伝達機（ｌｌＩｉ）等で機関本体１０の出
力軸２３から動力を取り出すようになっている。出力軸
２３側のプーリー２４には電磁クラッチ２５を介装しで
ある。したがって、電磁クラッチ２５を切断した時には
ベルト２２は回転せず、ベルト２２の寿命を延ばすよう
になっている。ベルト２２に他にはギヤトレイン、チェ
ーン等を採用することもできる。

給気通路２０には機械式過給機２１をバイパスするバイ
パス通路２６を接続してあり、バイパス通路２６の途中
には制御弁２７を介装しである。

制御弁２７は逆止弁２８とリリーフ弁２９を一体化した
構造になっている。機械式過給機２１が停止している時
には逆止弁２８が開弁して機械式過給機２１をバイパス
するバイパス通路２６を通じてプロワ１６へ大気を供給
し、機械式過給機２］が作動している時には逆１１−弁
２８は閉弁し、機械式過給機２１の過給給気量が多すぎ
る時にはリリーフ弁２９を開弁して過給給気の一部をバ
イパス通路２６の上流側に放出するようになっている。

電磁クラッチ２５の制御装置を示す第２図で、符号３０
は出力軸２３の回転数を非接触で検出する回転センサー
である。回転センサー３０の検出信号３１はコントロー
ラ３２に入力し、コントローラ３２で信号処理された後
に、コントローラ３２から制御信号３３を電磁クラッチ
２５へ出力する構造になっている。制御信号３３は例え
ば定格時の７０％程度の回転数で電磁クラッチ２５を断
続制御し、中低速時には電磁クラッチ２５を接続し、高
速時には切断するようになっている。

この機関本体１０には第３図のような燃料噴射ポンプ４
０を装備しである。燃料噴射ポンプ４０にはブーストコ
ンペンセータ４１を設けてあり、ブーストコンペンセー
タ４１にはソレノイドバルブ５ｉＶＩ　５ＳＶ２　　（
切換弁）の配管４２．４３が接続している。ソレノイド
バルブＳＶＩには吸気管１７に繋がる配管４４が接続し
、ソレノイドバルブＳＶ２には一端が大気に開放されて
いる配管４５が接続している。ブーストコンペンセータ
４１は配管４４．４３から送り込まれる過給給気の圧力
か所定の圧力に達した時に燃料噴射量を増量するように
なっている。

なお、ブーストコンペンセータ４１のダイヤフラム室に
加圧空気が残留しないように大気と連通させるために２
個のソレノイドバルブＳＶ１．ＳＶ２を設けであるが、
３方弁を使用すれば１個の切換弁を設けるだけでよい。

前記コントローラ３２（制御機構）からはソレノイドバ
ルブＳＶＩ、ＳＶ２を制御する制御信号４６．４７が出
力されている。まず、Ｓｖｌを開閉制御する制御信号４
６は第４図の特性Ｘ５のように、回転数Ｎが上昇する時
にはＮ４で閉から開にソレノイドバルブＳＶＩを切換え
、回転数Ｎが下降する時にはＮ３で開から閉に切換える
。ソレノイドバルブＳＶ２を開閉制御する制御信号４７
は、特性Ｘ６のように回転数が上昇する時にはＮ４で開
から閉ヘソレノイドバルブＳＶＩを切換え、回転数かド
降する時にはＮ３で閉から開へ切換える。回転数Ｎはア
イドル時のＮｌから定格時のＮ２まで運転可能で、Ｎ２
の７０％の０．７ＸＮ２で電磁クラッチ２５が断続し、
運転域Ｎ５で排気ターボ過給機１３と機械式過給機２１
を併用し、運転域Ｎ６で排気ターボ過給機１３だけを作
動する。以上のコントローラ３２及びソレノイドバルブ
ＳＶ１．ＳＶ２等で給気制御装置５０を構成している。

　この給気制御装置５０では、第５図に示すように、従
来の特性Ｘ７と比較して回転数が高いＮ３〜Ｎ４の範囲
でラック位置ＲがＲ２からＲＯの間で昇降する特性Ｘ８
のようになっている。回転数Ｎが工賃する時にはＮ３よ
り高いＮ４でラック位置が上昇し、回転数Ｎが一ド降す
る時にはＮ３でラック位置がド降するようになっている
。したがって、ラック位置を」−げる（燃料増量）と黒
煙か発生するｎｆｌ域Ｓ１よりも回転数Ｎが高いＮ３〜
Ｎ４の範囲でラック位置Ｒを昇降するので、給気量が増
えた状態で燃料を増量することになり、ブーストコンペ
ンセータ４１が作動しても黒煙を発生する恐れがない。

この第５図では、増ｍ開始圧力を上げていないので、第
８図の領域Ｓ２は発生しない。

なお、ブーストコンペンセータ４１は作動する前のＲ２
は排気ターボ過給機１３だけを設けた場合のＲ１より、
機械式過給機２１の過給−が付加された分だけラック位
置Ｒが上昇している。

次に作用を説明する。例えばアイドル時のＮ１から機関
を急加速する場合を第６図に示す。加速開始後の経過時
間Ｔ−ラック位置Ｒ１機関回転数Ｎ１黒煙濃度Ｂのグラ
フである第６図で、特性Ｘ９のようにＴ−０でラック位
置ＲがＲ２に上昇し、第５図の特性Ｘ８と同様に回転数
ＮがＮ４に達するＴＩでブーストコンペンセータ４１（
第３図）が燃料増量操作を行う。このＴＩは従来の場合
の特性ＸＩＯよりラック位置が上昇するのが遅い。

したがって、従来の特性Ｘ同の場合では過給二の少ない
時にブーストコンペンセータ４１によって燃料増量操作
が行われるので、黒煙許容値Ｂ１を越える特性Ｘｌｌの
ように排気濃度が濃くなる。

一方、本件発明実施例の場合のように、ブーストコンペ
ンセータ４１の燃料増量操作を遅らせた場合には、特性
Ｘ１２のように黒煙許容値Ｂ１を越えることがなくなる
。

また回転数Ｎの加速性能については、従来の場合の特性
ＸＩ３からと殆んど同等の特性ＸＩ４を維持している。

回転数Ｎｌでラック位置Ｒが上昇する。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による第３図に示す過給機付
き内燃機関の燃料噴射量制御装置では、コントローラ３
２（制御機構）による切換操作域を排気ｌ農度が濃くな
らない程度の給気ｍが得られる高い回転数に設定したの
で、ブーストコンペンセータ４１が燃料増量操作をして
も第６図のように排気黒煙が発生することを防止できる
。

コントローラ３２による切換制御を、第５図に示すよう
に回転数が上昇する時に燃料増量操作する回転数を回転
数が下降する時に燃料増量を停止する回転数より高いヒ
ステリシス制御にしたので、ブーストコンペンセータ４
１の作動、停止切換域での運転を円滑化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した過給機関の構造略図、第２図
は電磁クラッチの制御系を示す構造略図、第３図は給気
制御装置を示す構造略図、第４図は機関回転数−切換弁
開閉のグラフ、第５図は機関回転数−ラック位置のグラ
フ、第６図は加速開始後の経過時間−ラック位置、機関
回転数、黒煙濃度のグラフ、第７図、第８図はそれぞれ
従来の場合のグラフである。１０・・・機関本体、１３
・・排気ターボ過給機、２０・・・給気通路、２１・・
・機械式過給機、３２・・・コントローラ、４０・・・
燃料噴射ポンプ、４１・・・ブーストコンペンセータ、
ＳＶＩ、ＳＶ２・・・ソレノイドバルブ 加速関女台棧の経過時間　Ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排気系と給気系の間に排気ターボ過給機を設
   け、排気ターボ過給機のブロワに一端が接続し、他端が
   大気に開口した給気通路の途中に機械式過給機を設け、
   燃料噴射ポンプに負荷増大時に燃料噴射量を増やすブー
   ストコンペンセータを設けた過給機付き内燃機関におい
   て、ブーストコンペンセータ制御用の過給圧の供給を断
   続する切換弁を設け、回転数が上昇する時に燃料増量操
   作する回転数が、回転数がド降する時に燃料増量を停止
   する回転数より高くなるように前記切換弁を切換える制
   御機構を設け、機械式過給機と排気ターボ過給機との双
   方が作動する中低速域で、前記制御機構による切換操作
   域を、両過給機による給気量が増えて排気濃度が濃くな
   ることのない機関回転数に達した後に設定するようにし
   たことを特徴とする過給機付き内燃機関の燃料噴射量制
   御装置。