JPH03279626A - ２サイクル内燃機関用過給圧制御装置 - 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２サイクル内燃機関用過給圧制御装置（１） に関する。

〔従来の技術〕

機関吸気通路内に機械式過給機を配置し、機械式過給機
の上流と下流の吸気通路を互いに連通せしめるバイパス
通路を設けると共に、バイパス通路を開閉制御するバイ
パス制御弁を備えて、スロットル弁開度および機関回転
数に応じてバイパス制御弁を開閉制御する２サイクル内
燃機関が公知である（実開昭６２−９５１３６）。この
２サイクル内燃機関では、アイドル運転時および軽負荷
高回転運転時にバイパス制御弁を開弁することにより過
給圧を低減せし必、その結果燃焼を抑制して機関振動や
機関騒音を低減せしめ、一方それ以外の運転状態時にバ
イパス制御弁を閉弁することにより過給圧を上昇せし必
、その結果燃焼を促進させて機関出力を上げるようにし
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこの２サイクル内燃機関では、予（２） め定められたスロットル弁開度および機関回転数の境界
値により画定された各領域毎にバイパス制御弁を開弁状
態または閉弁状態のいずれか一方に開閉制御するので、
過給圧のきめ細かい制御が実施されず、従って最適な機
関燃焼状態を得ることができないという問題がある。ま
た個々の内燃機関毎の特性のばらつきや経時変化等によ
らず、予め一律に定められたスロットル弁開度および機
関回転数の境界値を境界としてバイパス制御弁の開閉制
御を実施しているために、すなわち実際の機関燃焼状態
に応じたバイパス制御弁の開閉制御を実施していないた
必に、良好な燃焼状態が得られないという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

前記問題点を解決するために本発明によれば第１図の発
明の構成図に示されるように機関吸気通路２１内に機械
式過給機２０を配置し、機械式過給機２０の上流と下流
の吸気通路２１を互いに連通せしめるバイパス通路２４
を設けると共に、バイパス通路（３） ２４を開閉制御するバイパス制御弁２６を備えた２サイ
クル内燃機関用過給圧制御装置において、機関本体の振
動強度又は燃焼圧を検出する検出手段Ａと、機関騒音の
発生限界における振動強度又は燃焼圧の変化率の限界値
を記憶している記憶手段Ｂと、検出手段の出力信号に応
じて振動強度又は燃焼圧の変化率が予め定められた限界
値となるようにバイパス制御弁２６を開閉制御する制御
手段Ｃとを具備している。

〔作　用〕

機関本体の振動強度又は燃焼圧を検出する検出手段の出
力信号に応じて、振動強度又は燃焼圧の変化率が予め定
められた機関騒音の発生限界に対応する限界値となるよ
うにバイパス制御弁を開閉制御する。

〔実施例〕

第２図を参照すると、１は機関本体、２はピストン、３
はシリンダヘッド、４は燃焼室、５は燃（４） 料噴射弁、６は噴射ポンプ、７は給気弁、８は給気ポー
ト、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。給気ポ
ート８は給気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
される。サージタンク１２は吸気通路２１を介してエア
クリーナ２２に連結され、吸気通路２１内にはスロット
ル弁２３が配置される。吸気通路２１内に機関駆動の機
械式過給機２０が配置され、この機械式過給機２０の上
流と下流の吸気通路２１を互いに連通せしめるバイパス
通路２４が設けられると共に、バイパス通路２４内にバ
イパス通路２４を開閉制御するバイパス制御弁２６が備
えられる。このバイパス制御弁２６を駆動するアクチュ
エータ２５は、バイパス制御弁２６に弁棒を介して連結
されたダイアフラム２７と、このダイアフラム２７をバ
イパス制御弁２６の閉弁方向に向けて付勢するスプリン
グ２８を備えた負圧室２９とを具備する。負圧室２９は
大気に連通可能な電磁切換弁３０を介して真空ポンプ３
１に連結される。従ってこの電磁切換弁３０を切換制御
することによってバイパス通路２４の開閉制御を行うこ
とができる。電磁切換弁３０は電子制御ユニ（５） ット４０の出力信号に基いて制御される。また負圧室２
９には負圧室２９内の絶対圧に比例した出力電圧を発生
する圧力センサ３２が連結される。

電子制御ユニット４０はディジタルコンビコークからな
り、双方向性バス４１によって相互に接続されたＲＯＭ
　（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリ）　４３、ＣＰＵ　（マイクロプロセッサ）
４４、バックアップＲＡＭ　４５、人力ポート４６およ
び出力ポート４７を具備する。スロットル弁２３にはス
ロットル弁開度に比例した出力電圧を発生するスロット
ルセンサ３５が連結され、このスロットルセンサ３５の
出力電圧がＡＤ変換器５３を介して人力ポート４６に人
力される。また圧力センサ３２の出力電圧がＡＤ変換器
５２を介して入力ポート４６に入力される。更に機関本
体１における機関騒音の発生状態を検出するために、筒
内圧センサ３６またはノックセンサ３７が機関本体１ま
たはシリンダヘッド３に取付けられる。筒内圧センサ３
６は燃焼室４内の絶対圧Ｐに比例した出力電圧を発生し
、この出力電圧がＡＤ変換器５０を介して人カポ（６） −ト４６に入力される。一方ノツクセンサ３７は機関本
体１の振動強度Ｋに対応した出力電圧を発生し、この出
力電圧がＡＤ変換器５１を介して人力ボート４６に入力
される。更に入力ポート４６には機関回転数ＮＥを表わ
す出力信号を発生する回転数センサ５５と、クランクシ
ャフト（図示しない）が一定角度だけ回転する毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ５６とが接続される
。−力出力ボート４７は駆動回路５８を介して電磁切換
弁３０に接続される。

筒内圧センサ３６により検出される燃焼室４内における
燃焼圧の変化率すなわち筒内圧Ｐの上昇率ΔＰ１または
ノックセンサ３７により検出される機関本体１の振動強
度には共に機関騒音の大きさに対応している。一方、機
関騒音の発生限界における筒内圧上昇率の限界値ΔＰ１
または振動強度の限界値に１がＲＤＭ　４２に記憶され
ている。なお、この限界値ΔＰ１又はに１は予約実験に
より求めておく。筒内圧センサ３６を用いる場合、電子
制御ユニット４０内では筒内圧センサ３６とクランク角
センサ５６の出力信号に基いて予め定袷られたクランク
（７） 角間隔における筒内圧上昇率ΔＰが算出され、この筒内
圧上昇率△Ｐに基いて電磁切換弁３０を開閉制御するた
めのデユーティ比が制御される。電磁切換弁３０が通電
されている時には負圧室２９が真空ポンプ３１に連結さ
れ、このときバイパス制御弁２６はバイパス通路２４を
開口せしめる。一方、電磁切換弁３０が通電されていな
い時には負圧室２９が大気に開放され、このときバイパ
ス制御弁２６がバイパス通路２４を閉鎖する。そこで筒
内圧上昇率ΔＰが前述の限界値へＰ１よりも大きい運転
時には電磁切換弁３０を開閉制御するデユーティ比を高
めることにより負圧室２９内の負圧の度合を高め、従っ
てバイパス繭御弁２６の開度を大きくする。その結果、
バイパス通路２４を流通する空気量が増加せし必られ、
斬くして過給圧が低減せしめられる。その結果、燃焼が
抑制されて機関騒音や機関振動が低減せしめられる。一
方、筒内圧上昇率ΔＰが限界値ΔＰ１よりも小さい運転
時には電磁切換弁３０を開閉制御するデユーティ比を低
下させることにより負圧室２９内の負圧の度合を低め、
従ってバイパス（８） 制御弁２６の開度を小さくする。その結果、バイパス空
気量が減少せしめられ、斬くしで過給圧が上昇せしめら
れる。その結果、燃焼が促進されて機関出力が増大せし
められる。即ち、筒内圧上昇率ΔＰが予め定められた限
界値ΔＰ、となるようにバイパス制御弁２６が開閉制御
され、このフィードバック制御によって機関騒音の許容
限界内にて最大の機関出力が得られる。またフィードバ
ック制御を実施しているので、個々の内燃機関毎の特性
のばらつきや経時変化等によらず、常に良好な燃焼状態
が得られる。

なお、筒内圧センサ３６の代りにノックセンサ３７を用
いる場合には、ノックセンサ３７により検出される機関
本体１の振動強度にとＲＯＭ　４２内に記憶された機関
騒音の発生限界における振動強度の限界値に１　とを比
較することにより、同様のフィードバック制御を実施す
ることができる。

次に第３図から第６図を参照して本発明による過給圧制
御の実施例について説明する。

第６図はスロットル弁開度ＴＡおよび機関回転く９〉 数ＮＥに対する電磁切換弁３０作動のデユーティ比ＤＴ
の機関騒音限界および許容最大限界を示している。前述
のように筒内圧上昇率ΔＰまたは機関本体１の振動強度
Ｋが予め定められた機関騒音の発生限界における限界値
ΔＰ１またはに１となるようにフィードバック制御を施
すことにより、デユーティ比ＤＴは第６図に示される機
関騒音限界値となり、その結果、機関騒音の許容限界内
にて最大の機関出力を得ることができる。

しかしながら本実施例では機関騒音限界を目標値とする
デユーティ比ＤＴのフィードバック制御の他に更に、第
６図に示すスロットル弁開度ＴＡ右よび機関回転数ＮＥ
に応じた許容最大限界を設定する。この許容最大限界は
、スロットル弁開度ＴＡが小さい機関低負荷域において
は機関が失火する失火限界に対応しており、一方スロッ
トル弁開度ＴＡが大きい機関高負荷域においては所要の
高負荷高出力運転を確保するための限界に対応している
。なおスロットル弁開度ＴＡが一定の場合には機関回転
数ＮＢが高回転になるにつれて機関（１０） 本体１内に空気が入り込みにくくなるので、失火が生じ
やすくなると共に機関出力が低下してくる。

従って失火の発生及び機関出力の低下を阻止するために
、スロットル弁開度ＴＡが一定の場合に機関回転数ＮＥ
が高回転になるほどデユーティ比を低減して過給圧を上
昇させることが必要である。

本実施例では、機関低負荷時にはデユーティ比ＤＴが機
関騒音限界値となるように、一方機関高負荷時にはデユ
ーティ比ＤＴが高負荷高出力運転を確保するた必の許容
最大限界値となるようにフィードバック制御を行う。

次に第３図を参照してデユーティ比ＤＴの制御ルーチン
について説明する。このルーチンは一定時間、例え′ば
一定クランク角間隔毎の割込みによって実行される。

第３図を参照するとまず始めにステップ７０において現
在の機関運転状態が第６図のＦ領域にあるか否かが判別
される。機関運転状態がＦ領域にあるときにはステップ
７６に進んでデユーティ比ＤＴを零にする。その結果、
バイパス制御弁２６が閉弁（１１） せしめられて過給圧が上昇し、従って燃焼が促進されて
機関高出力が確保される。

一方、現在の機関運転状態が第６図のＦ領域以外にある
ときにはステップ７１に進んで、次式に基いて筒内圧上
昇率ΔＰが計算される。

△Ｐ＝Ｐ−Ｐ。

ここでＰは筒内圧センサ３６により検出された燃焼室４
内の現在の筒内絶対圧であり、Ｐｏは前回の処理サイク
ル時における筒内絶対圧である。

次いでステップ７２ではスロットルセンサ３５により検
出されたスロットル弁開度ＴＡと回転数センサ５５によ
り検出された機関回転数ＮＥに基いて、機関騒音限界に
対応する筒内圧上昇率の限界値△Ｐ１が計算される。こ
の筒内圧上昇率の限界値へＰ、は予め実験により求めら
れており、この実験により求必られた限界値ΔＰ１が、
第６図と同様にスロットル弁開度ＴＡおよび機関回転数
ＮＥの関数として予ｉＲＤＭ　４２内に記憶されている
。

次いでステップ７３では現在の筒内圧上昇率ΔＰが前述
の限界値６２１以上であるか否かが判別さ（１２） れる。筒内圧上昇率△Ｐが限界値へＰ＋未満であるとき
にはステップ７８に進んでデユーティ比ＤＴを低減させ
る。その結果、バイパス制御弁２６の開度が減少し、従
って過給圧が上昇して燃焼が促進され、従って機関出力
が増大せし必られる。

一方、筒内圧上昇率△Ｐが限界値へＰ１以上であるとき
にはステップ７４に進む。ステップ７４ではスロットル
センサ３５により検出されたスロットル弁開度ＴＡと回
転数センサ５５により検出された機関回転数ＮＢに基い
て、負圧室２９内の制御負圧の許容最大値ＢＰ、が計算
される。この制御負圧の許容最大値ＢＰ＋　は予め実験
により求められており、第５図に示すような値になる。

なおこの制御負圧の許容最大値ＢＰ、は、スロットル弁
開度ＴＡが小さい機関低負荷域においては機関が失火す
る失火限界に対応しており、一方スロットル弁開度ＴＡ
が大きい機関高負荷域においては所要の高負荷高出力運
転を確保することができる限界に対応している。またこ
こで言う負圧室２９内の制御負圧ＢＰは、大気圧からの
差圧の絶対値のことである。こ（１３） の実験により求められた制御負圧の許容最大値ＢＰ、が
スロットル弁開度ＴＡおよび機関回転数ＮＥの関数とし
て予ｉＲＤＭ　４２内に記憶されている。

次いでステップ７５では圧力センサ３２により検出され
た制御負圧ＢＰが前述の許容最大値ＢＰ、より小さいか
否かが判別される。制御負圧ＢＰが許容最大値ＢＰ、以
上であるときにはステップ７８に進んでデユーティ比Ｄ
Ｔを低減せしめる。一方、制御負圧ＢＰが許容最大値Ｂ
Ｐ、未満であるときにはステップ７７に進んでデユーテ
ィ比ＤＴを増大せしめる。その結果、バイパス制御弁２
６の開度が増大し、従って過給圧が低下して燃焼が抑制
され、従って機関騒音や機関振動が低減せしめられる。

従って第３図に示すデユーティ比ＤＴの制御ルーチンに
より、機関低負荷時には機関騒音限界における機関出力
が得られ、一方、機関高負荷時には所要の高負荷高出力
運転を確保しつつ機関騒音をできる限り低減せしめるこ
とができる。また、機関低負荷時において機関の失火限
界を越えて過給圧が低下しないことを確認している。

（１４） 第３図では機関騒音を調べるために筒内圧センサ３６を
用いたが、第４図に示すように筒内圧センサ３６の代り
にノックセンサ３７を用いても同様にデユーティ比ＤＴ
の制御を実施することができる。

次に第４図について第３図との相違点を説明する。第４
図においてステップ８２ではスロットルセンサ３５によ
り検出されたスロットル弁開度ＴＡと回転数センサ５５
により検出された機関回転数ＮＥに基いて、機関騒音限
界に対応する機関本体１の振動強度の限界値に１が計算
される。この振動強度の限界値に、は予め実験により求
められており、この実験により求められた限界値に１が
スロットル弁開度ＴＡおよび機関回転数ＮＥの関数とし
て予ｔＲＯＭ　４２内に記憶されている。

ステップ８３ではノックセンサ３７により検出された振
動強度Ｋが前述の限界値に１以上であるか否かが判別さ
れる。その他の処理内容は第３図の処理内容と同じであ
る。

なお第１図および第２図では２サイクル内燃機関として
ディーゼル機関の例を示しであるが、火（１５） 花点火式機関であってもよい。

また第１図および第２図においてバイパス制御弁２６の
駆動装置として負圧室２９を備えたアクチュエータ２５
と電磁切換弁３０と真空ポンプ３１とを用いているが、
この代りにリニヤソレノイド等を用いることもできる。

また第３図又は第４図のデユーティ比ＤＴの制御ルーチ
ンを一定りランク角間陽毎の割込みにより実行する代り
に、一定時間毎のタイマー割込みにより実行することも
できる。

また実施例においては、機関騒音の発生限界における筒
内圧上昇率の限界値へＰ＋又は振動強度の限界値に、が
、スロットル弁開度ＴＡおよび機関回転数ＮＥの関数の
形のマツプとして予めＲＯＭ４２内に記憶されている。

このマツプにおいてスロットル弁開度ＴＡＯ代りに、機
関負荷Ｑ／Ｎを用いてもよい。なお、筒内圧上昇率の限
界値ΔＰ１又は振動強度の限界値に１を、スロットル弁
開度ＴＡおよび機関回転数ＮＥによらずに一定値とする
ことが可能な場合もある。

（１６） また実施例においては、第５図に示す制御負圧の許容最
大値ＢＰ、がスロットル弁開度ＴＡおよび機関回転数Ｎ
Ｅの関数の形のマツプとして予めＲＵＭ　４２内に記憶
されている。このマツプにおいてスロットル弁開度ＴＡ
の代りに、機関負荷Ｑ／Ｎを用いることもできる。

また第３図のステップ７５および第４図のステップ８５
において、制御負圧ＢＰが第５図に示す制御負圧の許容
最大値ＢＰ、より小さいか否かを判別している。この代
りに、第６図に示すデユーティ比の許容最大限界ＤＴ、
を予め実験により求めておき、この実験により求められ
たデユーティ比の許容最大限界ＤＴ、をスロットル弁開
度ＴＡおよび機関回転数ＮＥの関数として予ｉＲＯＭ　
４２内に記憶しておき、ステップ７５およびステップ８
５においてデユーティ比ＤＴがその許容最大限界ＤＴ、
より小さいか否かを判別するようにしてもよい。

また実施例では筒内圧センサ３６またはノックセンサ３
７のいずれか一方を使用しているが、その代りに筒内圧
センサ３６とノックセンサ３７の双方を併（１７） 用することにより機関騒音の検出の信頼性を向上させる
こともできる。

〔発明の効果〕

機関本体の燃焼圧又は振動強度を検出し、燃焼圧の変化
率又は振動強度が予め定められた機関騒音の発生限界に
おける限界値となるようにバイパス制御弁の開閉をフィ
ードバック制御するので、機関騒音の許容限界内におい
て最大の機関出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、第２図は２サイクル内燃機関の
全体図、第３図は筒内圧センサを用いた場合の電磁切換
弁のデユーティ比制御のフローチャート、第４図はノッ
クセンサを用いた場合の電磁切換弁のデユーティ比制御
のフローチャート、第５図はスロットル弁開度および機
関回転数に対する制御負圧の機関騒音限界および許容最
大値の分布を示す線図、第６図はスロットル弁開度およ
び機関回転数に対するデユーティ比の機関騒音限（１８
） 界ふよび許容最大限界の分布を示す線図である。 ２０・・・機械式過給機、　２１・・・吸気通路、２４
・・・バイパス通路、２６・・・バイパス制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関吸気通路内に機械式過給機を配置し、機械式過給機
   の上流と下流の吸気通路を互いに連通せしめるバイパス
   通路を設けると共に、バイパス通路を開閉制御するバイ
   パス制御弁を備えた２サイクル内燃機関用過給圧制御装
   置において、機関本体の振動強度又は燃焼圧を検出する
   検出手段と、機関騒音の発生限界における前記振動強度
   又は前記燃焼圧の変化率の限界値を記憶している記憶手
   段と、前記検出手段の出力信号に応じて前記振動強度又
   は前記燃焼圧の変化率が予め定められた限界値となるよ
   うに前記バイパス制御弁を開閉制御する制御手段とを具
   備する２サイクル内燃機関用過給圧制御装置。