JPH05125947A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気制御装置の構造を簡素化する。 【構成】 機械式過給機４下流の吸気通路２内にインタ
ークーラ５を配置する。機械式過給機４を迂回する過給
機バイパス通路８を設け、この過給機バイパス通路８内
に過給機バイパス制御弁１１を配置する。更にインター
クーラ５を迂回するインタークーラバイパス通路９を設
け、このインタークーラバイパス通路９の吸入空気の流
通を制御するインタークーラバイパス制御弁１２を設け
る。過給機バイパス制御弁１１とインタークーラバイパ
ス制御弁１２とを共通のアクチュエータ１６によって駆
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸気制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関吸気通路内に機関駆動の機械式過給
機を配置すると共に機械式過給機の上流側と下流側とを
連結するバイパス通路を設け、バイパス通路内にバイパ
ス制御弁を設けてバイパス通路を介し機械式過給機の上
流側に返戻される吸入空気量を制御することにより機関
シリンダ内に供給される吸入空気量を制御するようにし
た内燃機関が知られている。

【０００３】ところがこのような内燃機関では機械式過
給機を通過する際に吸入空気が昇温せしめられるために
機関シリンダ内に供給される吸入空気の温度が上昇して
しまう。そこでこのような内燃機関では通常、機関シリ
ンダ内に供給される吸入空気温を低下させて機関高負荷
運転時に高い充填効率を得ることができるように機械式
過給機下流の吸気通路内にインタークーラを配置するよ
うにしている。ところがこのように機械式過給機下流の
吸気通路内にインタークーラを配置すると機関低負荷運
転時には機関シリンダ内に供給される吸入空気温が低く
なりすぎ、その結果燃焼が悪化するという問題を生ず
る。

【０００４】そこで機械式過給機の上流側に連結された
バイパス通路を切換弁を介して一対のバイパス通路に分
岐し、一方のバイパス通路を機械式過給機とインターク
ーラ間の吸気通路内に連結し、他方のバイパス通路をイ
ンタークーラ下流の吸気通路内に連結するようにした内
燃機関が公知である（実開平１−１３６６２８号公報参
照）。この内燃機関では機関高負荷運転時には切換弁の
切換え作用によりインタークーラから吐出された比較的
低温の吸入空気の一部を切換弁およびバイパス制御弁を
介して機械式過給機上流の吸気通路内に返戻し、この返
戻された吸入空気を再びインタークーラを介して機関シ
リンダ内に供給することにより機関シリンダ内に供給さ
れる吸入空気の温度を低下させ、一方、機関低負荷運転
時には切換弁の切換え作用により機械式過給機から吐出
された比較的高温の吸入空気の一部を切換弁およびバイ
パス制御弁を介して機械式過給機上流の吸気通路内に返
戻し、この返戻された吸入空気をインタークーラを介し
て機関シリンダ内に供給することにより機関シリンダ内
に供給される吸入空気がさほど温度低下しないようにし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの内燃
機関では夫々別個に制御されるバイパス制御弁と切換弁
とを設けなければならないために構造が複雑になるとい
う問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、機関吸気通路内に機関駆動の機械
式過給機を配置すると共に機械式過給機下流の吸気通路
内にインタークーラを配置し、機械式過給機とインター
クーラ間の吸気通路から過給機バイパス通路を分岐して
この過給機バイパス通路を機械式過給機上流の吸気通路
に連結し、過給機バイパス通路内にアクチュエータによ
って駆動される過給機バイパス制御弁を配置した内燃機
関の吸気制御装置において、機械式過給機とインターク
ーラ間の吸気通路からインタークーラバイパス通路を分
岐してこのインタークーラバイパス通路をインタークー
ラ下流の吸気通路に連結し、インタークーラを迂回して
インタークーラバイパス通路内を流れる吸入空気の流通
を制御するインタークーラバイパス制御弁を設けてこの
インタークーラバイパス制御弁を上述のアクチュエータ
により駆動し、機関高負荷運転時には過給機バイパス制
御弁が過給機バイパス通路を閉鎖すると共にインターク
ーラバイパス制御弁がインタークーラバイパス通路の吸
入空気の流通を遮断して機械式過給機から吐出された全
吸入空気をインタークーラを介して機関に供給し、機関
低負荷運転時には過給機バイパス制御弁が過給機バイパ
ス通路を開通すると共にインタークーラバイパス制御弁
がインタークーラバイパス通路に吸入空気を流通させる
ようにしている。

【０００７】

【作用】過給機バイパス制御弁とインタークーラバイパ
ス制御弁とが同一のアクチュエータにより駆動せしめら
れる。

【０００８】

【実施例】図１を参照すると、１は機関本体、２は機関
本体１からエアクリーナ３まで延びる吸気通路を示す。
吸気通路２内には機関駆動の機械式過給機４が配置さ
れ、機械式過給機４下流の吸気通路２内にはインターク
ーラ５が配置される。エアクリーナ３と機械式過給機４
間の吸気通路２内にはアクセルペダル６に連結されたス
ロットル弁７が配置される。機械式過給機４とスロット
ル弁７間の吸気通路２からは過給機バイパス通路８が分
岐され、この過給機バイパス通路８は機械式過給機４と
インタークーラ５間の吸気通路２に連結される。また、
機械式過給機４とインタークーラ５間の吸気通路２から
はインタークーラバイパス通路９が分岐され、このイン
タークーラバイパス通路９はインタークーラ５下流の吸
気通路２内に連結される。

【０００９】過給機バイパス通路８内には過給機バイパ
ス通路８内に形成された弁ポート１０と協働する過給機
バイパス制御弁１１が配置される。図１に示されるよう
にこの過給機バイパス制御弁１１は円錐状をなしてお
り、従って過給機バイパス制御弁１１が弁ポート１０か
ら遠ざかるにつれて機械式過給機４の下流側から過給機
バイパス通路８を介して機械式過給機４の上流側に返戻
せしめられる吸入空気量が増大することがわかる。

【００１０】一方、インタークーラバイパス通路９が分
岐する吸気通路２部分にはインタークーラバイパス制御
弁１２が配置される。このインタークーラバイパス制御
弁１２は平板状をなしていてインタークーラ５に通ずる
吸気通路入口ポート１３とインタークーラバイパス通路
９の入口ポート１４間に配置される。過給機バイパス制
御弁１１とインタークーラバイパス制御弁１２とは共通
の弁軸１５を介して共通のアクチュエータ１６に連結さ
れる。

【００１１】アクチュエータ１６はダイアフラム１７に
より大気圧室１８から分離された負圧室１９を有する。
ダイアフラム１７には弁軸１５が連結され、負圧室１９
内にはダイアフラム押圧用圧縮ばね２０が挿入される。
負圧室１９は負圧等管２１および大気に連通可能な電磁
切換弁２２を介して機関駆動の負圧ポンプ２３に連結さ
れ、負圧等管２１内には負圧室１９内の絶対圧を検出す
るための圧力センサ２４が取付けられる。電磁切換弁２
２は電子制御ユニット３０の出力信号に基いてデューテ
ィ比制御される。

【００１２】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。圧力センサ２４は負圧室１９内の絶対圧に比例
した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器３７
を介して入力ポート３５に入力される。スロットル弁７
にはスロットル開度に比例した出力電圧を発生するスロ
ットルセンサ３８が取付けられ、このスロットルセンサ
３８の出力電圧がＡＤ変換器３９を介して入力ポート３
５に入力される。また、入力ポート３５には機関回転数
を表す出力パルスを発生する回転数センサ４０が接続さ
れる。一方、出力ポート３６は駆動回路４１を介して電
磁切換弁２２に接続される。

【００１３】図２は過給機バイパス制御弁１１の目標開
度θとスロットル開度ＴＡとの関係を示している。図２
からわかるようにスロットル開度ＴＡが小さくなるほど
過給機バイパス制御弁１１の目標開度θが大きくなり、
従ってスロットル弁開度ＴＡが小さくなるほど過給機バ
イパス通路８を介して機械式過給機４の上流側に返戻さ
れる吸入空気量が増大する。即ち、機械式過給機４から
吐出された全吸入空気量のうちで機関シリンダ内に供給
される吸入空気量の割合はスロットル弁開度ＴＡが小さ
くなるほど減少する。また、このとき図２に示されるよ
うにスロットル弁開度ＴＡが同一の場合には機関回転数
Ｎが高くなるほど過給機バイパス制御弁１１の目標開度
θが大きくなる。一方、スロットル開度ＴＡが大きくな
ると過給機バイパス制御弁１１は全閉状態に保持され、
従ってこのときには機械式過給機４から吐出された全吸
入空気が機関シリンダ内に供給される。

【００１４】図１に示す実施例では過給機バイパス制御
弁１１の開度と負圧室１９内の絶対圧との関係が予め実
験により求められており、過給機バイパス制御弁１１の
開度を図２に示す目標開度θとするのに必要な負圧室１
９内の絶対圧ＰＯがスロットル開度ＴＡと機関回転数Ｎ
の関数として図３に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内
に記憶されている。従って図１に示す実施例では図３に
示す絶対圧ＰＯを目標圧とし、負圧室１９内の絶対圧が
この目標圧ＰＯとなるように電磁切換弁２２のデューテ
ィ比、即ち負圧室１９が負圧ポンプ２３に連結される時
間と大気に開放される時間との比が制御される。

【００１５】次に図４を参照しつつこのデューティ比の
制御ルーチンについて説明する。このルーチンは一定時
間毎の割込みによって実行される。図４を参照するとま
ず初めにステップ５０において図３に示す関係から目標
圧ＰＯが算出される。次いでステップ５１では圧力セン
サ２４により検出された絶対圧Ｐが目標圧ＰＯに一定値
ａを加算した絶対圧（ＰＯ＋ａ）よりも高いか否かが判
別される。Ｐ＞ＰＯ＋ａのときにはステップ５２に進ん
でデューティ比ＤＴがＫだけ増大せしめられ、それによ
って絶対圧Ｐが減少せしめられる。一方、Ｐ≦ＰＯ＋ａ
のときにはステップ５３に進んで圧力センサ２４により
検出された絶対圧Ｐが目標圧ＰＯから一定値ｂを減算し
た絶対値（ＰＯ−ｂ）よりも低いか否かが判別される。
Ｐ＜ＰＯ−ｂのときにはステップ５４に進んでデューテ
ィ比ＤＴがＫだけ減少せしめられ、それによって絶対圧
Ｐが増大せしめられる。このようにして過給機バイパス
制御弁１１の開度が図２に示す目標開度θに制御され
る。

【００１６】図５は機関回転数を一定とした場合の過給
機バイパス制御弁１１の開度θ、インタークーラバイパ
ス通路９の入口ポート１４に対するインタークーラバイ
パス制御弁１２の開度θｈ、およびインタークーラ５に
通ずる入口ポート１３に対するインタークーラバイパス
制御弁１２の開度θｃとスロットル弁開度ＴＡとの関係
を示しており、更に図５は機関回転数を一定とした場合
の機関シリンダ内に供給される全吸入空気量Ｑｔｏｔａ
ｌ、インタークーラ５を通って機関シリンダ内に供給さ
れる吸入空気量Ｑｃ、およびインタークーラバイパス通
路９を通って機関シリンダ内に供給される吸入空気量Ｑ
ｈとスロットル弁開度ＴＡとの関係を示している。

【００１７】図１および図５からわかるようにスロット
ル開度ＴＡが大きくなって過給機バイパス制御弁１１が
全閉するとこれに伴なってインタークーラバイパス制御
弁１２が弁ポート１４を全閉し、弁ポート１３を全開す
る。従ってスロットル開度ＴＡが大きい機関高負荷運転
時には機械式過給機４から吐出された全吸入空気がイン
タークーラ５を通って機関シリンダ内に供給される。従
って機関シリンダ内に供給される吸入空気の温度はイン
タークーラ５によって低下せしめられ、斯くして機関高
負荷運転時には高い充填効率が得られることになる。

【００１８】一方、スロットル開度ＴＡが小さくなって
過給機バイパス制御弁１１が開弁するとこれに伴なって
インタークーラバイパス制御弁１２が弁ポート１４を開
弁する。従ってこのときには一部の吸入空気がインター
クーラバイパス通路９を介して機関シリンダ内に供給さ
れ、一部の吸入空気がインタークーラ５を通って機関シ
リンダ内に供給される。

【００１９】一方、スロットル開度ＴＡが更に小さくな
ると、即ちアイドリング運転状態或いは低負荷運転状態
になるとインタークーラバイパス制御弁１２は弁ポート
１３をほとんど閉鎖するために大部分の吸入空気はイン
タークーラバイパス通路９を介して機関シリンダ内に供
給される。従ってアイドリング運転時或いは低負荷運転
時のように本来的に燃焼が不安定となりやすいときには
吸入空気温がほとんど低下せしめられることがないので
良好な燃焼を得ることができる。

【００２０】なお、図２からわかるように過給機バイパ
ス制御弁１１の開度はアイドリング運転時であっても機
関回転数Ｎに応じて制御されるので図１に示す実施例で
はアイドリング運転時であってもインタークーラバイパ
ス制御弁１２が弁ポート１３を完全に全閉状態に保持す
ることはない。しかしながらインタークーラバイパス制
御弁１２を弁軸１５に対して弾発的に連結することによ
りアイドリング運転時に弁ポート１３をインタークーラ
バイパス制御弁１２により完全に全閉状態に保持しつつ
過給機バイパス制御弁１１の開度を機関回転数Ｎに応じ
て制御することができる。

【００２１】また、図１に示す実施例では機関運転中は
常時冷媒がインタークーラ５に循環せしめられ、従って
機関低負荷運転時のように吸入空気がインタークーラ５
内をほとんど流通しないときには冷媒の循環作用によっ
てインタークーラ５自体の温度がかなり低下せしめられ
る。従って機関低負荷運転が継続した後に加速運転が行
われて高負荷運転状態になったときに機関シリンダ内に
供給される吸入空気はインタークーラ５によって強力に
冷却せしめられることになる。

【００２２】

【発明の効果】一個のアクチュエータでもって過給機バ
イパス制御弁とインタークーラバイパス制御弁とを共に
制御するようにしたので吸気制御装置の構造を簡素化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸気制御装置の全体図である。

【図２】過給機バイパス制御弁の目標開度を示す線図で
ある。

【図３】目標圧を示す線図である。

【図４】過給機バイパス制御弁を制御するためのフロー
チャートである。

【図５】インタークーラバイパス制御弁の各弁ポートに
対する開度を示す線図である。

【符号の説明】

２…吸気通路 ４…機械式過給機 ５…インタークーラ ８…過給機バイパス通路 ９…インタークーラバイパス通路 １１…過給機バイパス制御弁 １２…インタークーラバイパス制御弁 １６…アクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関吸気通路内に機関駆動の機械式過給
   機を配置すると共に機械式過給機下流の吸気通路内にイ
   ンタークーラを配置し、機械式過給機とインタークーラ
   間の吸気通路から過給機バイパス通路を分岐して該過給
   機バイパス通路を機械式過給機上流の吸気通路に連結
   し、該過給機バイパス通路内にアクチュエータによって
   駆動される過給機バイパス制御弁を配置した内燃機関の
   吸気制御装置において、機械式過給機とインタークーラ
   間の吸気通路からインタークーラバイパス通路を分岐し
   て該インタークーラバイパス通路をインタークーラ下流
   の吸気通路に連結し、インタークーラを迂回してインタ
   ークーラバイパス通路内を流れる吸入空気の流通を制御
   するインタークーラバイパス制御弁を設けて該インター
   クーラバイパス制御弁を上記アクチュエータにより駆動
   し、機関高負荷運転時には過給機バイパス制御弁が過給
   機バイパス通路を閉鎖すると共にインタークーラバイパ
   ス制御弁がインタークーラバイパス通路の吸入空気の流
   通を遮断して機械式過給機から吐出された全吸入空気を
   インタークーラを介して機関に供給し、機関低負荷運転
   時には過給機バイパス制御弁が過給機バイパス通路を開
   通すると共にインタークーラバイパス制御弁がインター
   クーラバイパス通路に吸入空気を流通させるようにした
   内燃機関の吸気制御装置。